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23.9: Back Emf

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    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Explique o que é a emf nas costas e como ela é induzida.

    Foi observado que motores e geradores são muito semelhantes. Os geradores convertem energia mecânica em energia elétrica, enquanto os motores convertem energia elétrica em energia mecânica. Além disso, motores e geradores têm a mesma construção. Quando a bobina de um motor é girada, o fluxo magnético muda e um emf (consistente com a lei de indução de Faraday) é induzido. O motor, portanto, atua como um gerador sempre que sua bobina gira. Isso acontecerá se o eixo for girado por uma entrada externa, como um acionamento por correia, ou pela ação do próprio motor. Ou seja, quando um motor está funcionando e seu eixo está girando, um emf é gerado. A lei de Lenz nos diz que o emf se opõe a qualquer mudança, de modo que o emf de entrada que alimenta o motor será combatido pelo emf autogerado do motor, chamado de emf traseiro do motor. (Veja a Figura 1.)

    A figura mostra um circuito elétrico. O circuito tem uma célula representada como acionadora e m f de tensão cento e vinte volts é conectado em série com uma fonte variável e m f com uma faixa de tensão de zero a cento e vinte volts e uma resistência R. A outra extremidade da resistência R é conectada a um interruptor aberto. O switch é conectado novamente à célula Driving e m f.
    Figura\(\PageIndex{1}\): A bobina de um motor de corrente contínua é representada como um resistor neste esquema. O emf traseiro é representado como um emf variável que se opõe ao que aciona o motor. A emf traseira é zero quando o motor não está girando e aumenta proporcionalmente à velocidade angular do motor.

    A emf traseira é a saída do gerador de um motor e, portanto, é proporcional à velocidade angular do motor\(\omega\). É zero quando o motor é ligado pela primeira vez, o que significa que a bobina recebe a tensão de acionamento total e o motor consome corrente máxima quando está ligada, mas não está girando. À medida que o motor gira cada vez mais rápido, o emf traseiro cresce, sempre em oposição ao emf de acionamento, e reduz a tensão na bobina e a quantidade de corrente que ela consome. Esse efeito é perceptível em várias situações. Quando um aspirador de pó, geladeira ou máquina de lavar é ligado pela primeira vez, as luzes no mesmo circuito escurecem brevemente devido à\(IR\) queda produzida nas linhas de alimentação pela grande corrente consumida pelo motor. Quando um motor é ligado pela primeira vez, ele consome mais corrente do que quando funciona em sua velocidade normal de operação. Quando uma carga mecânica é colocada no motor, como uma cadeira de rodas elétrica subindo uma colina, o motor desacelera, o emf traseiro cai, mais corrente flui e mais trabalho pode ser feito. Se o motor funcionar a uma velocidade muito baixa, a corrente maior pode superaquecê-lo (por meio de energia resistiva na bobina\(P = I^{2}R\)), talvez até mesmo queimando-o. Por outro lado, se não houver carga mecânica no motor, ele aumentará sua velocidade angular\(\omega\) até que o emf traseiro seja quase igual ao emf de acionamento. Em seguida, o motor usa apenas energia suficiente para superar o atrito.

    Considere, por exemplo, as bobinas do motor representadas na Figura 1. As bobinas têm uma resistência\(0.400 \Omega\) equivalente e são acionadas por um emf de 48,0 V. Logo após serem ligados, eles consomem uma corrente\(I = V/R = \left(48.0 V\right)/\left(0.400 \Omega \right) = 120 A\) e, assim, se dissipam\(P = I^{2}R = 5.67 kW\) de energia como transferência de calor. Em condições normais de operação para este motor, suponha que o emf traseiro seja 40,0 V. Então, na velocidade de operação, a tensão total nas bobinas é 8,0 V (48,0 V menos a emf traseira de 40,0 V) e a corrente consumida é\(I = V/R = \left(8.0 V\right) / \left(0.400 \Omega \right) = 20 A\). Sob carga normal, então, a potência dissipada é\(P = IV = \left(20A \right) / \left( 8.0V \right) = 160 W\). O último não causará problemas para este motor, enquanto os antigos 5,76 kW queimariam as bobinas se sustentados.

    Resumo

    • Qualquer bobina rotativa terá motores emf induzidos, isso é chamado de emf reverso, pois se opõe à entrada emf do motor.

    Glossário

    emf preto

    o emf gerado por um motor em funcionamento, porque consiste em uma bobina girando em um campo magnético; ele se opõe à tensão que alimenta o motor