(d) Explique o que é um rotor de dupla gaiola de esquilo. Porque é usado? Quais são suas vantagens e desvantagens? Que classe(s) de projeto NEMA pode(m) ser construído(s) com ele?

Passo 1

Beleza, então o enunciado pede para a gente explicar o que é um rotor de dupla gaiola de esquilo, por que ele existe, prós e contras, e em que classe(s) NEMA esse tipo de máquina costuma se encaixar. Estamos no campo de máquinas de indução, mais especificamente falando de rotor de gaiola (ou “squirrel-cage”). Para resolver, vamos precisar entender como funciona o rotor normal, por que às vezes não é suficiente, e como a dupla gaiola melhora o desempenho.

Passo 2

O que é rotor de dupla gaiola de esquilo?
Imagina um rotor de gaiola normal: barras de alumínio ou cobre em curto-circuito nas extremidades. No rotor dupla gaiola, em cada fenda ele tem duas séries de barras:
  • Uma barra externa, com baixa resistência (R_externa) e alta reatância.
  • Uma barra interna, com alta resistência (R_interna) e baixa reatância.
Quando o motor está parado (ou em baixas velocidades), o deslizamento s é quase 1. A corrente circula preferencialmente pelas barras internas, que têm resistência maior e geram um torque de partida bem maior. Conforme a rotação sobe (s → 0), a impedância das barras externas, que tem menos resistência, domina, reduzindo perdas e melhorando a eficiência em regime.

Passo 3

Vantagens e desvantagens
Vantagens:
  1. Torque de partida elevado, sem precisar de partida externa.
  2. Corrente de partida relativamente baixa (comparado ao rotor simples de gaiola de baixa resistência).
  3. Bom compromisso entre desempenho de partida e eficiência em regime nominal.
Desvantagens:
  1. Construção um pouco mais cara e mais complexa (duas gaiolas em vez de uma).
  2. Tamanho e peso podem ser maiores.
  3. Difícil de fabricar e controlar as dimensões das barras para atingir exatamente o desempenho desejado.

Passo 4

Classes de projeto NEMA possíveis
O rotor de dupla gaiola costuma ser empregado para alcançar características de partida maiores que a classe B e sem sacrificar muito a eficiência em regime. Em geral:
  • Classe C: torque de partida médio-alto.
  • Classe D: torque de partida muito alto e corrente de partida relativamente baixa.
Na prática, o design dupla gaiola é quase um “curinga” para chegar na classe D, mas também pode ser ajustado para o patamar da classe C.

Resposta

Um rotor de dupla gaiola de esquilo tem duas camadas de barras (interna e externa) para equilibrar torque de partida forte e boa eficiência em regime. Ele é usado quando se quer alto torque inicial e não dá para usar inversor ou partidas especiais. Vantagens: mais torque de partida e menor corrente de partida do que rotor simples de baixa resistência; desvantagens: construção mais complexa e cara. Normalmente serve para máquinas NEMA das classes C e, principalmente, D.

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