© Explique o que é o rotor gaiola de esquilo de barras profundas? 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, resumo o que a questão tá pedindo:
– Conteúdo: projeto de rotores de motores de indução (gaiola de esquilo).
– O exercício quer que a gente explique o que é o “rotor gaiola de esquilo de barras profundas”, por que se usa, prós e contras e em que classes NEMA ele se enquadra.
Pra resolver, a gente vai precisar lembrar do comportamento de resistência e reatância do rotor em função da frequência do escorregamento (skin effect) e do conceito de torque de partida x corrente de partida.

Passo 2

O que é o rotor de barras profundas?
Imagine a gaiola normal, só que em vez de uma única camada de barras de alumínio (ou cobre) distribuídas no entreferro, você tem duas camadas:
– Uma camada externa de barras finas, mais próxima da superfície.
– Uma camada interna de barras mais grossas, “profundas” no rotor.
Por que duas camadas? Porque a corrente de indução no rotor depende da frequência do escorregamento . Quando o motor está parado (partida), e a frequência de rotor é alta. Nesse caso, o efeito pelicular (skin effect) faz a corrente circular mais na camada externa, aumentando a resistência efetiva . Depois que o motor acelera e cai, baixa, o efeito pelicular some e a corrente penetra na barra profunda, reduzindo .

Passo 3

Por que se usa isso?
A gente quer, ao mesmo tempo:
  1. Ter um bom torque de partida (torque é proporcional a , e aumentar no arranque é bom).
  2. Baixar a corrente de partida (porque o aumento de distribui melhor a corrente e reduz picos).
  3. Durante o funcionamento normal, queremos baixo pra ter boa eficiência e menos perda em calor.
    O rotor de barras profundas “automaticamente” tem alta na partida e baixa em regime, ajustando o desempenho sem complexidade mecânica.

Passo 4

Vantagens e desvantagens
Vantagens:
  • Torque de partida maior do que o rotor convencional de uma só camada.
  • Corrente de partida menor, sem necessidade de arrancadores caros.
  • Boa eficiência em regime devido à baixa resistência do rotor profundo.
    Desvantagens:
  • Fabricação um pouco mais cara (bar- ras em duas camadas).
  • Controle de temperatura do rotor interno pode ser mais difícil.
  • Menos torque de partida do que um rotor de dupla gaiola muito especializado.

Passo 5

Classes de projeto NEMA
Os motores com rotor de barras profundas são usados principalmente para atender aos requisitos da classe NEMA Design D, que exige:
  • Torque de partida alto (150–275% do torque nominal)
  • Corrente de partida relativamente baixa
    Logo, para conseguir esse “perfil” de torque x corrente, o Design D costuma usar este tipo de rotor.

Resposta

O rotor gaiola de esquilo de barras profundas é uma gaiola com duas camadas de barras que explora o efeito pelicular para ter alta resistência na partida e baixa resistência em regime. Ele é usado pra melhorar torque de partida e reduzir corrente de partida, combinando desempenho e economia. Suas vantagens são torque de arranque elevado e eficiência em regime; as desvantagens são custo e complexidade de fabricação. Ele se enquadra principalmente na classe NEMA Design D.

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