¿Se ha preguntado alguna vez qué hace que un motor eléctrico funcione sin sobrecalentarse? Conocer las temperaturas de funcionamiento seguras de los motores es crucial para su longevidad y rendimiento. En este artículo, aprenderá los límites de temperatura ideales para varios componentes del motor y cómo evitar el sobrecalentamiento, asegurando que su motor funcione eficientemente y dure más tiempo.
La temperatura de funcionamiento de un motor es un factor crítico para su rendimiento y longevidad. Por lo general, es preferible que la temperatura del cuerpo del motor no supere los 80°C. Cuando la temperatura del cuerpo del motor supera este umbral, indica que es probable que la temperatura del bobinado en el interior del motor también sea elevada, superando potencialmente los 80°C. Esta temperatura elevada puede tener varios efectos adversos:
Las altas temperaturas pueden degradar el aislamiento de los bobinados, lo que reduce la eficiencia del motor y puede provocar averías.
El calor del cuerpo del motor puede transmitirse al extremo del eje del motor, afectando a la lubricación de los cojinetes del motor. Esto puede provocar un aumento de la fricción, desgaste y, finalmente, el fallo de los cojinetes.
La temperatura a la que se quema un motor depende de su clase de aislamiento. Por ejemplo, si la clase de aislamiento del motor es Clase A, con una temperatura ambiente de 40°C, la temperatura de la carcasa exterior del motor debe ser inferior a 60°C. Si se supera esta temperatura, el aislamiento puede fallar y el motor puede quemarse.
Las distintas partes del motor tienen límites de temperatura específicos para garantizar un funcionamiento seguro y eficaz:
El aumento de temperatura del núcleo de hierro en contacto con el bobinado (medido por el método del termómetro) no debe superar el límite de aumento de temperatura del material aislante en contacto con el bobinado (medido por el método de la resistencia). Los límites para las distintas clases de aislamiento son los siguientes:
En la práctica, la temperatura de la carcasa del motor suele medirse según una norma sencilla: no debe estar caliente al tacto. Este enfoque práctico ayuda a garantizar que el motor funciona dentro de unos límites de temperatura seguros.
El rotor de jaula de ardilla tiene una gran pérdida superficial por dispersión y puede alcanzar altas temperaturas. Por lo general, la temperatura se limita asegurándose de que no pone en peligro el aislamiento adyacente. Un método para estimarlo consiste en aplicar previamente pintura irreversible que cambia de color, lo que proporciona una indicación visual de la temperatura excesiva.
Si se respetan estos límites de temperatura y se controlan las condiciones de funcionamiento del motor, se puede garantizar un rendimiento óptimo y una larga vida útil del motor, evitando fallos prematuros y costosos tiempos de inactividad. El mantenimiento periódico y las comprobaciones de temperatura son prácticas esenciales para que los motores funcionen de forma eficiente y segura.
El grado de calentamiento del motor se mide por el "aumento de temperatura", no sólo por la "temperatura". Cuando el "aumento de temperatura" aumenta repentinamente o supera la temperatura máxima de funcionamiento, indica que el motor ha funcionado mal. A continuación se comentan algunos conceptos básicos.
Los materiales aislantes se dividen en varias clases en función de su resistencia al calor: Y, A, E, B, F, H y C. Cada clase tiene una temperatura límite de trabajo específica, que es crucial para determinar la idoneidad del material para diversas aplicaciones. Las temperaturas límite de trabajo de estas clases son las siguientes:
Además, las temperaturas de referencia de rendimiento para estas clases son:
Los materiales aislantes pueden clasificarse en función de su estabilidad térmica:
En el ámbito de los motores eléctricos, especialmente los de Clase B, la elección de los materiales de aislamiento desempeña un papel fundamental para garantizar la durabilidad y el rendimiento. Normalmente, estos motores utilizan materiales aislantes internos clasificados en la Clase F, mientras que el cable de cobre puede emplear un aislamiento clasificado en la Clase H o incluso superior. Esta combinación está diseñada para mejorar la calidad y fiabilidad del motor.
Para prolongar la vida útil de estos motores, es una práctica habitual probar los materiales de aislamiento de clase alta en condiciones de clase inferior. Por ejemplo, un motor con aislamiento de clase F suele probarse como si fuera de clase B. Esto significa que el aumento de temperatura del motor no debe superar los 120 °C, con un margen adicional de 10 °C para tener en cuenta las variaciones debidas a incoherencias de fabricación. Este enfoque conservador de las pruebas ayuda a garantizar que el motor funcione dentro de unos límites térmicos seguros, prolongando así su vida útil.
La temperatura límite de trabajo de un material aislante se define como la temperatura máxima en el punto más caliente del aislamiento del bobinado del motor durante el funcionamiento, que el motor puede soportar a lo largo de su vida útil prevista. Basándose en datos empíricos, se espera que los materiales aislantes de Clase A duren 10 años a 105°C, mientras que los materiales de Clase B tienen una vida útil similar a 130°C.
Sin embargo, en las aplicaciones reales, la temperatura ambiente y el aumento real de la temperatura suelen permanecer por debajo de estos valores de diseño, lo que se traduce en una vida útil general de entre 15 y 20 años para estos materiales.
La temperatura es un factor crítico que influye en la vida útil de un motor. Si la temperatura de funcionamiento supera constantemente la temperatura límite de trabajo del material aislante, el aislamiento se degradará más rápidamente. Este proceso de envejecimiento acelerado acorta considerablemente la vida útil del motor. Por lo tanto, mantener la temperatura de funcionamiento del motor dentro de los límites especificados es esencial para garantizar la longevidad y un rendimiento fiable.
La clase de aislamiento de un motor eléctrico indica el grado de resistencia térmica de los materiales aislantes utilizados. Estas clases se clasifican en A, E, B, F y H, cada una de ellas con temperaturas máximas permitidas y límites de aumento de la temperatura del bobinado específicos:
| Clase de aislamiento | A | E | B | F | H |
| Temperatura máxima admisible (℃) | 105 | 120 | 130 | 155 | 180 |
| Límite de aumento de temperatura del bobinado (K) | 60 | 75 | 80 | 100 | 125 |
El aumento de temperatura admisible es el límite del aumento de temperatura del motor eléctrico en comparación con el entorno circundante. Este parámetro es esencial para garantizar que el motor funcione dentro de unos límites de temperatura seguros, protegiendo así el aislamiento y alargando la vida útil del motor.
Los distintos materiales aislantes tienen diferentes niveles de resistencia al calor. Los equipos eléctricos que utilizan materiales aislantes de mayor calidad pueden soportar temperaturas más elevadas, ofreciendo así un mayor rendimiento y longevidad. La temperatura máxima de trabajo suele especificarse para los equipos eléctricos generales con el fin de garantizar un funcionamiento seguro y fiable.
Al conocer estos parámetros, los ingenieros pueden seleccionar el motor y la clase de aislamiento adecuados para sus aplicaciones específicas, garantizando un rendimiento y una longevidad óptimos.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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