¿Por qué un motor eléctrico se calienta y hasta qué punto puede calentarse?

La potencia de un motor eléctrico está, en primer lugar, limitada por su temperatura. Un motor puede soportar una corriente muy alta durante unos segundos, pero luego debe disminuir para evitar dañarse. Comprender de dónde proviene el calor y qué peligros representa ayuda a ajustar un vehículo, a elegir un motor y a interpretar una pérdida de potencia durante la conducción.

Las pérdidas en el cobre

Los devanados tienen una pequeña resistencia eléctrica. La corriente que los atraviesa disipa calor, que es proporcional al cuadrado de la corriente: duplicar la corriente multiplica este calor por cuatro. Estas son las pérdidas de cobre, y son significativas cuando se requiere mucho par motor: arranques, subidas, aceleraciones.

El fenómeno se autoalimenta: la resistencia del cobre aumenta aproximadamente un 0,4% por grado. Por lo tanto, un motor caliente se calienta aún más rápido, a la misma corriente.

También por eso la elección del bobinado es importante: un motor de alta velocidad, que produce menos par por amperio, requiere más corriente para el mismo esfuerzo. Consulte nuestra guía sobre el Kv, el Kt y los polos.

Las pérdidas en el hierro

El estator está hecho de láminas delgadas de acero magnético. En cada ciclo eléctrico, el campo magnético se invierte, lo que produce dos tipos de pérdidas:

• La histéresis: una pequeña cantidad de energía que se pierde en cada inversión del campo magnético dentro del metal;
• Las corrientes de Foucault: son corrientes inducidas que giran en las láminas y las calientan. Para limitar estas corrientes, el hierro se lamina en láminas aisladas.

Estas pérdidas aumentan con la frecuencia eléctrica, por lo tanto, con la velocidad y el número de polos. Son especialmente importantes a alta velocidad, y aumentan aún más con el debilitamiento del flujo.

Lo que amenaza el calor

El aislante de los devanados

El cable de cobre está recubierto con un barniz aislante, diseñado para soportar una temperatura máxima determinada por su clase de aislamiento. Si se supera esa temperatura, el barniz se deteriora rápidamente y luego se agrieta: las espiras se tocan, el motor pierde eficiencia, se calienta aún más y, finalmente, se quema.

Los imanes

Los imanes de neodimio pierden un poco de fuerza cuando se calientan: el motor produce menos par motor por amperio, lo cual es reversible al enfriarse. Sin embargo, más allá de una temperatura que depende de su grado, una parte de la magnetización se pierde de forma permanente: esto es la desmagnetización. El motor se vuelve entonces permanentemente más débil. Los grados de los imanes se indican con letras (por ejemplo, H, SH, UH) que indican su resistencia a la temperatura.

El riesgo es máximo cuando una alta temperatura se combina con una corriente elevada que se opone a los imanes, como ocurre en situaciones de alta demanda de potencia.

¿Cómo un motor de buje disipa el calor?

Un motor de buje para patinete es una carcasa cerrada. El calor de los bobinados, que se encuentran en el centro, debe atravesar el aire interior antes de llegar a la llanta, y luego el aire exterior; una parte también pasa a través del eje hacia el brazo del patinete. Este recorrido es largo, lo que explica que un motor de buje se caliente rápidamente durante esfuerzos repetidos.

Varias soluciones pueden mejorar este proceso:

• aberturas y una circulación de aire, como nuestro sistema de ventilación para motores;
• un líquido especial (ferrofluido) colocado en el espacio entre el rotor y el estator, que conduce el calor de manera más eficiente que el aire;
• un motor más grande, que produce el mismo par motor con menos corriente y ofrece una mayor superficie de intercambio.

Monitorear la temperatura

Muchos motores de patinetes eléctricos incorporan un sensor de temperatura en el bobinado. Conectado al controlador, este sensor le permite reducir gradualmente la corriente antes de alcanzar un nivel peligroso. Esto es lo que provoca la sensación de pérdida de potencia después de una subida larga: es un sistema de protección, no una avería.