Resistencia al bobinado frente a temperatura
Calcule la resistencia del bobinado del motor a la temperatura de funcionamiento utilizando el coeficiente de resistencia a la temperatura del cobre.
Fórmula
R(T) = R₂₅ × [1 + α × (T − 25°C)]
Cómo Funciona
La resistencia de bobinado del motor de corriente continua (R_a) es la resistencia total del circuito de armadura, incluida la resistencia del cable de bobinado y la resistencia al contacto del cepillo. Determina las pérdidas de cobre (P_Cu = I² × R_a), afecta a la regulación de la velocidad del motor y regula la corriente máxima en caso de parada (I_stall = V/R_a). La resistencia del bobinado aumenta con la temperatura a un ritmo de aproximadamente el +0,393% por °C en el caso del cobre: R (T) = R_25 × [1 + 0,00393 × (T − 25)]. La medición de la resistencia al frío y la comparación con el valor de la hoja de datos revela rápidamente que las curvas se acortan o que se desgastan las escobillas.
Ejemplo Resuelto
Un motor de 12 V DC tiene una resistencia de armadura estándar de 1.5 Ω a 25 °C. Durante el funcionamiento, la temperatura del bobinado alcanza los 85 °C. Paso 1 — Resistencia al bobinado en caliente: R_caliente = R_frío × [1 + 0.00393 × (T − 25)] R_caliente = 1,5 × [1 + 0,00393 × (85 − 25)] R_hot = 1,5 × [1 + 0,236] = 1,5 × 1,236 = 1,854 Ω Paso 2 — Pérdidas de cobre a corriente nominal (4 A): P_Cu_cold = 4² × 1,5 = 24 W P_cu_hot = 4² × 1,854 = 29,7 W (aumento del 24%) Paso 3: Reducción de la velocidad sin carga debido al aumento de la resistencia al bobinado: v_BackEMF a 4 A, en frío: v_E = 12 − 4 × 1.5 = 6 V v_BackEMF a 4 A, en caliente: v_E = 12 − 4 × 1,854 = 4,58 V Caída de velocidad ≈ (6 − 4,58) /6 × 100 = 23,7% Resultado: a 85 °C, la resistencia al bobinado aumenta un 24%, lo que aumenta las pérdidas de cobre y reduce notablemente la velocidad bajo carga. La gestión térmica es fundamental para mantener un rendimiento constante del motor.
Consejos Prácticos
- ✓Utilice la medición de la resistencia del bobinado como diagnóstico rápido: un valor significativamente inferior al de la hoja de datos sugiere giros cortos; un valor significativamente más alto sugiere hebras rotas o un contacto deficiente con el cepillo
- ✓Haga siempre referencia a la resistencia del bobinado a 25 °C al comparar las mediciones tomadas a diferentes temperaturas; esto normaliza la comparación y revela cambios reales en el estado del bobinado
- ✓En el caso de los motores BLDC, mida la resistencia fase a fase (el doble de la resistencia monofásica de los bobinados en forma de estrella) o consulte la hoja de datos: la fórmula de corrección térmica es idéntica
Errores Comunes
- ✗Medición de la resistencia de la bobina con un multímetro estándar: la resistencia de contacto y la corriente de prueba del medidor pueden introducir un error significativo; utilice una medición de 4 hilos (Kelvin) para resistencias inferiores a 5 Ω
- ✗Ignorando la resistencia de las escobillas en los motores de corriente continua con escobillas: la resistencia de contacto de las escobillas de carbón (0,1-0,5 Ω en total) se incluye en la resistencia efectiva de la armadura y no debe medirse por separado
- ✗Suponiendo que la resistencia al frío y al calor sea la misma: a una temperatura de bobinado de 100 °C, la resistencia del cobre es un 29% más alta que a 25 °C, lo que afecta significativamente a las predicciones de la curva de par y velocidad
Preguntas Frecuentes
¿Cómo mido la resistencia de la armadura con precisión?
Utilice un ohmímetro de 4 hilos (Kelvin) para resistencias inferiores a 10 Ω. Conecte los cables de la fuente de corriente y los cables de detección de voltaje por separado en los terminales del motor. Gire lentamente el eje para encontrar la posición que dé la lectura de resistencia más alta (dos segmentos de conmutador en serie para motores con escobillas). Registre este valor como la resistencia de referencia a temperatura ambiente.
¿Cuál es la relación entre la resistencia del bobinado y la constante del motor?
Una menor resistencia del bobinado significa menos caída de voltaje y más voltaje disponible para la contraEMF a una corriente determinada, lo que se traduce en una mayor velocidad sin carga y una mejor regulación de la velocidad. La constante de velocidad del motor k_V (RPM/V) es independiente de la resistencia del devanado, pero la pendiente entre par y velocidad (regulación de velocidad) es directamente proporcional a R_a.
¿Puedo usar la resistencia de bobinado de corriente continua para estimar la impedancia de corriente alterna para aplicaciones de VFD?
No: en las frecuencias portadoras del VFD (4 a 16 kHz), la inductancia del bobinado domina la impedancia. La impedancia de corriente alterna es Z = sqrt (R² + (2π fL) ²), que suele ser entre 5 y 20 veces mayor que la resistencia de corriente continua en la frecuencia portadora. Utilice la resistencia de corriente continua únicamente para calcular las pérdidas de cobre de corriente continua y regular la velocidad en condiciones de corriente continua.
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