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Motor

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.

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Fórmula

R(T)=R25×[1+α×(T−25°C)]R(T) = R₂₅ × [1 + α × (T − 25°C)]
α— Coeficiente de temperatura (Cu: 0.00393) (/°C)
T— Temperatura de funcionamiento (°C)

Cómo Funciona

Esta calculadora determina la resistencia al devanado según la sección(/calculators/motor/dc-motor-speed/)del [motor de corriente continua] y su efecto en las pérdidas de cobre y la regulación de la velocidad. Los técnicos de reparación de motores, los ingenieros de control de calidad y los diseñadores de sistemas de accionamiento la utilizan para diagnosticar fallos en las bobinas y predecir las variaciones del rendimiento en función de la temperatura. La medición de la resistencia de los devanados es la principal prueba de diagnóstico para detectar cortocircuitos en los giros, los devanados abiertos y los problemas de conexión.

Según la norma IEC 60034-4, la resistencia de armadura (R_a) incluye la resistencia del conductor más la resistencia de contacto de las escobillas en el caso de motores con escobillas. La resistencia del cobre sigue la ecuación del coeficiente de temperatura: R (T) = R_25 × [1 + 0.00393 × (T - 25)], donde 0.00393 °C es el coeficiente de resistencia del cobre según la norma IEC 60028. A una temperatura de funcionamiento típica de 100 °C, la resistencia aumenta un 29,5% por encima del valor de 25 °C.

La resistencia afecta directamente a tres métricas de rendimiento: (1) las pérdidas de cobre P_Cu = I²×R_a, representan entre el 30 y el 60% de las pérdidas totales del motor según el IEEE 112; (2) la regulación de velocidad: caída de voltaje I×R_a reduce el voltaje y la velocidad de la contraelectromotriz; (3) La corriente máxima en la posición de parada I_stall = V/R_a. Un motor con resistencia de armadura de 2Ω en el suministro de 24 V consume una corriente de parada de 12 A, esto determina el tamaño del fusible y la capacidad de corriente del controlador. Según NEMA MG-1, la tolerancia de resistencia al bobinado es de ± 10% con respecto al valor indicado en la placa de identificación a 25 °C.

Ejemplo Resuelto

Un motor BLDCde 48 V para un patinete eléctrico tiene una resistencia de fase 0.15Ω (línea a línea) a 25 °C. La temperatura de funcionamiento del bobinado alcanza los 110 °C. La corriente nominal es de 30 A continuos.

Paso 1 — Calcular la resistencia al calor: R_hot = R_25 × [1 + 0.00393 × (T - 25)] R_hot = 0.15 × [1 + 0,00393 × (110 - 25)] R_hot = 0.15 × [1 + 0,334] = 0,15 × 1,334 = 0.200Ω

Paso 2 — Calcule las pérdidas de cobre a la corriente nominal: P_Cu_cold = I² × R = 30² × 0.15 = 135W P_Cu_hot = 30² × 0.200 = 180W El funcionamiento en caliente aumenta la pérdida de cobre en un 33%

Paso 3: Evaluar el impacto de la regulación de velocidad: Caída de tensiónEn frío: I × R = 30 × 0,15 = 4,5 V (9,4% del suministro) Caída de tensióncaliente: 30 × 0,200 = 6,0 V (12,5% del suministro) Reducción de velocidad debido a la temperatura: 3,1% adicional a plena carga

Paso 4: Verifique la capacidad de detener la corriente: I_stall_hot = V/R = 48/0.200 = 240A El controlador debe soportar un pico de 240 A o implementar un límite de corriente

Resultado: a 110 °C, la resistencia al bobinado aumenta un 33% de 0.15Ω a 0.20Ω. , lo que aumenta las pérdidas de cobre de 135 W a 180 W y reduce la velocidad de carga en un 3,1% adicional. Diseñe la gestión térmica para limitar el aumento de temperatura o reducir la corriente continua.

Consejos Prácticos

  • ✓Según el diagnóstico de motores IEEE 1415, una resistencia un 10% por debajo de la hoja de datos indica giros cortos (trayectoria de menor impedancia); un 10% por encima indica juntas de alta resistencia, hebras rotas o desgaste de los cepillos
  • ✓Normalice siempre las mediciones a 25 °C (referencia: R_25 = R_measured / [1 + 0.00393 × (T_measured - 25)] según IEC 60034-1 para compararlas con las especificaciones
  • ✓En el caso de los motores BLDC, mida línea a línea (fase a fase): los motores con bobinado en forma de estrella muestran 2 veces la resistencia monofásica; los motores con bobinado delta leen 2/3 veces por fase; verifique la configuración del bobinado antes de calcular

Errores Comunes

  • ✗Uso de un multímetro estándar para una baja resistencia: Per IEC 60034-4, contact resistance and meter error introduce ±0.1-0.5Ω error; use 4-wire Kelvin measurement for resistances below 10Ω to achieve ±1% accuracy
  • ✗Ignorar la resistencia de las escobillas en motores de corriente continua con escobillas: el contacto con escobillas de carbón agrega 0 0.1-0.5Ω total (0.05-0.25Ω por escobilla por escobilla Mersen (especificaciones); esto es parte de la resistencia efectiva del circuito de armadura
  • ✗Suponiendo que la resistencia al frío y al calor sean iguales: a 100 °C, la resistencia del cobre es un 29,5% más alta que a 25 °C según la norma IEC 60028; si se descuida esto, se subestiman en un 30% las pérdidas de cobre caliente y la regulación de la velocidad

Preguntas Frecuentes

Según IEEE 118 e IEC 60034-4: utilice un ohmímetro de 4 hilos (Kelvin) de baja resistencia para valores inferiores a 10Ω. Para motores de corriente continua con escobillas, coloque el eje para colocar dos segmentos del conmutador en serie (posición de lectura máxima). Aplica una corriente de prueba inferior al 10% de la nominal para evitar el calentamiento. Corrija la temperatura a 25 °C utilizando un coeficiente de cobre de 0,00393 °C. La incertidumbre de medición debe ser de ± 1% para las pruebas de aceptación según el NEMA MG-1.
Según los «accionamientos por motor eléctrico» de Krishnan: la constante de velocidad del motor K_v (RPM/V) y la constante de par K_t (N·m/A) son independientes de la resistencia de la bobina; dependen de la fuerza del imán y de los giros de la bobina. Sin embargo, la regulación de la velocidad (cambio de velocidad con la carga) es directamente proporcional a que R_a: una mayor resistencia significa más caída del I×R_a y una peor regulación. Seleccione bobinados de menor resistencia para aplicaciones que requieran un control estricto de la velocidad sin retroalimentación de circuito cerrado.
No: según la norma IEC 60287, a frecuencias portadoras de VFD (de 4 a 16 kHz), la inductancia de bobinado domina: Z = √(R² + (2πfL)²). A 8 kHz con una inductancia de 1 mH, la reactancia inductiva es de 50Ω frente a la resistencia de corriente continua de 0.5Ω, 100 veces más alta. La resistencia de corriente continua solo se aplica al cálculo de pérdidas de cobre de corriente continua. Utilice la impedancia alterna medida a la frecuencia de funcionamiento para el diseño de filtros PWM y ondulaciones de corriente según la norma IEEE 519.

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