T01 Calentamiento

Universidad Nacional de Mar del Plata
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingenieria Eléctrica

Aspectos Térmicos de Las Máquinas Eléctricas

Dr. Ing. Prof. Mario Guillermo Macri

Termografia
Las cámaras termográficas
(denominadas también cámaras por
infrarrojos) capturan imágenes
infrarrojas totalmente radiométricas

Dr. Ing. Prof. Mario Guillermo Macri

Universidad Nacional de Mar delPlata
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingenieria Eléctrica

Imágenes Térmicas de Máquinas Eléctricas

Dr. Ing. Prof. Mario Guillermo Macri

Dr. Ing. Prof. Mario Guillermo Macri

Herschel Demuestra que la
temperatura medida depende de
la longitud de onda obteniéndose
la mayor temperatura en la zona
no visible del infrarojo

Ecuación diferencial de calentamiento o enfriamiento
en régimen deservicio continuo
θa:Temperatura ambiente [0C]
θ: Temperatura del cuerpo homogéneo [0C]
Ƭ=θ-θa: Sobre elevación de temperatura [0C]
G: Peso del cuerpo [Kg]
S: Superficie emisora del cuerpo [m2]
h: Emisividad del cuerpo [ kCal / h m2 0C ]
cm: Calor específico medio del cuerpo [kCal / Kg 0C]
qgen[

kCal
kCal
] = 0.860[
]∆ p[ W ]
h
hW

kCal
kCal dτ C
qalm[
] = G [Kg]cm[
] [ ]
h
Kg 0C dt h

qcedido

0qced[

kCal
kCal
] = S [ m 2] hcuerpo [
]τ [ 0C]
2 0
h
hm C

dτ
Gcm
+ Shτ = 0.860∆ p
dt
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θa

θ

S

qgenerado
cm

G

∆p [W]= pFe [W]+ pcu [W]+ pmec [W]

Dividiendo por Sh:

Gcm

dτ
+ Shτ = 0.860∆ p
dt

Gcm
T=
Sh

Gcm dτ
0.860
+τ =
∆p
Sh dt
Sh

Ecuación Diferencial
de primer orden

0.860
τ max =
∆p
Sh

dτ
T
+ τ = τ max
dt

Reemplazando:

τ
τ max
Δp

0.860
Shτmax

Solución
Integrando:

(

τ = τ max 1 − e

t
−
T

θ = θ a+ τ

θmax

τ

τ= θ - θamb

Dinámica de la sobre elevación de temperatura

θamb
θ=0
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Temperatura en función del tiempo

t

)

τ
τ max

(

τ = τ max 1 − e

−

t
T

)+ τ

0

e

−

θmax

t
T

θ = θ a+ τ

τinicial
τ=0

Al existir sobre-elevación inicial de la temperatura la curva general de
calentamientopuede descomponerse en dos:
Una curva de enfriamiento desde la sobre-elevación inicial
Una curva de calentamiento con sobre-elevación inicial nula.
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t

CURVAS DE ENFRIAMIENTO
Ejemplo: Temperatura inicial= 180 C
Constantes de tiempo= 0.5 1 1.5 2 3 4

τ = τ 0e
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−

t
T

Clases de aislación y temperaturas admisibles
Norma VDE0530 (Devanados aislados)

Ƭ θ[0C]

ƬSeguridad

150C
150C

Sobreelevación de
los
devanados

100C

50C
50C

1000C

ƬL

800C
600C
400C

A

750C

400C

E

400C

B

400C

F

θa : Temperatura ambiente [0C]
ƬL: Sobretemperatura limite (calentamiento) en grados [ 0C]
Ƭseguridad: Sobretemperatura de seguridad

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1250C

400C

H

θa

Materiales aislantes

Clase Y -comprende materiales fibrosos, a base de celulosa o seda, no saturados, no inmersos en
líquidos aislantes, y materiales semejantes. La «temperatura característica»** de esta clase es de 90
OC.
Clase A - comprende materiales fibrosos, a base de celulosa o seda (típicamente) saturados con
líquidos aislantes y otros materiales semejantes. La temperatura característica es de 105 OC
Clase E - comprende algunasfibras orgánicas sintéticas y otros materiales; su temperatura
característica es de 120 OC;
Los materiales de las clases Y, A y E ya no son actualmente de uso común, en el mercado
nacional o internacional de motores eléctricos, utilizándose en la actualidad materiales de las
siguientes clases:
Clase B - comprende materiales a base de poliéster y polimídicos aglutinados con materiales orgánicos
osaturados con éstos. La temperatura característica de esta clase es de 130 0C
Clase F - comprende materiales a base de mica, amianto y fibra de vidrio aglutinados con materiales
sintéticos, en general siliconas, poliésteres o epóxidos. Temperatura característica de 155 0C
Clase H - comprende materiales a base de mica, asbestos o fibra de vidrio aglutinados típicamente con
siliconas de alta...