¿Qué determina la vida útil de los motores eléctricos?

Los motores de accionamiento funcionan en los modos de motor y freno, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica o, por el contrario, la energía mecánica en energía eléctrica. La transformación de energía de un tipo a otro va acompañada de pérdidas inevitables, que finalmente se convierten en calor.

Parte del calor se disipa en el medio ambiente y el resto hace que la temperatura del motor aumente por encima de la temperatura ambiente (para obtener más detalles, consulte aquí: Calefacción y refrigeración de motores eléctricos.).

Los materiales utilizados para fabricar motores eléctricos (acero, cobre, aluminio, materiales aislantes) tienen diferentes propiedades físicas que cambian con la temperatura.

Los materiales aislantes son los más sensibles al calor y tienen la menor resistencia al calor en comparación con otros materiales utilizados en el motor.Por tanto, la fiabilidad del motor, sus características técnicas y económicas y la potencia nominal están determinadas por el calentamiento de los materiales utilizados para aislar los devanados.

La vida útil del aislamiento del motor eléctrico depende de la calidad del material aislante y de la temperatura a la que opera. La práctica ha establecido que, por ejemplo, el aislamiento de fibra de algodón sumergido en aceite mineral a una temperatura de aproximadamente 90 ° C puede funcionar de manera confiable durante 15 a 20 años. Durante este período, se produce un deterioro gradual del aislamiento, es decir, se deterioran su resistencia mecánica, elasticidad y otras propiedades necesarias para el funcionamiento normal.

El aumento de la temperatura de operación en solo 8-10 °C reduce el tiempo de uso de este tipo de aislamiento a 8-10 años (aproximadamente 2 veces), y a una temperatura de operación de 150 °C, el desgaste comienza después de 1,5 meses. El funcionamiento a temperaturas de alrededor de 200°C hará que este aislamiento quede inutilizable después de algunas horas.

La pérdida que hace que el aislamiento del motor se caliente depende de la carga. La carga ligera aumenta el tiempo de uso del aislamiento, pero conduce a un uso insuficiente de materiales y aumenta el costo del motor. Por el contrario, hacer funcionar un motor con una carga elevada reducirá drásticamente su fiabilidad y vida útil, y también puede resultar económicamente poco práctico.Por tanto, la temperatura de funcionamiento del aislamiento y la carga del motor, es decir, su potencia nominal, se seleccionan por razones técnicas y económicas de forma que el tiempo de desgaste del aislamiento y la vida útil del motor en condiciones normales de funcionamiento Las condiciones son de aproximadamente 15-20 años.

El uso de materiales aislantes de sustancias inorgánicas (amianto, mica, vidrio, etc.), que tienen una mayor resistencia al calor, puede reducir el peso y el tamaño de los motores y aumentar la potencia. Sin embargo, la resistencia al calor de los materiales aislantes está determinada principalmente por las propiedades de los barnices con los que se impregna el aislamiento. Las composiciones de impregnación, incluso a partir de compuestos de silicio (siliconas), tienen una resistencia al calor relativamente baja.

El motor adecuado para accionar la máquina accionada debe coincidir con las características mecánicas, el modo de funcionamiento de la máquina y la potencia requerida. Al elegir la potencia del motor, proceden principalmente de su calentamiento, o más bien del calentamiento de su aislamiento.

La potencia del motor se determinará correctamente si durante el funcionamiento la temperatura de calentamiento de su aislamiento está cerca del máximo permisible.La sobreestimación de la potencia del motor conduce a una disminución de la temperatura de trabajo del aislamiento, uso insuficiente de materiales costosos, un aumento en los costos de capital y el deterioro de las características energéticas.

La potencia del motor será insuficiente a la requerida si la temperatura de operación de su aislamiento excede el máximo permitido, lo que puede generar costos de capital injustificados para reemplazar el motor, como resultado del desgaste prematuro del aislamiento.

Hoy en día, los motores de CA tienen una gran demanda entre la mayoría de las plantas de fabricación modernas. En la práctica, los motores asíncronos (IM) muestran su durabilidad y simplicidad a un costo relativamente bajo. Sin embargo, durante la operación, pueden ocurrir daños en los elementos del motor, lo que a su vez conduce a su falla prematura.

Las principales fuentes de desarrollo de la falla del motor asíncrono son:

• sobrecarga o sobrecalentamiento del estator del motor eléctrico 31%;
• cierre giro a giro-15%;
• falla del cojinete — 12%;
• daño a los devanados del estator o al aislamiento: 11%;
• entrehierro desigual entre el estator y el rotor — 9%;
• el funcionamiento del motor eléctrico en dos fases — 8 %;
• rotura o aflojamiento de la sujeción de las barras en la jaula de ardilla — 5%;
• aflojamiento de la fijación del devanado del estator — 4%;
• desequilibrio del rotor del motor eléctrico — 3%;
• desalineación del eje — 2%.