Condicions tèrmiques i potència nominal del motor
Quan el motor elèctric funciona, perd per cobrir quina part de l'energia elèctrica consumida es desaprofita. Es produeixen pèrdues en la resistència activa dels bobinatges, en l'acer quan el flux magnètic canvia en el circuit magnètic, així com pèrdues mecàniques per fricció en els coixinets i fricció de les parts giratòries de la màquina contra l'aire. Al final, tota l'energia perduda es converteix en energia tèrmica, que s'utilitza per escalfar el motor i dissipar-se a l'entorn.
Les pèrdues de motor són constants i variables. Les constants inclouen pèrdues d'acer i pèrdues mecàniques en bobinats on el corrent és constant, i pèrdues variables en bobinats del motor.
En el període inicial després de l'encesa, la major part de la calor alliberada al motor augmenta la seva temperatura i menys va al medi ambient. Aleshores, a mesura que augmenta la temperatura del motor, cada cop es transfereix més calor a l'entorn, i arriba un moment en què tota la calor generada es dissipa a l'espai.Aleshores s'estableix l'equilibri tèrmic i s'atura l'augment de la temperatura del motor. Aquesta temperatura d'escalfament del motor s'anomena estat estacionari. La temperatura en estat estacionari es manté constant al llarg del temps si la càrrega del motor no canvia.
La quantitat de calor Q que s'allibera al motor en 1 s es pot determinar mitjançant la fórmula
on η- eficiència del motor; P2 és la potència de l'eix del motor.
De la fórmula es dedueix que com més gran és la càrrega del motor, més calor es genera en ell i més alta és la seva temperatura estacionària.
L'experiència amb el funcionament de motors elèctrics mostra que la principal causa del seu mal funcionament és el sobreescalfament del bobinatge. Mentre la temperatura de l'aïllament no superi el valor permès, el desgast tèrmic de l'aïllament s'acumula molt lentament. Però a mesura que augmenta la temperatura, el desgast de l'aïllament augmenta bruscament. Pràcticament creu que el sobreescalfament de l'aïllament per cada 8 ° C redueix la seva vida a la meitat. Per tant, un motor amb aïllament de cotó dels bobinatges a una càrrega nominal i una temperatura de calefacció de fins a 105 ° C pot funcionar durant uns 15 anys, quan es sobrecarrega i la temperatura puja a 145 ° C, el motor fallarà després d'1,5 mesos.
Segons GOST, els materials aïllants utilitzats en enginyeria elèctrica es divideixen en set classes en termes de resistència a la calor, per a cadascuna de les quals s'estableix la temperatura màxima permesa (taula 1).
L'excés admissible de la temperatura del bobinat del motor per sobre de la temperatura ambient (a l'URSS s'accepta + 35 ° C) per a la classe de resistència a la calor Y és de 55 ° C, per a la classe A - 70 ° C, per a la classe B - 95 ° C , per a la classe I — 145 ° C, per a la classe G per sobre de 155 ° C.L'augment de la temperatura d'un determinat motor depèn de la magnitud de la seva càrrega i del mode de funcionament. A una temperatura ambient inferior a 35 ° C, el motor es pot carregar per sobre de la seva potència nominal, però de manera que la temperatura d'escalfament de l'aïllament no superi els límits permesos.
Característica del material Classe de resistència a la calor Temperatura màxima permesa, °C Teixits de cotó no impregnats, fils, paper i materials fibrosos de cel·lulosa i seda Y 90 Els mateixos materials, però impregnats amb aglutinants A 105 Alguns films orgànics sintètics E 120 Mica, amiant i materials de fibra de vidre que conté aglomerants orgànics V 130 Els mateixos materials en combinació amb aglomerants sintètics i agents impregnants F 155 Els mateixos materials però en combinació amb silici, aglutinants orgànics i compostos impregnants H 180 Mica, materials ceràmics, vidre, quars, amiant, utilitzats sense aglutinants o amb aglutinants inorgànics G més de 180
A partir d'una quantitat coneguda de calor B dissipada quan el motor està en marxa, es pot calcular un excés de temperatura del motor τ° C per sobre de la temperatura ambient, és a dir. temperatura de sobreescalfament
on A és la transferència de calor del motor, J / grau • s; e és la base dels logaritmes naturals (e = 2,718); C és la capacitat tèrmica del motor, J / ciutat; τО- l'augment inicial de la temperatura del motor a τ.
La temperatura del motor en estat estacionari τу es pot obtenir a partir de l'expressió anterior prenent τ = ∞... Aleshores τу = Q / А... A τо = 0, la igualtat (2) pren la forma
Aleshores denotem la relació C/A a T
on T és la constant de temps d'escalfament, s.
La constant de calefacció és el temps que triga el motor a escalfar-se fins a la temperatura d'estat estacionari en absència de transferència de calor a l'ambient. En presència de transferència de calor, la temperatura d'escalfament serà inferior i igual a
La constant de temps es pot trobar gràficament (Fig. 1, a). Per fer-ho, es dibuixa una recta tangent des de l'origen de les coordenades fins a tallar-se amb una recta horitzontal que passa pel punt a, corresponent a la temperatura d'escalfament estacionari. El segment ss serà igual a T i el segment ab serà igual al temps Ty durant el qual el motor arriba a una temperatura d'estat estacionari τу... Normalment es pren igual a 4T.
La constant de calefacció depèn de la potència nominal del motor, la seva velocitat, disseny i mètode de refrigeració, però no depèn de la magnitud de la seva càrrega.
Arròs. 1. Corbes d'escalfament i refrigeració del motor: a — definició gràfica de la constant de calefacció; b — corbes d'escalfament a diferents càrregues
Si el motor, després d'escalfar-se, es desconnecta de la xarxa, a partir d'aquest moment ja no genera calor, però la calor acumulada continua dissipant-se a l'ambient, el motor es refreda.
L'equació de refredament té la forma
i la corba es mostra a la Fig. 1, a.
En l'expressió, To és la constant de temps de refredament. Es diferencia de la constant de calefacció T perquè la transferència de calor del motor en repòs difereix de la transferència de calor del motor en marxa.La igualtat és possible quan el motor desconnectat de la xarxa disposa de ventilació externa. 
En general, la corba de refrigeració és més plana que la corba de calefacció. Per als motors amb flux d'aire extern, To és aproximadament 2 vegades més gran que T. A la pràctica, podem suposar que després d'un interval de temps de 3To a 5To, la temperatura del motor esdevé igual a la temperatura ambient.
Amb una selecció correcta de la potència nominal del motor, la temperatura de sobreescalfament en estat estacionari hauria de ser igual a l'augment de temperatura admissible τaddcorresponent a la classe d'aïllament del cable de bobinat. Les diferents càrregues P1 <P2 <P3 d'un mateix motor corresponen a determinades pèrdues ΔP1 <ΔP2 <ΔP3 i als valors de la temperatura de sobreescalfament establerta (Fig. 1, b). A la càrrega nominal, el motor pot funcionar durant molt de temps sense un sobreescalfament perillós, mentre que quan la càrrega augmenta fins al temps de commutació admissible, no serà superior a t2 i a la potència no més de t3.
A partir de l'anterior, podem donar la següent definició de la potència nominal del motor. La potència nominal del motor és la potència de l'eix a la qual la temperatura del seu bobinat supera la temperatura ambient en una quantitat corresponent als estàndards de sobreescalfament acceptats.