¿Por qué se quema un motor eléctrico cuando lo detienes físicamente?

Question

Al girar un motor eléctrico, la energía de la electricidad se 'conduce' al rotor a través de los campos magnéticos. Sin embargo, cuando el motor se detiene, la energía se convierte en calor y quema el motor. ¿Qué causa que se forme este calor? ¿Es generado puramente por la corriente que fluye a través del alambre o está de alguna manera involucrado el campo magnético de los imanes permanentes? Por otro lado, ¿por qué hay menos calor cuando el motor está girando? Espero que esto no sea simplemente porque el motor contiene un ventilador.

Answer 1

Cuando un motor está girando actúa como generador y produce una fem de retroceso que se opone a la fem aplicada. Consulta mi respuesta a Velocidad angular máxima del motor eléctrico para más información al respecto. Un motor sin fricción no consumiría corriente cuando no está bajo carga, aunque obviamente los motores reales sí consumen algo de corriente debido a las pérdidas por fricción.

Si cargas el motor, reduces la fem de retroceso, y como la fem aplicada es ahora mayor que la fem de retroceso, hay un aumento de corriente a través del motor.

Si detienes completamente el motor, entonces no genera ninguna fem de retroceso en absoluto, por lo que la fem aplicada envía la corriente máxima posible a través del motor, limitada solo por la resistencia de las bobinas del motor. Dependiendo del diseño del motor, esto puede ser lo suficientemente alto como para dañar el motor.

Answer 2

La respuesta de John Rennie es correcta para un motor en serie de corriente continua y, casi con total seguridad, este es el tipo de motor del que estás hablando tú (el OP).

Una forma interesante de escribir la respuesta de John "al revés" es que acabas de observar la razón por la cual los motores de tracción más potentes son exactamente este tipo de motor: casi todos los motores de tren y tranvía de corriente continua son de este tipo. El flujo de corriente, y por lo tanto el par desarrollado, es máximo cuando el motor está parado, que es exactamente lo que necesitas cuando tienes que mover una carga pesada como un tren. A medida que el tren aumenta la velocidad, la fuerza contraelectromotriz, como se discute en la respuesta de John, regula naturalmente el par. ¿Alguna vez te has preguntado por qué los trenes no tienen marchas? Esta es la razón: la relación de par versus velocidad que surge de la interacción de la velocidad, la fuerza contraelectromotriz y la corriente está óptimamente adaptada para mover cargas pesadas. En contraste, un motor de combustión interna tiene un par muy bajo a bajas velocidades y solo alcanza su par máximo a velocidades bastante altas. Por lo tanto, necesitas un sistema de engranajes para permitir que el motor funcione rápidamente para mover tu automóvil.

Otro tipo de motor, un poco diferente (desde el punto de vista de tu pregunta), es el motor de inducción de corriente alterna. Aquí, un suministro trifásico establece un campo magnético que gira (es decir, parece el campo que obtendrías de un dipolo si lo giraras alrededor de un eje perpendicular a la línea que une los polos norte y sur) a la frecuencia de línea de corriente alterna. El rotor del motor es un arreglo "en jaula" de conductores normales a las líneas del campo magnético: si el rotor no está girando a la velocidad angular del campo magnético, se induce una fuerza electromotriz por la ley de Faraday alrededor de las bucles en la jaula y hay un par que tiende a hacer que el rotor acelere (o desacelere) para que su velocidad angular coincida con la del campo magnético. Este tipo de motor desarrollará corrientes muy altas cuando esté parado también, pero el efecto no es tan dramático como en un motor de corriente continua, porque el sistema de bobinado de corriente alterna tiene inductancia que limita la corriente. Por lo tanto, los motores de inducción de corriente alterna no tienden a utilizarse para tracción, sino más bien para aplicaciones a velocidad casi constante.

Answer 3

Estoy quemando el motor.... Ten en cuenta que esto depende del tipo de motor. Los motores electrostáticos de corriente continua funcionan al revés que los motores basados en bobinas. Cuando se atasca, la corriente del motor electrostático cae a cero y el motor se mantendría frío, pero cuando se opera sin carga mecánica, la velocidad del motor y la corriente aumentarán hasta que se limite por la fricción o el motor se destruya por efectos de sobrevoltaje.