La protección con sondas térmicas constituye un magnífico sistema de protección contra las sobrecargas térmicas suaves y prolongadas. La sonda es como un termómetro que mide de forma directa la temperatura del arrollamiento del motor, acusando también la influencia de otros factores externos, tales como una temperatura ambiente excesiva o una refrigeración insuficiente.
Aunque hay varios tipos de sondas, las más utilizadas son las de coeficiente de temperatura positivo (CTP) o termistancias, las cuales se caracterizan por provocar un aumento brusco de su resistencia cuando la temperatura llega a un valor determinado, llamado "temperatura nominal de funcionamiento" (TNF). Para este valor, la termistancia, conectada a un relé electrónico especial, provoca el disparo del contactor de maniobra.
Como las sondas miden exclusivamente la temperatura del punto en que hacen contacto, es necesario colocarlas en los puntos más críticos del arrollamiento del motor; generalmente en el fondo de las ranuras o en las cabezas de bobina del lado de salida del aire. Esto obliga a efectuar su montaje de forma cuidadosa durante la fase de bobinado del motor para asegurar un buen contacto térmico.
Además de los problemas que lleva la colocación de la sonda hay otro factor que condiciona decisivamente este sistema de protección. A pesar de su pequeña masa (como una cabeza de cerilla), la sonda reacciona con un cierto retardo definido por su constante de tiempo térmica, que en la práctica suele ser del orden de 8 a 10 segundos.
Esta inercia térmica, normalmente olvidada, es un factor muy importante a tener en cuenta sobre todo en casos de sobrecargas bruscas o bloqueo del rotor.
Así, en la figura representamos la variación de temperatura en función del tiempo, en un motor hipotético M1 sometido a una densidad de corriente de 20 A/mm2, y la correspondiente curva de temperatura de su sensor CTP. Igualmente representamos la de un motor M2 sometido a una densidad de corriente de 50 A/mm2, y la de su sensor. En ambos motores suponemos que sus aislantes son del tipo B.
Supongamos ahora que el motor M1 se halla trabajando a una temperatura normal de funcionamiento TNF de 110 ºC y sufre una brusca sobrecarga. Como la sonda no reaccionará hasta pasados 10 segundos, esto dará tiempo a que el motor llegue a alcanzar la temperatura de 140ºC, es decir, 140 - 120 = 20 ºC por encima de la temperatura máxima admitida por el aislante clase B.
Si ahora el motor M2 es el que sufre una brusca sobrecarga, y suponemos que también está trabajando a una temperatura normal de funcionamiento de 110 ºC, la sobrecarga hará que la inercia de 10 segundos permita alcanzar al bobinado los 210 ºC, lo cual produciría serios daños.
Como las sondas térmicas sólo pueden detectar calentamientos con un cierto retardo, no suministran una protección rápida, como sería de desear, en los casos contra fallos de fase, bloqueo del motor, cortocircuito entre fases, y defectos o derivaciones con respecto a tierra. Tampoco las sondas térmicas protegen a los conductores de alimentación, por lo que su empleo sólo es aconsejable en combinación con otros sistemas de protección.
