Todo lo que las empresas manufactureras necesitan saber sobre la conexión de arranque estrella-triángulo: desde la configuración correcta hasta la resolución de problemas.
¿Cuándo se conecta un motor en estrella y cuándo en triángulo durante el arranque estrella-triángulo?
Ein estrella triángulo motor siempre arranca primero en conexión estrella, para reducir la corriente de arranque. Después de alcanzar aproximadamente 80-90% de la velocidad nominal se cambia a la conexión triángulo para el funcionamiento normal.
¿Cuál es la principal ventaja de la conexión de arranque estrella-triángulo?
La principal ventaja es la reducción de la corriente de arranque a aproximadamente un tercio (aproximadamente 33%) del valor en un arranque directo. Esto protege el estrella triángulo motor, la red eléctrica y los componentes mecánicos de la instalación.
¿Qué desventajas tiene la conexión de arranque estrella-triángulo?
Las desventajas esenciales son un torque de arranque reducido (sólo aproximadamente un tercio del momento de arranque directo) y el riesgo de picos de corriente al cambiar de estrella a triángulo, si la conexión no está diseñada de manera óptima. beim Übergang von Stern auf Dreieck, wenn die Schaltung nicht optimal ausgelegt ist.
¿Cómo funciona el cambio de estrella a triángulo en un motor estrella-triángulo?
Después de que el motor estrella triángulo motor ha alcanzado la velocidad en conexión estrella, se abre el contactor estrella. Después de una corta pausa sin corriente (típicamente 50 ms) se cierra el contactor triángulo, permitiendo que el motor continúe funcionando en conexión triángulo.
¿Qué motores son adecuados para el arranque estrella-triángulo?
Son adecuados los motores de corriente trifásica que están diseñados para la tensión de red en conexión triángulo (por ejemplo, un motor con la especificación 400VΔ/690VY para operar en una red de 400V) y cuyos seis extremos de bobinado son accesibles externamente. La máquina impulsada también debe poder arrancar de manera segura con el par reducido.
¿Qué ocurre en caso de un cableado incorrecto en un circuito estrella-triángulo?
Un cableado incorrecto, particularmente el incumplimiento de la denominada «conexión preferente», puede conducir a picos de corriente de conmutación considerablemente más altos. Estos pueden activar dispositivos de protección o dañar los componentes del estrella triángulo motor y el circuito.
¿Existen alternativas modernas al circuito estrella-triángulo para un motor estrella-triángulo?
Sí, las alternativas modernas son arrancadores suaves (Softstarter) und inversores de frecuencia (VFD). Estas a menudo ofrecen un arranque más suave, mejores opciones de control y pueden evitar completamente los estrella triángulo motor picos de corriente de conmutación típicos.
¿Cómo se dimensionan los contactores en un circuito estrella-triángulo para un motor estrella-triángulo?
El contactor de red y el contactor triángulo, así como el relé de sobrecarga, se dimensionan típicamente a aproximadamente 58% de la corriente nominal del motor des estrella triángulo motor se diseña. El contactor estrella se dimensiona alrededor de 33% de la corriente nominal del motor .
La conexión de arranque estrella-triángulo reduce la corriente de arranque de un estrella triángulo motor a aproximadamente 30-35% del valor de arranque directo, protegiendo así la red y la mecánica, pero es principalmente apta para aplicaciones con bajo par de arranque. Crítico en la conexión estrella-triángulo son
posibles picos de corriente de conmutación estrella triángulo motor sind mögliche Umschaltstromspitzen; un correcto «conexión preferente» y una pausa de conmutación de al menos 50 ms son cruciales para minimizar estos picos y garantizar un funcionamiento seguro.
Alternativas modernas como arrancadores suaves o inversores de frecuencia a menudo ofrecen propiedades de arranque y opciones de control superiores para los motores. Los inversores de frecuencia pueden, por ejemplo, lograr ahorros de energía de hasta el 70% en aplicaciones como bombas y ventiladores.Descubra cómo reducir la corriente de arranque de sus motores con la conexión de arranque estrella-triángulo, qué puntos críticos considerar durante la instalación y qué alternativas modernas existen.
La conexión de arranque estrella-triángulo es un método probado para limitar la corriente de arranque de motores de corriente trifásica. Pero, ¿cuándo es la opción correcta y qué fuentes de error acechan en detalle? ATEK Drive Solutions le muestra en qué fijarse. ¿Necesita una solución de accionamiento individual? [contact](href=»/contact») ¡contáctenos!
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Introducción a arranca estrella-triángulo
¿Qué es un arranque estrella-triángulo?
La conexión de arranque estrella-triángulo es un método establecido para reducir las altas corrientes de arranque de potentes motores de corriente trifásica. Un motor estrella-triángulo inicia inicialmente en conexión estrella con menor tensión, antes de cambiar a conexión triángulo para el funcionamiento normal. Un motor de 30 kW, que está configurado como estrella triángulo motor , reduce así su corriente de arranque de aproximadamente 300A a alrededor de 100A.
¿Por qué se utiliza la conexión de arranque estrella-triángulo?
El objetivo principal de la conexión de arranque estrella-triángulo para un motor estrella-triángulo es reducir la corriente de arranque a aproximadamente un tercio del valor que se produciría en un arranque directo. Esta reducción de corriente protege el estrella triángulo motor a sí mismo, la red eléctrica y los componentes mecánicos de la instalación. Las empresas de suministro eléctrico (por ejemplo, EnBW) a menudo exigen el cumplimiento de límites específicos para las corrientes de arranque.
Áreas de aplicación de la conexión de arranque estrella-triángulo
La conexión de arranque estrella-triángulo es excelente para máquinas que son impulsadas por un estrella triángulo motor motor y que no requieren de inmediato el par de arranque completo. Áreas típicas de aplicación para un motor estrella-triángulo son las de accionamientos con bajo par de arranque o aquellas que pueden arrancar con poca carga, como ventiladores, bombas o ciertas máquinas herramientas. Un ejemplo de esto sería un ventilador de 15 kW, que estrella triángulo motor arranca suavemente. Nuestra tecnología de accionamiento ofrece soluciones adecuadas para esto.Funcionamiento y estructura del circuito estrella-triángulo para el motor estrella-triángulo
La configuración estrella (Y) y triángulo (Δ)
La reducción de tensión durante el arranque de un estrella triángulo motor se logra mediante un cableado diferente de los devanados del motor. En la conexión estrella (Y) , cada devanado del motor estrella-triángulo recibe la denominada tensión de fase, que es la tensión de red dividida por √3. En una red de 400V, esto significa que cada devanado del motor recibe aproximadamente 230V, lo que reduce el flujo de corriente. Más información sobre la estructura básica se puede encontrar en motor de corriente trifásica.
- En conexión estrella (Y), cada devanado del motor de un estrella triángulo motor recibe una tensión reducida (tensión de fase = tensión de red/√3).
- Esto hace que la corriente de arranque y el torque de arranque del estrella triángulo motor bajen a aproximadamente 1/3 de los valores de un arranque directo.
- Ein estrella triángulo motor debe ser diseñado para la tensión de red en conexión triángulo y la tensión √3 multiplicada en conexión estrella (por ejemplo, un motor con la especificación 400VΔ/690VY para operar en una red de 400V).
- El circuito para un estrella triángulo motor suele requerir tres contactores: un contactor de red (K1), un contactor estrella (K3) y un contactor triángulo (K2).
- Un relé de tiempo controla la secuencia de conmutación de la fase de arranque estrella (K1+K3 activo) al funcionamiento en triángulo (K1+K2 activo) del estrella triángulo motor.
- el cambio se realiza normalmente cuando alcanza estrella triángulo motor 80-90% de su velocidad nominal, después de una corta pausa sin corriente para evitar cortocircuitos.
Condiciones de tensión y corriente en conexión estrella y triángulo
El menor flujo de corriente durante el estrella triángulo motor ocurre solo durante la fase de arranque estrella. La corriente y el par del motor en esta fase son aproximadamente un tercio de los valores que se producirían en un arranque directo (DOL – Direct On Line). Ein estrella triángulo motor con la especificación 400VΔ/690VY recibe en un sistema de 400V durante el arranque estrella la tensión correctamente reducida en sus devanados. La capacidad de calcular la corriente de un motor de corriente trifásica es muy relevante en este contexto., es muy relevante en este contexto.
Estructura de un circuito típico estrella-triángulo
Para la estructura de un circuito típico estrella-triángulo para un estrella triángulo motor se necesitan: tres contactores (contactor de red K1, contactor estrella K3, contactor triángulo K2) y un relé de tiempo. Para el arranque del motor estrella-triángulo, se activan el contactor de red K1 y el contactor estrella K3; después de alcanzar una velocidad predefinida, K3 se abre, y después de una corta pausa, se cierra el contactor triángulo K2 para el funcionamiento continuo del motor. Un interruptor de protección para el motor y un relé de sobrecarga (a menudo ajustado a aproximadamente 0.58 veces la corriente nominal del motor) complementan los dispositivos de protección para el estrella triángulo motor. Componentes para esto son ofrecidos, por ejemplo, por Siemens SIRIUS.
Proceso de funcionamiento de la conexión de arranque estrella-triángulo
Der estrella triángulo motor primero inicia en conexión estrella, desarrollando solo aproximadamente un tercio de su momento nominal. Una vez que el motor alcanza aproximadamente 80-90% de su velocidad nominal, el relé de tiempo controla la apertura del contactor estrella K3 y después de una corta pausa de conmutación (típicamente 50 ms), el cierre del contactor triángulo K2. Esta pausa es crucial para evitar un cortocircuito entre la configuración estrella y triángulo. El conmutador estrella-triángulo, a menudo realizado mediante la combinación de contactores, es el elemento central de este método de arranque para el estrella triángulo motor.Ventajas y desventajas de la conexión de arranque estrella-triángulo para el motor estrella-triángulo
reducción de la corriente de arranque
Una ventaja esencial al usar un estrella triángulo motor con esta conexión de arranque es la significativa reducción de carga al inicio. La corriente de arranque del motor se reduce a aproximadamente 30-35% del valor que se produciría en un arranque directo (DOL), reduciendo así la carga mecánica y eléctrica para el motor y la instalación. Ein estrella triángulo motor por ejemplo, con 50A de corriente nominal y un típico factor de corriente de arranque de 6 (en arranque directo) arrancaría así solo con aproximadamente 100A en lugar de 300A.
Menor carga en la red
La reducida corriente de un estrella triángulo motor durante el arranque es especialmente ventajosa en redes con capacidad limitada. Los mínimos descensos de tensión protegen a otros consumidores en la misma red y a menudo permiten la conexión de motores estrella-triángulo más grandes de lo que sería posible en un arranque directo. Los proveedores de energía a menudo establecen límites para las corrientes de arranque (por ejemplo, un máximo de 150A), que pueden ser cumplidos mediante el uso de la conexión estrella-triángulo. estrella triángulo motor esto puede ser más fácilmente cumplido.
picos de corriente al cambiar de estrella a triángulo, si la conexión no está diseñada de manera óptima.
Un posible inconveniente al operar un estrella triángulo motor son posibles picos de corriente de conmutación que pueden ocurrir al cambiar de estrella a triángulo, especialmente con una desfase desfavorable entre la tensión del rotor y la tensión de la red. Estas picos pueden incluso superar la corriente de arranque de un arranque directo. La correcta implementación de un llamado «circuito preferencial» y un intervalo de conmutación suficiente (al menos 50 ms) son cruciales para minimizar este riesgo para el estrella triángulo motor Mediciones han demostrado que sin optimización, las corrientes de conmutación pueden alcanzar hasta 12 veces la corriente nominal del motor.
Par de arranque reducido
La reducción de la corriente de arranque en el estrella triángulo motor va inevitablemente acompañada de una disminución del par de arranque. El par de arranque en conexión estrellada es solo aproximadamente un tercio del par que el motor desarrollaría en un arranque directo en conexión delta. Por lo tanto, este tipo de arranque solo es adecuado para aplicaciones con un estrella triángulo motor que pueden arrancar de manera segura con este par reducido (por ejemplo, no para un triturador de 75 kW que requiere un alto par de arranque). Una transmisión adecuada Gear Boxes para el motor de corriente trifásica puede ayudar en algunos casos a ajustar los requisitos de par.Aspectos prácticos y solución de problemas del motor en conexión estrella-delta
Conexión correcta del motor
Errores en la conexión en el terminal de un estrella triángulo motor son especialmente críticos y pueden dar lugar a problemas significativos. Para minimizar el pico de corriente de conmutación en el motor estrella-delta, es crucial seguir el llamado «circuito preferencial» (Conductor exterior L1 a terminales U1 y V2, L2 a V1 y W2, L3 a W1 y U2 para marcha en sentido horario). Una conexión incorrecta puede aumentar el factor de corriente de conmutación ℘ (relación entre el pico de corriente de conmutación y la corriente de arranque en arranque directo) de valores óptimos de 0,8 a más de 1,4. La pregunta fundamental de operar el motor en estrella o delta depende del diseño y del caso de uso.
- El correcto «circuito preferencial» en el terminal del estrella triángulo motor es crucial para minimizar los picos de corriente de conmutación.
- Para la conexión estrella de un estrella triángulo motor los terminales U2, V2, W2 están puenteados; para la conexión delta, se establecen las conexiones U1-W2, V1-U2, W1-V2.
- Se debe asegurar que el estrella triángulo motor esté diseñado correctamente para la tensión de alimentación (por ejemplo, un motor con la especificación 400VΔ/690VY para operar en una red de 400V).
- Fuentes de error comunes en la instalación y operación de un estrella triángulo motor son errores de cableado, contactores defectuosos o relés de tiempo mal ajustados.
- Un cambio prematuro de estrella a delta puede causar picos de corriente altos en el estrella triángulo motor, un cambio tardío carga innecesariamente el devanado estrellado.
- Un bloqueo mecánico entre el contactor estrellado y el contactor delta es esencial para la seguridad del estrella triángulo motor y de la instalación.
Configuración de puente estrella-delta en el terminal
En el terminal de un estrella triángulo motor (de acuerdo con normas como IEC 60034-8) la configuración es la siguiente: Para la conexión estrella, se puentean los extremos de devanado U2, V2 y W2. Para la conexión delta, se conectan los terminales U1 con W2, V1 con U2 y W1 con V2. Un error común y fatal es operar un motor diseñado para 400V en estrella y 230V en delta (es decir, un motor 230VΔ/400VY) en delta en una red de 400V; esto puede llevar a la destrucción del motor. Para el arranque estrella-delta de un motor en una red de 400V, el estrella triángulo motor debe tener, por ejemplo, la etiqueta de tipo 400VΔ/690VY.
Causas comunes de errores
Fuentes típicas de errores al operar un estrella triángulo motor son: Errores en el cableado, contactores defectuosos (por ejemplo, contactos pegados o quemados) o un relé de tiempo mal ajustado o defectuoso. Un tiempo de conmutación demasiado corto (conmutación antes de que el estrella triángulo motor alcance aproximadamente el 80 % de su velocidad nominal) provoca picos de corriente altos y estrés mecánico; un tiempo de conmutación demasiado largo somete innecesariamente los devanados del motor en conexión estrellada a cargas térmicas excesivas. Un bloqueo mecánico de los contactores es esencial para el funcionamiento seguro del estrella triángulo motor .Alternativas al arranque estrella-delta para motores y desarrollos modernos
arrancadores suaves (Softstarter)
Una alternativa electrónica moderna al clásico arranque estrella-delta, también para motores que de otro modo serían estrella triángulo motor , es el arrancador suave (softstarter). Estos dispositivos controlan continuamente la tensión del motor durante el arranque, generalmente mediante control de corte de fase, lo que permite un arranque muy suave sin los típicos picos de corriente de un motor estrella-delta. Productos como el Siemens SIRIUS 3RW no solo reducen la corriente de arranque, sino que a menudo también ofrecen funciones de protección del motor integradas. Muchos arrancadores suaves también permiten un control de par durante el arranque.
inversores de frecuencia (VFD)
Los variadores de frecuencia (VFD) son la solución más avanzada para el arranque y el control de la velocidad de los motores, también como alternativa al estrella triángulo motor. Ein variador de frecuencia permite un control completo del motor, que proporciona un alto par de arranque al mismo tiempo que una corriente de arranque baja, así como un control preciso de la velocidad en todo el rango de operación. Esto a menudo lleva a ahorros de energía significativos (especialmente en aplicaciones como bombas y ventiladores, hasta un 70 %) y optimiza procesos industriales. ATEK Drive Solutions ofrece componentes apropiados para ello.
Comparación de arranque estrella-delta, arrancadores suaves y variadores de frecuencia
La elección del método de arranque óptimo depende en gran medida de los requisitos específicos de la aplicación:
- Conexión estrella-delta para el motor estrella-delta: Esta suele ser la solución más económica, pero ofrece solo un par de arranque limitado y conlleva el problema de picos de corriente de conmutación.
- Arrancadores suaves: Presenta un buen compromiso. Permite un arranque suave para el motor, a menudo ofrece funciones de protección integradas, pero es más caro que la pura solución estrella-delta.
- Variador de frecuencia: Ofrece el máximo control sobre el arranque y operación del motor, la máxima eficiencia y la capacidad de control de velocidad, pero es la opción más cara.
Por ejemplo, para una bomba simple de 10 kW, un estrella triángulo motor puede ser suficiente, mientras que para una planta de transporte compleja con requisitos de velocidad variables, un variador de frecuencia podría ser la mejor opción.Diseño y dimensionamiento de un arranque estrella-delta para un motor estrella-delta
Considerando la potencia del motor y el par de arranque
Al diseñar un arrancador estrella-delta para un estrella triángulo motor se deben tener en cuenta los siguientes requisitos: El motor estrella-delta debe estar diseñado para la tensión de alimentación en conexión delta (por ejemplo, un motor con la especificación 400VΔ/690VY para una red de 400V) y debe tener seis extremos de devanado accesibles externamente. Además, el par de arranque de la máquina accionada debe ser menor que el par de arranque que el estrella triángulo motor puede desarrollar en conexión estrella (aproximadamente 1/3 del par nominal en arranque directo en delta). La correcta determinación de la potencia del motor eléctrico es un primer paso importante.
- Der estrella triángulo motor debe estar diseñado para la tensión de la red en conexión delta y tener seis extremos de devanado accesibles para el conexionado externo.
- El par de arranque requerido de la máquina accionada debe ser menor que el par de arranque que el estrella triángulo motor proporciona en conexión estrella.
- El contactor de red y el contactor delta, así como el relé de sobrecarga, se dimensionan típicamente a aproximadamente el 58% de la corriente nominal del motor del estrella triángulo motor .
- El contactor estrella se dimensiona a aproximadamente el 33% de la corriente nominal del motor del estrella triángulo motor diseñado.
- El cambio de estrella a delta debe realizarse cuando el estrella triángulo motor alcance aproximadamente el 80-90% de su velocidad nominal.
- Las condiciones locales de la red y la específica característica de carga deben tenerse en cuenta al ajustar el relé de tiempo para el estrella triángulo motor .
Dimensionamiento de los contactores y del relé de sobrecarga
La correcta dimensionación de los dispositivos de conmutación es crucial para el funcionamiento fiable del estrella triángulo motor. Como regla general: El contactor de red, el contactor delta y el relé de sobrecarga se dimensionan a aproximadamente el 58% de la corriente nominal del motor. El contactor estrella se dimensiona a aproximadamente el 33% de la corriente nominal del motor. Ejemplo: Un 30 kW estrella triángulo motor (con una corriente nominal de aproximadamente 58 A a 400V) necesita por tanto contactores de red y delta para aproximadamente 34 A y un contactor estrella para aproximadamente 19 A.
Tiempo de conmutación óptimo de estrella a delta
El momento de la conmutación de estrella a delta es crítico para minimizar los picos de corriente de conmutación y operar el motor de manera óptima. estrella triángulo motor La conmutación debe realizarse idealmente cuando el motor en conexión estrellada alcanza aproximadamente el 80-90% de su velocidad nominal. Un cambio demasiado temprano puede causar altos picos de corriente, mientras que un cambio demasiado tarde carga térmicamente innecesariamente el devanado estrellado del motor durante mucho tiempo. El tiempo típico de conmutación está, dependiendo de la carga y del tamaño del motor del Eine zu frühe Umschaltung kann hohe Stromspitzen verursachen, während eine zu späte Umschaltung die Sternwicklung des Motors unnötig lange thermisch belastet. Die typische Umschaltzeit liegt, abhängig von Last und Motorgröße des estrella triángulo motor, entre 5 y 15 segundos.
Consideración de las condiciones de la red y la característica de carga
El entorno eléctrico del estrella triángulo motor juega un papel importante. Una llamada red «blanda» (red con alta impedancia) puede atenuar la corriente de arranque del motor, pero al mismo tiempo intensificar las caídas de tensión durante el arranque. La característica de carga de la máquina accionada influye de manera decisiva en el tiempo de arranque del estrella triángulo motor y, por lo tanto, en el ajuste necesario del relé de tiempo. El arranque de un 22 kW estrella triángulo motor en un transformador con solo 50 kVA de potencia puede ser, por ejemplo, ya límite y debe ser verificado cuidadosamente.
El arranque estrella-delta es un método probado para reducir las corrientes de arranque en un estrella triángulo motor. Un diseño correcto y el conocimiento de problemas potenciales, como picos de corriente de conmutación, son cruciales para un uso exitoso. Para aplicaciones especialmente exigentes o cuando se requiere control de velocidad, las alternativas modernas como los arrancadores suaves o los variadores de frecuencia suelen ser la mejor solución, incluso si el motor podría en principio ser estrella triángulo motor operado.
