| Arranque estrella-delta o estrella-triángulo

El arranque estrella-delta

Introducción:

Para aprovechar las ventajas de construcción y operativas de los motores de inducción, también llamados "jaula de ardilla", se debe preferir el uso del arranque directo a la linea de suministro.

En motores de alta capacidad ( de 20 HP en adelante), ésto ya no es posible

El inconveniente se debe a las caracteristicas constructivas de este tipo de motores.

El problema se manifiesta en el momento del arranque. En éste punto los bobinados del motor, toman una corriente excesiva de la linea de alimentación.

El consumo en exceso provoca perturbaciones de linea y fallas en los equipos conectados a ella.

Aumenta el costo de la instalación por la necesidad de sobredimensionar los conductores y las protecciones

Para motores mayores se usan los arrancadores llamados "a voltaje reducido"

Y se clasifican como sigue:

• Arrancador con autotransformador
• Arrancador con resistencias en serie al estator
• Arrancador de fase partida
• Arrancador estrella-delta

Este artículo se formuló para hablar sobre el arranque estrella-delta, también

llamado estrella-triangulo

Vamos a revisarlo bajo la norma internacional IEC y la norma americana NEMA

El arrancador estrella-delta, pudiera ser el más económico, pero lo más importante es que, con su uso se obtiene el mejor porcentaje de disminución en la corriente de consumo. Tiene sus limitaciones y no es elegible para todos los casos.

• No puede usarse cuando se necesite un par alto de arranque, lo que los limita a arranque en vacio o cargas de bajo par resistente
• Los motores que se usen, deben tener acceso a seis extremos de bobina, para configurar la conexion delta y la conexión estrella
• Los motores deben venir preparados de fábrica para trabajar con dos niveles de voltaje.
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Consideraciones para el uso del arrancador estrella-triángulo

• El voltaje de nivel mas bajo especificado deberá ser para la conexión Delta y será también el nominal (el disponible para la operación)
• El voltaje mayor es para conexión estrella
• El par de arranque, el par máximo y la corriente en estrella, tendrán un valor aproximado al 30% de los valores obtenidos en la conexión delta.
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Construcción física del arrancador estrella-delta

Normalmente 3 contactores trifásicos con contactos auxiliares, un relevador de sobrecarga y un temporizador para el cambio automático de conexion (ésta conexión se conoce como "a transición abierta")

También pueden ser a transición cerrada, que seria más costoso, porque tiene más elementos. y su uso debe ser plenamente justificado

Para aplicaciones no complejas el modo simple es suficiente

Configuracion del arrancador estrella-delta

Como sucede con otros equipos eléctricos los motores accionados por el arrancador presentan variaciones de construcción o funcionamiento, segun su lugar de origen, estará  regulada por normas IEC (internacional) o NEMA (americano)

Este punto es importante, porque aunque la norma IEC pueda ser predominante o más conocida, siempre se puede presentar la necesidad de hacer una compra o darle mantenimiento a equipos construidos en Norteamerica y tanto los motores como los diagramas de alambrado son diferentes.

A continuación vemos un esquema pictórico para el mismo arrancador, pero con sus partes identificadas bajo las dos normas

Y siempre se puede llegar a un error al tratar de usar un equipo soportado por una norma, con la información de otra.

Como ejemplo podriamos mencionar, el que los motores NEMA no tienen tablilla de terminales (los cables salen directo) la nomenclatura de los diagramas está basada en la norma ANSI. (Los puntos de conexion y los elementos son nombrados en forma diferente)

Las conexiones bajo norma ANSI o bajo norma IEC, se trazan de modo diferente, pero llevan al mismo resultado.

               

 

Principo de operación

La principal motivación para el uso del arranque estrella-delta, está en el hecho de que la corriente que se consume en estrella es la tercera parte de la que se consume en delta.

Aqui vemos el diagrama de la conexión-estrella y sus relaciones eléctricas

Aqui vemos el diagrama de la conexión-delta y sus relaciones eléctricas

Y aplicando sencillas relaciones matemáticas como

La corriente de consumida a la linea de operación por el arrancador será

Funcionamiento el arrancador

El arranque se hace al inicio con la conexión estrella y después de un tiempo previamente establecido en el temporizador, en el que se estima que la velocidad llegue al 80% de su velocidad de diseño, se hace el cambio a conexión delta. SI analizamos en detalle tendremos la secuencia que sigue:

El boton pulsador de arranque S2 energiza y activa los contactores KM0 (temporizador), KM1 (contactor principal) y KM3 (contactor estrella)

El contactor KM3 configura el motor M1 para conexión en estrella

Se arranca el motor configuado en estrella

la corriente consumida será 1/3 de la que tomaria con operación de regimen (delta)

Al pasar el tiempo establecido en KM0,  se abre el circuito de KM3, que se desexcita y desconecta momentanemante, (por milisegundos) 

50 mseg después se cierra el circuito de KM2, que se energiza y conecta el motor M1 a la tension plena de la red (220 v)

Conclusiones

Las limitaciones en cuanto al tipo de motor y sus caracteristicas no permiten usar siempre este tipo de arranque.

Su utilidad radica en al bajo consumo de corriente al arranque,  pero se aplicará solo para motores de alta capacidad (HP) y se quiera evitar gasto en el cableado y los accesorios sobredimiensionados

Siempre que sea posible se debe preferir el arranque directo a pleno voltaje.

Los sistemas de control.                  Monterrey, México   Junio 2023