¿Cuál es la diferencia entre los diagramas de conexión de los devanados del motor con una estrella y un triángulo?

El sistema de corriente eléctrica trifásica fue desarrollado a fines del siglo XIX por el científico ruso M. O. Dolivo-Dobrovolsky. Tres fases, cuyo voltaje se desplaza entre sí en 120 grados, entre otras ventajas, facilitan la creación de un campo magnético giratorio. Este campo lleva consigo los rotores de los motores asíncronos trifásicos más comunes y sencillos.

Los tres devanados del estator de tales motores eléctricos están en la mayoría de los casos interconectados según el esquema de "estrella" o "triángulo". En la literatura extranjera, se utilizan los términos "estrella" y "delta", abreviados como S y D. La designación mnemotécnica D e Y es más común, lo que a veces puede generar confusión: la letra D se puede marcar como "estrella" y "triángulo".

Tensiones de fase y de línea

Para comprender las diferencias entre los métodos de conexión de los devanados, primero debe comprender con los conceptos de tensiones de fase y lineales. El voltaje de fase es el voltaje entre el principio y el final de una fase. Lineal: entre las mismas conclusiones de diferentes fases.

Para una red trifásica, los voltajes de línea a línea son voltajes entre fases, por ejemplo, A y B, y los voltajes de fase son entre cada fase y el conductor neutro.

Entonces los voltajes Ua, Ub, Uc serán de fase y Uab, Ubc, Uca serán lineales. Estos voltajes son diferentes. Entonces, para una red doméstica e industrial de 0.4 kV, los voltajes lineales son 380 voltios y los voltajes de fase son 220 voltios.

Conexión de devanados de motor según el esquema "estrella".

Al conectar las fases de un motor eléctrico en estrella, los tres devanados se interconectan en sus inicios en un punto común. Los extremos libres están conectados cada uno a su propia fase de la red. En algunos casos, el punto común se conecta al bus neutro del sistema de alimentación.

En la figura se puede ver que para esta inclusión, la tensión de fase de la red se aplica a cada devanado (para redes de 0,4 kV - 220 voltios).

Conexión de los devanados del motor según el esquema "triángulo"

Con el esquema de "triángulo", los extremos de los devanados están conectados entre sí en serie. Resulta una especie de círculo, pero en la literatura se acepta el nombre "triángulo" debido al estilo de uso frecuente. No hay ningún lugar para conectar el cable neutro en esta realización.

Obviamente, los voltajes aplicados a cada devanado serán lineales (380 voltios por devanado).

Comparación de esquemas de conexión entre sí.

Para comparar ambos esquemas entre sí, es necesario calcular la potencia eléctrica desarrollada por el motor eléctrico durante una u otra inclusión. Para ello, es necesario considerar los conceptos de corrientes lineales (Ilin) y de fase (Ifase).La corriente de fase es la corriente que fluye a través del devanado de fase. La corriente de línea fluye a través del conductor conectado a la terminal del devanado.

En redes de hasta 1000 voltios, la fuente de electricidad es transformador, cuyo devanado secundario está encendido por una "estrella" (de lo contrario, es imposible organizar un cable neutro) o un generador cuyos devanados están conectados de la misma manera.

La figura muestra que cuando se conecta con una "estrella", las corrientes en los conductores y las corrientes en los devanados del motor son iguales. La corriente de fase está determinada por el voltaje de fase:

   

donde Z es la resistencia del devanado de una fase, se pueden considerar iguales. Se puede escribir que

   

.

Para una conexión delta, las corrientes son diferentes: están determinadas por los voltajes lineales aplicados a la resistencia Z:

   

.

Por lo tanto, para este caso .

Ahora podemos comparar la potencia total (), consumidos por motores eléctricos con diferentes esquemas.

• para una conexión en estrella, la potencia total es ;
• para una conexión delta, la potencia total es .

Así, cuando es encendido por una “estrella”, el motor eléctrico desarrolla una potencia tres veces menor que cuando está conectado a un delta. También conduce a otras consecuencias positivas:

• se reducen las corrientes de arranque;
• el funcionamiento y el arranque del motor se vuelven más suaves;
• el motor eléctrico soporta bien las sobrecargas de corta duración;
• el régimen térmico del motor asíncrono se vuelve más suave.

La otra cara de la moneda es que un motor de bobinado en estrella no puede desarrollar la potencia máxima. En algunos casos, es posible que el par no sea suficiente para hacer girar el rotor.

Maneras de cambiar circuitos estrella-triángulo

El diseño de la mayoría de los motores eléctricos permite cambiar de un esquema de conexión a otro.Para ello, los inicios y finales de los devanados se visualizan en el terminal de forma que simplemente cambiando la posición de las superposiciones, es posible hacer un “triángulo” a partir de una “estrella” y viceversa.

El propio propietario del motor eléctrico puede elegir lo que necesita: un arranque suave con pequeñas corrientes de arranque y un funcionamiento suave o la mayor potencia desarrollada por el motor. Si necesita ambos, puede cambiar automáticamente utilizando potentes contactores.

Cuando se presiona el botón de inicio SB2, el motor eléctrico se enciende de acuerdo con el esquema de "estrella". El contactor KM3 se levanta, sus contactos cierran las salidas de los devanados del motor en un lado. Las conclusiones opuestas se conectan a la red, cada una a su propia fase a través de los contactos KM1. Cuando se enciende este contactor, se aplica voltaje trifásico a los devanados y se acciona el rotor del motor eléctrico. Después de un tiempo configurado en el relé KT1, la bobina KM3 cambia, se desactiva, el contactor KM2 se enciende, cambiando los devanados en un "triángulo".

El cambio ocurre después de que el motor ha ganado velocidad. Este momento puede ser controlado por el sensor de velocidad, pero en la práctica todo es más fácil. La conmutación se controla relé de tiempo - después de 5-7 segundos, se considera que los procesos de arranque se completan y puede encender el motor en modo de máxima potencia. No vale la pena retrasar este momento, ya que el funcionamiento prolongado con un exceso de la carga permitida para la "estrella" puede provocar la falla del accionamiento eléctrico.

Al implementar este modo, recuerde lo siguiente:

1. El par de arranque de un motor con devanados en estrella es significativamente menor que el valor de esta característica de un motor eléctrico con conexión en triángulo, por lo que no siempre es posible arrancar un motor eléctrico con condiciones de arranque difíciles de esta manera. Simplemente no entrará en rotación. Tales casos incluyen bombas accionadas eléctricamente que funcionan con contrapresión, etc. Problemas similares se resuelven con la ayuda de motores con un rotor de fase, aumentando suavemente la corriente de excitación en el arranque. El arranque en estrella se utiliza con éxito cuando se trabaja con bombas centrífugas que funcionan con una válvula cerrada, en caso de cargas del ventilador en el eje del motor, etc.
2. Los devanados del motor deben soportar la tensión de línea de la red. Es importante no confundir los motores D/Y de 220/380 voltios (normalmente motores asíncronos de baja potencia de hasta 4 kW) y los motores D/Y de 380/660 voltios (normalmente de 4 kW y superiores). La red de 660 voltios prácticamente no se usa en ninguna parte, pero solo los motores eléctricos con este voltaje nominal se pueden usar para la conmutación estrella-triángulo. Una unidad 220/380 en una red trifásica se enciende solo con una "estrella". No se pueden utilizar en el esquema de conmutación.
3. Se debe mantener una pausa entre el apagado del contactor "estrella" y el encendido del contactor "triangular" para evitar superposiciones. Pero es imposible aumentarlo más allá de la medida para evitar que el motor eléctrico se detenga. Al hacer un circuito usted mismo, es posible que deba seleccionarlo experimentalmente.

También se aplica el interruptor de marcha atrás. Tiene sentido si un motor potente está funcionando temporalmente con una carga pequeña.Al mismo tiempo, su factor de potencia es bajo, porque el consumo de potencia activa está determinado por el nivel de carga del motor eléctrico. El reactivo, por otro lado, está determinado principalmente por la inductancia de los devanados, que no depende de la carga en el eje. Para mejorar la relación de potencia activa y reactiva consumida, puede cambiar los devanados al circuito "estrella". Esto también se puede hacer de forma manual o automática.

El circuito de conmutación se puede ensamblar en elementos discretos: relés de tiempo, contactores (arrancadores), etc. También se producen soluciones técnicas prefabricadas que combinan el circuito de conmutación automática en una carcasa. Solo es necesario conectar un motor eléctrico y alimentación de una red trifásica a los terminales de salida. Dichos dispositivos pueden tener diferentes nombres, por ejemplo, "relé de tiempo de inicio", etc.

Encender los devanados del motor según diferentes esquemas tiene sus ventajas y desventajas. La base de una operación competente es el conocimiento de todos los pros y los contras. Entonces el motor durará mucho tiempo, brindando el máximo efecto.

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