Los motores de inducción trifásicos son los caballos de batalla de la industria moderna debido a su robustez y simplicidad. Es posible que haya visto que, para arrancar un motor de inducción de alta potencia, se utiliza una técnica de arranque llamada arranque estrella-delta. En este artículo, entenderemos por qué se necesita un arrancador estrella-delta y cómo se lleva a cabo en la práctica.
¿Por qué se necesita una conexión estrella-delta?
Para comprender por qué se necesita una conexión estrella-delta, es imperativo tener una comprensión adecuada del funcionamiento del motor de inducción. El motor de inducción consta de dos partes principales: el estator y el rotor. La energía de entrada se suministra al estator cuando se conecta a una fuente de alimentación trifásica. El estator de un motor de inducción trifásico produce un campo magnético giratorio. Este campo magnético giratorio es el que hace que el rotor gire.
Para simplificar este bobinado y comprender la conexión, consideremos una configuración de bobinas más simple para producir un campo magnético giratorio. Tenemos tres conjuntos de bobinas, denotados como u, v y w. Los extremos de cada bobina se representan como uno y dos, respectivamente. Cuando se alimenta con una fuente de alimentación de corriente alterna trifásica, esta configuración simple de bobinas producirá un campo magnético giratorio de dos polos. Este campo magnético giratorio inducirá electricidad en las barras del rotor mediante la inducción electromagnética.
Entonces, el rotor es como barras conductoras de corriente inmersas en un campo magnético. Esto inducirá una fuerza electromagnética según la ley de la fuerza de Lorentz y el rotor girará en la misma dirección que el campo magnético giratorio. Así es como funciona el motor de inducción. La electricidad se induce en las barras del rotor debido a la inducción electromagnética en lugar de una conexión directa. Por lo tanto, está claro que el motor de inducción funciona debido a la acción de un transformador. La bobina del estator actúa como la primaria de un transformador y la barra del rotor como la secundaria.
¿Cuál es el problema?
Aquí viene un problema realmente interesante. Piense en la interacción entre el campo magnético giratorio del rotor al arrancar el motor. Cuando el motor de inducción arranca, la velocidad del rotor es cero y aumenta lentamente. Esto significa que el campo magnético giratorio cortará las barras del rotor a una velocidad muy alta a medida que el rotor gane velocidad. A medida que la velocidad del rotor aumenta, la tasa de corte del flujo disminuirá. Por lo tanto, se inducirá un alto voltaje electromotriz y corriente en las barras del rotor al arrancar. A medida que la velocidad del rotor aumenta, la corriente disminuirá a su valor normal. Al arrancar, la corriente del estator también debe ser alta, ya que la corriente del rotor y del estator están acopladas debido a la acción del transformador. Debido a esto, las bobinas del estator absorberán una gran cantidad de corriente cuando el motor arranque. Esto producirá una gran caída de voltaje en la línea y afectará a otros dispositivos cuando se arranca un motor de inducción de alta potencia.
¿Cómo se resuelve este problema?
La conexión estrella-delta es una de las soluciones más utilizadas para superar este problema. En el diseño actual, se puede ver que todos los extremos de las bobinas están libres. Podemos conectar un extremo libre de cada una de las bobinas de dos formas diferentes: como estrella, donde los terminales N están juntos, o como delta, donde el extremo de una bobina está conectado al inicio de la siguiente bobina. Esto se representa claramente en el esquema.
Cuando aplicamos un voltaje trifásico a una conexión estrella, cada bobina recibirá un voltaje mucho menor. En cambio, si aplicamos un voltaje trifásico a la configuración delta, obtendremos el mismo voltaje aplicado. Entonces, el truco para superar la alta corriente de arranque es simple: simplemente conecte las bobinas en estrella al inicio. Un voltaje de entrada reducido significa una corriente reducida en la bobina del estator. Para lograr esta conexión, todos los terminales de las bobinas se alimentan a la caja de conexiones del motor. Se disponen de la siguiente manera: la energía de entrada se suministra al terminal uno de las bobinas. Para conectar en estrella, lo que tenemos que hacer es simplemente conectar los segundos terminales entre sí. Después de que el rotor alcance una velocidad considerable, la corriente del estator será normal, por lo que podemos cambiar a la configuración delta. Para cambiar a delta, simplemente conecte los terminales como se muestra.
Sin embargo, una reorganización manual de los terminales es prácticamente difícil en la práctica. Para lograr esto, utilizamos contactores. El uso de contactores es simple: simplemente extraiga tres cables del segundo extremo del terminal. Si se conectan estos tres cables juntos, queda claro que resultará en una conexión estrella. Eso es exactamente lo que hace un contactor. Cuando se activa, produce una conexión estrella. Para lograr la conexión delta, se ramifican los cables del segundo terminal y se introduce otro contactor. La segunda rama se conecta a la fuente de alimentación de entrada, como se muestra. Por lo tanto, si se cierra el segundo contactor, se producirá una configuración delta. El tiempo exacto de acción del contactor lo determina un temporizador.
Esperamos que haya obtenido una comprensión clara de las conexiones estrella-delta. Ayúdenos en patreon.com para que Ellie pueda alcanzar sus objetivos. ¡Gracias!
