Arrancadores estrela-triângulo Neste tutorial vamos discutir como funcionam os arrancadores estrela-triângulo para motores de indução trifásicos, depois vamos ver porquê e onde são utilizados e, finalmente, a matemática por detrás do seu funcionamento para o ajudar a compreender.

Desloque-se até ao fim para ver o tutorial do YouTube sobre o funcionamento dos arrancadores Star-Delta.

AVISO:

Lembre-se que a eletricidade é perigosa e pode ser fatal, pelo que deve ser qualificado e competente para realizar qualquer trabalho elétrico.

Abaixo estão dois exemplos de diagramas de cablagem para arrancadores estrela-triângulo de fornecedores da indústria. No final deste tutorial, compreenderá como funcionam.

Verifique sempre com o seu fabricante como, e se, um motor pode ser ligado a um arrancador Star Delta.

Vou utilizar o antigo código de cores vermelho-amarelo-azul para as fases, simplesmente porque acho que é mais fácil de ver. No entanto, veremos brevemente outros códigos de cores mais adiante neste artigo.

Os motores trifásicos são utilizados em quase todos os edifícios comerciais e industriais. No interior de um motor de indução trifásico, temos 3 bobinas separadas que são utilizadas para produzir um campo magnético rotativo. Quando passamos uma corrente CA através de cada bobina, cada uma delas produzirá um campo magnético que muda de intensidade e polaridade à medida que os electrões mudam de direção.

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Se ligarmos cada bobina a uma fase diferente, os electrões em cada fase mudarão de direção entre para a frente e para trás em momentos diferentes em comparação com as outras fases, pelo que o campo magnético mudará de intensidade e polaridade num momento diferente em comparação com as outras fases.

Em seguida, rodamos as bobinas 120 graus em relação à anterior e combinamo-las no estator do motor para produzir um campo magnético rotativo, que fará girar o rotor, utilizado para acionar ventoinhas, bombas, etc.

No topo ou, por vezes, na parte lateral do motor, temos uma caixa de terminais eléctricos. Dentro desta caixa eléctrica temos 6 terminais. Cada um tem uma letra e um número correspondente U1, V1, W1 e W2, U2 V2.

Temos a nossa bobina da fase 1 ligada aos dois terminais U, a bobina da fase 2 ligada aos dois terminais V e a bobina da fase 3 ligada aos dois terminais W. Os terminais da bobina estão numa disposição diferente de cima para baixo. Veremos porque é que fazemos isto daqui a pouco.

Ligamos sempre o lado da alimentação aos terminais U1, V1 e W1.

Para que o motor funcione, precisamos de completar o circuito. Há duas formas de o fazer.

Configuração Delta

A primeira é a ligação em triângulo. Para isso, ligamos os terminais de U1 a W2, V1 a U2 e W1 a V2, o que nos dará a nossa configuração em triângulo.

Quando passamos uma corrente através das fases, a eletricidade flui de uma fase para a outra à medida que o sentido da corrente alternada em cada fase se inverte. É por isso que temos os terminais em diferentes disposições, porque podemos ligar através deles e permitir que a eletricidade flua entre as fases à medida que os electrões invertem o sentido em momentos diferentes.

Aprender como funciona a eletricidade aqui e aprender como funciona a eletricidade trifásica aqui

Configuração em estrela

A outra forma de ligar os terminais é utilizar a configuração em estrela. Neste método, ligamos entre W2, U2 e V2 apenas um lado dos terminais do motor, o que nos dá o nosso design equivalente em estrela.

Quando passamos corrente através das bobinas, os electrões são partilhados entre as fases nos terminais.

As duas formas que acabámos de ver para configurar o motor em estrela ou em triângulo são métodos fixos. Para os alterar, temos de cortar fisicamente a alimentação, abrir os terminais do motor e reorganizá-los, o que não é prático.

Como é que podemos automatizar isto?

Para automatizar isto, precisamos de utilizar alguns contactores. Existem em vários modelos, mas o funcionamento básico é um interrutor que pode ser ativado para fazer ou interromper um circuito para controlar o fluxo de eletricidade nas três fases simultaneamente.

Pegamos no nosso contactor principal e ligamos a nossa alimentação trifásica a um lado e depois ligamos o outro lado aos respectivos terminais dentro da caixa eléctrica dos motores de indução.

Em seguida, pegamos num segundo contactor, que será utilizado para o circuito em delta, e alimentamos as nossas três fases neste. A partir daqui, ligamos a nossa fase 1 ao terminal V2, que é a bobina da fase 2. Em seguida, ligamos a nossa fase 2 ao terminal W2, que é a bobina da fase 3. Finalmente, ligamos o nosso fio da fase 3 ao terminal U2, que é a bobina da fase 1.

Agora pegamos noutro contactor, que será utilizado para o nosso circuito em estrela, e ligamos as nossas três fases a este. No topo, ligamos apenas as três fases.

Arranque do motor

Começamos com a ligação em estrela e fazemo-lo activando os terminais do contactor principal e em estrela, de modo a que se fechem para completar o circuito.

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Agora, quando passamos eletricidade através do circuito, a eletricidade passa por cada fase e bobina e, em seguida, sai pelos terminais do motor e entra no contactor em estrela, onde o caminho dos electrões é partilhado, o que permite que os electrões fluam para dentro ou para fora de outra fase à medida que a sua direção muda.

Para a ligação delta, desligamos o contactor em estrela e depois fechamos a ligação delta.

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Agora temos a eletricidade a fluir e a dividir a direção. Ela flui tanto para o contactor principal como para o contactor delta. A eletricidade no caminho do contactor principal fluirá para as bobinas dos motores, e a eletricidade que tomou o caminho do contactor delta fluirá para o lado oposto dos terminais do motor e para outra fase. Cada uma fluirá entre as diferentes fases à medida que se invertemdireção.

Controlos

Para controlar a mudança de contactores em estrela para delta, basta utilizar um temporizador para o controlar. Este mudará automaticamente a configuração após um determinado período de tempo. Adicionalmente, uma versão mais avançada monitorizará os amperes ou a velocidade do motor.

EUA

Se estiver nos EUA, poderá encontrar estas cores utilizadas, isto é para uma alimentação trifásica de 208V, mas as cores serão diferentes se utilizar uma alimentação trifásica de 480V.

Europa

No Reino Unido e na UE, estas cores são utilizadas para as fases, embora no Reino Unido seja provável que ainda se encontrem instalações antigas que utilizam as cores vermelho-amarelo-azul.

Austrália

Porque é que utilizamos o delta estelar?

Quando os grandes motores de indução arrancam em triângulo, a sua corrente de arranque pode ser mais de 5 vezes superior à corrente a plena carga que ocorre quando o motor estabiliza e funciona normalmente.

Este enorme pico de corrente pode causar muitos problemas. O sistema elétrico do edifício será afetado por esta grande procura súbita. A infraestrutura eléctrica aumentará rapidamente de temperatura, o que levará à falha de componentes e até a incêndios eléctricos. A procura súbita também causa quedas de tensão em todo o sistema elétrico do edifício, o que podemos ver visualmente porque as luzes diminuem, istopode causar muitos problemas em coisas como computadores e servidores.

Assim, para reduzir a corrente de arranque, basta reduzir a tensão de arranque.

A configuração em estrela reduzirá a tensão da bobina para cerca de 58% em comparação com a configuração em delta. Uma tensão mais baixa conduzirá a uma corrente mais baixa. A corrente na bobina na configuração em estrela será de cerca de ~33% da configuração em delta. Isto também conduzirá a uma redução do binário, o binário da configuração em estrela também será de cerca de 33% em comparação com o delta.

Exemplo básico do que está a acontecer no interior

Digamos que temos o motor ligado em triângulo com uma tensão de alimentação típica europeia de 400V.

Isto significa que quando utilizamos um multímetro para medir a tensão entre quaisquer duas fases, obtemos uma leitura de 400 V. Chamamos a isto a nossa tensão linha a linha.

A propósito, se não tiver um multímetro, recomendo vivamente que o adquira para o seu kit de ferramentas, pois é essencial para a deteção de avarias eléctricas e ajudará a desenvolver os seus conhecimentos sobre eletricidade. aqui .

Se medirmos através das duas extremidades de uma bobina, medimos novamente a tensão de linha a linha de 400V. Digamos que cada bobina tem uma resistência, ou impedância, uma vez que se trata de potência CA, de 20 Ohms. Isso significa que obteremos uma leitura de corrente na bobina de 20 Amp. Podemos calcular isso a partir de 400V / 20 Ohms = 20A. Mas a corrente na linha será diferente, será 34,6A e obtemos isso a partir de 20A x sqr3 = 34,6A

Se considerarmos uma ligação em estrela, temos novamente uma tensão de linha a linha de 400V, se medirmos entre duas fases. Mas, com a ligação em estrela, todas as nossas bobinas se encontram no ponto estrela ou ponto neutro. Podemos passar uma linha neutra a partir deste ponto. Assim, quando medimos a tensão através das extremidades da bobina, obtemos um valor inferior de 230V, isto porque a bobina não está diretamente ligada entreuma extremidade está ligada a uma fase, a outra extremidade está ligada a um ponto partilhado, pelo que a tensão é partilhada e será menor porque uma das fases está sempre invertida.

Podemos ver a leitura de 230V dividindo 400V por sqr3 = 230V. Como a tensão é menor, a corrente também será. Se a bobina tiver novamente 20ohms de resistência, ou impedância, então a corrente é calculada por 230V / 20ohms que é 11,5Amp. A corrente na linha também será 11,5A.

Assim, com a ligação em triângulo, a bobina está exposta a 400V entre duas fases, mas a ligação em estrela só está exposta a 230V entre a fase e o neutro. Assim, podemos ver que a estrela utiliza menos tensão e, por conseguinte, menos corrente em comparação com a versão em triângulo, razão pela qual a utilizamos em primeiro lugar.