Simulador de arranque estrella-triángulo

Un motor grande arrancado en directo pide de 6 a 8 veces su intensidad nominal y pega un tirón a la máquina y a la red. El arranque estrella-triángulo lo suaviza: arranca con los bobinados en estrella y, cuando el motor ha cogido velocidad, pasa a triángulo. Aquí puedes arrancar un motor de 11 kW, ver cómo se mueven los contactores en los esquemas de potencia y de mando, y comparar su corriente con la de un arranque directo. También puedes equivocarte con el temporizador, con la carga o con el enclavamiento, que es como se aprende de verdad.

Cómo se usa

• Marcha y Paro: un toque es una pulsación corta; si mantienes pulsado, dura lo que lo mantengas.
• Carga: un ventilador pide poco par al arrancar; una cinta cargada pide el 60 % del par nominal desde el primer momento.
• Temporizador KT: el tiempo que el motor pasa en estrella antes de pasar a triángulo.
• Enclavamiento: si lo quitas, KM3 puede cerrar antes de que KM2 haya soltado del todo.
• Esquemas: en el de potencia, el verde marca por dónde pasa la corriente; en el de mando, dónde hay tensión. Los contactos se dibujan como están en cada momento, no en reposo.
• Gráfica: la línea azul es la corriente de línea del motor y la discontinua, la que pediría el mismo motor arrancado en directo. La verde es la velocidad.

Por qué se arranca en estrella

En triángulo, cada bobinado del motor recibe la tensión entre fases: 400 V. En estrella recibe √3 veces menos, unos 230 V. Con menos tensión pasa menos corriente por cada bobinado y, además, en estrella la corriente de línea es la misma que la de cada bobinado, mientras que en triángulo es √3 veces mayor. Las dos cosas juntas hacen que, en estrella, la corriente de línea sea un tercio de la del arranque directo. El par también baja a un tercio, porque depende del cuadrado de la tensión.

Ese tercio es la ventaja y también el límite. Un ventilador o una bomba centrífuga piden muy poco par al arrancar y el motor acelera sin problemas en estrella. Una cinta cargada, un compresor con presión o un molino piden mucho par desde el principio: en estrella el motor no puede con ellos, se queda zumbando y, al pasar a triángulo, el pico es casi el de un arranque directo. Para esas máquinas se usa un arrancador suave o un variador de frecuencia.

El motor tiene que ser 400/690 V

Para arrancar en estrella-triángulo en una red de 400 V, el motor tiene que trabajar en triángulo a 400 V. En la placa de características pondrá 400/690 V Δ/Y. Un motor de 230/400 V va en estrella en una red de 400 V y no admite el triángulo: cada bobinado recibiría 400 V en lugar de 230 V y se quemaría. Es el primer dato que hay que mirar antes de montar el arrancador. En la caja de bornes no se ponen puentes: los seis bornes van al arrancador, que hace la estrella y el triángulo con sus contactores.

La secuencia, paso a paso

1. Al pulsar S1, entran a la vez KM1 (línea) y KM2 (estrella), y el temporizador KT empieza a contar. El contacto 13-14 de KM1 mantiene el mando al soltar S1: es la autorretención.
2. El motor acelera en estrella, con un tercio de corriente y de par.
3. Cuando acaba KT, su contacto cerrado abre la rama de KM2 y su contacto abierto cierra la de KM3 (triángulo).
4. KM3 no puede entrar hasta que KM2 ha salido, gracias al enclavamiento: el contacto cerrado 61-62 de cada contactor está en serie con la bobina del otro. En los arrancadores reales se añade un enclavamiento mecánico entre los dos contactores, y los temporizadores específicos de estrella-triángulo dejan una pausa de unos 50 ms en el cambio.
5. El motor queda en triángulo, a plena tensión, hasta que se pulsa S0 o dispara una protección.

¿Por qué tanto cuidado con el cambio? Porque al abrir un contactor con carga sus contactos se separan, pero la corriente sigue pasando unos milisegundos por el arco. Si KM3 cierra en ese momento, las tres fases quedan unidas a través de KM3 y KM2: un cortocircuito. Quita el enclavamiento en el simulador y mira el gráfico de milisegundos.

¿Cuánto tiempo en estrella?

Lo justo para que el motor deje de acelerar. Si el cambio llega pronto, el motor todavía va lento y el pico al pasar a triángulo se parece al del arranque directo, que es lo que se quería evitar. Si llega tarde, no se gana nada y, con carga, el motor se calienta, porque en estrella da poco par. Lo habitual está entre 3 y 10 segundos, según la inercia de la máquina. En la práctica se ajusta mirando la corriente con una pinza amperimétrica: cuando deja de bajar en estrella, es el momento.

El relé térmico: dónde va y a cuánto se regula

Lo más habitual es montar el relé térmico F1 justo después de KM1, en los cables que van a U1, V1 y W1. Ahí, con el motor en triángulo, no pasa la corriente de línea sino la de cada bobinado, que es √3 veces menor. Por eso se regula a 0,58 veces la intensidad nominal (In/√3): para este motor de 21 A, unos 12,2 A. Si se regula a 21 A, el relé no protege. Si el relé está antes de que la línea se divida entre KM1 y KM3, entonces sí se regula a la intensidad nominal de la placa.

Errores típicos

• Montar un motor de 230/400 V en un arrancador estrella-triángulo de una red de 400 V.
• Quitar o no cablear el enclavamiento entre KM2 y KM3.
• Ajustar el temporizador a ojo, demasiado corto o demasiado largo.
• Usarlo con máquinas que arrancan con carga, que en estrella no pueden ni empezar a girar.
• Regular el relé térmico a In cuando está en la rama de los bobinados.
• No respetar el orden de conexión del triángulo que indica el fabricante según el sentido de giro: si se conecta al revés, el pico en el momento del cambio es mayor.

¿Das clase? Hay una ficha de práctica para imprimir con este simulador, con ejercicios y soluciones. Más material en la página para profesores.

Para entender el tema a fondo: Motores, variadores y electrónica de potencia, con teoría y test.

¿Te ha servido? Compártelo con tu clase o tu equipo: WhatsApp · Telegram · LinkedIn · Correo