Contactores Aplicados a un Arranque Estrella Triángulo

ARRANQUE ESTRELLA TRIANGULO

Características Técnicas y Aplicaciones

El arranque estrella-triángulo (Y-Δ) es un método de arranque de motores eléctricos asíncronos trifásicos que se utiliza para reducir la corriente de arranque y el par motor inicial, evitando picos de corriente que podrían afectar la red eléctrica o la mecánica del motor y la carga.

Características Técnicas:

1. Reducción de la corriente de arranque: Es la principal ventaja. Al arrancar en configuración "estrella", la tensión aplicada a cada devanado del motor se reduce a 1/√3 (aproximadamente 58%) de la tensión de línea. Esto provoca que la corriente de arranque se reduzca a 1/3 de la corriente que tendría en un arranque directo en "triángulo".
2. Reducción del par de arranque: Como consecuencia de la reducción de la tensión y la corriente, el par de arranque también se reduce a 1/3 del par nominal. Esto es importante para máquinas que no requieren un alto par inicial o que podrían sufrir daños por un arranque brusco.
3. Componentes necesarios: Para implementar un arranque estrella-triángulo se requieren:
• Tres contactores: Un contactor principal (KM1), un contactor para la conexión en estrella (KM2) y un contactor para la conexión en triángulo (KM3).
• Un relé térmico: Para la protección del motor contra sobrecargas.
• Un temporizador (relé de tiempo): Para controlar la secuencia de conmutación de estrella a triángulo.
• Pulsadores de arranque y paro: Para el control manual del circuito.
4. Motor compatible: El motor debe estar diseñado para operar en dos niveles de tensión (ej., 230/400V o 400/690V). La tensión de línea de la red debe coincidir con la tensión de operación en triángulo del motor. Además, el motor debe tener sus seis bornes de los devanados accesibles en la placa de conexiones para permitir la conmutación.
5. Secuencia de operación:
• Paso 1 (Arranque en Estrella): Al pulsar el botón de arranque, se energizan el contactor principal (KM1) y el contactor de estrella (KM2). El motor arranca con sus devanados conectados en estrella, recibiendo una tensión reducida y, por lo tanto, una corriente y un par de arranque menores. El temporizador comienza a contar.
• Paso 2 (Transición): Después de un tiempo preestablecido (cuando el motor ha alcanzado aproximadamente el 80% de su velocidad nominal), el temporizador actúa. Primero, se desenergiza el contactor de estrella (KM2). Hay un breve lapso de tiempo (milisegundos) para evitar cortocircuitos.
• Paso 3 (Conexión en Triángulo): Inmediatamente después, se energiza el contactor de triángulo (KM3). El motor ahora opera con sus devanados conectados en triángulo, recibiendo la tensión nominal de línea y desarrollando su par y corrientes nominales. El contactor principal (KM1) permanece energizado durante todo el proceso de funcionamiento.
6. Enclavamientos: Se utilizan enclavamientos eléctricos (y a veces mecánicos) entre los contactores de estrella y triángulo para asegurar que nunca se conecten simultáneamente, lo que provocaría un cortocircuito. 

Aplicaciones:

El arranque estrella-triángulo es adecuado para motores de media y alta potencia (generalmente a partir de 5-7 HP o 4-5 kW) en aplicaciones donde:

• La red eléctrica es sensible a picos de corriente: Evita caídas de tensión significativas en la línea de alimentación que podrían afectar a otros equipos.
• La carga no requiere un alto par de arranque: Es ideal para máquinas que arrancan en vacío o con poca carga, y cuya carga aumenta con la velocidad.
• Ventiladores y extractores: Arrancan con poca carga y esta aumenta con la velocidad.
• Bombas centrífugas: Especialmente si arrancan con la válvula de descarga cerrada.
• Compresores de aire: Cuando arrancan sin carga o con la descarga abierta.
• Máquinas herramienta: Como tornos o fresadoras, donde la inercia es la principal resistencia inicial.
• Cintas transportadoras sin carga inicial pesada. 

No es adecuado para aplicaciones que requieren un alto par de arranque desde el principio, como grúas, ascensores o compresores de pistón que arrancan bajo carga, ya que la reducción del par inicial podría impedir que el motor acelere correctamente. En esos casos, se suelen utilizar arrancadores suaves electrónicos o variadores de frecuencia.

Arranque Estrella Triángulo

DIAGRAMA GENERAL DE CONEXIONADO

Un diagrama de conexionado para un arranque estrella-triángulo es fundamental para entender cómo se interconectan los componentes. Dado que no puedo generar imágenes directamente, se describe detalladamente el diagrama de potencia y el diagrama de control para un arranque estrella-triángulo estándar.

Diagrama de Potencia (Fuerza)

Este diagrama muestra cómo se conectan los contactores y el motor a la fuente de alimentación trifásica. 

• Entrada de Alimentación (L1, L2, L3): Son las tres fases de la red eléctrica, provenientes de un disyuntor o interruptor general. 

• Contactor Principal (KM1):

• Sus bornes de entrada (1/L1, 3/L2, 5/L3) se conectan directamente a L1, L2, L3.
• Sus bornes de salida (2/T1, 4/T2, 6/T3) se conectan a los bornes U1, V1, W1 del motor (cabezas de los devanados). 

• Relé Térmico (F1):

• Se monta directamente debajo del contactor principal (KM1).
• Sus bornes de entrada se conectan a los bornes de salida de KM1 (2/T1, 4/T2, 6/T3).
• Sus bornes de salida (T1, T2, T3) se conectan directamente a los bornes U1, V1, W1 del motor. 

• Contactor Triángulo (KM3):

• Sus bornes de entrada (1/L1, 3/L2, 5/L3) se conectan directamente a L1, L2, L3.
• Sus bornes de salida (2/T1, 4/T2, 6/T3) se conectan a los bornes U2, V2, W2 del motor (finales de los devanados), pero invertidos para formar el triángulo. Es decir:
• Salida 2/T1 (KM3) → W2 (Motor)
• Salida 4/T2 (KM3) → U2 (Motor)
• Salida 6/T3 (KM3) → V2 (Motor) 

• Contactor Estrella (KM2):

• Sus bornes de entrada (1/L1, 3/L2, 5/L3) se conectan a los bornes U2, V2, W2 del motor (finales de los devanados), en el mismo orden:
• Entrada 1/L1 (KM2) → U2 (Motor)
• Entrada 3/L2 (KM2) → V2 (Motor)
• Entrada 5/L3 (KM2) → W2 (Motor)
• Sus bornes de salida (2/T1, 4/T2, 6/T3) se puentean entre sí para formar la conexión estrella (punto común).

Diagrama de Control (Mando)

Este diagrama muestra cómo se energizan las bobinas de los contactores y el temporizador, y cómo se implementan las lógicas de arranque y protección. Se suele alimentar con una fase y un neutro (o una fase y otra fase si el voltaje de la bobina es 220V entre fases).

• Fase de Alimentación de Control: Una línea (ej. L1) de la red trifásica, a través de un fusible o interruptor magnetotérmico pequeño de protección del circuito de control (F2). 

• Contacto Normal Cerrado (NC) del Relé Térmico (F1) 

• La fase de control entra a este contacto (típicamente bornes 95-96).
• Si hay sobrecarga, este contacto se abre y desenergiza todo el circuito de control. 

• Botón de Paro (S0 - NC)

• La salida del contacto NC del relé térmico va a la entrada del botón de paro (normalmente un pulsador rojo).
• Al pulsarlo, se abre el circuito de control 

• Botón de Arranque (S1 - NA):

• La salida del botón de paro va a la entrada del botón de arranque (normalmente un pulsador verde).
• Al pulsarlo, se cierra momentáneamente el circuito. 

• Circuito de Retención (Autoenclavamiento) para KM1:

• Se deriva una línea en paralelo con el botón de arranque (S1).
• Esta línea pasa por un contacto Normalmente Abierto (NA) del contactor principal (KM1) (típicamente un contacto auxiliar 13-14).
• La salida de este contacto NA se conecta a la bobina del contactor principal (A1 de KM1).
• El otro borne de la bobina (A2 de KM1) se conecta al neutro (o a la otra fase de control).
• Esto permite que KM1 permanezca energizado una vez que se suelta el botón de arranque. 

• Bobina del Temporizador (KT1):

• Se conecta en paralelo con la bobina de KM1. Cuando KM1 se energiza, KT1 también se energiza y comienza a contar. 

• Lógica de Conmutación y Enclavamientos:

• Para el Contactor de Estrella (KM2):

• La alimentación para KM2 viene de la salida del botón de paro (o de la retención de KM1).
• Pasa por un contacto Normalmente Cerrado (NC) del contactor de triángulo (KM3). (Este es el enclavamiento eléctrico).
• Pasa por un contacto Normalmente Cerrado (NC) del temporizador (KT1) que es temporizado a la apertura (retardo a la desconexión).
• Finalmente, llega a la bobina de KM2 (A1), y A2 de KM2 al neutro. 

• Para el Contactor de Triángulo (KM3):

• La alimentación para KM3 viene de la salida del botón de paro (o de la retención de KM1).
• Pasa por un contacto Normalmente Cerrado (NC) del contactor de estrella (KM2). (Este es el enclavamiento eléctrico).
• Pasa por un contacto Normalmente Abierto (NA) del temporizador (KT1) que es temporizado al cierre (retardo a la conexión).
• Finalmente, llega a la bobina de KM3 (A1), y A2 de KM3 al neutro.

Descripción del Funcionamiento Secuencial:

1. Paro: Cuando el circuito está en reposo, todos los contactores están desenergizados. 

2. Arranque (Pulsar S1):

• La corriente fluye a través de F2, F1 (NC), S0 (NC), S1 (NA), energizando las bobinas de KM1 y KT1.
• El contacto de retención de KM1 (NA) se cierra, manteniendo KM1 y KT1 energizados incluso después de soltar S1.
• Como KM1 está energizado, permite el paso de corriente al motor a través del relé térmico.
• Como KT1 está energizado, su contacto temporizado NC (para KM2) se cierra, y su contacto temporizado NA (para KM3) sigue abierto y comienza la cuenta.
• La corriente fluye para energizar KM2 (a través del NC de KM3 y el NC temporizado de KT1 que cierra instantáneamente).
• El motor arranca en estrella. 

3. Transición (Después del tiempo de KT1):

• Una vez transcurrido el tiempo configurado en KT1:
• El contacto NC temporizado de KT1 (que energizaba KM2) se abre, desenergizando KM2.
• El contacto NA temporizado de KT1 (que impedía energizar KM3) se cierra, permitiendo el flujo de corriente hacia KM3.
• Gracias a los enclavamientos eléctricos, se asegura que KM2 se abra antes de que KM3 se cierre. 

4. Funcionamiento en Triángulo:

• La corriente energiza KM3 (a través del NC de KM2 y el NA temporizado de KT1 que ahora está cerrado).
• El motor ahora opera en triángulo, recibiendo la tensión nominal.
• KM1 permanece energizado durante todo el funcionamiento. 

5. Parada (Pulsar S0 o Actuación de F1):

• Al pulsar S0, o si el relé térmico F1 actúa por sobrecarga, el circuito de control se abre, desenergizando KM1, KT1 y, por ende, KM3 (si estaba en triángulo), deteniendo el motor.

Es importante recordar que este es un esquema general. Los números de bornes y la disposición pueden variar ligeramente entre diferentes fabricantes, pero la lógica de funcionamiento es universal. Siempre es crucial consultar los diagramas específicos provistos por el fabricante de los contactores y el temporizador que vayas a utilizar.    

VER: Stock 4.0                                                                                                                                            

Diagramas de Conexionado