5. ¿Cómo se calcula el condensador en un circuito Steinmetz?
Fórmula para el condensador de funcionamiento en el circuito Steinmetz
Para el Circuito Steinmetz el circuito del motor, con conexión en estrella o en triángulo, debe hacerse coincidir con la tensión de red existente, que en Europa suele ser de 230 V. Como condensador de funcionamiento se admite un condensador de papel metálico conforme a la norma DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10), que se conecta a la tercera conexión libre del motor y, en función del sentido de giro deseado, al conductor de fase o al conductor neutro. Si el condensador se conecta al conductor de fase, el motor gira hacia la derecha; si el condensador se conecta al conductor neutro, gira hacia la izquierda. En diversos libros técnicos y foros, con referencia a la norma DIN 48501, que se retiró hace años, se recomienda un valor orientativo de aproximadamente 70 µF por 1 kW de potencia del motor para una tensión de funcionamiento de 230 V. La fórmula general para calcular el condensador de funcionamiento con la capacidad C y una potencia P del motor eléctrico a la tensión nominal U es:
con la frecuencia angular
En el circuito Steinmetz, el motor puede funcionar en configuración delta o estrella, dependiendo de la tensión de la bobina. Se prefiere la conexión en triángulo.
Conexión triángulo
Conexión triángulo - inversión de sentido
Conexión en estrella
Conexión media estrella
El condensador genera una fase auxiliar. Sin embargo, en lugar de 120°, ésta sólo tiene un desplazamiento de fase inferior a 90°. Esto significa que sólo se genera un campo giratorio elíptico, pero esto es suficiente para dar al motor un sentido de giro para que pueda arrancar de forma independiente. Sin embargo, esto confiere al motor unas características de funcionamiento elípticas. Con el circuito Steinmetz, el motor puede funcionar en configuración delta o estrella, dependiendo de la tensión de la bobina. Se prefiere el circuito delta. El condensador y la bobina del motor forman juntos un circuito resonante en serie. Durante el funcionamiento, se genera un pico de tensión de hasta 330 V en el condensador a una tensión de red de 230 V. Para evitar que se destruya, debe estar dimensionado para la tensión más alta que se produzca. A medida que los condensadores de papel metálico utilizados envejecen con el paso de los años, se añade un margen de seguridad de 70 V a 80 V. Por lo tanto, para una tensión de red de 230 V, se utiliza un condensador con una resistencia dieléctrica de al menos 400 V. Debido al condensador, las corrientes en las cadenas individuales son diferentes. La corriente de arranque del motor depende del par requerido y es un múltiplo de la corriente nominal. Dado que el funcionamiento de motores más grandes da lugar a un aumento de las cargas monofásicas, el funcionamiento de los motores con conmutación Steinmetz se limita a 1,5 kW hasta un máximo de 2 kW, dependiendo del proveedor.