5. ¿Cómo se calcula el condensador en un circuito Steinmetz?

Fórmula para el condensador de funcionamiento en el circuito de Steinmetz.

En el circuito Steinmetz, el motor debe conectarse en estrella o en triángulo para adaptarse a la tensión de red existente, que en Europa suele ser de 230 V. El condensador de funcionamiento es un condensador de papel metálico según DIN EN 60252-1 (VDE 0560- 8:2011-10) admisible, que se conecta a la tercera conexión libre del motor y, según el sentido de giro deseado, al conductor externo o al conductor neutro. Si el condensador está conectado al conductor externo, el motor gira hacia la derecha, si el condensador está conectado al conductor neutro, gira hacia la izquierda. En diversos libros y foros especializados se recomienda, tomando como referencia la norma DIN 48501, derogada hace años, 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 capacidad C y potencia P del motor eléctrico a tensión nominal U es:

con    la frecuencia circular

Con el circuito Steinmetz, el motor puede funcionar en triángulo o estrella, dependiendo del voltaje de la bobina. Se prefiere la conexión delta.

Conexión delta

Conexión delta – inversión de dirección

Conexión en estrella

Conexión media estrella

El condensador genera una fase auxiliar. Sin embargo, en lugar de 120°, este solo tiene un desfase de menos de 90°. De este modo solo se genera un campo giratorio elíptico, que es suficiente para darle al motor un sentido de giro que le permita arrancar de forma independiente. Sin embargo, esto le da al motor característico de funcionamiento elíptico. Con el circuito Steinmetz, el motor puede funcionar en triángulo o estrella, dependiendo del voltaje de la bobina. Se prefiere la conexión delta. El condensador y la bobina del motor forman juntos un circuito resonante en serie. Durante el funcionamiento, el condensador produce una tensión máxima de hasta 330 V con una tensión de red de 230 V. Para garantizar que no se destruya, debe dimensionarse para la tensión más alta que se produzca. Dado 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. Con una tensión de red de 230 V se utiliza un condensador con una rigidez dieléctrica de al menos 400 V. Debido al condensador, las corrientes en los distintos hilos son diferentes. La corriente de arranque del motor depende del par requerido y es varias veces la corriente nominal. Dado que el funcionamiento de motores más grandes conlleva mayores cargas monofásicas, el funcionamiento de motores con circuito Steinmetz está limitado, según el proveedor, a entre 1,5 kW y un máximo de 2 kW.
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