Partida estrela-triangulo — corrente, torque e tempo de comutação do motor

Como dimensionar a partida estrela-triangulo passo a passo

A partida estrela-triangulo (Y-Δ) e o metodo de partida indireta mais usado no Brasil em motores de indução trifasicos acima de cerca de 11 kW (15 cv). A ideia e simples: em vez de jogar a tensão plena nas bobinas no instante da partida — o que faz o motor puxar de 6 a 8 vezes a corrente nominal —, o motor parte ligado em estrela, com tensão reduzida, e so depois de acelerar comuta para triângulo, com tensão plena. O resultado e uma corrente de partida muito menor, que poupa a rede, a proteção e a própria mecânica do conjunto.

Para dimensionar a partida você precisa de cinco grupos de informacao, todos na placa do motor ou no catálogo do fabricante: a potência e a tensão, as relacoes de placa Ia/In (corrente de partida sobre nominal) e Ta/Tn (torque de partida sobre nominal), o rendimento e o fator de potência, o tipo de carga e, por fim, a posição do relé de sobrecarga no circuito. Com isso a ferramenta entrega as correntes, os torques, a faixa do temporizador e o ajuste do relé. O caminho da conta e este:

• Corrente nominal: In = Pn ÷ (√3 × Vn × η × fp).
• Corrente de partida direta (DOL): I_DOL = (Ia/In) × In.
• Corrente na estrela: I_estrela = I_DOL ÷ 3 — o famoso um terco.
• Corrente de fase no contator triangulo: I_fase = In ÷ √3, usada para dimensionar o contator de regime na categoria AC-3.
• Torque na estrela: T_estrela = T_DOL ÷ 3 — cai na mesma proporção da corrente.

Por que a corrente e o torque caem a 1/3 na estrela

Essa e a física central do metodo, e vale entende-la para não decorar número. Na ligação triângulo, cada bobina do motor recebe a tensão de linha cheia. Na ligação estrela, cada bobina recebe a tensão de linha dividida por √3 (cerca de 1,73). A prova algebrica e direta: como a corrente de linha em estrela e √3 vezes menor e a corrente de fase tambem, o produto faz a corrente de linha na estrela ser tres vezes menor do que em triângulo. O torque, por sua vez, e proporcional ao quadrado da tensão aplicada; com a tensão caindo por √3, o torque cai por (√3) ao quadrado, ou seja, um terco. Corrente e torque caem juntos, na mesma proporção — e ai esta o limite do metodo: não da para reduzir a corrente de partida sem reduzir o torque de partida na mesma medida.

Veja com o exemplo que a ferramenta ja traz, o caso-ouro de um motor de 30 cv (22,08 kW) em 380 V, 4 polos, com rendimento 91,5% e fator de potência 0,85:

In = 22.080 ÷ (1,7321 × 380 × 0,915 × 0,85) ≈ 43,1 A
I_DOL = 6,5 × 43,1 = 280,4 A
I_estrela = 280,4 ÷ 3 = 93,5 A
I_fase_Δ = 43,1 ÷ √3 = 24,9 A
Tn = (22.080 × 60) ÷ (2π × 1.750) ≈ 120,5 N·m
T_DOL = 2,5 × 120,5 = 301,2 N·m
T_estrela = 301,2 ÷ 3 = 100,4 N·m

Esses sao exatamente os números que aparecem no card de resultado. Repare que a corrente de partida caiu de 280,4 A (direta) para 93,5 A (estrela) — uma redução enorme —, mas o torque disponivel para arrancar a carga tambem caiu, de 301,2 N·m para 100,4 N·m. Se a carga exigir mais do que isso para sair do lugar, o motor não acelera na estrela.

O ajuste do relé de sobrecarga: o erro que queima motor

Este e o cálculo mais crítico da partida estrela-triangulo — e o mais errado no campo. O relé de sobrecarga protege o motor contra correntes acima do normal, e para isso precisa ser ajustado na corrente que ele realmente ve. O problema e que essa corrente depende de onde o relé esta instalado no circuito, e a diferenca e justamente um fator √3, ou cerca de 42%. Errar a posição significa proteger demais (o motor desarma sem motivo) ou proteger de menos (o motor sobreaquece e queima sem o relé atuar).

A ferramenta pergunta a posição do relé e ja mostra o ajuste correto. No caso-ouro de 30 cv com In de 43,1 A, o relé na fase deve ser ajustado em cerca de 24,9 A; o mesmo relé na linha deve ser ajustado em 43,1 A. Sao quase 18 A de diferenca para o mesmo motor — o suficiente para o motor queimar se o ajuste vier da posição errada.

O tempo de comutação: regra de campo, não cálculo exato

Quanto tempo o motor deve ficar em estrela antes de comutar para triangulo? O cálculo preciso exigiria o momento de inércia total do conjunto motor mais carga, um dado raramente disponivel na bancada. Por isso a ferramenta entrega uma faixa de referência por tipo de carga, e não um número único. Cargas a vazio ou de baixa inércia comutam em poucos segundos; bombas e compressores levam mais tempo; ventiladores industriais de grande inércia podem precisar de dezenas de segundos.

A regra de campo que vale mais do que qualquer faixa: monitore a corrente durante a partida. Enquanto o motor acelera em estrela, a corrente cai. Quando ela para de cair, o motor atingiu a velocidade de regime possivel na estrela — e esse e o momento certo de comutar para triângulo. Comutar antes disso, com o motor ainda em cerca de 85% da velocidade ou menos, gera o pico de transicao que pode igualar ou superar a partida direta, anulando todo o benefício do metodo.

O pico na transicao e a comutação aberta

Na maioria dos paineis brasileiros a comutação e aberta: por um breve instante o motor fica sem alimentacao entre desligar o contator estrela e ligar o contator triângulo. Nesse intervalo o motor continua girando por inércia e gera uma tensão residual no rotor. Se essa tensão estiver defasada da rede no momento em que o triângulo fecha, surge um pico de corrente cujo valor depende do angulo de defasagem — não da para prever o número exato sem medição. O que se sabe com certeza e que esse pico pode igualar ou superar a partida direta se a comutação for precoce. A alternativa e a comutação fechada (com resistencias de amortecimento), que elimina o pico, mas e mais cara e rara no Brasil.

Os tres contatores e a categoria AC-3

A partida estrela-triangulo clássica usa tres contatores: o principal (de linha), o de triangulo e o de estrela. Cada um conduz uma corrente diferente e, por isso, e dimensionado para um valor diferente, sempre na categoria de utilizacao AC-3 (motores de indução em gaiola). O contator principal precisa suportar a corrente de partida no fechamento; o contator de triângulo conduz a corrente de fase do motor (In ÷ √3); e o contator de estrela, que so atua no arranque, pode ser o menor dos tres. A ferramenta mostra a corrente de referência de cada contator para orientar a seleção — o dimensionamento definitivo segue o catálogo do fabricante e o projeto.

Partida estrela-triangulo não e ligação estrela-triangulo

Vale separar dois conceitos que tem o mesmo nome e confundem muita gente. A partida estrela-triangulo, tema desta ferramenta, e um metodo de partida: o motor energiza em estrela para reduzir a corrente e, com a ajuda de um temporizador e tres contatores, comuta para triangulo depois de acelerar. Ja a ligação estrela-triangulo de um motor dual e a escolha da ligação certa para a tensão da rede: um motor 220/380 V fica em triângulo numa rede de 220 V e em estrela numa rede de 380 V, de forma fixa. Sao assuntos diferentes — um e sobre como partir, o outro e sobre como ligar conforme a tensão. Para a conversao de potência em corrente nominal por tensão e fases, use a calculadora de corrente nominal do motor.

Quando a partida estrela-triangulo não serve

O metodo tem pré-requisitos e limites claros. O motor precisa ter seis terminais acessiveis para que as duas ligacoes sejam possiveis. A carga precisa aceitar partir com cerca de um terco do torque; se o torque resistente for alto desde o repouso (bombas com coluna, esteiras carregadas, britadores), o motor não arranca na estrela. E motores de grande porte com alta inércia — acima de cerca de 30 cv em muitos casos — costumam ficar tempo demais na estrela, expostos ao pico de comutação. Nesses cenarios, o soft-starter (que reduz a tensão de forma controlada e gradual) ou o inversor de frequencia (que controla tensão e frequencia, partindo o motor com torque pleno e baixa corrente) sao as alternativas corretas. O semaforo da ferramenta acende quando o torque na estrela fica abaixo do torque resistente, sinalizando que talvez seja hora de avaliar essas opcoes.

Erros comuns na partida estrela-triangulo

• Ajustar o relé pela posição errada. Relé na fase exige In ÷ √3; relé na linha exige In. Trocar os dois e o erro mais perigoso, e queima motor.
• Comutar cedo demais. Comutar para triângulo antes de o motor atingir velocidade gera o pico de transicao, que pode superar a partida direta.
• Aplicar o metodo em carga pesada. Torque na estrela e um terco; se a carga exige mais para arrancar, o motor não acelera. Verifique o semaforo de adequacao.
• Tentar partir em estrela um motor que ja esta em triângulo. Motor 220/380 V em rede de 220 V não admite o metodo — não ha como abrir as bobinas para a estrela.
• Confundir a corrente de fase com a de linha ao dimensionar o contator triângulo. O contator de triângulo conduz a corrente de fase, In ÷ √3, não a corrente de linha.
• Tratar a faixa do temporizador como cálculo exato. E referência de campo; o ajuste final vem da leitura da corrente real na partida.

Quando o dimensionamento vira projeto: a Token monta o painel com ART

Calcular as correntes, o torque e o tempo de comutação e uma conta de apoio — e para isso esta ferramenta existe e e gratuita. Mas quando a partida precisa ser dimensionada, montada ou auditada, entra a engenharia: a seleção dos tres contatores na categoria AC-3, o ajuste e a posição do relé, a coordenação das proteções, a decisao entre estrela-triangulo, soft-starter e inversor de frequencia, a montagem do painel (CCM, QGBT) e o laudo das instalações eletricas com responsável técnico e ART. A Token Engenharia atua em montagem industrial e eletromecânica em todo o Brasil — do projeto do circuito de forca ao comissionamento da partida em campo.

Perguntas frequentes

Como funciona a partida estrela-triangulo?

O motor parte ligado em estrela, com tensão reduzida, e comuta para triângulo depois de acelerar. Em estrela a corrente e o torque caem a um terco da partida direta; por isso o metodo reduz a corrente de partida, mas so serve quando a carga aceita partir com pouco torque.

Por que a corrente e o torque caem a 1/3 na estrela?

Em estrela cada bobina recebe a tensão de linha dividida por √3. A corrente de linha fica tres vezes menor; o torque, proporcional ao quadrado da tensão, cai por (√3) ao quadrado, ou seja, um terco. Corrente e torque caem na mesma proporção.

Quando comutar de estrela para triangulo?

Quando o motor ja atingiu velocidade proxima da nominal, na pratica acima de cerca de 85%. A regra de campo e monitorar a corrente: quando ela para de cair, e o momento de comutar. A faixa do temporizador depende do tipo de carga.

Como ajustar o relé de sobrecarga?

Depende da posição. Relé na fase do motor ve a corrente de fase e deve ser ajustado em In ÷ √3 (cerca de 0,58 × In). Relé na linha de alimentacao ve a corrente de linha e deve ser ajustado em In. Confundir as duas introduz um erro de √3.

Por que existe um pico de corrente na transicao?

Na comutação aberta ha um instante sem alimentacao; o motor gera tensão residual defasada da rede, e ao fechar o triângulo surge um pico que pode igualar ou superar a partida direta se a comutação for precoce.

Quando a partida estrela-triangulo não serve?

Quando o motor não tem seis terminais, quando ja opera em triângulo (220/380 V em rede de 220 V), ou quando a carga exige mais torque para arrancar do que o disponivel na estrela. Nesses casos, avalie soft-starter ou inversor de frequencia.

Quando o dimensionamento vira projeto de engenharia?

Quando o painel precisa ser dimensionado ou auditado: seleção dos contatores, ajuste e posição do relé, coordenação das proteções, montagem do painel e laudo com responsável técnico e ART. A Token Engenharia executa esse projeto e essa montagem em todo o Brasil.