5. Como é calculado o condensador num circuito de Steinmetz?

Fórmula do condensador de funcionamento no circuito de Steinmetz

Para o circuito de Circuito de Steinmetz o circuito do motor, ligação em estrela ou em triângulo, deve ser efectuado de acordo com a tensão de rede existente, que na Europa é normalmente de 230 V. Como condensador de funcionamento, é permitido um condensador de papel metálico em conformidade com a norma DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10), que é ligado à terceira ligação livre do motor e, consoante o sentido de rotação pretendido, ao condutor de fase ou ao condutor neutro. Se o condensador estiver ligado ao condutor de fase, o motor roda para a direita; se o condensador estiver ligado ao condutor neutro, roda para a esquerda. Em vários livros e fóruns técnicos, com referência à norma DIN 48501, que foi retirada há anos, é recomendado um valor de orientação de aproximadamente 70 µF por 1 kW de potência do motor para uma tensão de funcionamento de 230 V. A fórmula geral para calcular o condensador de funcionamento com a capacitância C e uma potência P do motor elétrico à tensão nominal U é:

$C=\frac {2 P} {\sqrt{3} \, \omega \, U^2}$

com $\omega$ a frequência angular

No circuito de Steinmetz, o motor pode funcionar em delta ou em estrela, consoante a tensão da bobina. A ligação delta é a preferida.

Ligação delta

Ligação delta - inversão de sentido

Ligação em estrela

Ligação em meia estrela

Uma fase auxiliar é gerada pelo condensador. No entanto, em vez de 120°, esta tem apenas um desvio de fase inferior a 90°. Isto significa que apenas é gerado um campo rotativo elíptico, mas isto é suficiente para dar ao motor uma direção de rotação para que possa arrancar independentemente. No entanto, isto confere ao motor caraterísticas de funcionamento elípticas. Com o circuito de Steinmetz, o motor pode ser operado em delta ou em estrela, dependendo da tensão da bobina. O circuito delta é o preferido. O condensador e a bobina do motor formam um circuito ressonante em série. Durante o funcionamento, é gerada uma tensão de pico de até 330 V no condensador com uma tensão de rede de 230 V. Para evitar a sua destruição, deve ser classificado para a tensão mais elevada que ocorre. Como os condensadores de papel metálico utilizados envelhecem com o passar dos anos, é adicionada uma margem de segurança de 70 V a 80 V. Com uma tensão de rede de 230 V, é utilizado um condensador com uma rigidez dieléctrica de, pelo menos, 400 V. Devido ao condensador, as correntes nas cadeias individuais são diferentes. A corrente de arranque do motor depende do binário necessário e é um múltiplo da corrente nominal. Uma vez que a operação de motores maiores resulta em cargas monofásicas maiores, a operação de motores com comutação Steinmetz é limitada a 1,5 kW a um máximo de 2 kW, dependendo do fornecedor.