5. Come viene calcolato il condensatore in un circuito Steinmetz?

Formula per il condensatore operativo nel circuito Steinmetz

Per il Circuito Steinmetz il circuito del motore, con collegamento a stella o a triangolo, deve essere realizzato in modo da corrispondere alla tensione di rete esistente, che di solito è di 230 V in Europa. Come condensatore di esercizio è consentito un condensatore in carta metallica conforme alla norma DIN EN 60252-1 (VDE 0560-8:2011-10), che viene collegato al terzo collegamento libero del motore e, a seconda del senso di rotazione desiderato, al conduttore di fase o al conduttore di neutro. Se il condensatore è collegato al conduttore di fase, il motore ruota a destra; se il condensatore è collegato al conduttore neutro, ruota a sinistra. In diversi libri e forum tecnici, con riferimento alla norma DIN 48501, che è stata ritirata anni fa, si raccomanda un valore indicativo di circa 70 µF per 1 kW di potenza del motore per una tensione di esercizio di 230 V. La formula generale per calcolare il condensatore di esercizio con la capacità C e una potenza P del motore elettrico alla tensione nominale U è:

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

con $\omega$ la frequenza angolare

Nel circuito Steinmetz, il motore può funzionare in configurazione delta o stella, a seconda della tensione della bobina. Il collegamento a triangolo è preferibile.

Collegamento a Delta

Collegamento a triangolo - inversione di direzione

Collegamento a stella

Collegamento a mezza stella

Una fase ausiliaria viene generata dal condensatore. Tuttavia, invece di 120°, questa ha solo uno sfasamento inferiore a 90°. Ciò significa che viene generato solo un campo rotante ellittico, ma questo è sufficiente per dare al motore una direzione di rotazione in modo che possa avviarsi in modo indipendente. Tuttavia, questo dà al motore caratteristiche di funzionamento ellittiche. Con il circuito Steinmetz, il motore può funzionare a triangolo o a stella, a seconda della tensione della bobina. Il circuito a triangolo è preferibile. Il condensatore e la bobina del motore formano un circuito risonante in serie. Durante il funzionamento, viene generato un picco di tensione fino a 330 V sul condensatore a 230 V di tensione di rete. Per evitare che si distrugga, deve essere classificato per la tensione più alta che si verifica. Poiché i condensatori in carta metallica utilizzati invecchiano nel corso degli anni, viene aggiunto un margine di sicurezza da 70 V a 80 V. Con una tensione di rete di 230 V, si utilizza quindi un condensatore con una rigidità dielettrica di almeno 400 V. A causa del condensatore, le correnti nelle singole stringhe sono diverse. La corrente di avviamento del motore dipende dalla coppia richiesta ed è un multiplo della corrente nominale. Poiché il funzionamento di motori più grandi comporta un aumento dei carichi monofase, il funzionamento dei motori con commutazione Steinmetz è limitato a 1,5 kW fino a un massimo di 2 kW, a seconda del fornitore.