Transformador Delta Wye: Cómo Cablearlo

Si accede a cualquier hoja de datos de transformador que describe transformadores trifásicos, se encontrará con Dyn11 o Ynd11. Algunas otras hojas de datos de transformadores pueden utilizar designaciones diferentes, pero todas se refieren al grupo vectorial de transformadores. Esto significa que se emplea una conexión delta (Δ) para un lado del transformador, mientras que se utiliza una conexión estrella (Y) para el otro lado. La conexión delta-estrella es la conexión de transformador más popular en todo el mundo porque permite que el transformador realice dos funciones principales, que incluyen aumentar o disminuir el voltaje y crear un neutro a tierra para el lado estrella.

Breve explicación: Un transformador delta-estrella se construye de tal manera que hay tres devanados primarios conectados en delta (sin neutro) y tres conexiones secundarias (o devanados) conectados en estrella (con un punto de toma en la estrella) que permiten transformar el voltaje en ambas direcciones mientras proporcionan un neutro a tierra en el lado estrella. Este tipo de conexión se utiliza típicamente para fines de distribución, ya que permite tanto el cambio de voltaje como un neutro estable (en estrella) para tipos de cargas monofásicas, así como bloquea los armónicos triplenos y las corrientes de secuencia cero de un lado a otro.

¿Qué es un transformador delta-estrella?

Un transformador trifásico consta de tres devanados primarios y tres devanados secundarios, y en cada caso, este arreglo permite dos tipos diferentes de configuraciones. La primera opción son las conexiones delta (Δ), donde los devanados terminan conectándose en forma de triángulo (por lo tanto, está eléctricamente cerrado), evitando completamente el concepto de un punto neutro, y conectando los terminales de línea a los vértices del triángulo. La segunda opción es el llamado tipo de conexión estrella (Y), donde el punto común (neutro) donde se unen los devanados se conecta a los terminales. En otras palabras, la conexión debe venir ya sea a través de la configuración delta en el primario (a menudo definida en términos de voltaje) o a través de la configuración de transformador delta-estrella; es decir, Dyn.

La otra posibilidad implica un primario en estrella con una conexión secundaria en delta en situaciones como estaciones generadoras donde se genera alta tensión o incluso aplicaciones industriales estándar. La definición del grupo vectorial es un conocimiento clave; eso significa que describe los tipos de devanados en estrella en relación con las conexiones delta, lo que lleva al desplazamiento de fase entre ellos, por lo que un tipo de transformador puede ser utilizado en múltiples sistemas. nuestra guía de grupos vectoriales de transformadores explica el sistema de códigos en su totalidad.

¿Cuándo necesita la conexión delta-estrella?

Necesita una conexión delta-estrella en casos donde se cumplan tres condiciones: la transformación de energía trifásica, el requerimiento de un neutro en un lado y la necesidad de resolver problemas debido a conexiones estrella-estrella. Los casos comunes incluyen:

• Distribución de voltaje primario medio de paso a un sistema de baja tensión de cuatro hilos (400/230V-estrella en Europa/Asia/Australia o 120/208V-estrella en América del Norte), que proporciona el neutro para suministrar cargas monofásicas.
• Industrial 480V a 120/208V (suministro de taller de 480V delta o estrella alimentando una unidad de transformador delta-estrella que suministra 120/208V estrella para tomacorrientes de conveniencia, controles y iluminación).
• Generación (Ynd) donde el estator del generador en estrella se eleva a un suministro de alta tensión conectado en delta, utilizando el neutro a tierra para regular los peligros de falla a tierra.
• La aislamiento armónico es posible mediante el uso del devanado delta para atrapar armónicos triplen dentro del sistema y evitar que circulen de regreso a la fuente.

Si su aplicación requiere tener un neutro a tierra en un lado — lo cual la mayoría lo hace, ya que así se obtiene el neutro para aplicaciones monofásicas — el delta-estrella es típicamente la solución apropiada. Si ambos lados necesitan estar sin tierra o no necesita neutro, un delta-delta puede ser suficiente — nuestro comparación delta-delta vs delta-estrella cubre las alternativas.

Por qué es el estándar: el caso de ingeniería

Tres razones justifican el uso de la conexión de transformador estrella-delta:

• Un neutro estrella a tierra es esencial en un transformador que es una carga de iluminación bifásica, sobrecarga de voltaje línea-tierra, o proporciona suficiente protección contra fallas a tierra; el neutro a tierra del lado estrella ofrece eso, mientras que el transformador delta-delta no puede hacerlo debido a la falta de neutro a tierra para el lado estrella.
• Aislamiento de corrientes armónicas y de secuencia cero: el transformador delta-estrella proporciona medios para eliminar combinaciones de armónicos triplen y de secuencia cero mediante la provisión de un camino de corriente circulante en el devanado delta, evitando así posibles efectos de calentamiento de armónicos triplen que resultan de otras configuraciones cuando se emplea un transformador estrella a tierra sin un devanado delta.
• El lado estrella puede ser puesto a tierra de manera efectiva o a través de impedancia, asegurando limitar la corriente de falla a tierra protegiendo tanto el transformador como todo el sistema.

El precio que se debe pagar por las ventajas enumeradas anteriormente es un desplazamiento de fase de 30 grados entre los terminales primarios y secundarios, que varía dependiendo de si el grupo vectorial del transformador requiere operación en sentido horario/antihorario – es decir, Dyn11 o Dyn1. Tiene una importancia considerable en operaciones en paralelo, en ajustes de relés de protección, en conjunto con cargas que requieren una relación de fase establecida entre sí; de ahí la importancia del grupo vectorial mencionado en la placa de identificación y verificado al poner en servicio el transformador.

Herramientas y seguridad antes de comenzar

Cuando se trata del cableado de transformadores delta-estrella, trabajar con equipos de alta energía significa que deberá seguir pautas estrictas.

• Apague la energía al transformador junto con todos los circuitos conectados a él y bloquéelo hasta que pueda demostrar que es seguro trabajar desde cada terminal utilizando un medidor de voltaje.
• Equipos de protección personal (EPP): necesitarás usar ropa con clasificación de arco, guantes aislantes clasificados para el voltaje con el que estás trabajando y protección facial, ya que los terminales del transformador pueden causar arcos de voltaje muy alto.
• Herramientas: destornilladores y llaves aislantes, una llave de torque para el hardware de los terminales, un medidor de rotación de fase, un voltímetro (hay muchas categorías disponibles, así que ten cuidado), un probador de resistencia de aislamiento y un probador de relación de transformación (TTR) si tienes uno disponible.
• Placa de identificación y dibujos: debes tener una placa de identificación que indique grupos vectoriales, configuraciones de tomas y diagramas de conexión del fabricante. No conectes de memoria o suposiciones.
• Solo personal calificado: este trabajo es solo para electricistas; los siguientes pasos son solo una guía, y si eliges a una persona no licenciada para realizar este trabajo, te estás exponiendo a una gran responsabilidad por cualquier resultado.

Conexión Paso a Paso

En la situación más representativa de delta primaria (H1-H2-H3), wye secundaria (X0 neutro, X1-X2-X3):

• Verifica el grupo vectorial y el circuito de conexión de la hoja de datos y la placa del equipo (como Dyn11) y también verifica la posición de la toma en el devanado primario para el suministro de voltaje real.
• Conecta la delta primaria: conecta los extremos de los cables de devanado para crear la delta cerrada, como H1 final a H2 inicio, H2 final a H3 inicio, H3 final a H1 inicio, y conecta tres conductores de fase (A, B, C) a las tres esquinas de la delta a través de equipos de protección (fusibles/disyuntores). El sistema delta no tiene neutro y no es un sistema a tierra.
• Conecta la secundaria en wye: conecta todos los cables de devanado de X1, X2 y X3 en el punto neutro X0, luego toma tres conductores (a, b y c) del extremo abierto para protección y barra colectora. Conecta el neutro X0 a tierra a la barra colectora neutra.
• Aterra el neutro de acuerdo con el diseño del sistema: conecta X0 (a través de la barra colectora neutra) al electrodo de puesta a tierra del sistema. El cable de tierra debe tener el tamaño adecuado según el código (y nuestro artículo sobre los fundamentos de puesta a tierra de transformadores proporciona orientación sobre esto); la conexión debe hacerse en el transformador o en el primer desconector y no a la carga.
• Unión de la carcasa y el núcleo: la unión del tanque/marco y el núcleo debe hacerse en el mismo sistema de tierra.
• Energiza y verifica: realiza las pruebas indicadas a continuación, cierra los dispositivos de protección primaria y mide el voltaje secundario y la rotación de fase antes de la conexión de carga.

Ahora, en el caso de la configuración inversa (Ynd, elevador de generador), los roles se invertirán, donde el wye actuará como un neutro primario, que debe estar a tierra de acuerdo con el diseño del generador, y el sistema delta permanecerá bajo configuración secundaria solamente. nuestra gama de transformadores trifásicos cubre las configuraciones estándar disponibles en el mercado, con los detalles del grupo vectorial para unidades de reducción de utilidad en la sección de distribución del catálogo.

Pruebas y Verificación

Antes de la energización, realice las siguientes pruebas. Una vez que haya energizado la unidad por primera vez, realice las pruebas nuevamente:

• Resistencia de Aislamiento: Tome lecturas de las resistencias de aislamiento primario-neutro, secundario-neutro y primario-secundario. Asegúrese de que los registros coincidan con los valores mínimos prescritos por el fabricante. Si se encuentra un valor bajo, se debe tomar acción de inmediato para investigar el asunto antes de energizar la unidad.
• Prueba de Continuidad y Polaridad: Asegúrese de que cada devanado esté activo y no exista un extremo abierto, y al mismo tiempo el punto neutro wye esté conectado entre todos los devanados.
• Prueba de Relación de Transformación (TTR): Compare la relación de transformación con la que se indica en la placa de identificación del transformador.
• Prueba de Energización: Mida las tensiones línea-línea y línea-neutro a través del transformador en ambos lados del transformador. En el lado wye, la tensión debería ser √3 veces la tensión medida en el neutro de línea del transformador. También verifique si el punto neutro está conectado a tierra; y también la rotación de fase para los transformadores.
• Verificación de Corriente Neutra: Si se está llevando una corriente neutra por el neutro, significa que hay una carga desbalanceada en el transformador. Un transformador wye correctamente diseñado se comporta de manera adecuada.

Un conjunto de pruebas de aceptación estructurado — aislamiento, relación, polaridad y verificaciones energizadas — es parte de cualquier puesta en marcha adecuada; nuestra guía de pruebas de transformadores lists the full suite and the pass criteria for each.

Common Mistakes and How to Avoid Them

• Grounding the Delta: A delta winding has no neutral point, and therefore should not be grounded at any winding point. Indeed, grounding one of the phases, or any tap connection on the winding results in an unintentional and potentially dangerous grounded system. The delta side is designed to be ungrounded.
• Neglecting the Wye’s Neutral or Misconnecting it: Most floating neutral conditions will result in unpredictable and abnormal voltages. This allows some of the equipment to become damaged and allows voltage levels on the neutral to ground to develop.
• Neglecting the 30 Degree Phase Shift: If two transformers are connected in parallel with different vector groups, severe circulating currents can occur and damage the transformers. Verify that the vector groups are compatible.
• Reversing Phase Sequence: If two of the phases on the primary are reversed, the secondary phase rotation will be reversed as well and all of the equipment connected to the transformer will operate in a wrong manner. Always check the phase rotation.
• Selecting the Wrong Tap: Connecting the wrong tap on the primary side of the transformer will also result in an erroneous output. Always make sure you have selected the correct primary tap setting before turning on the transformer.
• Working Live: Since the transformer is a high-energy device, it will not matter if the system is wired correctly if someone gets hurt while doing it. Always remember to lock-out, tag-out, and work with qualified personnel.

Frequently Asked Questions

What does a Delta Wye transformer do?

A Delta-Wye transformer transfers three-phase voltage from a delta configuration (with no neutral) to a wye configuration (wye configuration provides a neutral that is grounded and stable), which serves the purpose of converting voltages of either kind to the other as well as maintain a stable neutral for single-phase loads. It is used for electricity distribution purposes, whereby, for example, is used for voltage conversion from a delta of 10kV to 400 or 230 V wye. As mentioned earlier that Delta-Wye transformers serve to isolate triplen harmonics or zero-sequence current.

How do you tell if 480 is delta or wye?

Determine the voltage. In the case of 480V Delta system, there is no neutral system in the same way whereby the line-to-line voltage equals to 480V. On the other hand, 480 V Wye system uses a neutral and as such the voltage is determined by dividing 480 with the square root of three giving 277V from each phase to the neutral. You can check for the presence of neutral conductor and measure the voltage between the line and the neutral voltage; if the value determined is 277V, the system is Wye, and if the neutral is nonexistent, then the Delta system is in use.

Is 240V Wye or Delta?

In North America, 240V three-phase systems normally use Delta configuration unless the Wye system is being used for commercial applications. It comprises either the Delta format of 240V or center-tap Delta of input voltage of 240/120 V. However, the existence of Delta is dependent upon the nameplate. If there is any neutral present, then it is Wye.

How do you wire a delta wye transformer?

To wire a Delta-Wye transformer, use 3-phase wires connected to the transformers used to ensure that all points connected with each transformer have a neutral present.

References

• IEEE C57 — Transformer standards (vector groups, testing, application)
• NFPA 70 — National Electrical Code (transformer installation, grounding)
• OSHA 1910.269 — Electric power generation, transmission, and distribution safety
• IEC 60076 — Power transformers (vector groups, ratings)
• ANSI — Transformer standards and application guides

Conclusion

The delta-wye transformer serves as the common mode of electrical connection because it provides the solution to the two issues every distribution network faces. It switches voltage and creates a grounded neutral while the delta absorbs the harmonics and zero-sequence current before damage to the source can occur. There are six steps to making this connection correctly: determine the vector group, create a delta loop that isn’t grounded, connect the neutral of the wye, ground that neutral, check with insulation, ratios, and rotation testing, and lastly do not forget about the 30° phase shift for paralleling. If you perform all six steps, the Dyn11 on the nameplate will become a transformer that can supply service to a building, facility, or community for years taking advantage of its simple and reliable delta-wye connectivity.