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 enumera la suite completa y los criterios de aprobación para cada uno.

Errores Comunes y Cómo Evitarlos

• Puesta a Tierra del Delta: Un devanado delta no tiene punto neutro, y por lo tanto no debe ser puesto a tierra en ningún punto de devanado. De hecho, poner a tierra una de las fases, o cualquier conexión de derivación en el devanado resulta en un sistema puesto a tierra no intencionado y potencialmente peligroso. El lado delta está diseñado para estar sin tierra.
• Negligencia del Neutro del Estrella o Conexión Incorrecta: La mayoría de las condiciones de neutro flotante resultarán en voltajes impredecibles y anormales. Esto permite que algunos de los equipos se dañen y permite que se desarrollen niveles de voltaje en el neutro a tierra.
• Negligencia del Desfase de 30 Grados: Si dos transformadores están conectados en paralelo con diferentes grupos vectoriales, pueden ocurrir corrientes circulantes severas y dañar los transformadores. Verifique que los grupos vectoriales sean compatibles.
• Inversión de la Secuencia de Fase: Si dos de las fases en el primario están invertidas, la rotación de fase secundaria también estará invertida y todo el equipo conectado al transformador funcionará de manera incorrecta. Siempre verifique la rotación de fase.
• Selección de la Derivación Incorrecta: Conectar la derivación incorrecta en el lado primario del transformador también resultará en una salida errónea. Asegúrese siempre de haber seleccionado la configuración de derivación primaria correcta antes de encender el transformador.
• Trabajar en Vivo: Dado que el transformador es un dispositivo de alta energía, no importará si el sistema está cableado correctamente si alguien resulta herido mientras lo hace. Recuerde siempre bloquear, etiquetar y trabajar con personal calificado.

Preguntas Frecuentes

¿Qué hace un transformador Delta Estrella?

Un transformador Delta-Estrella transfiere voltaje trifásico de una configuración delta (sin neutro) a una configuración estrella (la configuración estrella proporciona un neutro que está a tierra y es estable), que tiene el propósito de convertir voltajes de un tipo a otro, así como mantener un neutro estable para cargas monofásicas. Se utiliza para fines de distribución de electricidad, donde, por ejemplo, se utiliza para la conversión de voltaje de un delta de 10kV a 400 o 230 V estrella. Como se mencionó anteriormente, los transformadores Delta-Estrella sirven para aislar armónicos triplenos o corriente de secuencia cero.

¿Cómo puedes saber si 480 es delta o estrella?

Determine el voltaje. En el caso de un sistema Delta de 480V, no hay un sistema neutro de la misma manera en que el voltaje línea a línea es igual a 480V. Por otro lado, el sistema Estrella de 480 V utiliza un neutro y, como tal, el voltaje se determina dividiendo 480 entre la raíz cuadrada de tres, dando 277V de cada fase al neutro. Puede verificar la presencia del conductor neutro y medir el voltaje entre la línea y el voltaje neutro; si el valor determinado es 277V, el sistema es Estrella, y si el neutro no existe, entonces se está utilizando el sistema Delta.

¿Es 240V Estrella o Delta?

En América del Norte, los sistemas trifásicos de 240V normalmente utilizan la configuración Delta a menos que se esté utilizando el sistema Wye para aplicaciones comerciales. Comprende ya sea el formato Delta de 240V o Delta de punto central de voltaje de entrada de 240/120 V. Sin embargo, la existencia de Delta depende de la placa de identificación. Si hay algún neutro presente, entonces es Wye.

¿Cómo se conecta un transformador delta-wye?

Para conectar un transformador Delta-Wye, use cables trifásicos conectados a los transformadores utilizados para asegurar que todos los puntos conectados con cada transformador tengan un neutro presente.

Referencias

• IEEE C57 — Normas de transformadores (grupos vectoriales, pruebas, aplicación)
• NFPA 70 — Código Eléctrico Nacional (instalación de transformadores, puesta a tierra)
• OSHA 1910.269 — Seguridad en la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica
• IEC 60076 — Transformadores de potencia (grupos vectoriales, clasificaciones)
• ANSI — Normas de transformadores y guías de aplicación

Conclusión

El transformador delta-wye sirve como el modo común de conexión eléctrica porque proporciona la solución a los dos problemas que enfrenta cada red de distribución. Cambia el voltaje y crea un neutro a tierra mientras que el delta absorbe los armónicos y la corriente de secuencia cero antes de que se produzcan daños en la fuente. Hay seis pasos para realizar esta conexión correctamente: determinar el grupo vectorial, crear un lazo delta que no esté a tierra, conectar el neutro del wye, poner a tierra ese neutro, verificar con pruebas de aislamiento, relaciones y rotación, y por último no olvidar el desplazamiento de fase de 30° para el paralelismo. Si realiza los seis pasos, el Dyn11 en la placa de identificación se convertirá en un transformador que puede suministrar servicio a un edificio, instalación o comunidad durante años aprovechando su conectividad delta-wye simple y confiable.