Transformateur Delta Wye : Comment le câbler

Si vous accédez à une fiche technique de transformateur décrivant des transformateurs triphasés, vous rencontrerez soit Dyn11 soit Ynd11. D'autres fiches techniques de transformateurs peuvent utiliser des désignations différentes, mais elles font toutes référence au groupe vectoriel des transformateurs. Cela signifie qu'une connexion delta (Δ) est utilisée pour un côté du transformateur tandis qu'une connexion étoile (Y) est utilisée pour l'autre côté. La connexion delta-étoile est la connexion de transformateur la plus populaire dans le monde car elle permet au transformateur d'effectuer deux fonctions principales, qui incluent l'augmentation ou la diminution de la tension et la création d'un neutre à la terre pour le côté étoile.

Brève explication : Un transformateur delta-étoile est construit de manière à ce qu'il y ait trois enroulements primaires connectés en delta (sans neutre) et trois connexions secondaires (ou enroulements) connectés en étoile (avec un point de prélèvement sur l'étoile) permettant aux deux façons de transformer la tension tout en fournissant un neutre à la terre du côté étoile. Ce type de connexion est généralement utilisé à des fins de distribution car il permet à la fois un changement de tension et un neutre stable (sur l'étoile) pour les types de charges monophasées ainsi qu'empêche le passage des harmoniques triplen et des courants de séquence zéro d'un côté à l'autre.

Qu'est-ce qu'un transformateur delta-étoile ?

Un transformateur triphasé se compose de trois enroulements primaires et de trois enroulements secondaires, et dans chaque cas, cet agencement permet deux types de configurations différentes. La première option est les connexions delta (Δ), où les enroulements finissent par se connecter ensemble en forme de triangle (ainsi, il est électriquement fermé), évitant complètement le concept d'un point neutre, et connectant les bornes de ligne aux sommets du triangle. La deuxième option est le type de connexion dit étoile (Y), où le point commun (neutre) où les enroulements se rejoignent se connecte aux bornes. En d'autres termes, la connexion doit se faire soit via la configuration delta sur le primaire (souvent définie en termes de tension) soit via la configuration de transformateur delta-étoile ; c'est-à-dire Dyn.

L'autre possibilité implique un primaire étoile avec une connexion secondaire delta dans des situations telles que les centrales de production où une haute tension est générée ou même des applications industrielles standard. La définition du groupe vectoriel est une connaissance clé ; cela signifie qu'elle décrit les types d'enroulements étoile par rapport aux connexions delta, ce qui entraîne le décalage de phase entre eux, ainsi un type de transformateur peut être utilisé dans plusieurs systèmes. notre guide des groupes vectoriels de transformateurs explique le système de code dans son intégralité.

Quand avez-vous besoin de la connexion delta-étoile ?

Vous avez besoin d'une connexion delta-étoile dans les cas où trois conditions sont remplies : la transformation de l'énergie triphasée, la nécessité d'un neutre d'un côté, et la nécessité de résoudre des problèmes dus aux connexions étoile-étoile. Les cas courants incluent :

• Distribution de tension primaire moyenne à un système basse tension à quatre fils (400/230V-wye en Europe/Asie/Australie ou 120/208V-wye en Amérique du Nord), qui fournit le neutre pour alimenter des charges monophasées.
• Industriel 480V à 120/208V (alimentation d'atelier 480V delta ou wye alimentant une unité de transformateur delta-wye qui fournit 120/208V wye pour des prises de courant, des contrôles et de l'éclairage).
• Génération (Ynd) où le stator du générateur wye est élevé à une alimentation haute tension connectée en delta, utilisant le neutre mis à la terre pour réguler les risques de défaut à la terre.
• L'isolation harmonique est rendue possible grâce à l'utilisation de l'enroulement delta pour piéger les harmoniques triplen dans le système et les empêcher de circuler de nouveau vers la source.

Si votre application nécessite un neutre mis à la terre d'un côté — ce qui est le cas de la plupart, car c'est ainsi que vous obtenez le neutre pour les applications monophasées — le delta-wye est généralement la solution appropriée. Si les deux côtés doivent être non mis à la terre ou si vous n'avez pas besoin de neutre, un delta-delta peut suffire — notre comparaison delta-delta vs delta-wye couvre les alternatives.

Pourquoi c'est la norme : le cas d'ingénierie

Trois raisons justifient l'utilisation de la connexion transformateur wye-delta :

• Un neutre wye mis à la terre est essentiel dans un transformateur qui est soit une charge d'éclairage biphasée, une surcharge de tension ligne-terre, ou fournit une protection suffisante contre les défauts à la terre ; le neutre mis à la terre du côté wye offre cela, tandis que le transformateur delta-delta ne peut pas le faire en raison de l'absence de neutre mis à la terre pour le côté wye.
• Isolation des courants harmoniques et de séquence nulle : le transformateur delta-wye fournit des moyens pour éliminer les harmoniques triplen et les combinaisons de séquence nulle en fournissant un chemin de courant circulant dans l'enroulement delta, évitant ainsi les effets de chauffage possibles des harmoniques triplen qui résultent d'autres configurations lorsqu'un transformateur wye mis à la terre sans enroulement delta est utilisé.
• Le côté wye peut être mis à la terre de manière efficace ou par impédance, garantissant une limitation du courant de défaut à la terre en protégeant à la fois le transformateur et l'ensemble du système.

Le prix à payer pour les avantages énumérés ci-dessus est un décalage de phase de 30 degrés entre les bornes primaire et secondaire, qui varie selon que le groupe vectoriel du transformateur exige un fonctionnement horaire/anti-horaire – c'est-à-dire Dyn11 ou Dyn1. Cela a une signification considérable dans les opérations de mise en parallèle, dans les réglages des relais de protection, en conjonction avec des charges nécessitant une relation de phase définie les unes par rapport aux autres ; d'où l'importance du groupe vectoriel mentionné sur la plaque signalétique et vérifié lors de la mise en service du transformateur.

Outils et sécurité avant de commencer

En ce qui concerne le câblage du transformateur delta-wye, travailler avec des équipements à haute énergie signifie que vous devrez suivre des directives strictes.

• Coupez l'alimentation du transformateur ainsi que tous les circuits qui y sont connectés et verrouillez-le jusqu'à ce que vous puissiez prouver qu'il est sûr de travailler depuis chaque borne à l'aide d'un voltmètre.
• Équipement de protection individuelle (EPI) : vous devrez porter des vêtements résistants aux arcs, des gants isolés classés pour la tension avec laquelle vous travaillez, et une protection faciale car les bornes du transformateur peuvent provoquer des arcs de très haute tension.
• Outils : tournevis et clés isolés, une clé dynamométrique pour le matériel de borne, un compteur de rotation de phase, un voltmètre (de nombreuses catégories disponibles, donc soyez prudent), un testeur de résistance d'isolement, et un testeur de rapport de transformation (TTR) si vous en avez un à disposition.
• Plaque signalétique et dessins : vous devez avoir une plaque signalétique indiquant les groupes vectoriels, les réglages de prises et les schémas de connexion du fabricant. Ne pas câbler de mémoire ou par suppositions.
• Personnel qualifié uniquement : c'est un travail réservé aux électriciens ; les étapes suivantes sont à titre indicatif uniquement, et si vous choisissez une personne non licenciée pour effectuer ce travail, vous vous exposez à une grande responsabilité pour tout résultat.

Câblage étape par étape

Dans la situation la plus représentative de primaire delta (H1-H2-H3), secondaire étoile (X0 neutre, X1-X2-X3) :

• Vérifiez le groupe vectoriel et le circuit de connexion à partir de la fiche technique et de la plaque de l'équipement (tel que Dyn11) et vérifiez également la position de la prise sur l'enroulement primaire pour l'alimentation en tension réelle.
• Connectez le delta primaire : connectez les extrémités des fils d'enroulement pour créer le delta fermé tel que H1 fin à H2 début, H2 fin à H3 début, H3 fin à H1 début, et connectez trois fils de phase (A, B, C) aux trois coins du delta à travers l'équipement de protection (fusibles/disjoncteur). Le système delta n'a pas de neutre et n'est pas un système mis à la terre.
• Connectez le secondaire en étoile : connectez tous les fils d'enroulement de X1, X2 et X3 au point neutre X0, puis prenez trois fils (a, b et c) de l'extrémité ouverte pour la protection et le barres de distribution. Connectez le neutre X0 à la barre de distribution neutre.
• Mettez à la terre le neutre selon la conception du système : connectez X0 (via la barre de distribution neutre) à l'électrode de mise à la terre du système. Le fil de terre doit être dimensionné selon le code (et notre article sur les bases de mise à la terre des transformateurs fournit des conseils à ce sujet) ; la connexion doit être faite au transformateur ou au premier déconnexion et non à la charge.
• Mise à la terre de l'enceinte et du noyau : la mise à la terre du réservoir/cadre et du noyau doit être effectuée sur le même système de mise à la terre.
• Énergisez et vérifiez : effectuez les tests indiqués ci-dessous, fermez les dispositifs de protection primaire et mesurez la tension secondaire et la rotation de phase avant la connexion de la charge.

Maintenant, dans le cas de la configuration inverse (Ynd, élévation de tension du générateur), les rôles seront inversés, où l'étoile agira comme un neutre primaire, qui doit être mis à la terre selon la conception du générateur, et le système delta reste sous configuration secondaire uniquement. notre gamme de transformateurs triphasés couvre les configurations standard disponibles en magasin, avec les détails du groupe vectoriel pour les unités de réduction de tension dans la section distribution du catalogue.

Tests et vérification

Avant l'énergisation, effectuez les tests suivants. Une fois que vous avez énergisé l'unité pour la première fois, effectuez à nouveau les tests :

• Résistance d'Isolation : Prenez la lecture des résistances d'isolement primaire-neutre, secondaire-neutre et primaire-secondaire. Assurez-vous que les enregistrements correspondent aux valeurs minimales prescrites par le fabricant. Si une valeur basse est rencontrée, des mesures doivent être prises immédiatement pour enquêter sur la question avant d'énergiser l'unité.
• Test de Continuité & Polarité : Assurez-vous que chaque enroulement est alimenté et qu'aucun coin ouvert n'existe, et en même temps, le point neutre wye est connecté entre tous les enroulements.
• Test de Rapport de Tours (TTR) : Comparez le rapport de tours avec celui indiqué sur la plaque signalétique du transformateur.
• Test d'Énergisation : Mesurez les tensions ligne-ligne et ligne-neutre à travers le transformateur des deux côtés du transformateur. Du côté wye, la tension devrait être √3 fois la tension mesurée sur le neutre de ligne du transformateur. Vérifiez également si le point neutre est mis à la terre ; et aussi la rotation de phase pour les transformateurs.
• Vérification du Courant Neutre : Si un courant neutre est transporté par le neutre, cela signifie qu'il y a une charge déséquilibrée sur le transformateur. Un transformateur wye correctement conçu se comporte correctement.

Un ensemble de tests d'acceptation structuré — tests d'isolement, de rapport, de polarité et vérifications sous tension — fait partie de tout bon commissioning ; notre guide de test de transformateur liste l'ensemble complet et les critères de réussite pour chacun.

Erreurs courantes et comment les éviter

• Mise à la terre du Delta : Un enroulement delta n'a pas de point neutre et ne doit donc pas être mis à la terre à aucun point d'enroulement. En effet, mettre à la terre l'une des phases ou toute connexion de prise sur l'enroulement entraîne un système mis à la terre non intentionnel et potentiellement dangereux. Le côté delta est conçu pour être non mis à la terre.
• Négliger le neutre du Wye ou le connecter incorrectement : La plupart des conditions de neutre flottant entraîneront des tensions imprévisibles et anormales. Cela permet à certains équipements d'être endommagés et permet aux niveaux de tension sur le neutre à la terre de se développer.
• Négliger le décalage de phase de 30 degrés : Si deux transformateurs sont connectés en parallèle avec différents groupes vectoriels, des courants circulants sévères peuvent se produire et endommager les transformateurs. Vérifiez que les groupes vectoriels sont compatibles.
• Inverser la séquence de phase : Si deux des phases sur le primaire sont inversées, la rotation de phase secondaire sera également inversée et tout l'équipement connecté au transformateur fonctionnera de manière incorrecte. Vérifiez toujours la rotation de phase.
• Sélectionner la mauvaise prise : Connecter la mauvaise prise sur le côté primaire du transformateur entraînera également une sortie erronée. Assurez-vous toujours d'avoir sélectionné le bon réglage de prise primaire avant d'allumer le transformateur.
• Travailler sous tension : Étant donné que le transformateur est un appareil à haute énergie, il n'importe pas si le système est câblé correctement si quelqu'un se blesse en le faisant. N'oubliez jamais de verrouiller, d'étiqueter et de travailler avec du personnel qualifié.

Questions Fréquemment Posées

Que fait un transformateur Delta Wye ?

Un transformateur Delta-Wye transfère la tension triphasée d'une configuration delta (sans neutre) à une configuration wye (la configuration wye fournit un neutre qui est mis à la terre et stable), ce qui a pour but de convertir les tensions de l'un ou l'autre type à l'autre tout en maintenant un neutre stable pour les charges monophasées. Il est utilisé à des fins de distribution d'électricité, par exemple, il est utilisé pour la conversion de tension d'un delta de 10 kV à 400 ou 230 V wye. Comme mentionné précédemment, les transformateurs Delta-Wye servent à isoler les harmoniques triplen ou le courant de zéro séquence.

Comment savoir si 480 est delta ou wye ?

Déterminez la tension. Dans le cas d'un système Delta de 480 V, il n'y a pas de système neutre de la même manière où la tension ligne à ligne est égale à 480 V. D'autre part, le système Wye de 480 V utilise un neutre et, en tant que tel, la tension est déterminée en divisant 480 par la racine carrée de trois, donnant 277 V de chaque phase au neutre. Vous pouvez vérifier la présence d'un conducteur neutre et mesurer la tension entre la ligne et la tension neutre ; si la valeur déterminée est de 277 V, le système est Wye, et si le neutre est inexistant, alors le système Delta est en cours d'utilisation.

Est-ce que 240 V est Wye ou Delta ?

En Amérique du Nord, les systèmes triphasés de 240V utilisent normalement la configuration Delta, sauf si le système Wye est utilisé pour des applications commerciales. Il comprend soit le format Delta de 240V, soit le Delta à point central avec une tension d'entrée de 240/120 V. Cependant, l'existence du Delta dépend de la plaque signalétique. S'il y a un neutre présent, alors c'est Wye.

Comment câbler un transformateur delta-wye ?

Pour câbler un transformateur Delta-Wye, utilisez des fils triphasés connectés aux transformateurs utilisés pour garantir que tous les points connectés à chaque transformateur ont un neutre présent.

Références

• IEEE C57 — Normes sur les transformateurs (groupes vectoriels, tests, applications)
• NFPA 70 — Code électrique national (installation de transformateurs, mise à la terre)
• OSHA 1910.269 — Sécurité de la génération, transmission et distribution d'électricité
• IEC 60076 — Transformateurs de puissance (groupes vectoriels, classifications)
• ANSI — Normes sur les transformateurs et guides d'application

Conclusion

Le transformateur delta-wye sert de mode de connexion électrique commun car il fournit la solution aux deux problèmes auxquels chaque réseau de distribution est confronté. Il change la tension et crée un neutre mis à la terre tandis que le delta absorbe les harmoniques et le courant de séquence zéro avant que des dommages à la source ne puissent se produire. Il y a six étapes pour réaliser cette connexion correctement : déterminer le groupe vectoriel, créer une boucle delta qui n'est pas mise à la terre, connecter le neutre du wye, mettre à la terre ce neutre, vérifier avec des tests d'isolation, de rapports et de rotation, et enfin ne pas oublier le décalage de phase de 30° pour le parallélisme. Si vous effectuez les six étapes, le Dyn11 sur la plaque signalétique deviendra un transformateur capable de fournir un service à un bâtiment, une installation ou une communauté pendant des années en tirant parti de sa connectivité delta-wye simple et fiable.