Avez-vous déjà rencontré une plaque signalétique de transformateur indiquant Dyn11 et vous êtes-vous demandé ce que signifiaient les lettres et le chiffre ? Si oui, vous regardez le transformateur delta-wye, qui est le type de connexion triphasée le plus populaire dans les systèmes de distribution à travers le monde. Lorsque l'ingénieur est chargé de mettre en service une nouvelle sous-station de distribution ou une usine industrielle, il rencontrera ce transformateur dans presque tous les plans de conception. Cet article présentera la définition d'un transformateur delta-wye, et l'essence de la connexion en termes de tensions et de décalage de phase, ses avantages par rapport aux autres types de connexions, et comment sélectionner correctement les transformateurs pour vos projets.
Qu'est-ce qu'un transformateur delta-étoile ?
En termes de topologie, un transformateur delta-wye appartient à la catégorie d'un transformateur triphasé avec ses enroulements de Haute Tension (HT) configurés en delta et ses enroulements de Basse Tension (BT) configurés en étoile. La configuration delta implique de connecter chaque enroulement bout à bout, créant ainsi une boucle triangulaire fermée, tandis que dans la configuration étoile ; une extrémité de chaque enroulement BT est connectée à un point neutre commun. Le neutre étoile est généralement amené à une quatrième borne, ce qui est ce que signifie le nom Dyn, indiquant que le côté HT a une configuration delta, et le côté BT une configuration étoile, tandis que n fait référence au neutre. La combinaison des deux configurations donne un transformateur delta-wye qui offre les avantages offerts par les deux configurations. Par exemple ; la connexion delta sert le côté primaire en offrant un moyen de gérer les courants secondaires non mis à la terre ainsi que le flux contenant des harmoniques de troisième ordre. D'autre part, la connexion étoile aide à stabiliser les points neutres pour les charges monophasées et à fournir la mise à la terre du système.
Comment fonctionne la connexion Delta-Wye
Il est préférable de commencer par l'analyse du côté étoile car il donne la tension vue par l'équipement. Comme chaque enroulement de phase court du terminal de ligne au point de jonction neutre dans la connexion étoile, la tension de phase (tension d'enroulement) est donnée par √3 (1,732) par rapport à la tension ligne à ligne. Un système triphasé de 0,4 kV a une tension de phase inférieure à 0,4/1,732 = 0,23 kV (ou 230 V). C'est exactement la raison pour laquelle l'alimentation basse tension IEC donne 230/400 V. Le fil neutre transporte un courant excessif pendant les charges monophasées déséquilibrées.
Le côté delta a trois enroulements connectés en anneau, et ici, la tension ligne à ligne est celle de la tension de phase (tension d'enroulement) en raison de l'absence de tout √3 ou neutre. L'anneau forme une boucle fermée qui permet au courant de séquence zéro et au courant de troisième harmonique de circuler dans la conception delta. L'avantage d'avoir une connexion delta est qu'elle ne permet pas à la distorsion de troisième harmonique d'affecter le niveau d'alimentation. De plus, la transformation de tension dans l'unité se produit selon un rapport de tours, ce qui la rend différente de la connexion étoile, tandis qu'un agencement delta introduit toujours un décalage de phase constant, c'est-à-dire 30°.
| Système | Tension ligne à ligne | Tension de phase (étoile) | Relation |
|---|---|---|---|
| Service basse tension IEC | 400 V | 230 V | 400 / 1.732 |
| IEC LV, Royaume-Uni | 415 V | 240 V | 415 / 1.732 |
| Service LV US | 208 V | 120 V | 208 / 1.732 |
| Industriel US | 480 V | 277 V | 480 / 1.732 |
| Côté delta (sans neutre) | Égal à la tension de phase | — | Pas de division par 1.732 |
Groupes vectoriels : Dyn11, Dyn5, et ce qu'ils signifient
Le code de notation du groupe vectoriel fournit une indication de la relation de phase et de la manière dont la connexion est effectuée. D indique que l'enroulement haute tension est connecté en delta ; y signifie que l'enroulement basse tension est connecté en étoile ; n signifie que la borne de ligne neutre basse tension a été sortie. Le nombre dans la notation du groupe vectoriel indique la différence de phase de la basse tension par rapport à la haute tension en termes de multiples de 30° comme sur une horloge. Si un groupe vectoriel est Dyn11, dans celui-ci, la tension de ligne du système basse tension est en avance sur celle du système haute tension de 11*30° = 330° (ou en retard de 30°) ; dans Dyn5, elle est en avance de 150°. Les chiffres utilisés, soit 11 soit 5, sont très significatifs lorsque les transformateurs fonctionnent en parallèle ou lorsque la relation de phase est requise pour le mode de protection du transformateur. Parfois, la connexion de deux transformateurs delta-étoile en parallèle ne sera possible que si leurs groupes vectoriels et séquences de phase correspondent. Il est important de vérifier et de confirmer le groupe dans la spécification de commande ainsi que dans le rapport d'essai car, par exemple, un Dyn11 ne fonctionnera pas en parallèle avec un système de transformateur Dyn5.
| Numéro d'horloge | Déplacement de phase | Utilisation courante |
|---|---|---|
| 0 | 0° | Banques étoile-étoile et delta-delta |
| 1 | 30° (la basse tension est en retard) | Delta-étoile, certaines banques nord-américaines |
| 5 | 150° | Delta-étoile, schémas de mise à la terre spéciaux |
| 6 | 180° | Étoile-étoile inversée, variantes zig-zag |
| 11 | 330° (la basse tension est en avance de 30°) | Norme de distribution delta-étoile |
Caractéristiques clés et avantages
| Caractéristique | Avantage |
|---|---|
| Neutre côté étoile | Alimente des charges monophasées et fournit une référence de mise à la terre |
| Boucle primaire delta | Circulent des courants de séquence nulle et de troisième harmonique, protégeant l'alimentation |
| Déplacement de phase de 30° | Relation de phase standard et prévisible pour le fonctionnement en parallèle |
| Tolérance aux charges déséquilibrées | Charges mixtes monophasées et triphasées causent moins de déséquilibre de tension |
| Flexibilité de mise à la terre | Le neutre peut être solidement mis à la terre ou connecté par une impédance de mise à la terre |
Delta-Wye vs. Autres Connexions
| Connexion | Neutre disponible | Gestion des harmoniques de troisième ordre | Tolérance aux charges déséquilibrées | Utilisation courante |
|---|---|---|---|---|
| Delta-étoile (Dyn11) | Oui (BT) | Bon — la boucle delta le circule | Bonne | Distribution, alimentation industrielle |
| Étoile-étoile (Yyn0) | Oui (des deux côtés) | Mauvais sans enroulement tertiaire | Mauvais | Rarement utilisé seul en triphasé |
| Delta-delta (Dd0) | Non | Bonne | Mauvais — pas de neutre BT | Charges industrielles, pas de besoin de mise à la terre |
| Étoile-delta (Yd11) | Non (delta BT) | Bonne | Bonne | Élévation dans la génération |
Le delta wye est la seule connexion largement adoptée qui vous donne un neutre mis à la terre du côté de la charge et une atténuation des harmoniques du côté de l'alimentation. Wye wye, sans le troisième enroulement, aura un certain déplacement du neutre et une distorsion harmonique de troisième ordre pour des charges déséquilibrées. Delta delta n'a pas de neutre du tout. Donc, dans le cas où la charge nécessite une alimentation à quatre fils de 230/400 V, le delta wye sera presque invariablement votre connexion de choix.
Applications Courantes
- Sous-stations qui réduisent 35 kV ou 10 kV à 0,4 kV pour l'alimentation de systèmes à quatre fils dans le domaine commercial et industriel. Entreprises de fabrication ayant besoin d'énergie électrique triphasée (pour moteurs et compresseurs) et du neutre pour l'éclairage et les dispositifs de contrôle. Projets d'énergie renouvelable où la référence neutre et les harmoniques sont contenus à la sortie du groupe d'onduleurs par le biais du transformateur du côté collecteur. Construction d'opérations d'usine nécessitant une alimentation mise à la terre conformément aux normes de sécurité. Systèmes de services publics qui créent une unité delta-wye parfois par le biais du transformateur de mise à la terre propre.
Spécifications typiques
| Puissance (kVA) | Rapport de tension | Groupe vectoriel | Impédance | Prix indicatif (US$) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 10/0,4 kV | Dyn11 | 4% | $3,000–$6,000 |
| 315 | 10/0,4 kV | Dyn11 | 4% | $5,500–$10,000 |
| 630 | 10/0,4 kV | Dyn11 | 4.5–6% | $9,000–$16,000 |
| 1,000 | 35/0,4 kV | Dyn11 | 6% | $14,000–$25,000 |
| 2,500 | 35/0,4 kV | Dyn11 | 6–8% | $28,000–$45,000 |
Les prix sont indicatifs FOB pour les unités immergées dans l'huile avec des niveaux de perte standard ; les versions en résine coulé de type sec coûtent environ 20–40% de plus pour la même puissance. Confirmez l'impédance par rapport à votre schéma de protection, car elle régit le courant de court-circuit et la discrimination.
Comment Choisir la Bonne Unité
- Confirmez le groupe vectoriel. Dyn11 pour la plupart des tâches de distribution ; Dyn5 lorsque le réseau nécessite une relation de phase différente. Indiquez-le sur la commande.
- Faites correspondre le kVA à la charge. Dimensionnez en fonction de la charge connectée, de la plus grande charge de démarrage et d'une marge de croissance de 10–20%.
- Fixez le rapport de tension. 35/0,4 kV, 10/0,4 kV ou 11/0,4 kV selon votre réseau primaire et la tension du panneau BT.
- Décidez de l'arrangement de mise à la terre. La mise à la terre neutre solide est la plus simple ; utilisez un résistor de mise à la terre neutre (NER) lorsque des limites de courant de court-circuit sont requises.
- Vérifiez l'impédance pour la coordination de protection. Une impédance de 4–6% est typique ; des valeurs plus élevées limitent le courant de court-circuit mais augmentent la régulation de tension.
- Choisissez l'isolation et le refroidissement pour le site. Immergé dans l'huile à l'extérieur, de type sec en résine coulé à l'intérieur ; standard ONAN, ONAF pour des facteurs de charge élevés.
- Exigez la conformité à la norme IEC 60076. Confirmez les niveaux d'isolation, l'élévation de température et la résistance au court-circuit, et demandez le rapport de test de routine.
Marques Principales et Gammes de Prix
| Marque | Pays | Focalisation sur le produit | Plage de prix indicatif (US$) |
|---|---|---|---|
| ABB | Suisse/Suède | Unités delta-wye de distribution et industrielles | $4,000–$60,000 |
| Siemens | Allemagne | Transformateurs de distribution IEC | $3,500–$55,000 |
| Schneider Electric | France | Unités de type sec et en résine coulée | $3,000–$45,000 |
| Hitachi Energy | Suisse | Utility-grade distribution transformers | $4,500–$70,000 |
| Eaton | États-Unis | North American distribution units | $2,500–$42,000 |
| Jiangsu Subian Electric Power | Chine | Oil-immersed and dry-type, custom vector groups | $3,000–$45,000 |
The mentioned prices are not fixed and can vary among manufacturers based on the quality of the products as well as damage and equipment used. Well-known companies that make delta/wye transformers include ABB, Schneider Electric, Siemens, Hitachi Energy and Eaton. The documentation of these companies serves as an excellent point of reference for specifications. Those who are interested in getting delta/wye transformers manufactured according to IEC 60076 standards at better prices can buy wick transformers from Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd. This company manufactures oil (湿型) and dry (干型) type delta-wye transformers in all capacities starting from small distribution units up to several MVA and with various vector groups including Dyn11 and Dyn5. Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd. uses high-quality oriented steel and copper for their transformers and can provide full testing documentation and necessary support for their exports.Review the product range on the Subian Electric website.
Questions Fréquemment Posées
Why is the delta-wye connection so common in distribution?
The benefit that comes from this connection is the ability to provide everything at once: neutral grounding on low-voltage for single-phase loads and earthing; the ability to make a delta loop on high-voltage side that traps third-harmonic and zero-sequence currents, and a reasonable degree of resistance to unbalanced loads. No other connection has those three features, and that is the reason why Dyn11 has been chosen for distribution transformers in the voltage range from 10 kV down to 0.4 kV.
What does Dyn11 mean on a transformer nameplate?
D shows that the high-voltage winding is in a delta connection, y lets us know that the low-voltage winding is in a wye (or star) connection, and n indicates that the low-voltage neutral is out. The 11 indicates clock hour: this means that LV line voltage leads HV line voltage by 330 degrees (this is equivalent to lagging LV line voltage by 30 degrees), which gives us the characteristic of the delta-wye connection—30-degree phase shift.
Why is there a 30° phase shift in a delta-wye transformer?
The transformation is a result of the changes in the connections of the windings on the two sides. For the wye connection, the line voltage phasor is the difference between two phase voltages which are separated by 120 degrees, while for the delta connection, it is equal to the voltage of one phase. By comparing the two line voltages, one can find out that the angle between the phasors is 30 degrees, which is the reason why delta-wye transformer is referred to as 11 or 5 (30 or 150 degrees).
Can a delta-wye transformer handle unbalanced loads?
Quite well. When delta type connections are present in a primary winding, unbalance current in the secondary winding will flow through the delta network and be suppressed. This makes this type of connection favorable when utilizing a combination of single phase and three phase supplies. In situations of high imbalance it is essential that the system is properly rated and the neutral current accounted for.
Does Subian manufacture delta-wye transformers for export?
Indeed! Jiangsu Subian Electric Power can supply delta-wye transformers according to IEC 60076 with the vector group, capacity, and voltage ratio you need, and also provides routine testing reports and optional third-party inspections for international jobs. The factory is capable of supplying either oil-immersed or dry type construction for typical distribution classes.
Références
- IEC 60076-1 — Power Transformers: General — the governing standard for rating and testing, including vector-group designation.
- IEC 60076-3 — Insulation Levels and Dielectric Tests — defines insulation requirements for distribution-class delta-wye transformers.
- IEC 60076-5 — Ability to Withstand Short Circuit — the short-circuit verification standard for the windings.
- NEMA TP-1 — Energy Efficiency for Distribution Transformers — efficiency benchmark used in loss evaluation.
- Hitachi Energy — Transformer Products — reference documentation for utility-grade distribution transformers.
- Eaton — Transformer Engineering Information — practical connection and application guidance from a major manufacturer.
Conclusion
it combines a grounded wye secondary suitable for single-phase loads with an earth connection with a primary delta winding capable of performing harmonic suppression and absorbing unbalanced currents, at the same time allowing for a 30-degree phase shift. To ensure the success of using such transformers, the right combination of the following five elements should be achieved: the specification of the vector group (typically Dyn11), the determination of the transformer kVA based on load studies, the identification of voltage ratio matching the network, the selection of earthing mode, as well as the conformance of all specifications to the requirements of the IEC 60076 standard and the availability of testing documentation.Confirm your vector group and load data with the team through the official website to receive a specification-matched quotation.