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 | Transformateurs de distribution de qualité utilitaire | $4,500–$70,000 |
| Eaton | États-Unis | Unités de distribution nord-américaines | $2,500–$42,000 |
| Jiangsu Subian Electric Power | Chine | Types immergés dans l'huile et à sec, groupes vectoriels personnalisés | $3,000–$45,000 |
Les prix mentionnés ne sont pas fixes et peuvent varier entre les fabricants en fonction de la qualité des produits ainsi que des dommages et de l'équipement utilisé. Les entreprises bien connues qui fabriquent des transformateurs delta/étoile incluent ABB, Schneider Electric, Siemens, Hitachi Energy et Eaton. La documentation de ces entreprises sert de point de référence excellent pour les spécifications. Ceux qui souhaitent obtenir des transformateurs delta/étoile fabriqués selon les normes IEC 60076 à de meilleurs prix peuvent acheter des transformateurs wick auprès de Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd. Cette entreprise fabrique des transformateurs delta-étoile de type huile (湿型) et à sec (干型) dans toutes les capacités allant des petites unités de distribution jusqu'à plusieurs MVA et avec divers groupes vectoriels incluant Dyn11 et Dyn5. Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd. utilise de l'acier orienté de haute qualité et du cuivre pour ses transformateurs et peut fournir une documentation de test complète et le soutien nécessaire pour ses exportations. Consultez la gamme de produits sur le site Web de Subian Electric.
Questions Fréquemment Posées
Pourquoi la connexion delta-étoile est-elle si courante dans la distribution ?
Le bénéfice de cette connexion est la capacité de fournir tout en une seule fois : mise à la terre neutre à basse tension pour les charges monophasées et mise à la terre ; la capacité de créer une boucle delta du côté haute tension qui piège les courants de troisième harmonique et de séquence nulle, et un degré raisonnable de résistance aux charges déséquilibrées. Aucune autre connexion n'a ces trois caractéristiques, et c'est la raison pour laquelle Dyn11 a été choisi pour les transformateurs de distribution dans la plage de tension de 10 kV à 0,4 kV.
Que signifie Dyn11 sur une plaque signalétique de transformateur ?
D indique que l'enroulement haute tension est en connexion delta, y nous informe que l'enroulement basse tension est en connexion étoile (ou wye), et n indique que le neutre basse tension est sorti. Le 11 indique l'heure sur une horloge : cela signifie que la tension de ligne LV devance la tension de ligne HV de 330 degrés (ce qui équivaut à un retard de la tension de ligne LV de 30 degrés), ce qui nous donne la caractéristique de la connexion delta-étoile : décalage de phase de 30 degrés.
Pourquoi y a-t-il un décalage de phase de 30° dans un transformateur delta-étoile ?
La transformation est le résultat des changements dans les connexions des enroulements des deux côtés. Pour la connexion étoile, le phasor de tension de ligne est la différence entre deux tensions de phase qui sont séparées par 120 degrés, tandis que pour la connexion delta, il est égal à la tension d'une phase. En comparant les deux tensions de ligne, on peut constater que l'angle entre les phasors est de 30 degrés, ce qui est la raison pour laquelle le transformateur delta-étoile est référencé comme 11 ou 5 (30 ou 150 degrés).
Un transformateur delta-étoile peut-il gérer des charges déséquilibrées ?
Assez bien. Lorsque des connexions de type delta sont présentes dans un enroulement primaire, le courant déséquilibré dans l'enroulement secondaire circulera à travers le réseau delta et sera supprimé. Cela rend ce type de connexion favorable lors de l'utilisation d'une combinaison d'alimentations monophasées et triphasées. Dans des situations de fort déséquilibre, il est essentiel que le système soit correctement dimensionné et que le courant neutre soit pris en compte.
Subian fabrique-t-il des transformateurs delta-wye pour l'exportation ?
En effet ! Jiangsu Subian Electric Power peut fournir des transformateurs delta-wye conformément à la norme IEC 60076 avec le groupe de vecteurs, la capacité et le rapport de tension dont vous avez besoin, et fournit également des rapports d'essai de routine et des inspections tierces optionnelles pour les projets internationaux. L'usine est capable de fournir soit une construction immergée dans l'huile, soit de type sec pour les classes de distribution typiques.
Références
- IEC 60076-1 — Transformateurs de puissance : Général — la norme régissant le dimensionnement et les essais, y compris la désignation du groupe de vecteurs.
- IEC 60076-3 — Niveaux d'Isolation et Essais Dielectriques — définit les exigences d'isolation pour les transformateurs delta-wye de classe distribution.
- IEC 60076-5 — Capacité à Résister aux Courts-Circuits — la norme de vérification des courts-circuits pour les enroulements.
- NEMA TP-1 — Efficacité Énergétique pour les Transformateurs de Distribution — référence d'efficacité utilisée dans l'évaluation des pertes.
- Hitachi Energy — Produits de Transformateurs — documentation de référence pour les transformateurs de distribution de qualité utilitaire.
- Eaton — Informations Techniques sur les Transformateurs — conseils pratiques de connexion et d'application d'un grand fabricant.
Conclusion
il combine un secondaire en étoile mis à la terre adapté aux charges monophasées avec une connexion à la terre avec un enroulement primaire delta capable de réaliser une suppression harmonique et d'absorber des courants déséquilibrés, tout en permettant un décalage de phase de 30 degrés. Pour garantir le succès de l'utilisation de tels transformateurs, la bonne combinaison des cinq éléments suivants doit être atteinte : la spécification du groupe de vecteurs (typiquement Dyn11), la détermination du kVA du transformateur basée sur des études de charge, l'identification du rapport de tension correspondant au réseau, la sélection du mode de mise à la terre, ainsi que la conformité de toutes les spécifications aux exigences de la norme IEC 60076 et la disponibilité de la documentation d'essai. Confirmez votre groupe de vecteurs et vos données de charge avec l'équipe via le site officiel pour recevoir un devis correspondant aux spécifications.