Trasformatore Delta Wye: Come Cablarlo

Se accedi a qualsiasi scheda informativa sui trasformatori che descrive trasformatori trifase, ti imbatterai in Dyn11 o Ynd11. Alcune altre schede informative sui trasformatori potrebbero utilizzare designazioni diverse, ma si riferiscono tutte al gruppo vettoriale dei trasformatori. Ciò significa che viene impiegata una connessione a delta (Δ) per un lato del trasformatore mentre una connessione a stella (Y) è utilizzata per l'altro lato. La connessione delta-stella è la connessione di trasformatore più popolare a livello mondiale perché consente al trasformatore di svolgere due funzioni principali, che includono l'aumento o la diminuzione della tensione e la creazione di un neutro a terra per il lato stella.

Breve spiegazione: Un trasformatore delta-stella è costruito in modo tale che ci siano tre avvolgimenti primari collegati in delta (senza neutro) e tre connessioni secondarie (o avvolgimenti) collegate in stella (con un punto di prelievo sulla stella) che consentono a entrambi i modi di trasformare la tensione fornendo un neutro a terra nel lato stella. Questo tipo di connessione è tipicamente utilizzato per scopi di distribuzione poiché consente sia il cambiamento di tensione che un neutro stabile (sulla stella) per carichi di tipo monofase e impedisce il passaggio di armoniche triplen e correnti di sequenza zero da un lato all'altro.

Cos'è un trasformatore delta-stella?

Un trasformatore trifase è composto da tre avvolgimenti primari e tre secondari, e in ciascun caso, questo schema consente due diversi tipi di configurazioni. La prima opzione è la connessione delta (Δ), dove gli avvolgimenti si collegano insieme a forma di triangolo (quindi, è elettricamente chiuso), evitando completamente il concetto di un punto neutro e collegando i terminali di linea agli apici del triangolo. La seconda opzione è il cosiddetto tipo di connessione stella (Y), dove il punto comune (neutro) in cui si uniscono gli avvolgimenti si collega ai terminali. In altre parole, la connessione deve avvenire o tramite la configurazione delta sul primario (spesso definita in termini di tensione) o tramite la configurazione del trasformatore delta-stella; cioè Dyn.

L'altra possibilità prevede un primario a stella con una connessione secondaria a delta in situazioni come le centrali elettriche dove viene generata alta tensione o anche applicazioni industriali standard. La definizione del gruppo vettoriale è una conoscenza chiave; ciò significa che delinea i tipi di avvolgimenti a stella in relazione alle connessioni a delta, il che porta allo spostamento di fase tra di essi, quindi un tipo di trasformatore può essere utilizzato in più sistemi. guida ai gruppi vettoriali dei trasformatori spiega il sistema di codifica in dettaglio.

Quando hai bisogno della connessione delta-stella?

Hai bisogno di una connessione delta-stella nei casi in cui siano soddisfatte tre condizioni: la trasformazione di potenza trifase, la necessità di un neutro su un lato e la necessità di risolvere problemi dovuti a connessioni stella-stella. I casi comuni includono:

• Distribuzione della tensione primaria media in riduzione a un sistema a bassa tensione a quattro fili (400/230V-wye in Europa/Asia/Australia o 120/208V-wye in Nord America), che fornisce il neutro per alimentare carichi monofase.
• Industriale 480V a 120/208V (480V delta o wye alimentazione del negozio che alimenta un'unità trasformatore delta-wye che fornisce 120/208V wye per prese di comodità, controlli e illuminazione).
• Generazione (Ynd) dove il rotore del generatore wye è elevato a un'alimentazione ad alta tensione collegata a delta, sfruttando il neutro a terra per regolare i rischi di guasto a terra.
• L'isolamento armonico è reso possibile attraverso l'uso dell'avvolgimento delta per intrappolare le armoniche triplen all'interno del sistema e prevenire che circolino di nuovo verso la sorgente.

Se la tua applicazione richiede un neutro a terra su un lato — cosa che la maggior parte richiede, poiché è così che ottieni il neutro per applicazioni monofase — il delta-wye è tipicamente la soluzione appropriata. Se entrambi i lati devono essere non a terra o non hai bisogno di neutro, un delta-delta può essere sufficiente — il nostro confronto delta-delta vs delta-wye copre le alternative.

Perché è lo standard: il caso ingegneristico

Tre motivi giustificano l'uso della connessione trasformatore wye-delta:

• Un neutro wye a terra è essenziale in un trasformatore che è un carico di illuminazione bifase, sovraccarico di tensione linea-terra, o fornisce una protezione adeguata contro i guasti a terra; il neutro a terra del lato wye offre ciò, mentre il trasformatore delta-delta non è in grado di farlo a causa della mancanza di neutro a terra per il lato wye.
• Isolamento delle correnti armoniche e a sequenza zero: il trasformatore delta-wye fornisce mezzi per eliminare le combinazioni armoniche triplen e a sequenza zero fornendo un percorso di corrente circolante nell'avvolgimento delta, evitando così possibili effetti di riscaldamento delle armoniche triplen che risultano da altre configurazioni quando viene impiegato un trasformatore wye a terra senza un avvolgimento delta.
• Il lato wye può essere messo a terra in modo efficace o tramite impedenza, garantendo di limitare la corrente di guasto a terra proteggendo sia il trasformatore che l'intero sistema.

Il prezzo da pagare per i vantaggi elencati sopra è uno spostamento di fase di 30 gradi tra i terminali primari e secondari, che varia a seconda che il gruppo vettoriale del trasformatore richieda un'operazione oraria/antioraria – cioè Dyn11 o Dyn1. Ha un'importanza considerevole nelle operazioni di parallelo, negli aggiustamenti dei relè di protezione, in concomitanza con carichi che richiedono una relazione di fase impostata tra loro; da qui l'importanza del gruppo vettoriale menzionato nella targa e verificato al momento della messa in servizio del trasformatore.

Strumenti e sicurezza prima di iniziare

Quando si tratta di cablaggio del trasformatore delta-wye, lavorare con attrezzature ad alta energia significa che dovrai seguire linee guida rigorose.

• Spegni l'alimentazione al trasformatore insieme a tutti i circuiti ad esso collegati e bloccala fino a quando non puoi dimostrare che è sicuro lavorare da ogni terminale utilizzando un voltmetro.
• Equipaggiamento di protezione personale (PPE): dovrai indossare abiti con classificazione per arco, guanti isolati classificati per la tensione con cui stai lavorando e protezione per il viso poiché i terminali del trasformatore possono causare archi ad alta tensione.
• Strumenti: cacciaviti e chiavi isolati, una chiave dinamometrica per il materiale di fissaggio dei terminali, un misuratore di rotazione di fase, un voltmetro (sono disponibili molte categorie, quindi fai attenzione), un tester di resistenza di isolamento e un tester del rapporto di trasformazione (TTR) se ne hai uno disponibile.
• Targa e disegni: devi avere una targa che indichi i gruppi vettoriali, le impostazioni dei tap e i diagrammi di connessione forniti dal produttore. Non cablare dalla memoria o da supposizioni.
• Solo personale qualificato: questo è un lavoro riservato agli elettricisti; i seguenti passaggi sono solo per guida e, se scegli una persona non autorizzata per eseguire questo lavoro, ti stai esponendo a una grande responsabilità per eventuali risultati.

Cablaggio passo dopo passo

Nella situazione più rappresentativa di delta primaria (H1-H2-H3), secondaria a stella (X0 neutro, X1-X2-X3):

• Controlla il gruppo vettoriale e il circuito di connessione dalla scheda dati e dalla targa dell'apparecchiatura (come Dyn11) e verifica anche la posizione del tap sull'avvolgimento primario per la reale tensione di alimentazione.
• Collega il delta primario: collega le estremità dei fili di avvolgimento per creare il delta chiuso, ad esempio H1 finale a H2 inizio, H2 finale a H3 inizio, H3 finale a H1 inizio, e collega i tre conduttori di fase (A, B, C) ai tre angoli del delta tramite apparecchi di protezione (fusibili/interruttore). Il sistema delta non ha neutro ed è un sistema non messo a terra.
• Collega il secondario a stella: collega tutti i fili di avvolgimento di X1, X2 e X3 al punto neutro X0, quindi prendi tre conduttori (a, b e c) dall'estremità aperta per protezione e barra di distribuzione. Collega il neutro X0 a terra alla barra neutra.
• Mette a terra il neutro secondo il design del sistema: collega X0 (tramite barra neutra) all'elettrodo di messa a terra del sistema. Il filo di terra deve essere dimensionato secondo il codice (e il nostro articolo sulle basi della messa a terra del trasformatore fornisce indicazioni su questo); la connessione deve essere effettuata al trasformatore o al primo dispositivo di disconnessione e non al carico.
• Collegamento della custodia e del nucleo: il collegamento del serbatoio/struttura e del nucleo deve essere effettuato sullo stesso sistema di messa a terra.
• Energizza e verifica: esegui i test indicati di seguito, chiudi i dispositivi di protezione primari e misura la tensione secondaria e la rotazione di fase prima della connessione del carico.

Ora, nel caso della configurazione inversa (Ynd, generatore step-up), i ruoli saranno invertiti, dove la stella agirà come neutro primario, che deve essere messo a terra secondo il design del generatore, e il sistema delta rimane solo in configurazione secondaria. La nostra gamma di trasformatori trifase copre le configurazioni standard disponibili in pronta consegna, con i dettagli del gruppo vettoriale per le unità di riduzione della tensione nella sezione distribuzione del catalogo.

Test e verifica

Prima dell'energizzazione, eseguire i seguenti test. Una volta che hai energizzato l'unità per la prima volta, eseguire nuovamente i test:

• Resistenza di Isolamento: Prendere letture delle resistenze di isolamento primario-neutro, secondario-neutro e primario-secondario. Assicurarsi che i registri siano in linea con i valori minimi prescritti dal produttore. Se si riscontra un valore basso, è necessario intervenire immediatamente per indagare sulla questione prima di energizzare l'unità.
• Test di Continuità e Polarità: Assicurarsi che ogni avvolgimento sia attivo e che non esista alcun angolo aperto, e allo stesso tempo il punto neutro wye sia collegato tra tutti gli avvolgimenti.
• Test del Rapporto di Avvolgimento (TTR): Confrontare il rapporto di avvolgimento con quello indicato sulla targhetta del trasformatore.
• Test di Energizzazione: Misurare le tensioni linea-linea e linea-neutro attraverso il trasformatore su entrambi i lati del trasformatore. Sul lato wye, la tensione dovrebbe risultare essere √3 volte la tensione misurata sul neutro della linea del trasformatore. Controllare anche se il punto neutro è messo a terra; e anche la rotazione di fase per i trasformatori.
• Controllo della Corrente Neutra: Se una corrente neutra viene trasportata dal neutro, significa che c'è un carico sbilanciato sul trasformatore. Un trasformatore wye progettato correttamente si comporta in modo adeguato.

Un set di test di accettazione strutturato — isolamento, rapporto, polarità e controlli energizzati — è parte di qualsiasi corretta messa in servizio; il nostro guida ai test dei trasformatori 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.