Transformador Delta Wye: Como Conectá-lo

Se você acessar qualquer ficha técnica de transformador que descreva transformadores trifásicos, você encontrará Dyn11 ou Ynd11. Algumas outras fichas técnicas de transformadores podem usar designações diferentes, mas todas se referem ao grupo vetorial de transformadores. Isso significa que uma conexão delta (Δ) é empregada para um lado do transformador, enquanto uma conexão estrela (Y) é utilizada para o outro lado. A conexão delta-estrela serve como a conexão de transformador mais popular em todo o mundo porque permite que o transformador desempenhe duas funções principais, que incluem aumentar ou diminuir a tensão e criar um neutro aterrado para o lado estrela.

Breve explicação: Um transformador delta-estrela é construído de tal forma que existem três enrolamentos primários conectados em delta (sem neutro) e três conexões secundárias (ou enrolamentos) conectados em estrela (com um ponto de derivação na estrela), permitindo ambas as formas de transformar a tensão enquanto fornece neutro aterrado no lado estrela. Esse tipo de conexão é tipicamente usado para fins de distribuição, uma vez que permite tanto a mudança de tensão quanto um neutro estável (na estrela) para tipos de cargas monofásicas, além de bloquear harmônicos triplos e correntes de sequência zero de um lado para o outro.

O que é um transformador delta-estrela?

Um transformador trifásico consiste em três enrolamentos primários e três enrolamentos secundários, e em cada caso, esse arranjo permite dois tipos diferentes de configurações. A primeira opção são as conexões delta (Δ), onde os enrolamentos acabam se conectando em uma forma de triângulo (assim, está eletricamente fechado), evitando completamente o conceito de um ponto neutro, e conectando os terminais de linha aos vértices do triângulo. A segunda opção é o chamado tipo de conexão estrela (Y), onde o ponto comum (neutro) onde os enrolamentos se juntam conecta-se aos terminais. Em outras palavras, a conexão deve vir ou via a configuração delta no primário (frequentemente definida em termos de tensão) ou via a configuração de transformador delta-estrela; ou seja, Dyn.

A outra possibilidade envolve um primário estrela com uma conexão secundária delta em situações como estações geradoras onde alta tensão é gerada ou mesmo aplicações industriais padrão. A definição do grupo vetorial é um conhecimento chave; isso significa que descreve os tipos de enrolamentos estrela em relação às conexões delta, o que leva ao deslocamento de fase entre eles, assim, um tipo de transformador pode ser usado em múltiplos sistemas. nosso guia de grupos vetoriais de transformadores explica o sistema de códigos na íntegra.

Quando você precisa da conexão delta-estrela?

Você precisa de uma conexão delta-estrela em casos onde três condições são atendidas: a transformação de energia trifásica, a necessidade de um neutro de um lado e a necessidade de resolver problemas devido a conexões estrela-estrela. Casos comuns incluem:

• Distribuição de tensão primária média em um sistema de baixa tensão de quatro fios (400/230V-wye na Europa/Ásia/Austrália ou 120/208V-wye na América do Norte), que fornece o neutro para suprir cargas monofásicas.
• Industrial 480V para 120/208V (480V delta ou wye fornecendo energia para uma unidade de transformador delta-wye que fornece 120/208V wye para tomadas de conveniência, controles e iluminação).
• Geração (Ynd) onde o estator do gerador wye é elevado a um suprimento de alta tensão conectado em delta, utilizando o neutro aterrado para regular os riscos de falha à terra.
• O isolamento harmônico é possibilitado através do uso do enrolamento delta para capturar harmônicos triplos dentro do sistema e evitar que eles circulem de volta à fonte.

Se sua aplicação requer um neutro aterrado de um lado — o que a maioria requer, já que é assim que se obtém o neutro para aplicações monofásicas — o delta-wye é tipicamente a solução apropriada. Se ambos os lados precisam ser não aterrados ou você não precisa de neutro, um delta-delta pode ser suficiente — nosso comparação delta-delta vs delta-wye cobre as alternativas.

Por que é o padrão: O caso de engenharia

Três razões justificam o uso da conexão de transformador wye-delta:

• Um neutro wye aterrado é essencial em um transformador que é uma carga de iluminação bifásica, sobrecarga de tensão linha-terra, ou fornece proteção suficiente contra falhas à terra; o neutro aterrado do lado wye oferece isso, enquanto o transformador delta-delta não consegue fazer isso devido à falta de neutro aterrado para o lado wye.
• Isolamento de correntes harmônicas e de sequência zero: o transformador delta-wye fornece meios para eliminar combinações harmônicas triplas e de sequência zero, proporcionando um caminho de corrente circulante no enrolamento delta, evitando assim possíveis efeitos de aquecimento de harmônicos triplos que resultam de outras configurações quando um transformador wye aterrado sem um enrolamento delta é empregado.
• O lado wye pode ser aterrado de maneira eficaz ou através de impedância, garantindo limitar a corrente de falha à terra, protegendo tanto o transformador quanto todo o sistema.

O preço que se deve pagar pelas vantagens listadas acima é um deslocamento de fase de 30 graus entre os terminais primário e secundário, que varia dependendo se o grupo vetorial do transformador exige operação horária/anti-horária – ou seja, Dyn11 ou Dyn1. Isso tem uma importância considerável em operações de paralelismo, nos ajustes de relé de proteção, em conjunto com cargas que requerem uma relação de fase definida entre si; daí a importância do grupo vetorial mencionado na placa de identificação e verificado na comissionamento do transformador.

Ferramentas e Segurança Antes de Começar

Quando se trata de fiação de transformador delta-wye, trabalhar com equipamentos de alta energia significa que você precisará seguir diretrizes rigorosas.

• Desligue a energia do transformador junto com todos os circuitos conectados a ele e bloqueie-o até que você possa provar que é seguro trabalhar de cada terminal usando um medidor de tensão.
• Equipamento de proteção individual (EPI): você precisará usar roupas com classificação de arco, luvas isoladas classificadas para a tensão com a qual está lidando e proteção facial, pois os terminais do transformador podem causar arcos de alta tensão.
• Ferramentas: chaves de fenda e chaves isoladas, uma chave de torque para o hardware do terminal, um medidor de rotação de fase, um voltímetro (muitas categorias disponíveis, então tenha cuidado), um testador de resistência de isolamento e um testador de relação de transformação (TTR) se você tiver um disponível.
• Placa de identificação e desenhos: você deve ter uma placa de identificação indicando grupos vetoriais, configurações de derivação e diagramas de conexão do fabricante. Não faça a fiação de memória ou suposições.
• Somente pessoal qualificado: este é um trabalho exclusivo para eletricistas; os passos a seguir são apenas para orientação, e se você optar por uma pessoa não licenciada para realizar este trabalho, você estará se sujeitando a uma grande responsabilidade por quaisquer resultados.

Fiação passo a passo

Na situação mais representativa de delta primário (H1-H2-H3), wye secundário (X0 neutro, X1-X2-X3):

• Verifique o grupo vetorial e o circuito de conexão da ficha técnica e da placa do equipamento (como Dyn11) e também verifique a posição da derivação no enrolamento primário para a tensão de alimentação real.
• Conecte o delta primário: conecte as extremidades dos fios do enrolamento para criar o delta fechado, como H1 final para H2 início, H2 final para H3 início, H3 final para H1 início, e conecte três fios de fase (A, B, C) aos três cantos do delta através de equipamentos de proteção (fusíveis/disjuntor). O sistema delta não tem neutro e não é um sistema aterrado.
• Conecte o secundário em wye: conecte todos os fios de enrolamento de X1, X2 e X3 no ponto neutro X0, depois leve três fios (a, b e c) da extremidade aberta para proteção e barra coletora. Conecte o neutro X0 ao barramento neutro.
• Aterre o neutro de acordo com o projeto do sistema: conecte X0 (através do barramento neutro) ao eletrodo de aterramento do sistema. O fio de aterramento deve ser dimensionado de acordo com o código (e nosso artigo sobre fundamentos de aterramento de transformadores fornece orientações sobre isso); a conexão deve ser feita no transformador ou no primeiro desconector e não na carga.
• Aterramento do invólucro e núcleo: o aterramento do tanque/quadro e do núcleo deve ser feito no mesmo sistema de aterramento.
• Energize e verifique: realize os testes abaixo, feche os dispositivos de proteção primários e meça a tensão secundária e a rotação de fase antes da conexão da carga.

Agora, no caso da configuração reversa (Ynd, elevação de gerador), os papéis serão invertidos, onde o wye atuará como um neutro primário, que deve ser aterrado de acordo com o projeto do gerador, e o sistema delta permanece sob configuração secundária apenas. nossa gama de transformadores trifásicos.

cobre as configurações padrão disponíveis prontos para uso, com os detalhes do grupo vetorial para unidades de redução de tensão de utilidade na seção de distribuição do catálogo.

Antes da energização, realize os seguintes testes. Uma vez que você tenha energizado a unidade pela primeira vez, realize os testes novamente:

• Resistência de Isolamento: Faça a leitura das resistências de isolamento primário-neutro, secundário-neutro e primário-secundário. Certifique-se de que os registros estejam de acordo com os valores mínimos prescritos pelo fabricante. Se um valor baixo for encontrado, deve-se tomar medidas imediatamente para investigar a questão antes de energizar a unidade.
• Teste de Continuidade e Polaridade: Certifique-se de que cada enrolamento esteja ativo e que não exista canto aberto, e ao mesmo tempo o ponto neutro wye esteja conectado entre todos os enrolamentos.
• Teste de Relação de Enrolamento (TTR): Compare a relação de enrolamento com a indicada na placa de identificação do transformador.
• Teste de Energização: Meça as tensões linha-linha e linha-neutro através do transformador em ambos os lados do transformador. No lado wye, a tensão deve ser √3 vezes a tensão medida no neutro da linha do transformador. Também verifique se o ponto neutro está aterrado; e também a rotação de fase para os transformadores.
• Verificação da Corrente Neutra: Se uma corrente neutra estiver sendo transportada pelo neutro, isso significa que há uma carga desbalanceada no transformador. Um transformador wye bem projetado se comporta corretamente.

Um conjunto estruturado de testes de aceitação — isolamento, relação, polaridade e verificações energizadas — faz parte de qualquer comissionamento adequado; nosso guia de testes de transformadores lista o conjunto completo e os critérios de aprovação para cada um.

Erros Comuns e Como Evitá-los

• Aterrando o Delta: Uma bobina delta não possui ponto neutro e, portanto, não deve ser aterrada em nenhum ponto da bobina. De fato, aterrar uma das fases ou qualquer conexão de derivação na bobina resulta em um sistema aterrado não intencional e potencialmente perigoso. O lado delta é projetado para ser não aterrado.
• Negligenciando o Neutro do Wye ou Conectando-o Incorretamente: A maioria das condições de neutro flutuante resultará em tensões imprevisíveis e anormais. Isso permite que alguns dos equipamentos sejam danificados e permite que níveis de tensão no neutro para o terra se desenvolvam.
• Negligenciando o Deslocamento de Fase de 30 Graus: Se dois transformadores estiverem conectados em paralelo com grupos vetoriais diferentes, correntes circulantes severas podem ocorrer e danificar os transformadores. Verifique se os grupos vetoriais são compatíveis.
• Invertendo a Sequência de Fase: Se duas das fases no primário forem invertidas, a rotação de fase secundária também será invertida e todo o equipamento conectado ao transformador funcionará de maneira errada. Sempre verifique a rotação de fase.
• Selecionando a Derivação Errada: Conectar a derivação errada no lado primário do transformador também resultará em uma saída errônea. Sempre certifique-se de que você selecionou a configuração de derivação primária correta antes de ligar o transformador.
• Trabalhando Sob Tensão: Como o transformador é um dispositivo de alta energia, não importa se o sistema está ligado corretamente se alguém se machucar enquanto faz isso. Lembre-se sempre de bloquear, etiquetar e trabalhar com pessoal qualificado.

Perguntas Frequentes

O que faz um transformador Delta Wye?

Um transformador Delta-Wye transfere tensão trifásica de uma configuração delta (sem neutro) para uma configuração wye (a configuração wye fornece um neutro que é aterrado e estável), que serve ao propósito de converter tensões de um tipo para o outro, além de manter um neutro estável para cargas monofásicas. É utilizado para fins de distribuição de eletricidade, onde, por exemplo, é usado para conversão de tensão de um delta de 10kV para 400 ou 230 V wye. Como mencionado anteriormente, os transformadores Delta-Wye servem para isolar harmônicos triplos ou corrente de sequência zero.

Como você pode saber se 480 é delta ou wye?

Determine a tensão. No caso de um sistema Delta de 480V, não há sistema neutro da mesma forma em que a tensão linha a linha é igual a 480V. Por outro lado, o sistema Wye de 480 V usa um neutro e, como tal, a tensão é determinada dividindo 480 pela raiz quadrada de três, resultando em 277V de cada fase para o neutro. Você pode verificar a presença do condutor neutro e medir a tensão entre a linha e a tensão neutra; se o valor determinado for 277V, o sistema é Wye, e se o neutro não existir, então o sistema Delta está em uso.

É 240V Wye ou Delta?

Na América do Norte, sistemas trifásicos de 240V normalmente usam configuração Delta, a menos que o sistema Wye esteja sendo utilizado para aplicações comerciais. Ele compreende o formato Delta de 240V ou Delta de ponto central de tensão de entrada de 240/120 V. No entanto, a existência de Delta depende da placa de identificação. Se houver algum neutro presente, então é Wye.

Como você liga um transformador delta-wye?

Para ligar um transformador Delta-Wye, use fios trifásicos conectados aos transformadores utilizados para garantir que todos os pontos conectados a cada transformador tenham um neutro presente.

Referências

• IEEE C57 — Normas de transformadores (grupos vetoriais, testes, aplicação)
• NFPA 70 — Código Elétrico Nacional (instalação de transformadores, aterramento)
• OSHA 1910.269 — Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica segurança
• IEC 60076 — Transformadores de potência (grupos vetoriais, classificações)
• ANSI — Normas de transformadores e guias de aplicação

Conclusão

O transformador delta-wye serve como o modo comum de conexão elétrica porque fornece a solução para os dois problemas que toda rede de distribuição enfrenta. Ele troca a tensão e cria um neutro aterrado, enquanto o delta absorve as harmônicas e a corrente de sequência zero antes que danos à fonte possam ocorrer. Existem seis etapas para fazer essa conexão corretamente: determinar o grupo vetorial, criar um laço delta que não esteja aterrado, conectar o neutro do wye, aterrar esse neutro, verificar com testes de isolamento, razões e rotação, e por último, não se esqueça do deslocamento de fase de 30° para paralelização. Se você realizar todas as seis etapas, o Dyn11 na placa de identificação se tornará um transformador que pode fornecer serviço a um edifício, instalação ou comunidade por anos, aproveitando sua conectividade delta-wye simples e confiável.