Průvodce připojením transformátorů Delta a Wye

 

 

 

 

 

Třífázové{0}}distribuční systémy napájení do značné míry spoléhají na dva základní typy připojení transformátorů: Delta (Δ) a Wye (Y). Tyto konfigurace určují, jak jsou dodávána napětí a proudy, jak lze připojit zátěže a jak systém reaguje na poruchy a nerovnováhu. PorozuměníSpojení Delta a Wyeje nezbytný pro elektrotechniky, správce zařízení a techniky, kteří navrhují, provozují nebo udržují energetické systémy.

Tato příručka obsahuje charakteristiky, výhody, omezení a praktické aplikace každého typu připojení spolu s nejběžnějšími kombinovanými konfiguracemi a kritérii výběru.

 

 

 

 

 

 

 

Neutrální bod nabízí dvě různé úrovně napětí: síťové -na{1}}síťové napětí (obvykle vyšší) a sít'ové -k-nulové napětí (nižší). Například 480Y/277V wye systém poskytuje 480V mezi fázemi pro třífázová zařízení a 277V z libovolné fáze do nulového vodiče pro jednofázové zátěže. Matematický vztah je vyjádřen jako, což znamená, že síťové napětí je přibližně 1,732 násobek fázového napětí.

Zapojení Wye také umožňuje uzemnění nulového bodu, což vytváří stabilní referenční napětí a vytváří nízko{0}}impedanční zpětnou cestu pro poruchové proudy. Neutrál může být pevně uzemněn, uzemněn přes rezistor nebo může být ponechán plovoucí v závislosti na požadavcích systému. Pokud však neutrál zůstane neuzemněný nebo se odpojí, odolnost vůči poruchám se výrazně sníží a neočekávané výkyvy napětí mohou poškodit zařízení.

 

 

V konfiguraci Delta se síťové napětí rovná fázovému napětí na každém vinutí, zatímco síťový proud je distribuován tak, že každé fázové vinutí přenáší asi 58 % () proudu linky. Konstrukce s uzavřenou-smyčkou poskytuje silnou cirkulaci proudu a vynikající výkon při velkém zatížení. I když jedna-fázová jednotka v Delta bance selže, zbývající dvě mohou nadále dodávat třífázovou energii na přibližně 58 % původní kapacity-často nazývané „otevřený-delta“ provoz.

Absence nulového bodu zjednodušuje vysoko{0}}třífázovou dodávku{1}}výkonu, ale přináší omezení: Delta připojení nemohou napájet jednofázovou zátěž přímo bez dalšího vybavení a uzemnění vyžaduje speciální metody, protože žádný přirozený neutrál neexistuje.

 

 

 

 

 

 

Funkce	delta (Δ)	Wye (Y)
Konfigurace	Uzavřená trojúhelníková smyčka	Hvězdicový tvar s neutrálním středem
Dráty	3vodičový systém (pouze fáze)	4vodičový systém (+ neutrální)
Vztah napětí
Neutrální bod	Žádné dostupné	K dispozici (lze uzemnit)
Jednofázová-kapacita	Jednofázovou zátěž nelze dodat přímo-	Dvojité napětí pro jedno-fázový a tří{1}}fázový
Harmonické zmírnění	Interně zachycuje trojité harmonické	Náchylnější (vyžaduje zmírnění)
Tolerance chyb	Pokračujte v otevřeném-rozdílu poté, co jedna cívka selže	Závisí na konfiguraci neutrálního uzemnění
Typické aplikace	Vysokonapěťové{0}}převodovky, těžké průmyslové motory	Distribuční systémy, budovy se smíšeným{0}}použitím, komerční zařízení

 

Tabulka ukazuje, že společnost Delta upřednostňuje robustnost a efektivitu pro těžké třífázové zátěže-, zatímco Wye nabízí všestrannost a bezpečnější uzemnění pro systémy se smíšenými typy zátěže.

 

 

 

 

 

 

Transformátory mohou kombinovat Delta a Wye na svém primárním a sekundárním vinutí čtyřmi standardními způsoby. Typ primárního vinutí je uveden jako první (strana H, velká písmena), následuje typ sekundárního vinutí (strana X, malá písmena).

 

 

 

 

 

 

 

Výpočty poměru otáček se liší v závislosti na konfiguraci:

Delta-Wye (Δ-Y):U transformátoru s nižším -trojúhelníkovým-pólem s poměrem závitů N (primární a sekundární na cívku) je sekundární síťové napětí. Naopak výpočet zahrnuje afaktor v důsledku transformace z napětí vedení Delta na vedení Wye-na-neutrální napětí.

Wye-Delta (Y-Δ):U transformátoru Wye-trojúhelník se sekundární síťové napětí vztahuje k napětí primární fáze pomocí poměru závitů, ale navícvztahy platí v závislosti na tom, zda odstupujete nebo stoupáte.

Delta-Delta (Δ-Δ) a Wye-Wye (Y-Y):U stejných-konfigurací připojení se transformace napětí řídí jednoduchým poměrem otáček:s přímým škálováním síťového napětí.

 

 

 

 

 

 

Uzemnění je pravděpodobně nejdůležitějším praktickým faktorem při výběru mezi Delta a Wye.

Možnosti uzemnění Wye:Když je přítomen neutrál Wye, může být buď:

• Pevně ​​uzemněno:Připojeno přímo k zemi (nejběžnější pro napětí pod 600V). To poskytuje nejnižší impedanční návratovou cestu poruchy.
• Odpor uzemněný:Neutrál připojený k zemi přes odpor, který omezuje zemní poruchový proud na předem stanovenou hodnotu, typicky 5–400 ampér. To snižuje poškození při poruchách a zároveň zajišťuje citlivost přenosu.
• Neuzemněno nebo reaktance uzemněno:Neutrál zůstává izolován od země nebo připojen přes reaktor. Méně běžné v moderních obytných nebo komerčních systémech, ale vyskytují se v některých průmyslových zařízeních nebo v systémech s vysokým{1}}odporem uzemněným.

Při modelování spínání má rozhodnutí uzemnit neutrál Wye spojení přímý dopad na výběr potenciálních transformátorů, svodičů přepětí, průchodek a dalších komponent. U uzemněných Wye systémů se komponenty vybírají na základě fázového-na-zemního napětí. U neuzemněných systémů musí být součásti dimenzovány na napětí mezi fázemi -na-.

Výzvy pro uzemnění Delta:Bez neutrálního bodu nelze systémy Delta uzemnit stejným způsobem jako systémy Wye. Místo toho:

• Rohové uzemnění:Jeden fázový vodič je záměrně připojen k zemi-nejjednodušší metoda, ale vytváří vysoké napětí na dalších dvou fázích vzhledem k zemi.
• Uzemnění pro střed-odbočky:V některých sekundárních vedeních typu Delta může být střed jednoho vinutí vycentrován-a uzemněn, aby byla zajištěna omezená jednofázová kapacita, jako je tomu v případě třífázových čtyřvodičových systémů 240/120 V 240/120V se čtyřmi -vodičovými trojúhelníky (také známé jako „vysoká{6}}delta“).
• Zemnící transformátory: A Cik{0}}cik caknebo Wye{0}}může být přidán zemnící transformátor Delta, který vytvoří umělý neutrál pro uzemnění stávajícího neuzemněného systému Delta.

Kritická bezpečnostní poznámka:Pevně ​​uzemněný nulový vodič Wye poskytuje nízko{0}}impedanční cestu pro zemní poruchové proudy, což umožňuje jističům a pojistkám rychle odstranit poruchy. To je hlavní důvod, proč jsou sekundární Wye preferovány pro komerční budovy, zdravotnická zařízení a další prostředí, kde je prvořadé odstraňování poruch a bezpečnost personálu.

 

 

 

 

 

 

 

Důležitá technická nuance: u transformátorů Delta-Wye a Wye-Delta se primární a sekundární napětí přirozeně posouvá o 30 stupňů. K tomuto fázovému posunu nedochází uvnitř samotných vinutí, ale kvůli tomu, jak jsou vinutí propojena. Konkrétně je napětí mezi vedením -k-síťovému napětí na straně Wye posunuto o 30 stupňů vzhledem k-k-síťovému napětí na straně trojúhelníku.

Zápis hodin (skupiny vektorů):Připojení transformátoru jsou často označena pomocí hodinové notace k označení fázového posunu-, například „Dy11“ znamená delta primární (D), Wye sekundární (y), s fázovým posunem odpovídajícím 11 hodinám na hodinách nebo 330 stupňům (ekvivalent -30 stupňů). "Yd1" znamená, že sekundární zaostává za primární o 30 stupňů.

Proč záleží na fázovém posunu:Fázový posun o 30 stupňů není problém ve většině instalací, ale stává se kritickým při paralelním zapojení transformátorů. Pokud jsou paralelně zapojeny dva transformátory s různými vektorovými skupinami, mohou vzniknout velké cirkulační proudy. Při paralelním zapojení transformátorů se musí vektorová skupina shodovat nebo musí být správně kompenzována. Například Dy11 může být někdy paralelní s Yd1, pokud jsou provedeny příslušné úpravy rotace fáze.

Chybí fázový posunv připojeních Delta{0}}Delta a Wye-Wye, což zjednodušuje paralelní řazení.

 

 

 

 

 

Delta vinutí hrají důležitou roli při řízení harmonického zkreslení. Trojnásobné harmonické (třetí, devátá, patnáctá atd.) jsou přirozeně zachyceny a cirkulují ve vinutích Delta, spíše než aby se šířily do napájecího vedení. Díky této vlastnosti jsou konfigurace Delta-Delta a Delta{4}}Wye zvláště účinné při zabránění harmonickému zkreslení způsobenému nelineární zátěží, které by ovlivňovalo upstream systémy.

Wye-Transformátory Wye jsou náchylnější k přenášení harmonického šumu mezi zdrojem a zátěží. Z tohoto důvodu, když je Wye-zapojení Wye vyžadováno z jiných důvodů, je někdy přidáno terciární Delta vinutí, které dává trojitým harmonickým cestu k cirkulaci.

 

 

 

 

 

 

 

Výběr optimální konfigurace transformátoru pro danou aplikaci zahrnuje vyvážení několika faktorů:

9.1 Typ a diverzita zatížení

Čistá třífázová zátěž (velké motory, těžká průmyslová zařízení, svářečky) funguje dobře s jakoukoli konfigurací, ale Delta-Delta poskytuje robustní odolnost proti chybám a schopnost pokračovat v provozu v otevřeném-deltě i po poruše. Smíšené zátěže vyžadující tří{4}}fázový i jednofázový-fázový výkon nejlépe obslouží konfigurace Delta-Wye, která poskytuje uzemněný nulový vodič pro jedno-fázovou distribuci a zároveň izoluje primární část od sekundárních nesymetrií.

9.2 Požadavky na uzemnění

Pokud je pro ochranu systému a odstraňování poruch nezbytný uzemněný neutrál, je nezbytný sekundární Wye. Delta-Wye je přirozenou volbou pro distribuční systémy, které potřebují stabilní, uzemněný neutrál na straně zátěže. Pokud systém nevyžaduje neutrál a může pracovat bez uzemnění nebo s uzemněním v rohu, může být vhodný Delta-Delta.

9.3 Harmonický obsah

Systémy s významnými harmonickými-produkujícími zátěžemi (frekvenční měniče, spínané napájecí zdroje, LED osvětlení,datové centrumzařízení) těžit z harmonické{0}}možnosti zachycování vinutí Delta. V takových případech se doporučuje konfigurace Delta-Wye nebo Delta{3}}Delta.

9.4 Požadavky na spouštění velkých motorů

Velké motory, které vyžadují spouštění se sníženým{0}}napětím, mohou vyhovovat uspořádáním rozběhu Wye-Delta, kde se motor spouští ve tvaru Wye, aby se omezil náběhový proud, a poté se přepne do trojúhelníku pro spuštění.

9.5 Úrovně napětí systému a krok-nahoru vs. krok-dolů

Delta-Wye se běžně používá pro aplikace snižující-odstup od středního-distribuce napětí po nízkonapěťové-využití. Wye-Delta se často používá také pro sestup-dolů, ale výběr mezi nimi může záviset na tom, zda je potřeba neutrál na primární nebo sekundární straně.

9.6 Budoucí rozšiřitelnost a redundance

Delta-konfigurace Delta umožňují otevřenou -delta zálohu-, pokud jeden transformátor v bance selže, zbývající dva mohou nadále dodávat přibližně 58 % jmenovité třífázové- kapacity. To by mohlo být důležitým faktorem pro kritická zařízení.

 

 

 

 

 

 

Každé zapojení Delta a Wye plní odlišnou roli v třífázovém rozvodu energie -a jejich kombinovaná konfigurace Delta{1}}Wye je průmyslovým tahounem pro snížení přenosového napětí na použitelné úrovně, kde je vyžadováno stabilní uzemnění a smíšená zátěž. Delta vyniká tam, kde jsou prvořadé robustní třífázové napájení a odolnost proti poruchám, konstrukce s uzavřenou-smyčkou poskytuje vynikající sdílení zátěže a absence neutrálu není omezením. Wye vyniká tam, kde je vyžadována všestrannost, uzemněný provoz a smíšená jednofázová a třífázová zátěž, nabízí možnosti duálního napětí a stabilní neutrální referenci.

Nejběžnějším bodem setkání těchto dvou světů je transformátor Delta-Wye: Primární prvek Delta izoluje upstream systémy od nesymetrie a harmonických složek ve směru proudu, zatímco sekundární Wye poskytuje uzemněný, stabilní neutrál pro skutečné-zátěže, které jsou zřídka dokonale vyváženy. Pochopení, kdy a proč používat jednotlivé konfigurace, umožňuje technikům optimalizovat výkon, efektivně spravovat různé typy zatížení a řídit náklady na projekt. Pokud si nejste jisti, celkovým-číslem pro snížení výkonu na zařízení se smíšeným{5}}použitím je obvykle Delta{6}}Wye, protože nabízí nejlepší rovnováhu mezi všestranností, bezpečností a výkonem.

 

 

 

 

 

Při práci s transformátory vždy dodržujte všechny platné elektrické předpisy a bezpečnostní normy. Nikdy nepředpokládejte, že je systém bez řádného testování-odpojený od napájení. Správně dimenzovaná nadproudová ochrana a uzemnění jsou nezbytné pro bezpečný provoz. Pokud si nejste jisti jakýmkoliv aspektem výběru nebo instalace transformátoru, poraďte se s licencovaným elektrotechnikem nebo kvalifikovaným odborníkem.