Transformateurs connectés Delta-à-Delta : explication des fonctionnalités, des applications et du câblage

A transformateur connecté en triangle-à-en triangleest untransformateur triphasé-dans lequelles enroulements primaire et secondaire sont connectés dans une configuration en triangle (Δ). Cette configuration est largement utilisée dans les systèmes électriques industriels où une alimentation triphasée robuste-est requise et où un conducteur neutre n'est pas nécessaire.

Cet article explique le fonctionnement des transformateurs delta-à-triangle, leur câblage, leurs avantages et leurs limites, les applications typiques et les principaux points de dépannage-pris en charge par des tableaux de comparaison pour plus de clarté.

Qu'est-ce qu'un transformateur connecté Delta-à-Delta ?

Dans un transformateur triphasé-, les enroulements des bornes primaire et secondaireles côtés peuvent être connectés comme suit :

Delta (Δ)

Étoile/Étoile (Y)

A transformateur delta-à-deltaa:

Primaireenroulements : connectés en triangle

Secondaireenroulements : connectés en triangle

Aucun point neutre n’est intrinsèquement disponible d’un côté ou de l’autre.

Delta vs Wye (Étoile) Aperçu

Dans unconnexion en triangle:

Les enroulements sont connectés d'un bout à l'autre-pour-débuter dans une boucle fermée formant un triangle.

Tension de ligne=tension de phase.

Pas de point neutre, sauf création spéciale.

Dans unconnexion en étoile:

Une extrémité de chaque enroulement de phase est réunie pour former un point neutre commun.

Tension de ligne=√3 × tension de phase.

Le neutre est disponible pour les charges-monophasées et la mise à la terre.

Tableau 1 : Bases de la connexion Delta vs Wye

Comment fonctionne un transformateur Delta-à-Delta ?

Dans un transformateur delta-delta, les deux côtés utilisent la configuration delta :

Δ primaire : connecté à l'alimentation triphasée-entrante.

Secondaire Δ : fournit une sortie triphasée-au niveau de tension requis.

Connexion Delta côté primaire

Trois enroulements sont connectés en boucle :

Enroulement de fin de phase A connecté au début de la phase B.

Fin de la phase B reliée au début de la phase C.

Fin de la phase C reliée au début de la phase A.

Les trois conducteurs de ligne sont issus des trois jonctions du triangle.

Connexion Delta côté secondaire

Les enroulements secondaires sont connectés de la même manière (une autre boucle delta), mais avec un rapport de spires choisi pour augmenter ou diminuer la tension.

Tensions et courants de phase

Dans un delta :

Tension de ligne=tension de phase

Courant de ligne=√3 × courant de phase

Ceci doit être pris en compte lors du dimensionnement des enroulements et des conducteurs.

Tableau 2 : Relations électriques dans une connexion Delta

Principaux avantages de Delta-par rapport aux-transformateurs Delta

Les transformateurs delta-delta sont largement utilisés car ils offrent plusieurs avantages techniques.

1. Gère mieux les charges déséquilibrées

En delta :

Les courants de circulation peuvent circuler dans le triangle fermé.

Ces courants internes aident à équilibrer les charges déséquilibrées entre les phases.

Les moteurs et les charges industrielles qui ne sont pas parfaitement équilibrés sont gérés avec plus de grâce.

2. Aucun neutre requis

Systèmes Delta :

Ne nécessite pas de neutre, ce qui simplifie le système pour les charges purement triphasées.

Sont idéaux lorsque seuls des équipements triphasés-(moteurs, variateurs, grandes machines industrielles) sont utilisés.

3. Bonne tolérance aux pannes (fonctionnement ouvert-Delta)

Si un transformateur d'un bloc triphasé- tombe en panne :

Les deux transformateurs restants peuvent être reconnectésconfiguration ouverte-delta (V-V).

Le système continue de fournir de l'électricité à capacité réduite (environ 57,7 % du kVA d'origine).

Cela fournithaute fiabilitéen milieu industriel.

4. Compact et souvent rentable-efficace

Car aucun neutre n'est fourni :

Moins de conducteurs sont nécessaires dans le système de distribution.

Les transformateurs peuvent être physiquement plus petits par rapport à certaines alternatives connectées en étoile pour des applications similaires.

Tableau 3 : Avantages des transformateurs Delta-par rapport aux-transformateurs Delta

Limitations de Delta-aux-transformateurs Delta

Les configurations Delta-delta ne conviennent pas à toutes les applications.

1. Pas de neutre natif pour les charges-monophasées

Sans neutre :

Vous ne pouvez pas facilement alimenter des charges-monophasées 230/240 V à partir d'un système triphasé-400/415 V, par exemple.

Les systèmes nécessitant des charges mixtes triphasées-et monophasées-préfèrent généralementdelta-étoileoubonjour-bonjour.

2. Défis de mise à la terre

Parce qu'il n'y a pas de point neutre :

La mise à la terre du système nécessite un équipement supplémentaire (par exemple, un transformateur de mise à la terre ou un transformateur en zig-zag).

La détection et la protection des défauts à la terre peuvent être plus complexes.

3. Sensibilité au déséquilibre de tension

Bien que le delta aide à réduire le déséquilibre de charge, des problèmes peuvent survenir si :

Une phase est considérablement sur/sous-chargée.

Il existe de graves déséquilibres de l’offre.

Au fil du temps, cela peut mettre à rude épreuve les enroulements et les équipements connectés.

Tableau 4 : Limites des transformateurs Delta-à-Delta

Applications courantes de Delta-aux-transformateurs Delta

Les transformateurs triangle-à-triangle sont principalement utilisés là oùforte puissance triphasée-est requis et les charges-monophasées sont minimes.

1. Distribution d'énergie industrielle

Typique dans :

Usines de fabrication

Aciéries

Industries lourdes

Ils alimentent de grandes charges triphasées-comme des moteurs, des entraînements, des pompes, des compresseurs et des convoyeurs.

2. Systèmes-entraînés par moteur

Delta-delta est bien adapté pour :

Gros moteurs à induction triphasés-

Moteurs synchrones

Applications de démarrage de moteurs (démarreurs-directs-en ligne, étoile-triangle, etc., selon la conception du système)

3. Haute-puissance, pas de-réseaux neutres

Utilisé dans :

Centres de contrôle de moteurs dédiés (MCC)

Lignes de traitement avec des équipements strictement-triphasés

Les systèmes dans lesquels le service public fournit un delta et la distribution restent triphasés-uniquement

Tableau 5 : Applications typiques

Delta-à-Delta par rapport aux autres configurations de transformateur

Delta-à-Delta contre Delta-à-Wye

Delta-à-Étoile (Δ-Y)est très courant dans la distribution :

Primaire Delta : convient pour le côté transmission/utilitaire.

Wye secondaire : fournit le neutre pour la distribution locale.

Delta-à-Deltaest préférable lorsque :

Il n'existe que des charges triphasées-.

Le neutre n'est pas nécessaire.

Une tolérance aux pannes plus élevée dans certaines conceptions est requise.

Delta-à-Delta contre Wye-à-Wye

Étoile-à-Étoile (Y-Y):

Neutre disponible des deux côtés.

Peut être sujet à certains problèmes tels que les tensions de troisième-harmonique, à moins qu'il ne soit correctement géré.

Delta-à-Delta:

Évite bon nombre de ces problèmes harmoniques en faisant circuler des harmoniques triples dans le delta.

Mais sacrifie la disponibilité neutre.

Tableau 6 : Delta-à-Delta par rapport aux autres configurations

Présentation du câblage de base de type Delta-à-Delta

Pour un banc de transformateurs triphasé-typique (utilisant trois unités-monophasées) ou une unité triphasée-avec des enroulements accessibles :

Δ primaire:
Connectez chaque enroulement en série pour former un triangle.
Connectez les conducteurs de ligne à chaque coin du triangle.

Secondaire Δ:
Connectez les enroulements secondaires dans une configuration triangulaire similaire.
Des conducteurs de ligne secondaire sont prélevés à chaque jonction.

Lorsque vous faites référence aux schémas du fabricant :

Suivez legroupe de vecteursetmarquages ​​des bornesexactement (H1, H2, X1, X2, etc.).

Assurez-vous que la séquence de phases est correcte (A-B-C) du primaire au secondaire pour éviter l'inversion de phase.

Suivez toujours les codes nationaux (par exemple CEI, IEEE, NEC) et les manuels d'installation du fabricant. Les travaux doivent être effectués par du personnel qualifié.

Dépannage des systèmes de transformateurs Delta-à-Delta

1. Déséquilibre de tension entre les phases

Symptômes:

Tensions ligne-à-inégales.

Les moteurs surchauffent ou vibrent.

Chèques :

Mesurez les tensions ligne-à-ligne au secondaire et au primaire.

Vérifiez que la répartition de la charge entre les phases est aussi uniforme que possible.

Inspectez les connexions pour détecter les bornes desserrées et les contacts brûlés.

2. Surchauffe du transformateur

Causes possibles :

Surcharge au-delà de la valeur nominale kVA.

Courants harmoniques élevés.

Déséquilibre de phase important.

Atténuation:

Réduisez la charge ou redistribuez les charges.

Vérifiez les charges non-linéaires (VFD, redresseurs) et envisagez l'atténuation des harmoniques.

Inspecter le refroidissement (ventilateurs, radiateurs, niveau d'huile, jauges de température).

3. Détection des défauts à la terre

Défi:

Pas de neutre direct à surveiller.

Solutions :

Utilisez untransformateur de mise à la terre(par exemple, zig-zag ou étoile-delta) pour référence au sol.

Installez des relais de fuite à la terre et des dispositifs de protection conformément à la conception du système.

4. Ouvrez-Delta (échec d'un transformateur)

Si un transformateur dans une batterie delta de trois-transformateurs tombe en panne :

Les deux autres peuvent être reconnectés en-delta ouvert.

La capacité en kVA chute à environ 57,7 % de celle d'origine.

Utilisez-le uniquement commearrangement temporairejusqu'à ce que la réparation/le remplacement complet soit effectué.

Tableau 7 : Problèmes courants et solutions

FAQ sur les transformateurs Delta-à-Delta

T1. Les transformateurs delta-à-triangle sont-ils adaptés aux charges déséquilibrées ?
Oui. La boucle delta fermée permet des courants de circulation qui aident à mieux gérer les charges déséquilibrées que certaines autres configurations.

Q2. Comment obtenir un neutre à partir d'un système triangle ?
Vous ne pouvez pas obtenir un vrai neutre directement à partir d'un delta standard. Un neutre peut être créé en utilisant :

Un séparétransformateur de mise à la terre(par exemple, zig-zag).

Un supplémenttransformateur delta-étoilepour charges auxiliaires.

Q3. Un transformateur triangle-à-triangle peut-il fonctionner avec un enroulement hors service ?
Oui, une banque delta-de trois unités peut opérer dansouvert-deltaavec deux transformateurs, mais seulement à environ 57,7 % de la puissance nominale d'origine en kVA.

Q4. Quand dois-je choisir delta-à-delta plutôt que delta-à-étoile ?
Utilisez delta-à-delta lorsque :

Toutes ou presque toutes les charges sont triphasées-.

Le neutre n’est pas requis.

La robustesse industrielle et la tolérance aux pannes sont des priorités.

Conclusion

Les transformateurs connectés en triangle-à-triangle constituent un choix judicieux poursystèmes industriels triphasés-avec des charges principalement de moteur et d'équipement lourd. Ils fournissent :

Fonctionnement robuste dans des conditions déséquilibrées

Bonne tolérance aux pannes (en particulier avec la capacité delta ouvert-)

Distribution gratuite-libre plus simple et neutre pour les charges triphasées pures-

Cependant, ils sont moins adaptés lorsqu'un neutre est nécessaire pour des charges monophasées répandues-ou lorsqu'une simple mise à la terre est une priorité. Dans ces cas, les configurations en triangle-étoile ou en étoile-étoile peuvent être mieux adaptées.

Si vous concevez ou mettez à niveau un système électrique industriel, l'évaluation de la combinaison de charges (3φ vs 1φ), de la stratégie de mise à la terre et des exigences de tolérance aux pannes vous aidera à déterminer si untransformateur delta-à-deltaest la bonne solution.

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