Vantaggi / svantaggi delle connessioni Y o Delta

Ho studiato sistemi trifase per l'intero corso di una materia (durante il primo anno del diploma universitario). Ho finito ora e conosco entrambe le connessioni "Y" (stella) o "Delta" (triangolo). Ho fatto molti calcoli con loro, tuttavia non conosco le diverse applicazioni che hanno e vorrei sapere quanto segue per aumentare le mie conoscenze.

Vorrei sapere quale è il migliore (Y o Delta) per scopi diversi, devono avere i suoi vantaggi e svantaggi, ma non mi è mai stato detto quali sono. Ho provato a fare qualche ricerca su Internet, ma non ho trovato in particolare una buona risposta. Ho visto solo i vantaggi e gli svantaggi dell'avviamento del motore Y e Delta, ma sto pensando più al punto di vista del "circuito".

Sono molto interessato all'argomento, ma l'ho appena visto dal punto di vista computazionale. Gradirei se qualcuno potesse spiegarmi un po 'alcuni dei principali vantaggi e svantaggi dell'utilizzo di entrambe le connessioni. Grazie.

I due sistemi hanno applicazioni molto diverse. Sì, c'è un sacco di crossover tra loro in alcuni campi, ma i due sono più adatti a determinate applicazioni.

Prendi i motori per esempio. Delta è di gran lunga superiore per la guida di motori rispetto alla stella. Con delta puoi visualizzare un'onda che circola attorno al triangolo, ed è quell'onda che fa girare il motore. Mentre l'onda si muove attorno alle fasi, trascina efficacemente il motore con sé. Rende il design del motore davvero semplice ed efficiente. Non così con la stella, dove in sostanza devi provare a combinare tre motori monofase insieme,

Tuttavia, quando si tratta di una situazione in cui si desidera distribuire un carico tra più circuiti o dispositivi e il carico su ciascuna fase potrebbe non essere uguale ( sistema sbilanciato ), una disposizione a stella presenta enormi vantaggi. Ogni ramo della stella ( fase ) è un circuito separato a sé stante. Il carico su ciascuna fase è specifico per quella fase e hanno poca influenza l'uno sull'altro.

C'è anche una terza disposizione, che è un po 'a metà strada tra una stella e un delta - in questa disposizione ogni fase delta è collegata con il proprio trasformatore completamente separato e non esiste un punto neutro comune. Questo in realtà è visto raramente molto, ma ho pensato che dovrei menzionarlo qui comunque. Fondamentalmente combina sia la disposizione a stella con il completo isolamento, quindi può avere alcuni vantaggi di sicurezza (come avere un trasformatore di isolamento su una normale alimentazione monofase) ma non vale la seccatura di un sistema senza un punto neutro comune.

Per chiarire cosa intendo di un'onda che ruota attorno a un delta, ecco una piccola animazione che ho rovesciato:

_{Nota: è il giorno di Natale, sono ubriaco e potrebbe essere stato tutto incomprensibile per quello che ne so.}

Delta è ottimo per carichi trifase bilanciati e presenta grandi vantaggi nell'eliminazione delle terze armoniche. (Probabilmente hai coperto questo nel tuo corso.)

Un problema con delta è che non esiste un punto stella / stella, quindi i carichi che richiedono una connessione neutra non possono essere collegati. Per questo motivo la distribuzione di energia domestica europea è spesso un delta trifase a 10 - 20 kV per il trasformatore locale che ha un delta primario e un secondario a stella / stella. Ogni casa sarà alimentata da una fase e da un neutro collegati al punto stella e al suolo.

È possibile ottenere la stessa tensione e la stessa potenza da ciascuno, con i giusti rapporti di avvolgimento. I vantaggi che ho visto sono in genere correlati a come si desidera che le fasi siano riferite a qualcos'altro.

Un vantaggio di Y è che si ottiene un modo per fare riferimento simmetricamente tutte e tre le fasi alla stessa tensione (di solito terra). Se hai corrente alternata trifase da linea a linea da 480 V CA, questo non ti dice nulla di quanto siano lontane quelle tensioni dalla scatola di metallo in cui si trova l'elettronica. Se quella scatola è collegata a terra, ma le linee CA sono tutte a 10 kV di distanza da terra, succederanno cose brutte al tuo isolamento. Legare il neutro alla terra ti consente di evitarlo ed essere sicuro al 100% che tutte e tre le linee siano sempre entro una tensione di terra accettabile.

Avere un neutro può anche ridurre il rumore, per ragioni simili. Se le linee CA possono spostarsi improvvisamente rispetto all'involucro collegato a terra, quel rumore di modo comune può accoppiarsi attraverso la capacità parassita e provocare il caos sui circuiti di controllo e di rilevamento.

E con un neutro si ottiene un evidente percorso neutro definito per correnti di guasto, squilibrio o armoniche. Quelle correnti che hanno un preciso percorso di ritorno sulla terra significano che possono essere rilevate più facilmente e quindi reagite.

Delta non ha una posizione di messa a terra evidente; le linee CA sono generalmente tutte fluttuanti rispetto alla terra. Ora ci sono delle eccezioni. Ho visto sistemi a terra angolare in cui una fase è legata alla terra. Ho visto un tocco centrale su una fase legata alla terra. Ma penso che sarebbe giusto dire che si tratta di hack, cercando di aggiungere un riferimento fondamentale a quello che dovrebbe essere un trasformatore a Y, ma non lo è per ragioni storiche.

Perché non vorresti avere alcun riferimento alla terra? Trasmissione di potenza su lunghe distanze. La tensione di terra varia da un luogo all'altro; non puoi semplicemente collegare la terra in un edificio a terra in un altro edificio, o avrai un circuito di terra e un flusso di corrente costante attraverso i conduttori neutri / di terra. Se hai a che fare solo con la trasmissione e la messa a terra locale non è espressamente un fattore, delta ti consente di risparmiare denaro evitando di stringere un cavo aggiuntivo senza motivo.

Quindi il modo in cui di solito vedo le cose fatte in un ambiente industriale è far funzionare la potenza in una configurazione delta fino al punto di utilizzo, quindi trasformarmi in Y per ottenere un riferimento di terra locale per l'apparecchiatura.

Nel mondo dell'energia pesante il delta a più (3) fasi viene utilizzato quando si genera energia elettrica, ed è il modo preferito di consumare grandi quantità di energia. I carichi di fase saranno bilanciati, le vibrazioni ridotte al minimo, la capacità del cavo massima, ...

Al di fuori del mondo del potere è prediletta la fase singola per la convinzione.

Dal punto di vista del sistema di alimentazione, i due sono abbastanza diversi in termini di protezione. Ad esempio, in una disposizione a triangolo, il rilevamento di guasti a terra non è così semplice (a meno che non si disponga anche di trasformatori di messa a terra). Il fatto che il delta possa non avere un riferimento di terra può essere sia un vantaggio che uno svantaggio a seconda della situazione (un guasto a terra, ad esempio, non farà fluire la corrente di guasto). Le configurazioni del trasformatore vengono in genere scelte per adattarsi all'infrastruttura esistente; potresti aver bisogno di un determinato tranny di gruppi vettoriali per abbinare due reti esistenti e si ottengono diversi spostamenti vettoriali usando diverse combinazioni di delta e stella.

Nella connessione a delta la corrente è maggiore ma nella connessione a stella la corrente è un terzo della connessione a delta, quindi per proteggere i motori da una corrente di avviamento elevata, i motori vengono collegati a stella durante l'avvio. Ma la coppia è direttamente porzionale al quadrato della tensione, quindi per avere una migliore prestazione del motore a induzione è necessario collegarlo nel delta. Quindi, per il motore a induzione viene utilizzato un avviatore delta stella nomicamente.

Se un primario di un trasformatore delta / delta fallisce, il secondario avrà comunque tutte e tre le fasi. Proprio la natura di un triangolo. Una proprietà spesso sfruttata per ridurre il costo del trasformatore di 1/3 su piccole installazioni (chiamato delta aperto negli Stati Uniti)

Delta galleggiante (senza riferimento a terra) si trova spesso sulle navi, usano rilevatori e monitor piuttosto che i tradizionali fusibili per gestire i guasti allo scafo ("terra"). Per diversi motivi, non vogliono un corto a terra per far passare la corrente in eccesso attraverso determinate parti dello scafo, né arrestare i motori durante le manovre critiche in alto mare. Ma il più grande fattore probabilmente dovuto alla corrosione galvanica poiché molte navi più grandi si affidano alla tensione e alla corrente applicate attivamente per rendere lo scafo il catodo nella pila voltaica che è corrosione. Avere un circuito di propulsione multi-megawatt collegato allo scafo renderebbe questo un sfida di sicuro.

La tensione del circuito delta relativa allo scafo può essere mantenuta in limiti ragionevoli con una semplice elettronica poiché qualsiasi deriva maggiore è fondamentalmente l'equivalente corrente di una carica statica e l'eccesso può essere bilanciato / drenato con alcuni resistori di impedenza moderatamente alti, diodi zener e il come attaccato tra lo scafo e tutte e tre le fasi.

Inoltre, tornando a terra, se si mette un delta / delta in parallelo con un trasformatore wye / delta (o wye / wye delta / wye) si ruotano le fasi e si finisce con un sistema a 6 fasi, che viene utilizzato per alcuni grandi industriali scopi, sia motori molto grandi (coppia più regolare e amperaggio più ragionevole su ogni fase) sia prima di rettificare a CC (meno ondulazione). Lo svantaggio rispetto alla trifase è la necessità di raddoppiare le parti e i pezzi e la complessità delle connessioni, con 3 tutti i modelli di connessione producono abc in senso orario o rotazione cba CCW. Con 6 fasi puoi eliminarle, quindi piuttosto che abcdef o fedcba, potresti saltare accidentalmente avanti e indietro nell'elenco come adcfeb, che probabilmente si sposterebbe e non girerebbe affatto o sarebbe molto approssimativo e inefficiente.

Sbarazzarsi della procedura di cablaggio (ci sono migliaia di link e foto su Internet). Delta viene utilizzato generalmente e ottiene la migliore efficienza, ma solo una cosa semplice è perché al motore più grande è richiesta una corrente molto più elevata e con questa quantità di corrente si possono verificare alcuni componenti (interni o esterni) dei sistemi. Quindi il cablaggio a stella è necessario per l'uso iniziale. Quindi, a volte chiamiamo soft start.