Ventajas y desventajas de las conexiones Y o Delta

He estado estudiando sistemas trifásicos durante todo el curso de una asignatura (en el primer año de la carrera universitaria). He terminado ahora y conozco las conexiones "Y" (estrella) o "Delta" (triángulo). He realizado muchos cálculos con ellos, sin embargo, no conozco las diferentes aplicaciones que tienen y me gustaría saber lo siguiente para aumentar mi conocimiento.

Me gustaría saber cuál es mejor (Y o Delta) para diferentes propósitos, deben tener sus ventajas y desventajas, pero nunca me han dicho cuáles son. He intentado investigar un poco en Internet, pero no he encontrado en particular una buena respuesta. Solo he visto las ventajas y desventajas del arranque del motor Y y Delta, pero estoy pensando más en el punto de vista del "circuito".

Estoy realmente interesado en el tema, pero lo acabo de ver desde el punto de vista computacional. Agradecería que alguien me explicara un poco algunas de las principales ventajas y desventajas de usar ambas conexiones. Gracias.

Los dos sistemas tienen aplicaciones muy diferentes. Sí, hay muchos cruces entre ellos en algunos campos, pero los dos son más adecuados para ciertas aplicaciones.

Tome motores por ejemplo. Delta es muy superior para conducir motores que Star. Con delta puedes visualizar una onda que circula alrededor del triángulo, y es esa onda la que hace girar el motor. A medida que la onda se mueve alrededor de las fases, efectivamente arrastra al motor con ella. Hace que el diseño del motor sea realmente simple y eficiente. No es así con Star, donde en esencia tienes que intentar combinar tres motores monofásicos juntos,

Sin embargo, cuando se trata de una situación en la que desea distribuir una carga entre múltiples circuitos o dispositivos, y la carga en cada fase puede no ser igual ( sistema desequilibrado ), una disposición en estrella tiene enormes ventajas. Cada rama de la estrella ( fase ) es un circuito separado por derecho propio. La carga en cada fase es específica de esa fase, y tienen poca influencia entre sí.

También hay una tercera disposición, que está a medio camino entre una estrella y un delta; en esta disposición, cada fase delta está conectada con su propio transformador completamente separado y no hay un punto neutro común. Esto en realidad rara vez se ve mucho, pero pensé que debería mencionarlo aquí de todos modos. Básicamente combina la disposición en estrella con el aislamiento total, por lo que puede tener algunas ventajas de seguridad (como tener un transformador de aislamiento en un suministro monofásico normal) pero no vale la molestia de un sistema sin un punto neutro común.

Para aclarar lo que quiero decir sobre una onda que gira alrededor de un delta, aquí hay una pequeña animación que hice:

_{Nota: Es el día de Navidad, estoy borracho, y eso podría haber sido un completo galimatías por lo que sé.}

Delta es ideal para cargas trifásicas equilibradas y tiene grandes ventajas en la eliminación de los 3º armónicos. (Probablemente cubriste esto en tu curso).

Un problema con el delta es que no hay un punto estrella / estrella, por lo que las cargas que requieren una conexión neutra no se pueden conectar. Por esta razón, la distribución de energía doméstica europea es a menudo delta trifásica a 10-20 kV del transformador local que tiene un delta primario y un secundario estrella / estrella. Cada hogar será alimentado desde una fase y un neutro conectado al punto de estrella y tierra.

Puede obtener el mismo voltaje y la misma potencia de cada uno, con las relaciones de bobinado correctas. Las ventajas que he visto generalmente están relacionadas con cómo desea que las fases hagan referencia a otra cosa.

Una ventaja de Y es que obtienes una manera de hacer referencia simétrica a las tres fases al mismo voltaje (generalmente tierra). Si tiene CA trifásica de línea a línea de 480 VCA, eso no le dice nada acerca de qué tan lejos están esos voltajes de la caja metálica en la que se encuentran sus componentes electrónicos. Si esa caja está conectada a tierra, pero las líneas de CA están a 10 kV de distancia desde el suelo, le ocurrirán cosas malas a su aislamiento. Atar su neutro a tierra le permite evitar eso y estar 100% seguro de que las tres líneas están dentro de un voltaje de tierra aceptable en todo momento.

Tener un neutral también puede reducir el ruido, por razones similares. Si las líneas de CA pueden cambiar repentinamente en relación con el recinto conectado a tierra, ese ruido de modo común puede acoplarse a través de la capacitancia parásita y causar estragos en sus circuitos de control y detección.

Y con un neutro se obtiene una ruta neutral definida obvia para fallas, desequilibrios o corrientes armónicas. Esas corrientes que tienen un camino definido de regreso a la tierra significa que pueden detectarse más fácilmente y reaccionar así.

Delta no tiene una ubicación de puesta a tierra obvia; Las líneas de CA generalmente están flotando en relación con la tierra. Ahora, hay excepciones. He visto sistemas de esquina donde una fase está ligada a la tierra. He visto un toque central en una fase que está vinculada a la tierra. Pero creo que sería justo decir que esos son trucos, tratando de agregar una referencia básica a lo que debería ser un transformador Y, pero no por razones históricas.

¿Por qué querrías no tener referencia a la tierra? Transmisión de potencia a largas distancias. El voltaje a tierra varía de un lugar a otro; no puede simplemente conectar tierra en un edificio a tierra en otro edificio, o tendrá un circuito de tierra y un flujo de corriente constante a través de sus conductores neutros / tierra. Si solo está lidiando con la transmisión, y la conexión a tierra local no es un factor expresamente, Delta le permite ahorrar dinero al evitar conectar un cable adicional sin ningún motivo.

Por lo tanto, la forma en que generalmente veo las cosas que se hacen en un entorno industrial es ejecutar la energía en una configuración delta hasta el punto de uso, luego transformar en Y para obtener una referencia de tierra local para el equipo.

En el mundo de la energía de servicio pesado, se utiliza delta en fases múltiples (3) al generar energía eléctrica, y es la forma preferida de consumir grandes cantidades de energía también. Las cargas de fase serán balanceadas, las vibraciones minimizadas, la capa de cable maximizada, ...

Fuera del mundo del poder, se prefiere una sola fase por conveniencia.

Desde el ángulo del sistema de potencia, los dos son bastante diferentes cuando se trata de protección. Por ejemplo, en una disposición delta, detectar fallas a tierra no es tan sencillo (a menos que también tenga transformadores de puesta a tierra). El hecho de que Delta no tenga referencia de tierra puede ser tanto una ventaja como una desventaja dependiendo de su situación (una falla a tierra no hará que la corriente de falla fluya, por ejemplo). Las configuraciones de transformador generalmente se eligen para adaptarse a la infraestructura existente; Es posible que necesite un determinado grupo de vectores para que coincida con dos redes existentes, y se logran diferentes desplazamientos de vectores utilizando diferentes combinaciones de delta y estrella.

En la conexión delta toma una corriente más alta, pero en la conexión en estrella, la corriente es un tercio de la conexión en delta, por lo que para proteger los motores de una corriente de arranque alta, los motores están conectados en estrella durante el arranque. Pero el par es directamente porpotional al cuadrado del voltaje, por lo que para tener un mejor rendimiento del motor de inducción, necesitaba estar conectado en delta. Por lo tanto, el arrancador estrella delta se utiliza para motores de inducción.

Si un primario de un transformador delta / delta falla, el secundario aún tendrá las tres fases. Solo la naturaleza de un triángulo. Una propiedad a menudo explotada para reducir el costo del transformador en 1/3 en pequeñas instalaciones (llamado delta abierto en los EE. UU.)

El Delta flotante (sin referencia de tierra) a menudo se encuentra en barcos, usan detectores y monitores en lugar de fusibles tradicionales para manejar fallas en el casco ("tierra"). Por varias razones, no quieren que un terreno corto pase el exceso de corriente a través de ciertas partes del casco, ni pare los motores durante maniobras críticas en alta mar. Pero el factor más importante probablemente se deba a la corrosión galvánica, ya que muchos recipientes más grandes dependen del voltaje y la corriente aplicados activamente para hacer que el casco sea el cátodo en la pila voltaica que es corrosión. Desafío seguro.

El voltaje del circuito delta relativo al casco se puede mantener en límites razonables con electrónica simple ya que cualquier deriva importante es básicamente el equivalente actual de una carga estática y el exceso se puede equilibrar / drenar con algunas resistencias de impedancia moderadamente altas, diodos zener y como adjunto entre el casco y las tres fases.

Además, de vuelta en tierra, si se pone un delta / delta en paralelo con un transformador wye / delta (o wye / wye delta / wye) se rotan las fases y se termina con un sistema de 6 fases, que se utiliza para algunos grandes industriales propósitos, ambos motores muy grandes (par más suave y amperaje más razonable en cada fase) y antes de rectificar a CC (menos ondulación). La desventaja frente a 3phase es la necesidad de duplicar las partes y piezas y la complejidad de las conexiones, con 3 todos los patrones de conexión producen una rotación suave en sentido horario o CCW cba. Con 6 fases, puede desordenarlas, por lo que, en lugar de abcdef o fedcba, podría saltar accidentalmente hacia adelante y hacia atrás en la lista como adcfeb, lo que probablemente se contraería y no se volvería en absoluto o sería muy tosco e ineficiente.

Deshágase del procedimiento de cableado (hay miles de enlaces y fotos en Internet). Delta se usa generalmente y obtiene la mejor eficiencia, sin embargo, solo una cosa simple es porque el motor más grande requiere una corriente mucho más alta y con esta cantidad de corriente puede fallar algunos componentes (dentro o fuera) de los sistemas. Entonces se necesita el cableado en estrella para usar en la inicial. Entonces, a veces llamamos inicio suave.