Un transformador Delta-Wye, a menudo denominado transformador Δ-Y, es una configuración muy utilizada en los sistemas eléctricos trifásicos. Permite una transformación eficaz de la tensión entre los niveles de generación, transmisión y distribución, especialmente en redes comerciales e industriales de Norteamérica, Europa y otros mercados mundiales. Esta guía explora los principios de funcionamiento, el diseño estructural, las ventajas técnicas, los casos de uso y los criterios de selección clave de los transformadores Delta-Wye.
1. Concepto básico de un transformador triángulo estrella
A Transformador Delta-Eje es un transformador trifásico en el que el devanado primario está conectado en configuración delta (Δ) y el secundario en configuración estrella (Y). Este diseño permite la transmisión de alta tensión y la distribución eficiente de baja tensión, con la ventaja añadida de proporcionar un punto neutro.
Delta (lado primario):
- Los tres devanados se conectan de extremo a extremo para formar un bucle cerrado (triángulo).
- Común en redes de transmisión de media y alta tensión.
Wye (lado secundario):
- Un extremo de cada bobinado se conecta a un punto neutro común.
- Habilita las salidas de tensión de línea a línea y de línea a neutro.
- Adecuado para la distribución de energía de baja tensión.
Más información：Conexiones comunes del devanado del transformador y sus aplicaciones
2. Principio de funcionamiento
La configuración en triángulo del primario recibe la entrada de alta tensión, y la en estrella del secundario suministra tensión reducida. La conexión en triángulo tolera cargas desequilibradas y aísla los fallos a tierra en el lado primario. El lado en estrella introduce un neutro, lo que permite el funcionamiento a tierra y la compatibilidad con cargas monofásicas.
Una característica importante es el desfase de 30 grados entre las tensiones primaria y secundaria, que afecta a la sincronización del sistema cuando los transformadores están en paralelo.
3. Principales ventajas de los transformadores en estrella-triángulo
- Capacidad de reducción de tensión: Convierte eficientemente altas tensiones de transmisión (por ejemplo, 13,8kV, 34,5kV) a niveles de distribución estándar (por ejemplo, 400Y/230V o 208Y/120V).
- Disponibilidad neutral: El secundario en estrella permite la conexión tanto a cargas trifásicas como monofásicas.
- Flexibilidad de conexión a tierra: Facilita un funcionamiento más seguro conectando a tierra el neutro.
- Mitigación de armónicos: Los bobinados delta filtran los armónicos triples (3ª, 9ª, etc.).
- Tolerancia de carga desequilibrada: El devanado en triángulo soporta el desequilibrio de la carga sin distorsión significativa de la tensión.
- Aislamiento entre sistemas: Separa eléctricamente el primario del secundario, mejorando la seguridad.
4. Aplicaciones comunes
- Subestaciones eléctricas: Transformadores reductores en las subestaciones de distribución.
- Edificios comerciales: Complejos de oficinas y centros comerciales que requieren 208Y/120V o 400Y/230V.
- Plantas industriales: Para accionar maquinaria pesada y proporcionar alimentación monofásica auxiliar.
- Energías renovables: Interfaz entre los inversores eólicos/solares y la red local.
- Centros de datos: Suministro estable y equilibrado con acceso neutro para cargas informáticas.
5. Configuraciones típicas de tensión
| Tensión primaria | Tensión secundaria | Región de uso |
|---|---|---|
| 13,8 kV | 208Y/120 V | Norteamérica |
| 33 kV | 400Y/230 V | Europa/Asia |
| 11 kV | 380Y/220 V | Oriente Medio/América Latina |
6. Consideraciones técnicas para la selección
Al seleccionar un transformador Delta-Wye, los ingenieros deben evaluar:
- Perfil de carga: Determine la carga total, las fases y el tipo (resistiva, inductiva).
- Tensión nominal primaria/secundaria: Concuerda con los niveles locales de transmisión y distribución.
- Capacidad (kVA o MVA): Garantizar un margen suficiente para las cargas previstas y futuras.
- Clase de aislamiento: Alinearse con los requisitos térmicos (por ejemplo, Clase F, H).
- Impedancia y resistencia al cortocircuito: Para coordinación con dispositivos de protección.
- Método de refrigeración: En baño de aceite (ONAN/ONAF) o en seco, en función del entorno.
- Cumplimiento de las normas: Garantizar la conformidad con las normas IEEE, IEC, ANSI o UL.
7. Desafíos y soluciones
- Impacto del cambio de fase: El desfase de 30 grados debe gestionarse en los sistemas multitransformador.
- Conexión a tierra del neutro: Los esquemas de puesta a tierra adecuados son esenciales para la coordinación de la protección.
- Sensibilidad armónica: Aunque el delta ayuda, pueden ser necesarios filtros adicionales en instalaciones sensibles.
8. Conclusión
Los transformadores Delta-Wye son componentes esenciales de los sistemas eléctricos modernos, ya que proporcionan una transformación versátil y fiable entre la transmisión de alta tensión y la distribución de baja tensión. Con su diseño equilibrado, soporte de puesta a tierra y filtrado de armónicos, son ideales para una amplia gama de aplicaciones, desde subestaciones hasta infraestructuras comerciales.
La elección del transformador en estrella delta adecuado implica una cuidadosa evaluación de las características de la carga, las clases de tensión, los niveles de aislamiento y el entorno de instalación. Con una selección y un mantenimiento adecuados, ofrecen estabilidad y eficiencia a largo plazo en redes eléctricas exigentes.
