Un transformateur Delta-Wye, souvent appelé transformateur Δ-Y, est une configuration largement utilisée dans les systèmes électriques triphasés. Il permet une transformation efficace de la tension entre les niveaux de production, de transmission et de distribution, en particulier dans les réseaux commerciaux et industriels en Amérique du Nord, en Europe et sur d'autres marchés mondiaux. Ce guide explore les principes de fonctionnement, la conception structurelle, les avantages techniques, les cas d'utilisation et les principaux critères de sélection des transformateurs Delta-Wye.
1. Concept de base d'un transformateur Delta-Wye
A Transformateur Delta-Wye est un transformateur triphasé dont l'enroulement primaire est connecté en configuration delta (Δ) et l'enroulement secondaire est connecté en configuration wye (Y ou étoile). Cette conception permet une transmission à haute tension et une distribution efficace à basse tension, avec l'avantage supplémentaire de fournir un point neutre.
Delta (côté primaire):
- Les trois enroulements sont connectés bout à bout pour former une boucle fermée (triangle).
- Courant dans les réseaux de transmission à moyenne et haute tension.
Wye (côté secondaire):
- Une extrémité de chaque enroulement est reliée à un point neutre commun.
- Active les sorties de tension ligne à ligne et ligne à neutre.
- Convient à la distribution d'électricité à basse tension.
En savoir plus：Connexions courantes des enroulements de transformateurs et leurs applications
2. Principe de fonctionnement
La configuration primaire en triangle reçoit une entrée haute tension, et le secondaire en étoile délivre une tension abaissée. La connexion en triangle tolère les charges déséquilibrées et isole les défauts de mise à la terre du côté primaire. Le côté étoile introduit un neutre, ce qui permet un fonctionnement avec mise à la terre et une compatibilité avec les charges monophasées.
Une caractéristique importante est le déphasage de 30 degrés entre les tensions primaire et secondaire, qui a un impact sur la synchronisation du système lorsque les transformateurs sont mis en parallèle.
3. Principaux avantages des transformateurs Delta-Wye
- Capacité d'abaissement de tension: Convertit efficacement les tensions de transmission élevées (par exemple, 13,8 kV, 34,5 kV) en niveaux de distribution standard (par exemple, 400Y/230V ou 208Y/120V).
- Disponibilité neutre: Le secondaire en étoile permet de connecter des charges triphasées et monophasées.
- Flexibilité de la mise à la terre: Facilite un fonctionnement plus sûr en mettant le neutre à la terre.
- Atténuation des harmoniques: Les enroulements delta filtrent les harmoniques triplen (3e, 9e, etc.).
- Tolérance de charge déséquilibrée: L'enroulement delta supporte le déséquilibre de la charge sans distorsion significative de la tension.
- Isolation entre les systèmes: Sépare électriquement le primaire du secondaire, améliorant ainsi la sécurité.
4. Applications communes
- Sous-stations de services publics: Transformateurs abaisseurs dans les postes de distribution.
- Bâtiments commerciaux: Complexes de bureaux et centres commerciaux nécessitant 208Y/120V ou 400Y/230V.
- Installations industrielles: Pour la conduite de machines lourdes et la fourniture d'une alimentation auxiliaire monophasée.
- Énergies renouvelables: Interface entre les onduleurs éoliens/solaires et le réseau local.
- Centres de données: Alimentation stable et équilibrée avec accès neutre pour les charges informatiques.
5. Configurations de tension typiques
| Tension primaire | Tension secondaire | Utiliser la région |
|---|---|---|
| 13,8 kV | 208Y/120 V | Amérique du Nord |
| 33 kV | 400Y/230 V | Europe/Asie |
| 11 kV | 380Y/220 V | Moyen-Orient/Amérique latine |
6. Considérations techniques pour la sélection
Lors du choix d'un transformateur Delta-Wye, les ingénieurs doivent évaluer :
- Profil de charge: Déterminer la charge totale, les phases et le type (résistif, inductif).
- Tension nominale primaire/secondaire: Correspondre aux niveaux de transmission et de distribution locaux.
- Capacité (kVA ou MVA): Assurer une marge suffisante pour les charges prévues et futures.
- Classe d'isolation: S'aligner sur les exigences thermiques (par exemple, classe F, H).
- Impédance et résistance aux courts-circuits: Pour la coordination avec les dispositifs de protection.
- Méthode de refroidissement: à bain d'huile (ONAN/ONAF) ou à sec en fonction de l'environnement.
- Conformité aux normes: Assurer la conformité aux normes IEEE, IEC, ANSI ou UL.
7. Défis et solutions
- Impact du déphasage: Le déphasage de 30 degrés doit être géré dans les systèmes à transformateurs multiples.
- Mise à la terre du neutre: Des schémas de mise à la terre appropriés sont essentiels pour la coordination de la protection.
- Sensibilité harmonique: Bien que le delta soit utile, des filtres supplémentaires peuvent être nécessaires dans les installations sensibles.
8. Conclusion
Les transformateurs Delta-Wye sont des composants essentiels des systèmes électriques modernes. Ils assurent une transformation polyvalente et fiable entre la transmission à haute tension et la distribution à basse tension. Grâce à leur conception équilibrée, leur mise à la terre et leur filtrage des harmoniques, ils sont idéaux pour une large gamme d'applications, des sous-stations aux infrastructures commerciales.
Le choix du bon transformateur Delta-Wye implique une évaluation minutieuse des caractéristiques de la charge, des classes de tension, des niveaux d'isolation et de l'environnement d'installation. Avec une sélection et une maintenance appropriées, ils offrent une stabilité et une efficacité à long terme dans les réseaux électriques exigeants.
