Um transformador Delta-Wye, frequentemente designado por transformador Δ-Y, é uma configuração amplamente utilizada em sistemas de energia trifásicos. Permite uma transformação eficaz da tensão entre os níveis de produção, transmissão e distribuição, especialmente em redes comerciais e industriais na América do Norte, Europa e outros mercados globais. Este guia explora os princípios de funcionamento, a conceção estrutural, as vantagens técnicas, os casos de utilização e os principais critérios de seleção dos transformadores Delta-Wye.
1. Conceito básico de um transformador Delta-Wye
A Transformador Delta-Wye é um transformador trifásico em que o enrolamento primário é ligado numa configuração delta (Δ) e o enrolamento secundário é ligado numa configuração estrela (Y ou estrela). Esta conceção permite a transmissão de alta tensão e a distribuição eficiente de baixa tensão, com a vantagem adicional de proporcionar um ponto neutro.
Delta (lado primário):
- Os três enrolamentos são ligados de ponta a ponta para formar um circuito fechado (triângulo).
- Comum em redes de transmissão de média e alta tensão.
Wye (lado secundário):
- Uma extremidade de cada enrolamento é ligada a um ponto neutro comum.
- Ativa as saídas de tensão linha-a-linha e linha-neutro.
- Adequado para a distribuição de energia eléctrica de baixa tensão.
Saiba mais：Ligações comuns do enrolamento do transformador e suas aplicações
2. Princípio de funcionamento
A configuração delta primária recebe uma entrada de alta tensão e a secundária em estrela fornece uma tensão descendente. A ligação delta tolera cargas desequilibradas e isola as falhas de terra no lado primário. O lado estrela introduz um neutro, permitindo o funcionamento ligado à terra e a compatibilidade com cargas monofásicas.
Uma caraterística importante é a mudança de fase de 30 graus entre as tensões primária e secundária, que afecta a sincronização do sistema quando os transformadores estão em paralelo.
3. Principais vantagens dos transformadores Delta-Wye
- Capacidade de redução de tensão: Converte eficientemente altas tensões de transmissão (por exemplo, 13,8kV, 34,5kV) para níveis de distribuição padrão (por exemplo, 400Y/230V ou 208Y/120V).
- Disponibilidade neutra: O secundário em Y permite a ligação a cargas trifásicas e monofásicas.
- Flexibilidade de ligação à terra: Facilita um funcionamento mais seguro ligando o neutro à terra.
- Mitigação de harmónicas: Os enrolamentos delta filtram as harmónicas triplas (3ª, 9ª, etc.).
- Tolerância de carga não equilibrada: O enrolamento delta suporta o desequilíbrio da carga sem distorção significativa da tensão.
- Isolamento entre sistemas: Separa eletricamente o primário do secundário, aumentando a segurança.
4. Aplicações comuns
- Subestações de serviços públicos: Transformadores abaixadores nas subestações de distribuição.
- Edifícios comerciais: Complexos de escritórios e centros comerciais que requerem 208Y/120V ou 400Y/230V.
- Instalações industriais: Para acionamento de máquinas pesadas e fornecimento de alimentação monofásica auxiliar.
- Energias renováveis: Interface entre os inversores eólicos/solares e a rede local.
- Centros de dados: Alimentação estável e equilibrada com acesso neutro para cargas informáticas.
5. Configurações típicas de tensão
| Tensão primária | Tensão secundária | Utilizar a região |
|---|---|---|
| 13,8 kV | 208Y/120 V | América do Norte |
| 33 kV | 400Y/230 V | Europa/Ásia |
| 11 kV | 380Y/220 V | Médio Oriente/América Latina |
6. Considerações técnicas para a seleção
Ao selecionar um transformador Delta-Wye, os engenheiros devem avaliar:
- Perfil de carga: Determinar a carga total, as fases e o tipo (resistiva, indutiva).
- Classificações de tensão primária/secundária: Corresponder aos níveis locais de transmissão e distribuição.
- Capacidade (kVA ou MVA): Assegurar uma margem suficiente para as cargas previstas e futuras.
- Classe de isolamento: Alinhar-se com os requisitos térmicos (por exemplo, Classe F, H).
- Impedância e resistência ao curto-circuito: Para coordenação com dispositivos de proteção.
- Método de arrefecimento: Imersão em óleo (ONAN/ONAF) vs tipo seco consoante o ambiente.
- Conformidade com a norma: Assegurar a conformidade com as normas IEEE, IEC, ANSI ou UL.
7. Desafios e soluções
- Impacto da mudança de fase: A diferença de fase de 30 graus deve ser gerida em sistemas multi-transformadores.
- Ligação à terra neutra: Os esquemas de ligação à terra adequados são essenciais para a coordenação da proteção.
- Sensibilidade harmónica: Embora o delta ajude, podem ser necessários filtros adicionais em instalações sensíveis.
8. Conclusão
Os transformadores Delta-Wye são componentes essenciais nos sistemas de energia modernos, proporcionando uma transformação versátil e fiável entre a transmissão de alta tensão e a distribuição de baixa tensão. Com a sua conceção equilibrada, suporte de ligação à terra e filtragem de harmónicas, são ideais para uma vasta gama de aplicações, desde subestações a infra-estruturas comerciais.
A escolha do transformador Delta-Wye correto implica uma avaliação cuidadosa das caraterísticas da carga, das classes de tensão, dos níveis de isolamento e do ambiente de instalação. Com uma seleção e manutenção adequadas, oferecem estabilidade e eficiência a longo prazo em redes eléctricas exigentes.
