Delta (Δ) et Wye (Y) sont les deux principales connexions de transformateur utilisées dans les systèmes d’alimentation triphasés. Ils affectent la façon dont la tension est délivrée, la façon dont le courant circule et la façon dont les systèmes gèrent la mise à la terre et l’équilibrage de la charge. Chaque connexion a des utilisations et des avantages spécifiques. Cet article explique leurs différences, leur comportement et leurs applications appropriées dans des sections simples et détaillées.
Vue d’ensemble du delta et du triangle de l’étoile
Le type de connexion d’un transformateur détermine comment l’électricité circule à travers ses enroulements triphasés. Dans une connexion Delta (Δ), les enroulements sont assemblés en forme de triangle fermé, chaque coin agissant comme un point de connexion d’une phase. Ce type de connexion permet de fournir l’alimentation uniformément dans tout le système et de maintenir l’équilibre du courant. Dans une connexion en étoile (Y), une extrémité de chaque enroulement est reliée pour former un seul point neutre. Cette configuration fournit deux types de tension, ligne à ligne et ligne à neutre, ce qui la rend utile pour les systèmes qui nécessitent à la fois des tensions plus élevées et plus basses. Chaque type de connexion présente ses propres avantages en fonction des besoins du système, tels que la stabilité, le niveau d’isolation et la méthode de mise à la terre.
Connexion en étoile
Une connexion en étoile (Y) relie une extrémité de chacun des trois enroulements du transformateur à un point neutre commun, tandis que les autres extrémités se connectent aux lignes triphasées. Cette configuration fournit à la fois des tensions de ligne à ligne et de ligne à neutre, ce qui la rend idéale pour les systèmes qui alimentent un mélange d’équipements monophasés et triphasés.
Avantages
• Alimentation à double tension : Fournit une tension ligne-neutre pour les charges monophasées et une tension ligne-à-ligne pour les charges triphasées.
• Stabilité de la mise à la terre : Permet la mise à la terre des solides, des résistances ou des réactances, améliorant ainsi la sécurité et la protection contre les pannes.
• Réduction des contraintes d’isolation : chaque enroulement subit une tension de phase inférieure à celle de la tension de ligne, ce qui atténue les exigences d’isolation.
• Répartition équilibrée de la charge : le point neutre aide à maintenir la symétrie même dans des conditions de charge déséquilibrées.
Connexion Delta
Une connexion Delta (Δ) relie chaque enroulement de transformateur bout à bout, formant une boucle triangulaire fermée. Contrairement au système Wye, il n’a pas de point neutre, ce qui le rend idéal pour les systèmes lourds et industriels où les charges triphasées dominent. La conception en boucle fermée offre une forte circulation du courant et de meilleures performances dans des conditions de charge élevée et de défaut.
Avantages
• Couple de démarrage élevé : Prend en charge les gros moteurs qui nécessitent des courants d’appel élevés.
• Confinement des harmoniques : les harmoniques triples restent piégées dans la boucle, empêchant la distorsion sur la ligne d’alimentation.
• Continuité de service : Peut continuer à fonctionner en mode delta ouvert même en cas de défaillance d’une phase, ce qui garantit un temps d’arrêt minimal.
• Meilleur partage de la charge : répartit la puissance uniformément entre les enroulements pour des performances triphasées équilibrées.
Limites
• Pas de point neutre : Impossible d’alimenter directement les charges monophasées.
• Mise à la terre complexe : Nécessite des méthodes spéciales de mise à la terre ou de surveillance pour détecter les défauts.
Configurations des transformateurs Delta-Y
| Configuration de l’imprimante | Utilisation typique | Fonction principale |
|---|---|---|
| Δ–Y (Step-Up) | Systèmes de production d’énergie | Augmente la tension pour l’efficacité de la transmission. |
| Y–Δ (abaisseur) | Sous-stations industrielles ou utilitaires | Abaisse la tension de transmission pour une utilisation de distribution. |
| Δ–Δ | Systèmes motorisés et à charge élevée | Assure des performances triphasées stables et permet une sauvegarde en delta ouvert. |
| D’Y à Y | Applications à charge équilibrée | Fournit une connexion neutre pour les circuits électroniques sensibles. |
Mise à la terre et comportement neutre dans les systèmes delta et triangle de virage
| Type de mise à la terre | Système utilisé dans | Objectif principal |
|---|---|---|
| Terre ferme | Étoile | Fournit un chemin de défaut à faible résistance et un dégagement immédiat des défauts. |
| Coin Sol | Delta | Mise à la terre monophasée pour faciliter la détection des défauts et réduire le risque de surtension. |
| Flottant (sans fond) | Delta | Maintient le système en fonctionnement lors d’un seul défaut ligne-terre ; Adapté pour un service continu. |
| Résistance au sol | Étoile | Limite l’amplitude du courant de défaut pour éviter d’endommager l’équipement. |
Décalage de phase et comportement du groupe de vecteurs
Dans les transformateurs triphasés, les connexions Delta (Δ) et Y (Y) produisent un déphasage de 30° entre les tensions primaire et secondaire. Cette différence angulaire affecte le fonctionnement des transformateurs en parallèle et la façon dont l’énergie circule entre les systèmes.
• Configuration Δ-Y : La tension secondaire devance la tension primaire de +30°, ce qui est courant dans les transformateurs élévateurs reliant les générateurs aux lignes de transmission.
• Configuration Y-Δ : La tension secondaire est en retard sur la tension primaire de -30°, ce qui est typique des transformateurs abaisseurs alimentant des charges industrielles.
Comportement harmonique et qualité de l’énergie
| Aspect | Système Delta (Δ) | Système en étoile (Y) |
|---|---|---|
| Harmoniques triplées | Contenus dans la boucle Delta fermée ; N’atteignez pas la ligne d’alimentation. | S’écoule à travers le neutre, provoquant potentiellement une distorsion de tension. |
| Qualité du courant de ligne | Plus lisse et plus propre, idéal pour les grosses charges de moteur ou de redresseur. | Peut subir une distorsion mineure si le neutre n’est pas correctement mis à la terre ou équilibré. |
| Meilleure utilisation | Variateurs de vitesse, circuits redresseurs et convertisseurs de puissance à usage intensif. | Charges mixtes avec des équipements électroniques, d’éclairage et monophasés. |
Équilibrage de charge et comportement du courant neutre
Systèmes en étoile (Y)
Équipés d’un conducteur neutre, les systèmes Wye peuvent renvoyer en toute sécurité le courant asymétrique à la source. Cela permet de maintenir des tensions de phase stables même lorsque les charges diffèrent d’une phase à l’autre. Le neutre fournit un point de référence qui empêche la dérive de tension et minimise les contraintes de l’équipement.
Systèmes Delta (Δ)
Les connexions delta n’ont pas de neutre direct, mais la boucle fermée permet la circulation interne de courants déséquilibrés. Bien qu’ils tolèrent bien un léger déséquilibre, une charge excessive sur une phase peut provoquer des courants en circulation, entraînant une surchauffe et une efficacité réduite.
Fonctionnement parallèle dans le système Delta vs. Y
Lorsque deux transformateurs ou plus fonctionnent ensemble, ils doivent être correctement adaptés pour partager la charge électrique en toute sécurité. Dans les systèmes Delta (Δ) et Y (Y), même de petites différences de câblage ou de tension peuvent entraîner un partage inégal de la charge ou une chaleur supplémentaire dans les enroulements. Pour un fonctionnement fluide et fiable, les transformateurs doivent répondre à quelques conditions clés :
• Même rapport de tension : les deux transformateurs doivent augmenter ou diminuer la tension de la même quantité.
• Même groupe de vecteurs : la disposition de l’enroulement interne doit correspondre pour conserver le même déphasage.
• Même séquence de phase : l’ordre dans lequel le courant circule dans chaque phase doit s’aligner.
• Impédance similaire : leur résistance au flux de courant doit être proche de l’équilibrage de la charge.
Combinaisons compatibles Non compatibles
| Combinaisons compatibles | Non compatible |
|---|---|
| Δ–Δ avec Δ–Δ | Δ–Y avec Y–Δ |
| Y–Y avec Y–Y | Transformateurs avec différents groupes de vecteurs |
Choisir la bonne configuration pour les systèmes delta ou triangle
• Identifier l’objectif principal du système – transport, distribution ou utilisation localisée.
• Pour les sous-stations de transmission, utilisez une connexion Δ-Y pour augmenter efficacement la tension et maintenir l’isolation électrique.
• Pour les installations industrielles, sélectionnez les configurations Δ-Δ ou Y-Δ pour gérer de lourdes charges de moteur et assurer un fonctionnement triphasé équilibré.
• Pour les bâtiments commerciaux, choisissez une connexion Y-Y pour inclure un point neutre pour alimenter les circuits monophasés et triphasés.
• Pour les systèmes renouvelables, utilisez une configuration Δ-Y pour réduire les harmoniques et maintenir un alignement de phase stable avec le réseau.
• Confirmer les besoins de mise à la terre et l’équilibrage de charge avant de finaliser l’agencement du système.
En conclusion
Les connexions des transformateurs Delta et Wye fonctionnent de différentes manières, mais sont toutes deux basiques dans les systèmes d’alimentation. Delta est puissant pour les charges lourdes, tandis que Wye prend en charge une mise à la terre stable et des tensions mixtes. Le bon choix dépend du niveau de tension, du type de charge, des besoins de mise à la terre et de la conception du système. Connaître leurs points forts garantit une distribution d’énergie sûre et fiable.
Foire aux questions
Un système Delta peut-il être converti en triangle de virage ?
Oui. Un système Delta peut être converti en étoile en reconnectant les enroulements du transformateur ou en remplaçant le transformateur. Des calculs de mise à la terre et de tension appropriés doivent être effectués avant l’utilisation.
Pourquoi Delta est-il meilleur pour les charges moteur ?
Delta fournit un couple de démarrage plus élevé car chaque phase reçoit une tension de ligne complète, ce qui la rend idéale pour les moteurs industriels lourds.
Un système Delta non mis à la terre a-t-il besoin d’une surveillance de défaut à la terre ?
Oui. Les systèmes Delta non mis à la terre peuvent continuer à fonctionner pendant un défaut à la terre, mais sans surveillance, ils peuvent développer des surtensions dangereuses et des défaillances d’isolation.
Pourquoi les systèmes Y ont-ils besoin d’un conducteur neutre ?
Le neutre permet aux systèmes en étoile d’alimenter des charges monophasées et de maintenir l’équilibre de tension lorsque les charges sont inégales entre les phases.
Qu’est-ce qui est le mieux pour la transmission longue distance, Delta ou Wye ?
Le triangle de virage est meilleur pour la transmission longue distance car il prend en charge des niveaux de tension élevés, fournit une mise à la terre et améliore la sécurité et la stabilité.
Les transformateurs Delta et Wye peuvent-ils fonctionner en parallèle ?
Oui, mais seulement s’ils correspondent en termes de rapport de tension, de groupe de vecteurs, de séquence de phases et d’impédance. Sinon, ils souffriront d’un déséquilibre de charge et d’une surchauffe.