Configurazioni trifase Y e Delta

Connessione trifase Wye(Y)

Inizialmente, abbiamo esplorato l’idea di sistemi di alimentazione trifase collegando tre sorgenti di tensione insieme in quella che è comunemente conosciuta come la configurazione “Y” (o “stella”).

Questa configurazione di sorgenti di tensione è caratterizzata da un punto di connessione comune che unisce un lato di ciascuna sorgente., (Figura sotto)

La connessione trifase “Y” ha tre sorgenti di tensione collegate a un punto comune.

Se disegniamo un circuito che mostra ogni sorgente di tensione come una bobina di filo (alternatore o avvolgimento del trasformatore) e facciamo un leggero riordino, la configurazione “Y” diventa più evidente nella figura seguente.

La connessione “Y” trifase a quattro fili utilizza un quarto filo “comune”.,

I tre conduttori che conducono lontano dalle sorgenti di tensione (avvolgimenti) verso un carico sono tipicamente chiamati linee, mentre gli avvolgimenti stessi sono tipicamente chiamati fasi.

In un sistema collegato a Y, potrebbe esserci o meno (Figura sotto) un filo neutro collegato al punto di giunzione nel mezzo, anche se certamente aiuta ad alleviare i potenziali problemi se un elemento di un carico trifase non si apre, come discusso in precedenza.

La connessione trifase a tre fili “Y” non utilizza il filo neutro.,

Valori di tensione e corrente nei sistemi trifase

Quando misuriamo tensione e corrente nei sistemi trifase, dobbiamo essere specifici su dove stiamo misurando.

La tensione di linea si riferisce alla quantità di tensione misurata tra due conduttori di linea in un sistema trifase bilanciato. Con il circuito di cui sopra, la tensione di linea è di circa 208 volt.

Tensione di fase si riferisce alla tensione misurata attraverso qualsiasi componente (sorgente di avvolgimento o impedenza di carico) in una sorgente trifase bilanciata o carico.

Per il circuito mostrato sopra, la tensione di fase è di 120 volt., I termini corrente di linea e corrente di fase seguono la stessa logica: il primo si riferisce alla corrente attraverso qualsiasi conduttore di linea, e il secondo alla corrente attraverso qualsiasi componente.

Le sorgenti e i carichi collegati a Y hanno sempre tensioni di linea superiori alle tensioni di fase e correnti di linea uguali alle correnti di fase., Se la sorgente collegata a Y o il carico è bilanciato, la tensione di linea sarà uguale alla tensione di fase per la radice quadrata di 3:

Tuttavia, la configurazione “Y” non è l’unica valida per collegare insieme la sorgente di tensione trifase o gli elementi di carico.

Configurazione Delta trifase(Δ)

Un’altra configurazione è conosciuta come “Delta”, per la sua somiglianza geometrica con la lettera greca con lo stesso nome (Δ). Prendi nota della polarità per ogni avvolgimento nella figura seguente.,

Trifase, a tre fili Δ connessione non ha comune.

A prima vista, sembra che tre sorgenti di tensione come questa creino un cortocircuito, gli elettroni che scorrono attorno al triangolo con nient’altro che l’impedenza interna degli avvolgimenti per trattenerli.

A causa degli angoli di fase di queste tre sorgenti di tensione, tuttavia, questo non è il caso.,

La legge di tensione di Kirchhoff nelle connessioni Delta

Un rapido controllo di ciò consiste nell’utilizzare la Legge di tensione di Kirchhoff per vedere se le tre tensioni attorno al loop si sommano a zero. Se lo fanno, allora non ci sarà alcuna tensione disponibile per spingere la corrente intorno e intorno a quel ciclo, e di conseguenza, non ci sarà corrente circolante.

Iniziando con l’avvolgimento superiore e procedendo in senso antiorario, la nostra espressione KVL assomiglia a questa:

Infatti, se aggiungiamo queste tre quantità vettoriali insieme, si sommano a zero., Un altro modo per verificare che queste tre sorgenti di tensione possano essere collegate tra loro in un loop senza generare correnti circolanti è quello di aprire il loop in un punto di giunzione e calcolare la tensione attraverso la rottura: (figura sotto)

La tensione attraverso open Δ dovrebbe essere zero.,

Partendo dall’avvolgimento giusto (120 V ∠ 120°) e procedendo in senso antiorario, la nostra equazione KVL si presenta così:

Abbastanza sicuro, ci sarà tensione zero attraverso la rottura, dicendoci che nessuna corrente circolerà all’interno del circuito triangolare degli avvolgimenti quando tale connessione sarà completata.

Avendo stabilito che una sorgente di tensione trifase collegata a Δ non si brucerà a causa delle correnti circolanti, ci rivolgiamo al suo uso pratico come fonte di energia nei circuiti trifase.,

Poiché ogni coppia di conduttori di linea è collegata direttamente attraverso un singolo avvolgimento in un circuito Δ, la tensione di linea sarà uguale alla tensione di fase.

Al contrario, poiché ogni conduttore di linea si collega a un nodo tra due avvolgimenti, la corrente di linea sarà la somma vettoriale delle due correnti di fase di unione.,

Non a caso, le equazioni risultanti per un Δ di configurazione sono i seguenti:

Delta Esempio di Collegamento del Circuito di Analisi

vediamo come funziona in un esempio di circuito: (Figura sotto)

Il carico sul Δ fonte è cablato in un Δ.

Con ogni resistenza di carico che riceve 120 volt dal rispettivo avvolgimento di fase alla sorgente, la corrente in ogni fase di questo circuito sarà 83.,33 amps:

Vantaggi del sistema trifase Delta

Quindi ogni corrente di linea in questo sistema di alimentazione trifase è pari a 144,34 amps, che è sostanzialmente superiore alle correnti di linea nel sistema collegato a Y che abbiamo esaminato in precedenza.

Ci si potrebbe chiedere se abbiamo perso tutti i vantaggi della potenza trifase qui, dato il fatto che abbiamo correnti di conduttori così grandi, che richiedono fili più spessi e più costosi.

La risposta è no., Anche se questo circuito richiederebbe tre conduttori di rame calibro 1 (a 1000 piedi di distanza tra sorgente e carico questo equivale a poco più di 750 libbre di rame per l’intero sistema), è ancora inferiore alle 1000 libbre di rame necessarie per un sistema monofase che fornisce la stessa potenza (30 kW) alla stessa tensione (120 volt conduttore-conduttore).

Un netto vantaggio di un sistema Δ-collegato è la mancanza di un filo neutro., Con un sistema collegato a Y, era necessario un filo neutro nel caso in cui uno dei carichi di fase dovesse fallire aperto (o essere spento), al fine di mantenere le tensioni di fase al carico di cambiare.

Questo non è necessario (o addirittura possibile!) in un circuito Δ-collegato.

Con ogni elemento di fase di carico collegato direttamente attraverso un rispettivo avvolgimento di fase sorgente, la tensione di fase sarà costante indipendentemente dai guasti aperti negli elementi di carico.

Forse il più grande vantaggio della sorgente collegata a Δ è la sua tolleranza ai guasti.,

È possibile che uno degli avvolgimenti in una sorgente trifase collegata a Δ si apra (figura sotto) senza influire sulla tensione o sulla corrente di carico!

Anche con un guasto dell’avvolgimento della sorgente, la tensione di linea è ancora 120 V e la tensione di fase del carico è ancora 120 V. L’unica differenza è la corrente extra negli avvolgimenti di sorgente funzionali rimanenti.

L’unica conseguenza di un avvolgimento sorgente non aperto per una sorgente collegata a Δ è l’aumento della corrente di fase negli avvolgimenti rimanenti., Confrontare questa tolleranza ai guasti con un sistema collegato a Y che soffre di un avvolgimento open source nella figura seguente.

Aprire l’avvolgimento sorgente “Y” dimezza la tensione su due carichi di un Δ collegato al carico.

Con un carico collegato a Δ, due delle resistenze subiscono una tensione ridotta mentre una rimane alla tensione di linea originale, 208. Un carico collegato a Y subisce un destino ancora peggiore (Figura sotto) con lo stesso guasto di avvolgimento in una sorgente collegata a Y.,

L’avvolgimento open source di un sistema “Y-Y” dimezza la tensione su due carichi e perde completamente un carico.

In questo caso, due resistenze di carico subiscono una tensione ridotta mentre la terza perde completamente la tensione di alimentazione! Per questo motivo, le sorgenti Δ-connected sono preferite per l’affidabilità.

Tuttavia, se sono necessarie tensioni doppie (ad esempio 120/208) o preferite per correnti di linea inferiori, i sistemi collegati a Y sono la configurazione preferita.,

RECENSIONE:

• I conduttori collegati ai tre punti di una sorgente o di un carico trifase sono chiamati linee.
• I tre componenti che comprendono una sorgente o un carico trifase sono chiamati fasi.
• Tensione di linea è la tensione misurata tra due linee qualsiasi in un circuito trifase.
• Tensione di fase è la tensione misurata attraverso un singolo componente in una sorgente trifase o carico.
• Corrente di linea è la corrente attraverso una qualsiasi linea tra una sorgente trifase e carico.,
• Corrente di fase è la corrente attraverso qualsiasi componente comprendente una sorgente trifase o carico.
• Nei circuiti “Y” bilanciati, la tensione di linea è uguale alla tensione di fase volte la radice quadrata di 3, mentre la corrente di linea è uguale alla corrente di fase.

• Nei circuiti Δ bilanciati, la tensione di linea è uguale alla tensione di fase, mentre la corrente di linea è uguale alla corrente di fase volte la radice quadrata di 3.