دليل لاتصالات محولات دلتا وواي

 

 

 

 

 

تعتمد أنظمة توزيع الطاقة ثلاثية الطور- بشكل كبير على نوعين أساسيين من توصيلات المحولات: Delta (Δ) وWye (Y). تحدد هذه التكوينات كيفية توصيل الفولتية والتيارات، وكيف يمكن توصيل الأحمال، وكيف يستجيب النظام للأخطاء والاختلالات. فهماتصالات دلتا وواييعد أمرًا ضروريًا للمهندسين الكهربائيين ومديري المرافق والفنيين الذين يقومون بتصميم أنظمة الطاقة أو تشغيلها أو صيانتها.

يغطي هذا الدليل الخصائص والمزايا والقيود والتطبيقات العملية لكل نوع اتصال، بالإضافة إلى التكوينات المدمجة ومعايير الاختيار الأكثر شيوعًا.

 

 

 

 

 

 

 

توفر النقطة المحايدة مستويين متميزين من الجهد: خط -إلى-جهد الخط (أعلى عادةً) وخط -إلى-جهد محايد (أقل). على سبيل المثال، يوفر نظام Wye 480Y/277V 480 فولت بين المراحل لمعدات -ثلاثية الطور و277 فولت من أي طور إلى الوضع المحايد لأحمال الطور الواحد-. يتم التعبير عن العلاقة الرياضية كماأي أن جهد الخط يساوي تقريبًا 1.732 ضعف جهد الطور.

تسمح اتصالات Wye أيضًا بتأريض النقطة المحايدة، مما ينشئ مرجعًا ثابتًا للجهد وينشئ مسار إرجاع ذي مقاومة منخفضة لتيارات الأعطال. يمكن تأريض المحايد بقوة، أو تأريضه من خلال مقاوم، أو تركه عائمًا حسب متطلبات النظام. ومع ذلك، إذا تم ترك المحايد بدون تأريض أو تم فصله، فإن التسامح مع الخطأ ينخفض ​​بشكل كبير وقد تؤدي تقلبات الجهد غير المتوقعة إلى تلف المعدات.

 

 

في تكوين دلتا، يساوي جهد الخط جهد الطور عبر كل ملف، بينما يتم توزيع تيار الخط بحيث يحمل كل ملف طور حوالي 58٪ () من الخط الحالي. يوفر تصميم الحلقة-المغلقة دورانًا قويًا للتيار وأداءً ممتازًا تحت الأحمال الثقيلة. حتى إذا تعطلت وحدة طور واحدة-في بنك دلتا، يمكن للوحدتين المتبقيتين الاستمرار في توصيل طاقة الطور الثلاثة-بنسبة 58% تقريبًا من السعة الأصلية-التي يطلق عليها غالبًا عملية "فتح-دلتا".

يؤدي عدم وجود نقطة محايدة إلى تبسيط توصيل -المراحل الثلاثة-للقدرة العالية ولكنه يفرض قيودًا: لا يمكن لاتصالات Delta توفير أحمال الطور الفردي-مباشرة بدون معدات إضافية، ويتطلب التأريض طرقًا خاصة لأنه لا يوجد محايد طبيعي.

 

 

 

 

 

 

ميزة	دلتا (Δ)	واي (ص)
إعدادات	حلقة مثلثة مغلقة	شكل نجمة مع محايد مركزي
الأسلاك	نظام ثلاثي الأسلاك (مراحل فقط)	نظام 4 أسلاك (+ محايد)
علاقة الجهد
نقطة محايدة	لا شيء متاح	متاح (يمكن تأريضه)
قدرة -مرحلة واحدة	لا يمكن توفير أحمال الطور الفردي-مباشرة	جهد مزدوج لمرحلة -أحادية وثلاثة-طور
التخفيف التوافقي	يحبس التوافقيات الثلاثية داخليًا	أكثر عرضة (يتطلب التخفيف)
التسامح مع الخطأ	استمر في فتح -دلتا بعد فشل أحد الملفات	يعتمد على تكوين التأريض المحايد
التطبيقات النموذجية	نقل الجهد العالي-المحركات الصناعية الثقيلة	أنظمة التوزيع والمباني متعددة الاستخدامات-والمنشآت التجارية

 

يوضح الجدول أن شركة Delta تعطي الأولوية للقوة والكفاءة بالنسبة للأحمال الثقيلة-المرحلة، بينما توفر Wye تعدد الاستخدامات والتأريض الأكثر أمانًا للأنظمة ذات أنواع الأحمال المختلطة.

 

 

 

 

 

 

يمكن للمحولات أن تجمع بين دلتا وواي في ملفاتها الأولية والثانوية بأربع طرق قياسية. يتم إدراج نوع اللف الأساسي أولاً (الجانب H، أحرف كبيرة)، يليه نوع اللف الثانوي (الجانب X، أحرف صغيرة).

 

 

 

 

 

 

 

تختلف حسابات نسبة الدوران حسب التكوين:

دلتا-واي (Δ-Y):بالنسبة إلى محول -أسفل دلتا-خطوة مع نسبة دوران N (أولي إلى ثانوي لكل ملف)، يكون جهد الخط الثانوي هو. على العكس من ذلك، يشمل الحساب أالعامل الناتج عن التحول من جهد خط دلتا إلى خط واي -إلى-الجهد المحايد.

واي - دلتا (Y-Δ):بالنسبة لمحولات دلتا واي-، يرتبط جهد الخط الثانوي بجهد الطور الأولي بنسبة اللفات، ولكن بشكل إضافيتنطبق العلاقات اعتمادًا على ما إذا كنت ستتنحى أو تصعد.

دلتا-دلتا (Δ-Δ) وواي-واي (Y-Y):بالنسبة لتكوينات الاتصال نفسها-، يتبع تحويل الجهد نسبة الدورات البسيطة:، مع تحجيم الفولتية الخطية مباشرة.

 

 

 

 

 

 

يمكن القول إن التأريض هو العامل العملي الأكثر أهمية عند الاختيار بين دلتا وواي.

خيارات التأريض واي:عند وجود واي محايد، يمكن أن يكون إما:

• أسس متينة:متصل مباشرة بالأرض (الأكثر شيوعًا للجهد أقل من 600 فولت). وهذا يوفر أدنى مسار لإرجاع خطأ المعاوقة.
• المقاومة على الأرض:محايد متصل بالأرض من خلال المقاوم الذي يحد من تيار العطل الأرضي إلى قيمة محددة مسبقًا، عادةً 5-400 أمبير. وهذا يقلل من الضرر أثناء الأخطاء مع الاستمرار في توفير حساسية الترحيل.
• غير مؤرض أو مفاعلة مؤرضة:يظل المحايد معزولًا عن الأرض أو متصلاً عبر مفاعل. أقل شيوعًا في الأنظمة السكنية أو التجارية الحديثة ولكن يوجد في بعض المنشآت الصناعية أو الأنظمة المؤرضة عالية المقاومة.

في تبديل النمذجة، يؤثر قرار تأريض اتصال Wye المحايد بشكل مباشر على اختيار المحولات المحتملة، ومانعات الصواعق، والبطانات، والمكونات الأخرى. بالنسبة لأنظمة Wye المؤرضة، يتم اختيار المكونات بناءً على الجهد الأرضي من الطور -إلى-. بالنسبة للأنظمة غير المؤرضة، يجب تصنيف المكونات لجهد الطور - إلى - الطور.

تحديات التأريض دلتا:بدون نقطة محايدة، لا يمكن تأريض أنظمة دلتا بنفس طريقة تأريض أنظمة واي. بدلاً من:

• التأريض الزاوية:يتم توصيل أحد موصلات الطور عمدًا بالأرضي-بأبسط طريقة ولكنه يولّد جهودًا عالية على المرحلتين الأخريين بالنسبة إلى الأرض.
• مركز التأريض-التأريض:في بعض ملفات دلتا الثانوية، يمكن النقر على نقطة المنتصف لملف واحد{0}}من المنتصف وتأريضها لتوفير قدرة محدودة على الطور الواحد-، كما هو الحال في أنظمة دلتا الأسلاك -المرحلة الرابعة-بجهد 240/120 فولت (المعروفة أيضًا باسم "دلتا الساق العالية-").
• محولات التأريض: A متعرج-متعرجأو Wye- يمكن إضافة محول التأريض Delta لإنشاء محول اصطناعي محايد لتأريض نظام Delta الحالي غير المؤرض.

ملاحظة السلامة الهامة:يوفر واي محايد مؤرض بقوة مسار مقاومة منخفضة-لتيارات الأعطال الأرضية، مما يسمح لقواطع الدائرة والصمامات بإزالة الأعطال بسرعة. وهذا هو السبب الرئيسي وراء تفضيل المرتبات الثانوية في واي للمباني التجارية، ومرافق الرعاية الصحية، وغيرها من الأماكن التي يكون فيها إزالة الأخطاء وسلامة الموظفين أمرًا بالغ الأهمية.

 

 

 

 

 

 

 

فارق بسيط تقني مهم: في محولات Delta-Wye وWye-Delta، تتغير الفولتية الأولية والثانوية بشكل طبيعي بمقدار 30 درجة. لا يحدث تحول الطور هذا داخل اللفات نفسها ولكن بسبب كيفية ترابط اللفات. على وجه التحديد، يتم إزاحة الخط - إلى - جهد الخط على جانب واي بمقدار 30 درجة بالنسبة إلى الخط - إلى - جهد الخط على جانب دلتا.

تدوين الساعة (مجموعات المتجهات):غالبًا ما تتم تسمية اتصالات المحولات باستخدام تدوين الساعة للإشارة إلى إزاحة الطور-على سبيل المثال، "Dy11" تعني دلتا الأساسي (D)، وواي الثانوي (y)، مع إزاحة الطور المقابلة لـ 11 ساعة على مدار الساعة، أو 330 درجة (أي ما يعادل -30 درجة). "Yd1" يعني أن المرحلة الثانوية تتخلف عن المرحلة الابتدائية بمقدار 30 درجة.

لماذا يهم مرحلة التحول:لا يمثل تحول الطور بمقدار 30 درجة مشكلة في معظم التركيبات، ولكنه يصبح بالغ الأهمية عند موازنة المحولات. إذا تم توصيل محولين بمجموعات متجهة مختلفة على التوازي، يمكن أن تنتج تيارات متداولة كبيرة. عند توصيل المحولات على التوازي، يجب أن تتطابق مجموعة المتجهات أو يتم تعويضها بشكل صحيح. على سبيل المثال، يمكن أحيانًا توازي Dy11 مع Yd1 إذا تم إجراء تعديلات دوران الطور المناسبة.

تحول المرحلة غائبفي اتصالات دلتا-دلتا وواي-واي، مما يبسط عملية التوازي.

 

 

 

 

 

تلعب ملفات دلتا دورًا مهمًا في التحكم في التشوه التوافقي. التوافقيات الثلاثية (الثالث، والتاسع، والخامس عشر، وما إلى ذلك) يتم احتجازها بشكل طبيعي وتدور داخل ملفات دلتا بدلاً من الانتشار إلى خط الإمداد. هذه الخاصية تجعل تكوينات Delta-Delta وDelta-Wye فعالة بشكل خاص في منع التشوه التوافقي الناتج عن الأحمال غير الخطية من التأثير على الأنظمة الأولية.

واي-محولات واي أكثر عرضة لتمرير الضوضاء التوافقية بين المصدر والحمل. لهذا السبب، عندما يكون اتصال Wye-Wye مطلوبًا لأسباب أخرى، يتم أحيانًا إضافة ملف دلتا الثالثي لإعطاء التوافقيات الثلاثية مسارًا للتداول.

 

 

 

 

 

 

 

يتضمن تحديد التكوين الأمثل للمحول لتطبيق معين موازنة عدة عوامل:

9.1 نوع التحميل وتنوعه

تعمل أحمال الطور الثلاثة- النقية (المحركات الكبيرة، والمعدات الصناعية الثقيلة، وأجهزة اللحام) بشكل جيد مع أي تكوين، ولكن Delta-Delta توفر قدرة قوية على تحمل الأخطاء والقدرة على مواصلة العمل في دلتا مفتوحة- بعد الفشل. الأحمال المختلطة التي تتطلب طاقة -ثلاثية الطور وطاقة الطور الواحد-يتم تقديمها بشكل أفضل من خلال تكوين Delta-Wye، الذي يوفر محايدًا مؤرضًا لتوزيع الطور-أحادي بينما يعزل الأولي عن الاختلالات الثانوية.

9.2 متطلبات التأريض

إذا كان المحايد المؤرض ضروريًا لحماية النظام وإزالة الأخطاء، فإن واي ثانوي ضروري. تعتبر Delta-Wye الاختيار الطبيعي لأنظمة التوزيع التي تحتاج إلى محايد مؤرض ومستقر على جانب التحميل. إذا كان النظام لا يتطلب محايدًا ويمكن أن يعمل بدون أرضية أو مع تأريض زاوية، فقد يكون Delta-Delta مناسبًا.

9.3 المحتوى التوافقي

الأنظمة ذات الأحمال التوافقية الكبيرة-التي تنتج أحمالًا (محركات التردد المتغير، تبديل مصادر الطاقة، إضاءة LED،مركز البياناتالمعدات) تستفيد من قدرة -الملاءمة التوافقية لملف دلتا. Delta-Wye أو Delta-يوصى بتكوينات Delta في مثل هذه الحالات.

9.4 متطلبات البدء للمحركات الكبيرة

المحركات الكبيرة التي تتطلب-بدء تشغيل بجهد منخفض قد تناسب ترتيبات بدء تشغيل Wye-Delta، حيث يتم تشغيل المحرك في Wye للحد من تدفق التيار ثم يتم تحويله إلى Delta للتشغيل.

9.5 مستويات جهد النظام والخطوة-للأعلى مقابل الخطوة-للأسفل

يتم استخدام Delta-Wye بشكل شائع لتطبيقات التنحي-من توزيع الجهد المتوسط-إلى استخدام الجهد المنخفض-. غالبًا ما يتم استخدام Wye-Delta للتنحي-للأسفل أيضًا، ولكن الاختيار بينهما قد يرجع إلى ما إذا كانت هناك حاجة إلى الجانب المحايد على الجانب الأساسي أو الثانوي.

9.6 قابلية التوسعة والتكرار في المستقبل

دلتا-تسمح تكوينات دلتا بالنسخ الاحتياطي المفتوح-دلتا-في حالة فشل أحد المحولات في البنك، يمكن للمحولين المتبقيين الاستمرار في توصيل ما يقرب من 58% من سعة المراحل الثلاث- المقدرة. قد يكون هذا أحد الاعتبارات الهامة للمرافق الحيوية.

 

 

 

 

 

 

تؤدي كل من توصيلات Delta وWye أدوارًا متميزة في توزيع الطاقة على ثلاث-مراحل، ويعد تكوين Delta-Wye المدمج الخاص بها بمثابة العمود الفقري في الصناعة لخفض جهد النقل إلى مستويات قابلة للاستخدام حيث يتطلب التأريض المستقر والأحمال المختلطة. تتفوق شركة Delta حيث يكون توصيل الطاقة القوي ثلاثي-المراحل والتسامح مع الأخطاء أمرًا بالغ الأهمية، ويوفر تصميم الحلقة المغلقة-مشاركة حمل ممتازة، كما أن عدم وجود محايد ليس قيدًا. تتفوق شركة Wye عندما تكون هناك حاجة إلى تعدد الاستخدامات، والتشغيل المؤرض، وأحمال الطور الواحد - المختلطة بالإضافة إلى أحمال الطور الثلاثة -، مما يوفر إمكانات جهد مزدوج ومرجعًا محايدًا مستقرًا.

نقطة الالتقاء الأكثر شيوعًا بين هذين العالمين هي محول Delta-Wye: يعزل محول Delta الأساسي الأنظمة الأولية عن اختلالات المنبع والتوافقيات، بينما يوفر محول Wye الثانوي محولًا مؤرضًا ومستقرًا ومحايدًا للأحمال العالمية-الحقيقية التي نادرًا ما تكون متوازنة تمامًا. يتيح فهم متى ولماذا يتم استخدام كل تكوين للمهندسين تحسين الأداء وإدارة أنواع الأحمال المتنوعة بفعالية والتحكم في تكاليف المشروع. في حالة الشك، فإن الرقم-الشامل لخفض الطاقة إلى مرافق الاستخدام المختلط-هو عادةً Delta-Wye، لأنه يوفر أفضل توازن بين تعدد الاستخدامات والسلامة والأداء.

 

 

 

 

 

التزم دائمًا بجميع القوانين الكهربائية ومعايير السلامة المعمول بها عند العمل مع المحولات. لا تفترض مطلقًا أنه تم إلغاء تنشيط النظام-دون إجراء اختبار مناسب. تعد الحماية من التيار الزائد والتأريض ذات الحجم المناسب أمرًا ضروريًا للتشغيل الآمن. إذا لم تكن متأكدًا من أي جانب من جوانب اختيار المحول أو تركيبه، فاستشر مهندسًا كهربائيًا مرخصًا أو محترفًا مؤهلاً.