Conexão Open Delta (V-V) dos transformadores

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Open Delta Connection é um método de conexão de transformador usado para transformar energia trifásica usando dois transformadores monofásicos. Neste artigo, você aprenderá como essa conexão é feita e a teoria por trás disso.

A conexão Scott é outro método usado para o mesmo objetivo de transformar energia trifásica usando dois transformadores monofásicos.

Ambos os métodos resultam em tensões de saída levemente desequilibradas sob carga devido a relações assimétricas. O desequilíbrio é insignificante nas condições usuais de operação.

Conexão Delta Aberta (Conexão V-V)

Se um transformador quebrar em um sistema conectado em estrela de 3 transformadores monofásicos em uma subestação, a energia trifásica não poderá ser fornecida até que o transformador defeituoso seja substituído ou reparado. Para eliminar essa condição indesejável, os transformadores monofásicos são geralmente conectado em Δ-Δ.

Nesse caso, se um transformador quebrar, é possível continuar fornecendo energia trifásica com os outros dois transformadores, porque esse arranjo mantém relações corretas de tensão e fase no secundário.

Contudo, com dois transformadores, a capacidade do banco é reduzida para 57,7% do que era com todos os três transformadores em serviço (isto é, circuito Δ-Δ completo).

Como o Open Delta Connection funciona?

Se um transformador for removido na conexão Δ-Δ de três transformadores monofásicos, a conexão resultante se tornará delta aberta ou conexão V-V.

Na conexão Δ-Δ completa, a tensão de qualquer fase é igual e oposta à soma das tensões das outras duas fases.

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Portanto, em condições sem carga, se um transformador for removido, os outros dois manterão as mesmas tensões de três linhas no lado secundário.

Sob condições de carga, as tensões da linha secundária ficarão ligeiramente desequilibradas devido à relação assimétrica das quedas de impedância nos transformadores.

Conexão Delta aberta no transformador

A figura mostra uma conexão delta aberta (ou V-V); um transformador mostrado pontilhado é removido. Por uma questão de simplicidade, a carga é considerada conectada em estrela.

A figura abaixo mostra o diagrama fasorial para tensões e correntes.

Diagrama fasorico dos transformadores conectados em delta aberto

– VAB , VBC, e VCA representam as tensões linha a linha do primário.

– Vab , Vbc, e Vca representam tensões linha a linha do secundário.

– Va , Vbn e Vcn representam as tensões de fase da carga.

Para carga indutiva, as correntes de carga Iuma , EUb e euc atrasará as tensões correspondentes Va , Vbn, e Vcn pelo ângulo da fase de carga ϕ.

Os enrolamentos do transformador ab e bc fornecerão a potência fornecida por;

Pab = Vab Euuma cos (30 ° + ϕ)

Pbc = Vcb Euc cos (30 ° – ϕ)

Vamos, Vab = Vcb = V, a classificação de tensão do enrolamento secundário do transformador

Euuma = Ic = I, classificação atual do enrolamento secundário do transformador

Para carga resistiva – fator de potência = 1 i.e. ϕ = 0 °

A energia fornecida à carga resistiva pela conexão V-V é

Pv = Pab + Pbc = VI cos30 ° + VI cos30 ° = 2VI cos30 °

Com todos os três transformadores conectados em delta, a energia fornecida à carga resistiva é

PΔ = 3VI

Pv/PΔ = 2VI cos30 ° / 3VI = 2 cos30 ° / 3 = 0,577

Daí a capacidade de manipulação de energia de um circuito delta aberto (V-V) (sem superaquecer os transformadores) é 57,7% da capacidade de um circuito Δ-Δ completo dos mesmos transformadores.

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Em um circuito delta aberto (V-V), apenas 86,6% da capacidade nominal dos dois transformadores está disponível. Isso pode ser facilmente comprovado.

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Capacidade operacional / capacidade disponível = 2VI cos30 ° / 2VI = cos30 ° = √3 / 2 = 0.866

Exemplo de Conexão Delta Aberta

Vamos ilustrar a conexão delta aberta (V-V) com um exemplo numérico.

Suponha três transformadores monofásicos idênticos, cada um com capacidade 10 kVA, estão conectados em Δ-Δ. A classificação total dos três transformadores é 30 kVA.

Quando um transformador é removido, o sistema reverte para o circuito delta aberto (V-V) e pode fornecer energia trifásica a uma carga trifásica.

No entanto, a capacidade de kVA do circuito delta aberto (V-V) é reduzida para 30 x 0,577 = 17,3 kVA e não 20 kVA como seria de esperar.

Essa capacidade reduzida pode ser determinada de maneira alternativa.

A capacidade disponível dos dois transformadores é de 20 kVA. Ao operar no circuito delta aberto (V-V), apenas 86,6% da capacidade nominal está disponível, isto é, 20 x 0,866 = 17,3 kVA.

Fator de potência dos transformadores no circuito V-V

Quando o circuito delta aberto está fornecendo energia trifásica, o fator de potência dos dois transformadores não é o mesmo (exceto na unidade p.f.).

Portanto, a regulação de tensão dos dois transformadores não será a mesma. Se o ângulo do fator de potência da carga for f, então,

fator de potência do transformador 1 = cos (30 ° – ϕ)
fator de potência do transformador 2 = cos (30 ° + ϕ)

1. Quando carregar p.f. = 1 i.e. ϕ = 0 °

Nesse caso, cada transformador terá um fator de potência de 0,866.

2. Quando carregar p.f. = 0,866 i.e. ϕ = 30 °

Nesse caso, um transformador terá um fator de potência de cos (30 ° – 30 °) = 1 e o outro de cos (30 ° + 30 °) = 0,5.

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3. Quando a carga p.f = 0,5 ou seja, ϕ = 60 °

Nesse caso, um transformador terá um fator de potência de cos (30 ° – 60 °) = 0,866 e o ​​outro de cos (30 ° + 60 °) = 0.

Assim, com um fator de potência de carga de 0,5, um transformador fornece toda a potência com 0,866 e o ​​outro (embora ainda seja necessário estar no circuito) não fornece energia.

Aplicativos de conexão Open Delta ou Open Delta (V-V)

O circuito delta aberto possui vários recursos vantajosos. Algumas aplicações são apresentadas abaixo a título de ilustração:

  1. O circuito pode ser empregado em uma situação de emergência quando um transformador em um circuito Δ-Δ completo deve ser removido para reparo e é necessária a continuidade do serviço.
  2. Em caso de falha do primário ou do secundário de um transformador de um circuito Δ-Δ completo, o sistema pode ser operado como um circuito delta aberto (V-V) e pode fornecer energia trifásica (com capacidade reduzida) a uma carga trifásica.
  3. Às vezes, um circuito é instalado como um circuito delta aberto (V-V) com o entendimento de que sua capacidade pode ser aumentada adicionando mais um transformador para formar um circuito Δ-Δ completo. Como mostrado anteriormente,

Pv/PΔ = 1 / √3 = 0,577

PΔ = √3 Pv

Assim, se um circuito V-V for alterado para completar o circuito Δ-Δ, a capacidade é aumentada por um fator de √3.

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