delta de pierna alta

La conexión delta de alta tensión (también conocida como delta de doble tensión, delta de doble tensión, delta de triple tensión, delta de alta tensión, delta de doble tensión, delta de triple tensión o delta de triple tensión con punto medio a tierra) es un tipo de conexión de servicio eléctrico para instalaciones de energía eléctrica trifásica en Norteamérica. Se utiliza cuando se desea suministrar energía monofásica y trifásica desde un transformador trifásico (o banco de transformadores). La energía trifásica se conecta en configuración delta, y el punto central de una fase se conecta a tierra. Esto crea un suministro monofásico dividido (L1 o L2 a neutro en el diagrama de la derecha) y trifásico (L1–L2–L3 a la derecha). A veces se la denomina delta de doble tensión porque el cable L3 debe estar codificado con el color naranja en Estados Unidos. ^{[ 1 ]} Por convención, la alta tensión se suele colocar en el terminal central (fase B) del panel correspondiente, independientemente de la designación L1–L2–L3 en el transformador.

El servicio delta de alta tensión se suministra de dos maneras. Una es mediante un transformador trifásico (o tres transformadores monofásicos), con cuatro cables que salen del secundario: las tres fases, más un neutro conectado como toma central en uno de los devanados. Otro método (la configuración delta abierta) requiere dos transformadores. Un transformador se conecta a una fase del circuito de distribución primaria aérea para proporcionar la parte de iluminación del circuito (este será el mayor de los dos transformadores), y un segundo transformador se conecta a otra fase del circuito y su secundario se conecta a un lado del secundario del transformador de iluminación , y el otro lado de este transformador se toma como la fase de alta tensión . Los voltajes entre las tres fases son iguales en magnitud, sin embargo, las magnitudes de voltaje entre una fase particular y el neutro varían. El voltaje fase-neutro de dos de las fases será la mitad del voltaje fase-fase. El voltaje fase-neutro restante será${\displaystyle {\sqrt {3}}/2}$la tensión fase a fase. Así que si L1–L2, L2–L3 y L1–L3 son todos de 240  voltios, entonces L1–N y L2–N serán ambos de 120  voltios, pero L3–N será de 208  voltios.

Otros tipos de conexiones trifásicas son las conexiones en estrella, las conexiones en triángulo sin conexión a tierra o las conexiones en triángulo con conexión a tierra en esquina ^{[ 2 ]} ( configuración de rama fantasma ). Estas conexiones no suministran energía monofásica dividida y no tienen una rama de alta tensión.

Consideremos el lado de baja tensión de un transformador de 120/240 V conectado en delta con rama alta, donde la fase b es la rama alta . Las magnitudes de tensión entre líneas son todas iguales: 

${\displaystyle V_{ab}=V_{bc}=V_{ca}=240\,{\text{V}}.}$

Debido a que el devanado entre las fases a y c tiene una toma central, las tensiones de línea a neutro para estas fases son las siguientes:

${\displaystyle V_{an}=V_{cn}={\frac {V_{ac}}{2}}=120\,{\text{V}}.}$

Pero la tensión de fase-neutro para la fase b es diferente:

${\displaystyle V_{bn}={\sqrt {{V_{ab}}^{2}-{V_{an}}^{2}}}\approx 208\,{\text{V}}.}$

Esto se puede demostrar aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK) para crear una ecuación, utilizando la notación angular , partiendo del neutro conectado a tierra:

${\displaystyle {\begin{aligned}&0+120\angle 0^{\circ }+240\angle 120^{\circ }\\={}&0+120\angle 0^{\circ }+240(-0.5)\angle 0^{\circ }+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }\\={}&0+120\angle 0^{\circ }-120\angle 0^{\circ }+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }\\={}&240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\angle 90^{\circ }=120{\sqrt {3}}\angle 90^{\circ },\end{aligned}}}$

o:

${\displaystyle 0+120\sin(0^{\circ })+240\sin(120^{\circ })=0+0+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\approx 207.8.}$

Si no se utiliza la fase de alta tensión, el sistema funciona como un sistema monofásico dividido, que es una configuración de suministro común en los Estados Unidos.

Tanto la alimentación trifásica como la monofásica bifásica pueden suministrarse desde un único banco de transformadores.

Cuando la carga trifásica es pequeña en relación con la carga total, se pueden usar dos transformadores individuales en lugar de los tres necesarios para una configuración delta completa o un transformador trifásico, lo que permite obtener una variedad de voltajes a un costo reducido. Esto se denomina configuración delta abierta de alta tensión y tiene una capacidad reducida en comparación con una configuración delta completa. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

En los casos en que la carga monofásica sea mucho mayor que la trifásica, el equilibrio de carga será deficiente. Generalmente, estos casos se caracterizan por tres transformadores que alimentan el servicio, dos de los cuales tienen una capacidad significativamente menor que el tercero, y este último, de mayor tamaño, estará conectado a tierra con toma central.

Una de las tensiones entre fase y neutro (normalmente la fase B ) es superior a las otras dos. El peligro reside en que, si se conectan cargas monofásicas a la fase con mayor tensión (sin que la persona que realiza la conexión sepa que dicha fase tiene mayor tensión), se suministrará una tensión excesiva a esa carga. Esto puede provocar fácilmente un fallo en la carga.

Generalmente existe un límite de carga entre la fase alta y el neutro cuando solo se utilizan dos transformadores. ^{[ 6 ]} Un fabricante de transformadores sugiere que la carga entre la fase alta y el neutro no exceda el 5 % de la capacidad del transformador. ^{[ 3 ]}

Es frecuente encontrarlo en instalaciones antiguas y rurales. Este tipo de servicio suele suministrarse con 240  V entre fases y 120  V entre fase y neutro. En cierto modo, el servicio delta de alta tensión ofrece lo mejor de ambos mundos: una tensión entre fases superior a los 208  V habituales en la mayoría de los servicios trifásicos, y una tensión entre fase y neutro (en dos de las fases) suficiente para conectar aparatos e iluminación. De este modo, los equipos de gran tamaño consumirán menos corriente que con 208  V, lo que permite utilizar cables y disyuntores de menor calibre. Las luces y los aparatos que requieren 120  V pueden conectarse a las fases A y C sin necesidad de un transformador reductor adicional.

Los contadores de vatios-hora diseñados para esta aplicación utilizan dos estatores. Uno es el equivalente a un contador monofásico convencional de 3 hilos, típico de las instalaciones residenciales, conectado entre L1 y L2 (la parte de la acometida eléctrica destinada a la iluminación). El otro estator se conecta entre L3 y el neutro (la parte de la acometida eléctrica sin neutro).

Incluso cuando no están marcados, generalmente es fácil identificar este tipo de sistema, porque la fase B (circuitos n.° 3 y n.° 4) y cada tercer circuito posterior serán un interruptor automático trifásico o un interruptor ciego.

Actualmente, se ofrecen servicios separados para cargas monofásicas y trifásicas, por ejemplo, 120  V bifásicos (iluminación, etc.) y 240  V a 600  V trifásicos (para motores grandes). Sin embargo, muchas jurisdicciones prohíben más de una clase de servicio para una instalación, por lo que la elección puede reducirse a 120/240  V bifásicos, 208  V monofásicos o trifásicos (en triángulo), 120/208  V trifásicos (en estrella) o 277/480  V trifásicos (en estrella) (o 347/600  V trifásicos (en estrella) en Canadá).

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