Delta de pierna alta

El delta de pata alta (también conocido como pata salvaje, pata de aguijón, pata bastarda, pata alta, pata naranja, pata roja, delta de pata de perro) es un tipo de conexión de servicio eléctrico para instalaciones de energía eléctrica trifásica . Se utiliza cuando se desea suministrar energía monofásica y trifásica desde un transformador trifásico (o banco de transformadores). La energía trifásica se conecta en la configuración delta y el punto central de una fase está conectado a tierra. Esto crea un suministro monofásico de fase dividida (L1 o L2 a neutro en el diagrama de la derecha) y trifásico (L1–L2–L3 a la derecha). A veces se lo llama pata naranja porque se requiere que el cable L3 tenga un código de color naranja en los Estados Unidos. ^[1] Por convención, la pata alta generalmente se coloca en la terminal central (fase B) en el panel involucrado, independientemente de la designación L1–L2–L3 en el transformador.

El servicio delta de rama alta se suministra de una de dos maneras. Una es mediante un transformador trifásico (o tres transformadores monofásicos), que tiene 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 el lado de iluminación del circuito (este será el más grande de los dos transformadores), y un segundo transformador se conecta a otra fase en el circuito y su secundario se conecta a un lado del secundario del transformador de iluminación , y el otro lado de este transformador se lleva como rama alta . Los voltajes entre las tres fases son los mismos en magnitud, sin embargo, las magnitudes de voltaje entre una fase particular y el neutro varían. El voltaje fase a neutro de dos de las fases será la mitad del voltaje fase a fase. El voltaje fase a neutro restante será √ 3 /2 del voltaje fase a fase. Entonces, si A–B, B–C y C–A son todos 240 voltios, entonces A–N y C–N serán ambos 120 voltios, pero B–N será 208 voltios.

Otros tipos de suministro trifásico son las conexiones en estrella, las conexiones en delta sin conexión a tierra o las conexiones en delta con conexión a tierra en un vértice ^[2] ( configuración de rama fantasma ). Estas conexiones no suministran energía monofásica dividida y no tienen una rama alta.

Considere el lado de bajo voltaje de un  transformador conectado en delta de 120/240 V de pata alta, donde la fase b es la pata alta . Las magnitudes de voltaje de línea a línea 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, los voltajes de línea a neutro para estas fases son los siguientes:

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

Pero el voltaje fase-neutro para la fase b es diferente:

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

Esto se puede demostrar escribiendo una ecuación KVL , utilizando notación de ángulos , comenzando desde el neutro conectado a tierra:

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

o:

${\displaystyle 0+120\sin(0^{\circ })+240\sin(120^{\circ })=0+0+240{\frac {\sqrt {3}}{2}}\aprox 207,8.}$

Si no se utiliza el tramo alto, el sistema actúa como un sistema monofásico dividido, que es una configuración de suministro común en los Estados Unidos.

Se puede suministrar energía tanto trifásica como monofásica desde un solo banco de transformadores.

Cuando la carga trifásica es pequeña en relación con la carga total, se pueden utilizar dos transformadores individuales en lugar de tres para un delta completo o un transformador trifásico, lo que proporciona una variedad de voltajes a un costo reducido. Esto se denomina delta abierto de rama alta y tiene una capacidad reducida en relación con un delta completo. ^{[3] [4] [5]}

En los casos en que la carga monofásica es mucho mayor que la carga trifásica, el equilibrio de carga será deficiente. Generalmente, estos casos se identifican por tres transformadores que suministran el servicio, dos de los cuales son de un tamaño significativamente menor que el tercero, y el tercer transformador más grande estará conectado a tierra con toma central.

Una de las tensiones entre fases (normalmente la fase B ) es más alta que las otras dos. El riesgo de esto es que si se conectan cargas monofásicas a la pata alta (sin que la persona que realiza la conexión sepa que esa pata tiene una tensión más alta), se suministra un exceso de tensión a esa carga. Esto puede provocar fácilmente una falla de la carga.

Generalmente hay un límite de carga de pata alta a neutro cuando solo se utilizan dos transformadores. ^[6] Un fabricante de transformadores sugiere que la carga de pata alta a neutro no exceda el 5 % de la capacidad del transformador. ^[3]

Se encuentra a menudo en instalaciones antiguas y rurales. Este tipo de servicio se suele suministrar utilizando 240 V de línea a línea y 120 V de línea a neutro. En cierto modo, el servicio delta de rama alta proporciona lo mejor de ambos mundos: un voltaje de línea a línea que es más alto que los 208 V habituales que tienen la mayoría de los servicios trifásicos, y un voltaje de línea a neutro (en dos de las fases) suficiente para conectar electrodomésticos e iluminación. Por lo tanto, los equipos grandes consumirán menos corriente que con 208 V, lo que requiere cables y disyuntores de menor tamaño. Las luces y los electrodomésticos que requieren 120 V se pueden conectar a las fases A y C sin necesidad de un transformador reductor adicional.

También se utiliza habitualmente en instalaciones en Japón. La salida del transformador de distribución es de 200 V de línea a línea y 100 V de línea a neutro, mientras que la tensión de línea alta a neutro es de 173 V. Esto proporciona 200 V tanto para aparatos trifásicos como de fase dividida.

Incluso cuando no está marcado, generalmente es fácil identificar este tipo de sistema, porque la fase B (circuitos n.° 3 y n.° 4) y cada tercer circuito después serán un disyuntor tripolar o un interruptor en blanco.

La práctica actual es brindar servicios separados para cargas monofásicas y trifásicas, por ejemplo, 120 V de fase dividida (iluminación, etc.) y 240 V a 600 V trifásicos (para motores grandes). Sin embargo, muchas jurisdicciones prohíben más de una clase para el servicio de un local, y la elección puede reducirse a 120/240 V de fase dividida, 208 V monofásica o trifásica (delta), 120/208 V trifásica (wye) o 277/480 V trifásica (wye) (o 347/600 V trifásica (wye) en Canadá).

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