Cómo seleccionar correctamente la capacidad de un transformador

Elegir el correcto capacidad del transformador Es fundamental para garantizar un funcionamiento seguro, una alta eficiencia y una larga vida útil. Un transformador de capacidad insuficiente puede sobrecargarse y fallar prematuramente, mientras que uno de capacidad excesiva supone una inversión innecesaria y un aumento de los costes de funcionamiento.

Cálculo de la capacidad de un transformador

Paso 1: Seleccionar la tensión nominal

• Lado de alta tensión: Debe coincidir con la tensión de la red eléctrica.
• Lado de baja tensión: Se suele seleccionar 5% o 10% por encima de la tensión de la red de baja tensión, dependiendo de:
  • Clase de tensión del transformador
  • Tensión de impedancia

Esto garantiza una tensión adecuada en condiciones de carga.

Paso 2: Determinar la capacidad nominal

La capacidad nominal debe seleccionarse en función de la carga máxima combinada:

1. Calcula el carga activa máxima (kW).
2. Convertir la potencia activa (kW) a potencia aparente (kVA).
3. Si dos transformadores se utilizan:
   • Cada transformador se puede seleccionar en 70% de la carga máxima combinada.
4. Si un transformador se utiliza:
   • La capacidad debería cubrir el carga total con un margen suficiente.

Se deben tener en cuenta otros parámetros indicados en la placa de características, de acuerdo con las especificaciones del transformador.

Ejemplo de cálculo

Selecciona un Transformador de 35/10 kV:

• Carga máxima: 3 500 kW
• Factor de potencia: 0.8
• Número de transformadores: 2

Cálculo de la capacidad:$$S = 0,7 × \frac{3500}{0,8} = 3062 \text{ kVA}$$S = 0,7 × 0,83500 = 3062 kVA

Selección recomendada:

• Potencia del transformador: 3150 kVA
• Relación de tensión: 35 kV / 10,5 kV

A continuación, selecciona el modelo de transformador adecuado del catálogo de productos.

Fórmula para calcular la capacidad de un transformador

Paso 1: Calcular la potencia máxima por fase

Suma la potencia de carga de cada fase por separado:

• Fase A: 10 kW
• Fase B: 9 kW
• Fase C: 11 kW

Selecciona el carga máxima de fase: 11 kW

Notas:

• Equipos monofásicos: Utiliza el potencia nominal máxima según la placa de características.
• Equipos trifásicos: Dividir la potencia total entre 3 para obtener la potencia por fase.

Ejemplo:

• Ordenadores: 300 W × 10 unidades
• Aires acondicionados: 2 kW × 4 unidades

Carga total de la fase C:$$(0,3 × 10) + (2 × 4) = 11 \text{ kW}$$(0,3 × 10) + (2 × 4) = 11 kW

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Paso 2: Calcular la potencia trifásica total

$$11 \text{ kW} \times 3 = 33 \text{ kW}$$11 kW × 3 = 33 kW

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Paso 3: Calcular la potencia de entrada del transformador

La mayoría de los transformadores del mercado tienen un factor de potencia de aproximadamente 0,8, por lo que este paso es fundamental:$$\frac{33}{0,8} = 41,25 \text{ kW}$$0,833​ = 41,25 kW

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Paso 4: Calcular la capacidad necesaria del transformador

Según el Manual de diseño de ingeniería eléctrica, el factor de carga del transformador se suele seleccionar en 85% para cargas constantes:$$\frac{41,25}{0,85} = 48,53 \text{ kVA}$$0,8541,25​ = 48,53 kVA

Selección final:
Elige un Transformador de 50 kVA.

3. Aspectos clave sobre la capacidad nominal de los transformadores

1. La potencia nominal de un transformador es la potencia aparente máxima (kVA) que garantiza un funcionamiento normal en las condiciones especificadas.
2. Esta potencia aparente es la carga máxima que el transformador puede suministrar de forma segura.
3. En condiciones de funcionamiento nominal, La potencia aparente de salida es igual a la potencia nominal.
4. La potencia aparente de entrada es ligeramente superior que la capacidad nominal debido a las pérdidas.
5. Dado que la eficiencia del transformador es muy alta, La potencia aparente de entrada suele estimarse como igual a la potencia nominal., y esta suposición es aceptable en la práctica de la ingeniería.
6. Mientras el tensión de salida, corriente, factor de potencia y potencia aparente son iguales o inferiores a la capacidad nominal, el funcionamiento es seguro (en condiciones adecuadas).
7. La creencia de que los transformadores deben funcionar por debajo del 90% de la capacidad nominal debido a las pérdidas es incorrecto.
8. Aplicar un margen de seguridad durante la selección de la capacidad en función de la carga calculada es correcto y recomendado.

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4. Resumen

El cálculo de la capacidad de un transformador consiste en no es complicado, pero hay que prestar atención a lo siguiente:

• Precisión en el cálculo de la carga
• Consideraciones sobre el factor de potencia
• Márgenes de seguridad razonables

Una selección adecuada de la capacidad del transformador garantiza:

• Funcionamiento seguro y estable
• Eficiencia óptima
• Menores pérdidas de energía
• Mayor vida útil del transformador