Transformadores de potencia desempeñan un papel clave en la transmisión y distribución de electricidad. Su cálculo correcto determina la fiabilidad del sistema eléctrico, la eficiencia económica y la vida útil de los equipos. En este artículo veremos cómo determinar la capacidad del transformador, calcular las pérdidas y estimar su eficiencia.
1. Potencia nominal del transformador
Potencia del transformador (S, kVA) indica la carga eléctrica que es capaz de servir.
Fórmula para calcular la potencia total:
donde UU - Tensión, II - corriente en el lado respectivo del transformador.
donde La potencia nominal se selecciona en función de la carga requerida con tolerancia (normalmente 20-30%).
2. Tipos de pérdidas en los transformadores
Durante el funcionamiento, inevitablemente se pierde algo de energía. Los principales tipos de pérdidas son:
Pérdidas al ralentí (P₀)
Se producen en el núcleo magnético cuando se aplica tensión sin carga.
Incluye las pérdidas por histéresis y las corrientes parásitas.
Pérdidas de carga (Rk)
Relacionado con el calentamiento de los devanados cuando circula corriente.
Depende de la resistencia del bobinado y del tamaño de la carga.
Fórmula de pérdida activa:
donde RR - resistencia del bobinado, II - actual.
3. Eficiencia del transformador
El factor de eficiencia (η) refleja la eficiencia del transformador.
Fórmula de eficacia:
o ajustado a pérdidas:
Los transformadores de potencia modernos pueden alcanzar KPD 98-99%Esto reduce los costes de explotación.
4. Ejemplo de cálculo
Digamos que el transformador tiene:
Potencia nominal: 1000 kVA
Pérdidas al ralentí: 2 kW
Pérdidas de carga: 10 kW
Cálculo del rendimiento a plena carga:
5. Cómo reducir las pérdidas y aumentar la eficiencia
Uso de acero eléctrico de calidad en el núcleo magnético
Uso de bobinados de cobre con resistencia mínima
Refrigeración eficaz (aceite, aire, combinada)
Selección óptima del modo de carga (evitar el ralentí o la sobrecarga)
Conclusión
El cálculo correcto de la potencia, las pérdidas y el rendimiento del transformador permite:
elegir el equipo adecuado para cada tarea,
reducir los costes de explotación,
para garantizar la fiabilidad de la red eléctrica.
El conocimiento de estos conceptos básicos es útil tanto para los ingenieros como para los profesionales del aprovisionamiento y las operaciones eléctricas.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
❓ ¿Qué rendimiento se considera normal para un transformador de potencia moderno?
➡ Generalmente en el rango de 98-99%.
❓ ¿Afecta la temperatura a las pérdidas?
➡ Sí, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia del bobinado, lo que se traduce en mayores pérdidas de carga.
❓ ¿Pueden eliminarse por completo las pérdidas por ralentí?
➡ No, pero se pueden minimizar con materiales de núcleo magnético de buena calidad.
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