Los cálculos de los transformadores trifásicos utilizan kVA = √3 × voltaje de línea × corriente de línea ÷ 1.000 e I = kVA × 1.000 ÷ (√3 × voltaje de línea); la relación, la impedancia, la caída de tensión y la corriente de falla requieren datos adicionales del transformador. Utilice la tensión de línea en la fórmula trifásica equilibrada y distinga las magnitudes de línea de las de fase para devanados en triángulo y en estrella. Los resultados de los cálculos guían el diseño pero no reemplazan el dimensionamiento según los códigos ni los estudios.
Puntos clave
- Usa √3 con el voltaje de línea y la corriente de línea.
- Los valores de fase en delta y en estrella (wye) difieren incluso cuando se conocen los valores de línea.
- La impedancia controla la regulación y la corriente de falta secundaria disponible.
kVA y corriente a plena carga
Para trifásico equilibrado, kVA = 1,732 × VLL × IL ÷ 1000. Un sistema de 480 V a 120 A es de aproximadamente 99,8 kVA. Reorganizando, un transformador de 150 kVA a 480 V transporta unos 180,4 A; a 208 V transporta unos 416,4 A.
Estas son las corrientes a plena carga de la placa de características. Los tamaños de los conductores y disyuntores requieren revisiones de carga continua, terminales, temperatura ambiente, corriente de irrupción y código.
Cantidades de fase en conexión Delta y Estrella
En conexión en estrella (wye), la tensión de fase es la tensión de línea ÷ √3 y la corriente de fase es igual a la corriente de línea. En conexión en triángulo (delta), la tensión de fase es igual a la tensión de línea y la corriente de fase es la corriente de línea ÷ √3. Utilice estas relaciones al comprobar las espiras del devanado o la corriente de cada bobina.
Un bobinado en delta de 480 V ve 480 V por fase; un bobinado de 208Y/120 V ve 120 V por fase. Es por eso que la relación de voltaje de línea por sí sola no es igual a la relación de espiras de las bobinas individuales para una conexión delta-estrella.
Relación, Regulación y Caída de Tensión
La relación ideal de tensión de fase es igual a la relación de espiras. La tensión secundaria con carga cambia debido a la resistencia del devanado y la reactancia de dispersión. La regulación porcentual depende de la impedancia, la corriente de carga y el factor de potencia.
La caída de tensión del alimentador es independiente de la regulación del transformador. Modele ambas al verificar el arranque de motores o cargas distantes, utilizando datos reales de conductores y transformadores.
Ejemplos de cálculos trifásicos
| Cálculo | Entradas | Fórmula | Resultado |
|---|---|---|---|
| Carga kVA | 480 V, 120 A | 1,732 × 480 × 120 ÷ 1.000 | 99,8 kVA |
| Corriente de 150 kVA | 480 V | 150.000 ÷ (1,732 × 480) | 180.4 A |
| Corriente de 150 kVA | 208 V | 150.000 ÷ (1,732 × 208) | 416,4 A |
| Voltaje de fase en estrella | línea de 208 V | 208 ÷ 1,732 | 120 V |
| Estimación de fallas | 1.203 A, 5,75% Z | 1.203 ÷ 0,0575 | 20,9 kA |
Estimación de impedancia y corriente de falla
Una estimación aproximada de la corriente de fallo en los terminales secundarios con una fuente rígida se calcula dividiendo la corriente a plena carga entre la impedancia por unidad. Un transformador de 1.000 kVA y 480 V tiene una corriente a plena carga de unos 1.203 A; con una impedancia de 5,75%, la corriente de fallo en los terminales idealizada es de unos 20,9 kA.
Los estudios reales incluyen la impedancia de la fuente, cables, motores, tolerancias, la posición de las derivaciones y la relación X/R. No utilice la estimación simple como un estudio definitivo de capacidad de los equipos.
Validación de ingeniería y límite de seguridad
Esta guía respalda la especificación y la adquisición; no reemplaza un estudio de proyecto, el código aplicable, las instrucciones del fabricante o el trabajo de personal eléctrico calificado. Verifique lo siguiente antes de la selección del equipo, las pruebas, el cableado o la energización:
- Confirme el voltaje de línea a línea y los supuestos de tres fases equilibradas.
- Aplica las relaciones triángulo/estrella antes de usar las cantidades de los devanados.
- Utilice la impedancia de placa y su tolerancia.
- Incluir la contribución de la fuente, el cable y el motor en los estudios de falla finales.
- Separar la corriente de cálculo del dimensionamiento de los equipos del código.
Información que se debe incluir en la RFQ
Una cotización útil debe basarse en el mismo límite técnico para cada proveedor. Incluya la siguiente información y exija que todas las desviaciones se enumeren explícitamente:
- kVA, tensiones de línea, fase, frecuencia y grupo vectorial.
- Impedancia, tomas, regulación y datos de falla de la fuente.
- Corriente de carga, factor de potencia, motores y armónicos.
- Ambiente, altitud, refrigeración y crecimiento futuro.
- Estudios, cálculos, pruebas y valores garantizados requeridos.
De datos técnicos a una decisión aprobada
Utilice una revisión por etapas en lugar de aprobar la primera coincidencia del catálogo. Comience con los kVA y la corriente a plena carga, luego concilie las cantidades de fase delta y en estrella con la relación, la regulación y la caída de tensión. Complete la revisión con la impedancia y la estimación de la corriente de falta. En cada etapa, registre el documento de origen, las unidades, el caso de operación y la persona responsable de la aprobación. Esto evita que un valor copiado de un plano antiguo, una etiqueta de sistema nominal o un producto no relacionado se convierta en un dato de diseño no controlado.
Antes de la aceptación, compare la respuesta del proveedor línea por línea con la solicitud de cotización (RFQ) y marque cada excepción. Confirme que los planos, cálculos, ajustes, certificados y los informes de prueba se refieren al modelo y revisión exactos ofrecidos. Conserve la presentación aprobada, los datos de la placa de características, los resultados de fábrica y las mediciones de puesta en marcha como base de referencia para el mantenimiento. Si cambia una clasificación, conexión, entorno o condición de prueba, repita la revisión afectada en lugar de asumir que la conclusión original sigue siendo válida.
El control de documentos debe identificar la revisión, el estado de aprobación y los archivos reemplazados. Los equipos de campo deben recibir los mismos valores aprobados utilizados para las adquisiciones, mientras que los registros de puesta en marcha deben capturar cualquier cambio autorizado realizado durante la instalación. Esta trazabilidad es especialmente importante cuando se reemplaza el equipo años después: el próximo ingeniero necesita interfaces verificadas e historial de pruebas, no una descripción incompleta copiada de una orden de compra.
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Referencias técnicas y lecturas adicionales
- IEC 60076-1 — Datos de capacidad e impedancia del transformador.
- Unidades SI del NIST — Unidades eléctricas.
- Códigos y Normas NFPA — Requisitos de instalación y protección.
Conclusión
Los cálculos trifásicos son confiables cuando las magnitudes de línea, fase, conexión e impedancia se mantienen diferenciadas. Utilice las fórmulas para comprobaciones transparentes, luego complete los estudios de regulación, falla, protección y normativa con datos del sistema verificados.
