Calculadora de eficiencia (rendimiento) de un transformador

Cómo funciona

Salida = kVA × fracción de carga x × FP · pérdidas = P_núcleo + x² × P_cobre,PC · eficiencia η = salida ÷ (salida + pérdidas) · máxima eficiencia cuando x² × P_cobre = P_núcleo → x = √(P_núcleo ÷ P_cobre) · η diaria = energía entregada al día ÷ (salida + 24 h × P_núcleo + energía en el cobre)

Un transformador tiene dos tipos de pérdidas. Las del núcleo (hierro), por magnetizarlo, son casi constantes mientras está energizado; las del cobre, en los devanados, crecen con el cuadrado de la corriente de carga. Por eso la eficiencia es máxima en la carga en la que ambas se igualan, a menudo entre 40% y 60% de la nominal en transformadores de distribución, que pasan la mayor parte de su vida con carga parcial. La eficiencia diaria (energética) cuenta las pérdidas del núcleo en las horas con poca o ninguna carga; por eso los núcleos amorfos de bajas pérdidas se amortizan en unidades poco cargadas. Las pérdidas salen de los ensayos en vacío y en cortocircuito o de los datos del fabricante (IEC 60076, IEEE C57.12).

Ejemplo resuelto

Un transformador de 500 kVA con 1 kW de pérdidas en el núcleo y 5 kW en el cobre a plena carga alimenta el 75% de su carga con factor de potencia 0.9: salida 337.5 kW, pérdidas en el cobre 0.75² × 5 = 2.813 kW, pérdidas totales 3.813 kW y eficiencia 337.5 ÷ 341.313 = 98.88%. La eficiencia máxima es 99.02% con √(1 ÷ 5) = 44.7% de carga. Si trabaja 12 horas al día con esta carga y el resto en vacío, la eficiencia diaria es 98.59% y las pérdidas suman 21,079 kWh al año.

Fuentes: Wikipedia — Transformer (energy losses and efficiency) · US DOE — Distribution transformers energy conservation standards (10 CFR 431)

Preguntas frecuentes