Calculadora del transformador: relación de transformación, espiras y corrientes
Calcula la relación de transformación de un transformador monofásico o trifásico: tensiones, espiras y corrientes nominales del primario y del secundario.
Un transformador cambia la tensión de una corriente alterna sin cambiar su potencia: si baja la tensión, sube la corriente en la misma proporción. Con esta calculadora obtienes la relación de transformación, el número de espiras y las corrientes nominales del primario y del secundario de un transformador monofásico o trifásico, y también al revés: la tensión, la potencia o las espiras que faltan.
Cómo usar la calculadora
- Elige si el transformador es trifásico o monofásico. En trifásico, elige también la conexión de los devanados (en la placa de características: Dyn11, Yyn0…).
- De estos siete datos escribe cuatro: potencia, tensiones del primario y del secundario, espiras del primario y del secundario y corrientes del primario y del secundario. Se calculan los otros tres.
- Lo habitual es dar la potencia, las dos tensiones y las espiras de un devanado. Si no te interesan las espiras, deja las del ejemplo: no cambian las corrientes.
Fórmulas del transformador
En un transformador ideal, la tensión de cada devanado es proporcional a su número de espiras y la potencia que entra es la que sale, así que las corrientes van al revés que las tensiones:
La corriente nominal de cada lado sale de la potencia aparente del transformador:
Donde S es la potencia en VA, U la tensión en V (en trifásico, entre fases) e I la corriente en A. La tensión por espira es la tensión de un devanado dividida entre sus espiras, y es la misma en el primario y en el secundario.
La conexión cambia la relación de espiras
En un transformador trifásico cada devanado está conectado en estrella (Y) o en triángulo (D o Δ). El devanado en triángulo recibe la tensión entre fases entera y el de estrella, la tensión entre fase y neutro (U/√3). Por eso la relación de espiras no siempre es la de tensiones:
| Conexión | Primario | Secundario | Relación de espiras | Uso habitual |
|---|---|---|---|---|
| Dyn | Triángulo | Estrella con neutro | N₁/N₂ = √3 · U₁/U₂ | Distribución en baja tensión (Dyn11) |
| Yyn | Estrella | Estrella con neutro | N₁/N₂ = U₁/U₂ | Transformadores pequeños |
| Dd | Triángulo | Triángulo | N₁/N₂ = U₁/U₂ | Industria, sin neutro |
| Yd | Estrella | Triángulo | N₁/N₂ = U₁/(√3 · U₂) | Elevadores de centrales |
La relación de corrientes de línea es siempre la inversa de la de tensiones de línea: I₂/I₁ = U₁/U₂.
Ejemplo resuelto
Transformador de distribución trifásico Dyn11 de 630 kVA, 20 kV / 400 V, con 20 espiras en cada devanado del secundario:
Cada devanado del secundario está en estrella y ve 400/√3 ≈ 230,94 V, así que la tensión por espira es 230,94 / 20 ≈ 11,55 V. El primario en triángulo ve 20 000 V con 1732 espiras: 20 000 / 1732 ≈ 11,55 V, la misma.
Corrientes nominales de los transformadores más usados
Trifásicos con secundario a 400 V entre fases y primario a 20 kV:
| Potencia (kVA) | I₁ a 20 kV (A) | I₂ a 400 V (A) |
|---|---|---|
| 100 | 2,89 | 144,3 |
| 160 | 4,62 | 230,9 |
| 250 | 7,22 | 360,8 |
| 400 | 11,55 | 577,4 |
| 630 | 18,19 | 909,3 |
| 800 | 23,09 | 1154,7 |
| 1000 | 28,87 | 1443,4 |
| 1250 | 36,08 | 1804,2 |
| 1600 | 46,19 | 2309,4 |
| 2000 | 57,74 | 2886,8 |
| 2500 | 72,17 | 3608,4 |
Son potencias normalizadas (serie R10). Para dimensionar la protección del secundario y el poder de corte del interruptor, mira también la corriente de cortocircuito.
Lo que no tiene en cuenta
La calculadora usa el transformador ideal. En uno real hay que sumar:
- La caída de tensión en carga: por la tensión de cortocircuito (del 4 % al 6 % en distribución), la tensión del secundario baja algo al cargar. Por eso muchos transformadores de distribución dan 420 V en vacío.
- Las pérdidas en el hierro (en vacío) y en el cobre (en carga), que son de un 1 % a un 2 % de la potencia.
- Las tomas del conmutador (por ejemplo, ±2,5 % y ±5 %), que cambian las espiras del primario para ajustar la tensión.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la relación de transformación?
Es el cociente entre la tensión del primario y la del secundario: m = U₁/U₂. En un transformador ideal coincide con la relación de espiras (N₁/N₂) y es la inversa de la de corrientes (I₂/I₁): si la tensión baja 50 veces, la corriente sube 50 veces.
¿Cómo se calcula la corriente nominal de un transformador?
Dividiendo la potencia entre la tensión: I = S/U en monofásico e I = S/(√3 · U) en trifásico, con la tensión entre fases. Un transformador de 630 kVA a 400 V da 630 000 / (1,732 · 400) ≈ 909 A en el secundario.
¿Por qué en un Dyn la relación de espiras no es la de tensiones?
Porque cada devanado no ve la misma tensión de la línea: el primario en triángulo recibe la tensión entre fases entera y el secundario en estrella, la tensión entre fase y neutro (U₂/√3). Por eso N₁/N₂ = √3 · U₁/U₂. En Yyn y Dd las dos relaciones coinciden.
¿Las espiras cambian la potencia?
No. La potencia depende del tamaño del núcleo y de la sección de los conductores. Las espiras solo fijan la relación de tensiones y la tensión por espira, que crece con la potencia del transformador.
¿Sirve para un transformador real?
Sí, para las magnitudes nominales. Es el transformador ideal: no incluye la caída de tensión en carga ni las pérdidas, que en los transformadores de distribución son de un 1 % a un 2 % a plena carga.