La tensión sigue la relación de espiras y la corriente va en sentido inverso, así que la potencia de entrada y la de salida se mantienen iguales salvo las pérdidas.
La relación de transformación es sencillamente la tensión del primario dividida entre la del secundario. Las corrientes de devanado salen de los kVA divididos entre la tensión de cada devanado. Introduce ambas tensiones, la potencia y el rendimiento para obtener las cuatro magnitudes. Importante: estas son relaciones monofásicas; las corrientes de devanado de un transformador trifásico son menores en un factor √3.
Calculadora
Units:
V
Tensión del devanado de entrada
V
Tensión del devanado de salida en vacío
kVA
Potencia aparente nominal de placa
%
98–99 % en unidades de distribución, menor en transformadores pequeños
Resultado del cálculo
Pulsa Calcular para obtener la relación de transformación, la corriente en cada devanado y la potencia de salida. Las corrientes suponen un transformador monofásico: en una unidad trifásica, divídelas entre √3, aproximadamente 1,732.
Step-by-Step Solution
Ayuda de dimensionamiento preliminar. Results follow the published formulas cited
below and are intended for estimating, study and early design. Final design must be
verified by a licensed Professional Engineer against the code in force for your project.
Beneficios principales
✓Devuelve la relación de transformación y ambas corrientes de devanado a partir de cuatro datos
✓Identifica las configuraciones elevadora, reductora y de aislamiento
✓Enuncia explícitamente la corrección trifásica en lugar de darla por supuesta
✓Muestra las pérdidas que implica la cifra de rendimiento
✓El gráfico de sensibilidad muestra cómo escalan las corrientes con la potencia
✓Enlaces para compartir y exportación CSV para tus registros de diseño eléctrico
¿Qué es un transformador?
Un transformador acopla dos devanados a través de un núcleo magnético común. La tensión inducida en cada uno es proporcional a su número de espiras, así que la relación de tensiones es igual a la relación de espiras: V₁/V₂ = N₁/N₂ = a. Como la potencia se conserva casi por completo, la corriente va en sentido contrario: el devanado con más espiras lleva menos corriente. Una relación mayor que 1 es un transformador reductor, menor que 1 uno elevador, y exactamente 1 un transformador de aislamiento que no cambia nada salvo la separación galvánica.
kVA en lugar de kW
Los transformadores se caracterizan en kVA y no en kW porque su límite es térmico, y el calentamiento depende de la corriente al margen de su desfase respecto de la tensión. Un transformador que alimenta una carga con factor de potencia bajo lleva la corriente plena mientras entrega menos potencia activa, así que lo que lo limita es la potencia aparente. La potencia de salida que devuelve esta calculadora es la potencia en kVA reducida por el rendimiento, y solo equivale a kW con factor de potencia unidad.
La diferencia trifásica
Esta calculadora aplica la relación monofásica I = kVA·1000/V. Un transformador trifásico reparte la misma potencia aparente entre tres fases, así que su corriente de línea es kVA·1000/(√3·V), un 73 % menor. Los valores por defecto de aquí, 11 kV a 415 V con 100 kVA, describen una unidad que en la práctica es siempre trifásica: la corriente de línea real del secundario ronda los 139 A, no los 241 A que devuelve la fórmula monofásica. Divide entre √3 siempre que el transformador sea trifásico.
Fórmula
a = V₁ / V₂ = N₁ / N₂
Relación de transformación a partir de las tensiones de primario y secundario
Fórmulas relacionadas
I = kVA × 1000 / V
I = kVA × 1000 / (√3 × V)
I₁ / I₂ = V₂ / V₁ = 1 / a
P_out = kVA × η × PF
Definición de variables
Símbolo
Variable
Unit
Descripción
a
Relación de transformación
:1
Tensión de primario entre tensión de secundario. Mayor que 1 es reductor, menor que 1 elevador.
V₁
Tensión de primario
V
Tensión aplicada al devanado de entrada.
V₂
Tensión de secundario
V
Tensión que entrega el devanado de salida en vacío.
S
Potencia en kVA
kVA
Potencia aparente que el transformador puede entregar de forma continua sin superar su calentamiento admisible.
I₁
Corriente de primario
A
Corriente a plena carga en el devanado primario, en base monofásica.
I₂
Corriente de secundario
A
Corriente a plena carga en el devanado secundario, en base monofásica.
η
Rendimiento
%
Fracción de la potencia de entrada que se entrega. Del 98 % o mejor en un transformador de distribución moderno.
Cómo usar esta calculadora
Determina si el transformador es monofásico o trifásicoEs lo más determinante que hay que acertar. La calculadora devuelve corrientes monofásicas. En una unidad trifásica, divide ambas corrientes entre √3, aproximadamente 1,732. Los transformadores de distribución de 11 kV en adelante son casi siempre trifásicos.
Usa las tensiones de placaToma las tensiones nominales de primario y secundario de la placa de características. La cifra del secundario es la tensión en vacío; a plena carga será menor por la regulación del transformador, típicamente entre un 2 y un 5 %.
Introduce la potencia en kVA, no una carga en kWLos transformadores se caracterizan en potencia aparente porque su límite es térmico. Una unidad de 100 kVA entrega 100 kVA sea cual sea el factor de potencia de la carga, pero solo 80 kW de potencia activa con un factor de 0,8.
Lee con cuidado la potencia de salidaLa cifra de salida son los kVA multiplicados por el rendimiento. Solo equivale a kW con factor de potencia unidad. Para una carga real, multiplica además por el factor de potencia antes de tratarla como una cifra en kW.
Usa las corrientes para la protección y el cálculo de cablesLas corrientes de devanado fijan los calibres de las protecciones y las secciones de cable de cada lado. Recuerda que el lado de primario ve además una corriente de conexión de seis a doce veces la de plena carga, que la protección debe soportar sin disparar.
Ejemplos resueltos
Example 1
Un transformador de 11.000 V a 415 V tiene una potencia de 100 kVA y un rendimiento del 98 %. Hallar la relación de transformación y las corrientes de devanado.
Solución paso a paso
Relación de transformación: a = V₁/V₂ = 11.000 / 415 = 26,51:1 — un transformador reductor
Corriente de primario (base monofásica): I₁ = 100 × 1000 / 11.000 = 9,09 A
Corriente de secundario (base monofásica): I₂ = 100 × 1000 / 415 = 240,96 A
Comprobación: la relación de corrientes 240,96 / 9,09 = 26,5, la inversa de la relación de transformación, como debe ser
Potencia de salida: 100 × 0,98 = 98,00 kW con factor de potencia unidad, con 2 kW de pérdidas
Ahora la corrección trifásica. Una unidad de 11 kV / 415 V y 100 kVA es en la práctica siempre trifásica:
I₁ = 100.000 / (√3 × 11.000) = 5,25 A e I₂ = 100.000 / (√3 × 415) = 139,1 A
Las corrientes trifásicas son un 73 % menores. Dimensionar cables y protecciones con las cifras monofásicas especificaría aproximadamente el doble del cobre necesario.
Example 2
Las mismas tensiones invertidas —415 V a 11.000 V— como en un transformador elevador de central. Muestra la relación funcionando en el otro sentido.
Solución paso a paso
Relación de transformación: a = 415 / 11.000 = 0,04:1 — menor que 1, así que es un transformador elevador
Corriente de primario: I₁ = 100 × 1000 / 415 = 240,96 A
Corriente de secundario: I₂ = 100 × 1000 / 11.000 = 9,09 A
Las corrientes simplemente se han intercambiado: el devanado de baja tensión lleva la corriente alta en ambos casos.
Esta es toda la base del transporte de energía. Entregar 100 kVA a 415 V exige 241 A; a 11 kV bastan 9,09 A.
Como las pérdidas en el cable van con I²R, esa reducción de corriente en un factor de 26,5 recorta la pérdida de transporte en un factor de 703 con el mismo conductor.
Por eso la red transporta a cientos de kilovoltios y solo reduce la tensión en el punto de consumo, y por eso el transformador elevador de una central es tan esencial como el propio generador.
Sensibilidad a la potencia nominal
Ambas corrientes de devanado suben linealmente con la potencia en kVA, y su relación se mantiene fija en la inversa de la relación de transformación. Recuerda que son valores monofásicos: divide entre 1,732 en una unidad trifásica. El marcador señala tu potencia actual.
Corriente de secundario (I₂) vs Potencia en kVA
Recomputed live from your inputs. The marker shows your current value.
Line chart of Corriente de secundario (I₂) against Potencia en kVA. The same
values are listed in the data table below.
Values plotted above, sampled across the potencia en kva range.
Cómo interpretar el resultado
La relación de transformación indica la configuración y las corrientes dimensionan el equipo de cada lado. Lee primero la corriente de secundario: es la mayor en un transformador reductor y la que fija la aparamenta.
Relación de transformación (a): < 1Transformador elevador
Una relación de your result:1 es menor que la unidad, así que la tensión de secundario supera a la de primario. El devanado primario lleva la corriente mayor. Es la configuración elevadora de central que se usa al inicio de una línea de transporte.
Relación de transformación (a): 1 – 1.01Transformador de aislamiento
Una relación de your result:1 es efectivamente 1, así que se trata de un transformador de aislamiento. No cambia ninguna tensión pero separa galvánicamente los dos circuitos, lo que se emplea por seguridad, para reducir ruido y para establecer un sistema de puesta a tierra derivado por separado.
Relación de transformación (a): ≥ 1.01Transformador reductor
Una relación de your result:1 reduce la tensión y eleva la corriente en el lado de secundario. Es la configuración estándar de distribución, y el secundario es donde se dimensionan la aparamenta y el cableado.
Corriente de secundario (I₂): ≥ 500Corriente de secundario elevada
Una corriente de secundario de your result A en base monofásica es considerable y exige embarrado robusto o varios cables en paralelo. Si el transformador es trifásico, divide antes entre 1,732: la cifra real puede resultar mucho más manejable de lo que esto sugiere.
Potencia de salida: ≥ 500Transformador grande
Una salida de your result kW indica una unidad considerable. A este tamaño, la pérdida que implica la cifra de rendimiento pasa a ser una carga térmica real: comprueba la refrigeración y recuerda que un 2 % de una potencia grande sigue siendo muchísimo calor.
Errores comunes que evitar
Aplicar la fórmula de corriente monofásica a un transformador trifásico
Why it matters:La corriente de línea trifásica es kVA·1000/(√3·V), que es el 42 % del resultado monofásico. Usar la cifra monofásica sobrestima la corriente en un 73 % y especifica aproximadamente el doble del cobre y de la aparamenta necesarios.
✓How to avoid it:Divide ambas corrientes entre √3 en una unidad trifásica. Cualquier transformador de 11 kV o más que alimente un edificio es esencialmente siempre trifásico.
Tratar la potencia en kVA como una capacidad en kW
Why it matters:Un transformador de 100 kVA entrega 100 kVA con cualquier factor de potencia, pero solo 80 kW con un factor de 0,8. Dimensionar solo por kW deja el transformador corto ante una carga reactiva.
✓How to avoid it:Dimensiona por potencia aparente. Divide la demanda de potencia activa entre el factor de potencia previsto para obtener los kVA que el transformador debe suministrar.
Ignorar la corriente de conexión
Why it matters:Energizar un transformador provoca una corriente de magnetización de conexión de seis a doce veces la de plena carga, que se amortigua en varios ciclos. Una protección dimensionada solo con la corriente de plena carga disparará en cada maniobra.
✓How to avoid it:Elige una protección con característica tolerante a la corriente de conexión, o un retardo que soporte el transitorio sin dejar de proteger frente a un defecto real.
Usar la tensión de secundario en vacío como tensión de servicio
Why it matters:La tensión de secundario de placa es en vacío. A plena carga cae por la regulación propia del transformador, típicamente entre un 2 y un 5 %, y eso se descuenta antes de cualquier caída de tensión en el cable.
✓How to avoid it:Ten en cuenta la regulación al comprobar la tensión en la carga. Un transformador con 415 V de placa puede entregar 400 V a plena carga antes de que los cables de distribución se lleven su parte.
Suponer que el rendimiento es constante en todo el rango de carga
Why it matters:El rendimiento de un transformador alcanza su máximo entre media y tres cuartos de carga. Las pérdidas en el hierro son constantes mientras que las del cobre crecen con el cuadrado de la corriente, así que un transformador poco cargado es ineficiente en términos porcentuales.
✓How to avoid it:Dimensiona para el perfil de carga real y no para el pico. Un transformador funcionando al 20 % de carga todo el año desperdicia sus pérdidas en vacío de forma continua con muy poco resultado útil a cambio.
Olvidar que las pérdidas son continuas
Why it matters:Un transformador de 100 kVA con un 98 % de rendimiento pierde 2 kW a plena carga, y su pérdida en vacío continúa siempre que está energizado, se esté consumiendo potencia o no.
✓How to avoid it:Ten en cuenta las pérdidas en vacío en cualquier transformador que funcione de forma continua. A lo largo de 30 años superan con frecuencia el precio de compra, y por eso existen normas de eficiencia para transformadores de distribución.
Aplicaciones prácticas
▸Dimensionar transformadores de distribución para edificios y emplazamientos
▸Determinar los calibres de protección de cada devanado
▸Dimensionar cables y embarrados de ambos lados
▸Comprobar la relación de transformación contra la placa durante la puesta en servicio
▸Estimar las pérdidas del transformador para la contabilidad energética
▸Convertir entre potencia en kVA y corriente disponible
Casos de uso por sector
Distribución de energía
El transformador reductor de 11 kV a 415 V es la acometida estándar de edificios en buena parte del mundo. Su potencia se elige a partir de la demanda máxima con un factor de simultaneidad, y la corriente de secundario fija el calibre del cuadro general, que suele ser el mayor coste.
Generación eléctrica
Los transformadores elevadores de central llevan la salida de la tensión de generación a la de transporte. Como las pérdidas de transporte van con el cuadrado de la corriente, el aumento de tensión es lo que hace viable el transporte a larga distancia, y el transformador resulta tan esencial como el generador.
Programas de eficiencia energética
Las pérdidas en vacío funcionan de forma continua durante toda la vida del transformador y, a lo largo de 30 años, superan con frecuencia el precio de compra. Por eso existen ya normas de eficiencia mínima para transformadores de distribución en la mayoría de los países, y por eso sustituir una unidad antigua puede amortizarse solo por las pérdidas.
Consejos prácticos
💡Divide ambas corrientes entre 1,732 en un transformador trifásico: es la corrección que más se olvida.
💡Las corrientes están siempre en relación inversa a las tensiones; úsalo como comprobación del resultado.
💡Dimensiona por kVA y no por kW: una carga con mal factor de potencia consume corriente plena para menos potencia activa.
💡Prevé entre un 2 y un 5 % de regulación entre la tensión de secundario de placa y la entregada a plena carga.
💡El rendimiento alcanza su máximo entre media y tres cuartos de carga, no a plena carga.
💡Las pérdidas en vacío corren siempre que la unidad está energizada y en 30 años pueden superar su precio de compra.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
✓Da la relación de transformación y ambas corrientes de devanado solo con los datos de placa
✓Identifica automáticamente la configuración a partir de la relación
✓Las corrientes alimentan directamente el cálculo de protecciones y de cables
✓Vale para cualquier transformador a través de sus tensiones y su potencia
✓Lo bastante sencillo para contrastarlo con una placa de características en obra
Limitaciones
!Usa relaciones monofásicas; las corrientes trifásicas son menores en un factor √3
!Trata la potencia de salida como kVA por rendimiento, que solo equivale a kW con factor de potencia unidad
!Supone la tensión de secundario en vacío de placa e ignora la regulación bajo carga
!Aplica una única cifra de rendimiento, cuando el rendimiento real varía con la carga
!No separa las pérdidas en vacío de las de carga, que se comportan de forma muy distinta
!No tiene en cuenta la corriente de conexión, que gobierna la elección de la protección
!Ignora la impedancia, que determina el nivel de cortocircuito en el lado de secundario
Corrientes de devanado, monofásicas y trifásicas
Los mismos transformadores calculados de las dos maneras. La columna trifásica es la que realmente lleva una unidad de distribución, y la diferencia es un factor de 1,732: suficiente para cambiar el calibre de la aparamenta en dos tallas.
La calculadora devuelve la columna monofásica. Divide entre √3 = 1,732 para obtener las cifras trifásicas que se muestran aquí.
Dividiendo la tensión de primario entre la de secundario: a = V₁/V₂. Un transformador de 11.000 V a 415 V tiene una relación de 26,51:1. La misma relación se aplica a las espiras de los devanados, y las corrientes van en relación inversa.
¿Cómo se convierten kVA en amperios?
En monofásico, I = kVA × 1000 / V. En trifásico, I = kVA × 1000 / (√3 × V). Un transformador de 100 kVA a 415 V da 241 A en monofásico pero solo 139 A en trifásico, y la distinción importa muchísimo.
¿Por qué los transformadores se caracterizan en kVA y no en kW?
Porque su límite es térmico, y el calentamiento depende de la corriente al margen de su desfase respecto de la tensión. Un transformador que alimenta una carga con factor de potencia 0,8 lleva corriente plena mientras entrega solo un 80 % de potencia activa.
¿Qué diferencia hay entre elevador y reductor?
Un transformador reductor tiene una relación mayor que 1 y baja la tensión mientras sube la corriente; uno elevador hace lo contrario. Cuál es cuál depende solo de qué devanado tiene más espiras, y el mismo transformador puede a menudo usarse en ambos sentidos.
¿Cuánta potencia pierde un transformador?
Una unidad de distribución moderna trabaja con un rendimiento del 98 al 99 %, así que un transformador de 100 kVA pierde en torno a 1 o 2 kW a plena carga. La componente en vacío de esa pérdida continúa siempre que está energizado, se consuma potencia o no.
¿Qué es la corriente de conexión de un transformador?
El pico de magnetización que se produce al energizarlo, típicamente de seis a doce veces la corriente de plena carga, que se amortigua en varios ciclos. La protección debe soportarlo sin disparar y seguir detectando un defecto real, y por eso usa características tolerantes a la conexión.
¿Qué es la regulación de tensión?
La caída de tensión de secundario entre vacío y plena carga, provocada por la propia impedancia del transformador. Suele ser del 2 al 5 %, así que una unidad con 415 V de placa puede entregar 400 V a plena carga antes de contar ninguna caída en los cables.
¿A qué carga es más eficiente un transformador?
Normalmente entre media y tres cuartos de carga, donde las pérdidas del cobre —que crecen con el cuadrado de la corriente— igualan a las pérdidas constantes del hierro. Un transformador muy sobredimensionado que trabaje poco cargado es ineficiente en términos porcentuales.
¿Por qué el transporte de energía usa alta tensión?
Porque para una potencia dada, más tensión significa menos corriente, y las pérdidas van con el cuadrado de la corriente. Elevar 100 kVA de 415 V a 11 kV reduce la corriente en un factor de 26,5 y la pérdida de transporte en un factor de 703 con el mismo conductor.
¿Para qué sirve un transformador de aislamiento?
Tiene una relación 1:1 y no cambia ninguna tensión, pero separa galvánicamente los dos circuitos. Se emplea por seguridad en entornos médicos e industriales, para reducir ruido en equipos sensibles y para establecer un sistema de puesta a tierra derivado por separado.
Glosario
Relación de transformación
La relación entre las espiras del primario y las del secundario, igual a la relación de tensiones.
kVA
Potencia aparente, el producto de tensión por corriente, en la que se caracterizan los transformadores.
Transformador reductor
Transformador con más espiras en el primario que en el secundario, que baja la tensión y sube la corriente.
Transformador elevador
Transformador con más espiras en el secundario que en el primario, que sube la tensión y baja la corriente.
Transformador de aislamiento
Transformador 1:1 que proporciona separación galvánica sin cambiar la tensión.
Corriente de conexión
El pico de magnetización que se produce al energizar, de seis a doce veces la corriente de plena carga.
Regulación de tensión
La caída de tensión de secundario entre vacío y plena carga, causada por la impedancia del transformador.
Pérdidas en vacío
Las pérdidas en el hierro que se consumen siempre que el transformador está energizado, independientes de la carga.
Pérdidas en carga
Las pérdidas en el cobre de los devanados, que crecen con el cuadrado de la corriente.
Corriente de línea
La corriente en un conductor de alimentación de un sistema trifásico, igual a kVA·1000/(√3·V).
Referencias científicas y normativas
IEC 60076-1 — Power transformers: General — International Electrotechnical Commission
IEEE C57.12.00 — Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power and Regulating Transformers — Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEC 60076-20 — Energy efficiency requirements for power transformers — International Electrotechnical Commission
EU Regulation 548/2014 — Ecodesign requirements for small, medium and large power transformers — European Commission
Heathcote, M. J., J&P Transformer Book, 13th Edition — Newnes
Conclusión
La relación de transformación de un transformador es su relación de tensiones, y sus corrientes de devanado salen de los kVA divididos entre la tensión de cada devanado, con las corrientes siempre en relación inversa a las tensiones, lo que sirve de comprobación útil. La corrección que más importa es el número de fases: esta calculadora devuelve corrientes monofásicas, y una unidad trifásica lleva un 73 % menos. Sus propios valores por defecto, 11 kV a 415 V con 100 kVA, describen un transformador que en la práctica es siempre trifásico, así que la corriente de secundario honesta son 139 A y no 241 A. Otros dos puntos se pierden con facilidad: los kVA no son kW salvo con factor de potencia unidad, y las pérdidas en vacío corren de forma continua durante toda la vida de la unidad, superando a menudo su precio de compra a lo largo de 30 años.
Prueba tu propio transformador arriba y luego barre la potencia en kVA en el gráfico para ver escalar juntas ambas corrientes de devanado.
