Calculo de protección eléctrica de transformadores en baja tensión <1000V según NEC/NFPA70/NTC2050. !!! PREMIUM !!!

Un transformador transfiere energía eléctrica (potencia) de un sistema a otro por inducción, sin conexión física entre los dos sistemas (aparte de las conexiones a tierra).

En este articulo explicamos los tipos de conexiones de los transformadores (Conexión Delta y conexión en “Y”), también revisaremos como se calcula la corriente de un transformador, tanto monofásico como trifásico.

Además enseñaremos como se calcula la protección de un transformador con interruptores, fusibles o breakers y como se calcula el cable primario y secundario para este.

La intención de este documento no es transmitir el mejor diseño de un sistema para una aplicación en particular, sino proporcionar ejemplos necesarios para entender los “mínimos” de la regla del código que deben considerarse cuando estos componentes están involucrados.

Por lo tanto los diseñadores deben considerar otros factores para el sistema, como los niveles deseados de protección contra cortocircuitos, las características de operación del transformador y la coordinación.

El artículo 450 del NEC/NFPA70/NTC2050 trata ÚNICAMENTE de los requisitos para el transformador. La ampacidad de los conductores que alimentan y se extienden desde el transformador, así como la protección contra sobrecorriente necesaria de los conductores, están cubiertas por las reglas de los Capítulos 2 y 3 del NEC/NFPA70/NTC2050.

Tipos de conexión de transformadores – Delta y Delta-Y

Transformador Delta-Delta

Los transformadores conectados en triángulo o delta tienen tres devanados conectados de extremo a extremo. Los conductores de línea se conectan a cada punto donde se encuentran dos devanados (Ver imagen 1). Este sistema se llama “Delta” porque cuando se dibuja parece un triángulo (el símbolo griego Delta para la letra D). Para un transformador delta / delta, tanto el devanado primario como el secundario están conectados en triángulo ( Ver imagen 1 ).

Transformador Delta-Y

Los transformadores conectados en estrella tienen los tres devanados conectados a un punto común por medio de un extremo del devanado. El otro extremo de los devanados se conectan a los conductores de línea. Un secundario con configuración en estrella a menudo se representa con una disposición en forma de Y ( Ver imagen 2 ).

Como se calcula la corriente de un transformador

Puede calcular la corriente de línea de un transformador se debe utilizar la fórmula adecuada para sistemas monofásicos o trifásicos:

Corriente monofasica (L-N)

I = VA ÷ Voltaje

Corriente trifasica (L-L)

I = VA ÷ (Voltaje × 1.732) 

Como se calcula la protección de sobrecorriente de un transformador (Térmica, magnética y falla a tierra)

Para proteger los devanados de un transformador contra sobrecorriente, use los porcentajes enumerados en la Tabla 450.3 (A) y Tabla 450.3 (B) y sus notas aplicables.

Selección y calculo de protección de sobrecorriente (Fusible, interruptor o breaker) en transformadores de 1000V o menos

Estas reglas se aplican a transformadores donde tanto el primario como el secundario son de 1000 V o menos. La Tabla 450.3 (B) describe los requisitos para la protección del transformador usando un dispositivo en el primario solamente y la protección usando protección primaria y secundaria. Recuerde, esto solo cubre el transformador, no los conductores.

Tabla 450.3(B). Valor nominal o ajuste máximo de la protección contra sobrecorriente para los transformadores de 1 000 V o menos (como un porcentaje de la corriente nominal del transformador):

Ejemplo de calculo de protección estándar permitida para transformadores de 1000V o menos

Para 1000 voltios o menos, los amperajes estándar o comerciales para breakers y fusibles se pueden encontrar en NEC/NFPA70/NTC2050 240.6 y se aplican de la siguiente manera:

Ejemplo de protección primaria contra sobrecorriente para transformadores de menos de 9A (1000V o menos)

Pregunta: ¿Cuál es la clasificación en amperios de una protección OCPD (dispositivos de protección contra sobrecorriente) primaria máxima para un transformador monofásico de 240 V con carga continua de 2 kVA?

Ejemplo de protección primaria contra sobrecorriente para transformadores de mas de 9 A (1000V o menos)

Pregunta: ¿Cuál es la clasificación OCPD (dispositivos de protección contra sobrecorriente) primaria máxima para un transformador trifásico de 480 V de carga continua de 45 kVA ( Imagen 3 )?

Como calcular el conductor (Cable) primario para el transformador

Dimensione los conductores primarios al menos al 125% de las cargas continuas, más el 100% de las cargas no continuas, con base en las ampacidades nominales de temperatura de las terminales (75°C o 65°C) según la Tabla 310.15 (B) (16), antes de cualquier ajuste de ampacidad debido a que esta tabla aplica para 3 conductores por tubería, si tienes mas conductores deberás aplicar también la tabla 310.15(B)(3)(A).

Tabla 310.15(B)(16) (Antes Tabla 310.16) Capacidades de corriente (Ampacity) permisibles en conductores aislados para tensiones nominales de hasta e incluyendo 2 000 V y 60 °C a 90 °C. No más de tres conductores portadores de corriente en una canalización, o cable o tierra (enterrados directamente), basadas en una temperatura ambiente de 30 °C.

Ejemplo de calculo de conductor (Cable) primario para transformador

Pregunta: ¿Qué tamaño de conductor o cable primario se puede usar para un transformador trifásico de 480 V con carga continua de 45 kVA, donde el OCPD (dispositivos de protección contra sobrecorriente) primario tiene un amperaje de 70 A?

Como calcular el conductor o cable secundario para transformadores

La ampacidad del conductor secundario debe ser al menos igual a la capacidad nominal del OCPD en la terminación de los conductores secundarios [Sec. 240,21 (C) (2)]. Suponga que los conductores secundarios transportarán la capacidad total del transformador de forma continua.

Pasos para determinar el cableado secundario:

Ejemplo de calculo de conductor secundario para transformador

Ejemplo de dimensionamiento de conductor secundario Pregunta: ¿Qué tamaño de conductor secundario se puede utilizar para un transformador trifásico de 45 kVA de carga continua, 480 V-120/208 V?

Evitando errores

Un error de cálculo puede tener resultados trágicos. Entonces, ¿cómo puede reducir las posibilidades de error en los cálculos de su transformador?

Las matemáticas involucradas no son particularmente desafiantes, pero si selecciona la fórmula incorrecta, sus resultados serán incorrectos incluso si sus matemáticas son correctas. Estos cuatro sencillos pasos le ayudarán a asegurarse de seleccionar la fórmula correcta para una aplicación determinada: