¿Por qué la capacidad nominal del transformador se expresa en potencia aparente, mientras que la capacidad nominal del generador se expresa en potencia activa?

Recientemente, un técnico de mantenimiento en el lugar preguntó sobre el factor de potencia de los transformadores. Lo expliqué discutiendo por qué los transformadores usan potencia aparente para representar su capacidad. A continuación, exploraremos este tema en dos partes:

parte 1: Relación entre potencia aparente, potencia activa y sus unidades

Para aquellos con una comprensión básica, pueden saltarse esta sección y pasar a la Parte 2.

Primero, aclaremos un concepto: W (watt) y VA (voltio-amperio) son unidades dimensionalmente iguales, al igual que var (voltio-amperio reactivos).

kW es la unidad de potencia activa (P).

kVA es la unidad de potencia aparente (S).

kvar es la unidad de potencia reactiva (Q).

En sistemas de corriente alterna:

El producto punto del voltaje y la corriente representa la potencia activa (P), medida en W.

El producto cruzado de voltaje y corriente representa la potencia reactiva (Q), medida en var.

El producto de los valores RMS del voltaje y la corriente representa la potencia aparente (S), medida en VA, expresada como S = U × I.

La relación entre estas tres se da por la ecuación: S² = P² + Q².

la potencia activa se convierte finalmente en diversas formas de disipación de energía, como energía mecánica o térmica.

la potencia reactiva se intercambia entre inductores y capacitores y no se consume bajo condiciones ideales.

parte 2: ¿Por qué son diferentes las unidades de los transformadores y los generadores?

​ Transformadores

función: Los transformadores cambian el voltaje y la corriente, no la energía eléctrica. Tienen pérdidas mínimas de potencia activa (ignorando las pérdidas de hierro y cobre), lo que significa que la capacidad es la misma en ambos lados.

características de Carga: Las cargas de los transformadores pueden ser resistivas, inductivas o capacitivas, lo que resulta en factores de potencia variables. Esto significa que la potencia de salida incluye tanto potencia activa como potencia reactiva (usada para establecer campos magnéticos o eléctricos).

medición Unificada: Dado que los transformadores pueden conectarse a diferentes tipos de cargas, el factor de potencia varía. La potencia aparente permanece como un valor constante, no afectado por las características de la carga, lo que la convierte en una medida unificada de la capacidad máxima de transmisión del transformador. Por lo tanto, usar la potencia aparente para representar la capacidad nominal del transformador refleja de manera más precisa su capacidad de soporte y límites de diseño.

Alternativamente, si los transformadores se etiquetaran con potencia activa, las características de la carga serían desconocidas, lo que haría que dicha etiqueta fuera impráctica.

​ Generadores

función: Los generadores están diseñados para producir potencia activa mientras también regulan la potencia reactiva. Por lo tanto, los generadores se preocupan principalmente por la potencia activa, y su capacidad nominal se expresa en unidades de potencia activa.

uso práctico: En la mayoría de las aplicaciones, a los usuarios les interesa saber cuánta potencia activa puede proporcionar un generador, ya que esto determina directamente la carga real que puede manejar. Esto es similar al caso de los motores eléctricos.

​ Conclusión

Los transformadores y los generadores utilizan indicadores de potencia diferentes para representar su capacidad nominal debido a sus roles distintos en el sistema eléctrico. Este enfoque se alinea mejor con sus aplicaciones prácticas y necesidades de evaluación del rendimiento.

transformadores: Usan potencia aparente (kVA) para reflejar su capacidad de manejar características de carga variables.

generadores: Usan potencia activa (kW) para indicar su capacidad de manejar cargas reales.

En aplicaciones prácticas, también es posible convertir la capacidad nominal de los generadores a potencia aparente o los transformadores a potencia activa según sea necesario.

¡Házmelo saber si se requiere más aclaración o ajustes!