Conceitos Alternadores e Dimensionamento

(1)

Conceitos Básicos de Grupos Geradores

Tr

(2)

(3)

Cummins

Cummins ConfidentialConfidential

Grupo Gerador

Comando

Comando Alternador Alternador Alternador Alternador Motor Motor Motor Motor

+

(4)

Cummins

Principais Funções

Em casos de falta de Em casos de falta de energia energia O grupo gerador é um O grupo gerador é um equipamento de segurança equipamento de segurança que entra em que entra em funcionamento para funcionamento para garantir o funcionamento garantir o funcionamento vital de empresas, vital de empresas, supermercados, hospitais, supermercados, hospitais, etc… enquanto durar a etc… enquanto durar a falha da concessionária.

falha da concessionária. Quando não

Quando não eiste reiste redeede

O grupo tam!ém pode ser a O grupo tam!ém pode ser a "nica fonte de energia "nica fonte de energia

(5)

Cummins Confidential

Principais Funções

Em horários de $ico

O grupo gerador tam!ém pode ser utili%ado no intuito de gerar economia na conta de energia elétrica.

O equipamento funciona todos os dias no horário de

ponta, gerando uma

economia que pode chegar a &'( na conta.

(6)

Motor

(7)

Tipos de Motor

COMBUSTÍVEIS

) *asolina ) iesel

) *as *-$, gás natural, !iogas ) Etc.

CICLOS DE FUNCIONAMENTO

) / 0empos necessita de mistura entre gasolina e 1leo

- 4 Tempos (combustíve pu!o" # (ut$$%&'o os )!upos Cumm$s"

VELOCIDADE

) 2otores rapidos &''' 3 &4'' rpm 5'34' 6% 7 funcionamento E8$

) 2otores semi)rapidos 95'' 3 9:'' rpm 7 funcionamento continuo

) 2otores lentos ;5' 3 9''' 3 9/'' rpm 7 produção de energia3fortes pot<ncias

(8)

Frequência

= >O??E@0E =-0E?@== que é o nosso caso nos grupos geradores inverte sua polaridade + ou 7 4' ve%es por segundo, o!tendo uma frequencia de 4' 6% ou 5' ve%es em 5' 6%.

Fo!mu& *

Arequ<ncia +% B @. de pares de polos ,  velocidade de rotação ,M.s.

F

Se o / 'e p0os 1 4 (2 p&!es" Et3o * Veoc$'&'e 1 566 ,M Se o / 'e p0os 1 2 ( p&!" Et3o * Veoc$'&'e 1 7866 ,M

1 2 9

566

86 sec

1 86

+%

F

 9

7866

₈₆

sec/

86 +%

1

= frequencia deve ser constante. O numero de p1los é constante, portanto….

Cm grupo gerador deve ter sua velocidade constante para manter a estabilidade da frequência.

(9)

Senóide

0ensão máima positiva

0ensão máima negativa 9 ciclo

5' ou 4' por segundo 9 6% B um ciclo 3 segundo

(10)

e!u"ador de #e"ocidade

)

Mec:$co

D o regulador tradicional dos grupos  F

>.

 = precisão deste regulador está em volta de +3) 5(.

)

Eet!;$co

D  = precisão é da ordem de +3) 9(

O regulador mecânico Eistem dois tipos principais de

(11)

e!u"ador de #e"ocidade

O

cot!o&'o! 'e veoc$'&'e

vai agir para li!erar

mais ou menos com!ust#vel no motor, aGm de acelerar ou desacelerar, mantendo a velocidade pré)deGnida.

>omo comentamos anteriormente, a velocidade do motor deve ser constante. $ara isto, é necessário controlá)la.

(12)

e!u"ador de #e"ocidade

O p$c<-up é uma sonda que mede a velocidade do motor e envia a informação ao regulador eletrHnico.

O &tu&'o! é um sistema mecanico que atua so!re a !om!a de inIeção. O comando do atuador é gerado pelo regulador eletrHnico. $"ectric actuator Pic%&up Speed contro" unit

(13)

'ispositi(os do motor

Todos os motores modernos possuem in)meros

dispositi(os de se!urança* entre e"es+

 Press,o de ó"eo

 Temperatura da á!ua  N-(e" de á!ua

 So.re(e"ocidade

 /s dispositi(os de se!urança podem estar con0i!urados de

duas 0ormas 1a"arme ou de0eito2

- Alarme ou defeito 3 sina" de de0eito ao operador ou parada do motor

- Alarme e defeito 3 sina" de de0eito ao operador e parada do motor

(14)

Per0ormance do Grupo Gerador



Tens,o 4 mais consistente que a rede



Frequência 4 po.re em re"aç,o a rede



Mudanças de car!a resu"tam em (ariaç,o de tens,o e

0requência

5# G/# Pic% up 5tuador Potência _$6C Motor

(15)

5"ternadores C5

Baixa Tensão:



Norma"mente a tens,o de sa-da do !erador

norma"mente corresponde 7 (o"ta!em uti"i8ada

pe"as car!as9



5s tensões e con0i!urações de cone:ões

uti"i8adas s,o 0ornecida como opções padr,o

pe"os 0a.ricantes de a"ternadores9

(16)

5"ternadores C5

Média Tensão:



Grupos !eradores em M9T9 1maior que ;<<#2



=m dos crit4rio que condu8 ao uso de M9T9 4 o

taman>o?capacidade do @T5 e a quantidade de

Ca.os9



/utro crit4rio+ Tensões di0erentes na B9T9 no

(17)

Cummins Confidential Gerador 5uto $:citado 1S>unt2

Rotor Principal Estator Principal Regulador Referência Excitatriz Estator Excitatriz Rotor Ponte de Diodos Sensor Alimentação Entrada Potência Car!a

(18)

Cummins Confidential X+ (F1) XX- (F2) ! sa"da C#C# $uando dete%ta mudan&a em ' e  na sa"da do estator *ntrada C#A# A artir da sa"da do ,erador A' *x%itatri *stator *stator rin%ial Main otor otor rin%ial

(19)

Cummins Confidential Rotor Principal Estator Principal Regulador _Referência Estator Excitatriz Rotor Excitatriz Ponte de Diodos Sensor Alimentação Entrada Potência PMG Estator PMG Rotor

Gerador com $:citaç,o Andependente 1PMG2

(20)

Cummins Confidential X+ (F1) XX- (F2) ( .M/ ) Alimenta&ão ara o A'

(21)

Bene0-cios do PMG

 esposta está(e" para o

re!u"ador de tens,o

 Com uma corrente de curto

circuito de at4 <<* e"e

conse!ue manter a e:citaç,o

 Mant4m a e:citaç,o* em.ora o

!erador apresente uma queda de tens,o com a partida de a"!um motor ou outro tipo de car!a

 Por ser uma 0onte de e:citaç,o

independente* e"e 4 imune a car!as n,o "ineares

(22)

'aria&ão de tensão

X

Car,a ali%ada 0'A

 ated oad 0'A 34unt .M/ 25 5 65  ' o l t a , e 7 i +

e%uera&ão tensão

X

Car,a ali%ada 8'A

&te' Lo&' <VA 34unt .M/  - a t e d ' o l t a , e Motor 3tartin, 0'A atin, 265 955 5

Per0ormance do !erador

(23)

Cummins

Comara&ão entre /eradores



 5"ta @ueda de 5"ta @ueda de TTens,oens,o



 Perda de Campo 10a">as2Perda de Campo 10a">as2



 Sensor Sensor de Tde Tens,oens,o

Mono0ásico Mono0ásico



 Bai:a to"erDncia paraBai:a to"erDncia para

Car!as N,o&"ineares Car!as N,o&"ineares



 Bom para Partida de Motor Bom para Partida de Motor



 Bai:a @ueda de Tens,oBai:a @ueda de Tens,o



 Sustenta $:citaç,o 1Fa">a2Sustenta $:citaç,o 1Fa">a2



 Sensor Tri0ásico MSSensor Tri0ásico MS



 5"ta to"erDncia para car!as 5"ta to"erDncia para car!as

N,o&"ineares N,o&"ineares



 $:ce"ente para Partida de$:ce"ente para Partida de

Motores Motores

5uto $:citado

(24)

Cummins

Comportamento



 Carga SúbitaCarga Súbita:: Andependentemente do tipo de sistema deAndependentemente do tipo de sistema de

e:citaç,o* um !rupo !erador 4 uma 0onte "imitada de ener!ia tanto e:citaç,o* um !rupo !erador 4 uma 0onte "imitada de ener!ia tanto em termos de potência do motor 1%E2 quanto de (o"ts&ampres do em termos de potência do motor 1%E2 quanto de (o"ts&ampres do !erador 1%#529 Por isso* as mudanças de car!a causar,o !erador 1%#529 Por isso* as mudanças de car!a causar,o osci"ações transientes de

osci"ações transientes de (o"ta!em e de (o"ta!em e de 0reqência9 0reqência9 5 5 ma!nitude ema!nitude e a duraç,o destas osci"ações s,o a0etadas principa"mente pe"as a duraç,o destas osci"ações s,o a0etadas principa"mente pe"as caracter-sticas da car!a e pe"o taman>o do a"ternador em re"aç,o caracter-sticas da car!a e pe"o taman>o do a"ternador em re"aç,o 7 car!a9

7 car!a9 @uando

@uando 4 4 ap"icada ap"icada uma uma car!a* car!a* ocorre ocorre imediatamente imediatamente uma uma quedaqueda de tens,o* o re!u"ador de tens,o detecta esta queda e responde de tens,o* o re!u"ador de tens,o detecta esta queda e responde aumentando a corrente de campo para retornar 7 (o"ta!em aumentando a corrente de campo para retornar 7 (o"ta!em nomina"9 / tempo de recuperaç,o da tens,o 4 a duraç,o entre a nomina"9 / tempo de recuperaç,o da tens,o 4 a duraç,o entre a ap"icaç,o da car!a e o retorno da tens,o 7 0ai:a re!u"ada ap"icaç,o da car!a e o retorno da tens,o 7 0ai:a re!u"ada 1mostrada como I29

(25)

Cummins

; .M/ diminui a

; .M/ diminui a $ueda e redu o temo de re%uera&ão da$ueda e redu o temo de re%uera&ão da

tensão

(26)

e!i,o de tra.a">o do Gerador

Car!as capaciti(as tendem a aumentar a

tens,o de sa-da do !erador

(27)

Amportante+



5 maior parte dos a"ternadores que uti"i8amos nos nossos

!rupo !eradores podem ser uti"i8ados em di(ersas tensões 1no

caso II<?JIK#* L<?II<#* <?I#29 $sses a"ternadores s,o

mode"os com JI pontas e seu 0ec>amento pode ser aOustado

no próprio a"ternador* ou dependendo da tens,o* esse aOuste 4

0eito atra(4s do re!u"ador de tens,o9



5"!uns mode"os possuem uma tens,o dedicada* que 4 o caso

da tens,o de L<?II<# 1tam.4m usado em <<?I<# e

J;?I<# em ;<>829 $sses a"ternadores possuem um tipo de

enro"amento espec-0ico e n,o 4 poss-(e" de uti"i8á&"o em outras

tensões9

(28)

$ssa in0ormaç,o aparece no

con0i!urador de preços99

(29)

'imensionamento de Grupos

Geradores

(30)

/B$TA#/+

Q

Demonstrar os principais detalhes para

um correto dimensionamento e alguns

aspectos gerais.”

(31)

C"asses de desempen>o para a.ran!er

os requisitos dos sistemas e"4tricos

(32)

(33)

Cummins Confidential 

Trans0ormador



e"aç,o de car!as



Medições



Contas de ener!ia

;<ser=a&>es: ;<ser=a&>es:

Adenti0icar o re!ime de tra.a">o que !rupo !erador irá 0uncionar

Stand.R* Prime ou Cont-nuo9

(34)

?;MA ?;MA

5s potências para ap"icaç,o de G=P/S G$5'/$S s,o de0inidas atra(4s da norma AS/ LIL9

.. (.rime .o@er)+ 4 a potência dispon-(e" 1so. car!as (ariá(eis2

I?IH com possi.i"idade de so.recar!a de J< J >ora a cada JI >oras9

*3. (*mer,en% 3tand< .o@er)+  a potência dispon-(e" 1so.

car!as (ariá(eis2 sem possi.i"idade de so.recar!a9

C;. (.otn%ia Continua)+  a potência dispon-(e" para uti"i8aç,o

I?IH so. car!a constante* sem possi.i"idade de so.recar!a9

(35)

(36)

(37)

(38)

Perda de potência por temperatura e

a"titude

(39)

.assos ara dimensionamento do

/ruo /erador

(40)

 / trans0ormador pode estar a"i(iado9  / trans0ormador pode estar com n-(eis

de so.recar!a superiores ao que

suportaria o !rupo !erador* (isto que* a so.recar!a má:ima admitida para o !rupo !erador 4 de J< por um tempo "imitado9

(41)

(ransformador

1165 0 .otn%ia Ati=a Cos 29#5DE  5#2 *X*M.;: 1G9H 0'A .otn%ia Aarente 9I#HDE 29#5DE 1265 0'A .otn%ia Aarente 1165 0 .otn%ia Ati=a Cos 9I#HDE  5#H5 1265 x 5J2 1165 K 5JH

(42)

$:emp"o

 Tens,o+ II<?JIK #ca  ;< H8  1J:2 motor de < C#  T5P ;  1J:2 motor de I< C#  UV

 1J:2 motor de J< C#  direta  A"uminaç,o tota" de I< WE

 Sempre a car!a tota" insta"ada

possui um 0ator de uti"i8aç,o

 Procurar sempre de0inir uma

sequência de partida

 Procure partir os motores de

maior potência antes dos demais

(43)

(44)

(45)

Cummins Confidential Tempo C a r ! a 5 1 5 2 5 5 1 5 2 5 5 1 5 2 5 LOAD 1 CARGA 2 TOTAL CARGA 1

Se)uência de Partida

(46)

Steps de entrada das car!as

 5p"ique car!as de uma 0orma

tempori8ada .uscando diminuir os distur.ios na tens,o e na 0requência

 Considerar sistemas de

trans0erência e PXC para tempori8aç,o

 Parta motores maiores primeiro  Sempre a car!a tota" insta"ada

possui um 0ator de uti"i8aç,o

 =ti"i8e m4todos que redu8em as

correntes e"e(adas na partida 1so0t start* estre"a?triDn!u"o* etc992

(47)

(48)

(49)

Cummins Confidential Tempo C a r ! a 5 1 5 2 5 5 1 5 2 5 5 1 5 2 5 LOAD 1 CARGA 2 TOTAL CARGA 1 CARGA 2 TOTAL

Se)uência de Partida

(50)

Cummins Confidential $:emp"o

 Tens,o+ II<?JIK #ca  ;< H8  Corrente má:9  << 5

 Potência 5ti(a  J< WE

 Potência 5parente  JJ W#5  Fator de Potência  <*YI

 Sa.er se toda a car!a medida

estará sendo uti"i8ada com o Grupo Gerador9

 Nem sempre conse!uimos

identi0icar e re!istrar os tipos de partida das máquinas9

 @uando medimos duas ou

mais car!as separadamente* nem sempre o !rupo !erador atenderá a demanda má:ima das mesmas9

(51)

/s cá"cu"os de i"uminaç,o s,o .astante diretos* uma soma da potência de "Dmpadas ou acessório* ou da potência requerida para os circuitos de

i"uminaç,o

mais a potência requerida para reatores9 /s tipos comuns de i"uminaç,o s,o+

 Ancandescente  F"uorescente

 A"uminaç,o de descar!a de !ásZ

 A"uminaç,o de descar!a de sódio de .ai:a press,o* sódio de a"ta press,o*

etcZ

(52)

$:emp"o

 'emanda  Consumo

 'escon>ecemos os tipos de

partida das car!as mais cr-ticas9

 N,o s,o re!istrados as

correntes de partida* .em como a duraç,o destas 1tempo29

(53)

Non"inear Xoad Harmonics



Car!as indu8em correntes

>arm[nicas



Correntes Harmonicas

Causam aquecimento no

a"ternador



Correntes >arm[nicas 0a8em

circu"ar corrente pe"o neutro



#TH' Causam aquecimento

na car!a* particu"armente nos

motores

(54)

ecomendações



Superdimensionamento do a"ternador & J  <



5"!uns mode"os com dri(ers de ; Pu"sos 1sem 0i"tro2

c>e!am a requerer J<< de

superdimensionamento do 5"ternator



e!u"ador $"etr[nico de (e"ocidade



Bai:a reatDncia 1JI \ su.transitória2

(55)

esposta do motor com So0t Start



Pode si!ni0icamente redu8ir

a capacidade do !erador



5"ternadores

superdimensionados ser,o

necessários ao menos que o

sistema seOa pro(ido de

(56)

 /s dispositi(os como =PS* An(ersores de 0requência* So0t Start*

!era"mente s,o sens-(eis a quedas de tens,o e osci"ações de 0reqência9

 Sempre que um !rupo !erador 0or a"imentar a"!um tipo de car!a

de0ormante* recomenda&se que o !rupo seOa dotado de reguladorregulador eletrônico de velocidade e PMG

eletrônico de velocidade e PMG

&argas Deformantes

(57)

(58)

Medições e Car!a Ansta"ada tota"

 No >orário de ponta* a demanda do c"iente será em torno de K<<%E* pois as car!as t4rmicas mais pesadas do sistema de ar condicionado do S>oppin! nesse per-odo estar,o des"i!adas9

 Fora da ponta* o c"iente irá administrar as car!as atra(4s do contro"ador de demanda dispon-(e" no contro"ador da c>a(e de trans0erência des"i!ando as car!as menos prioritárias9

(59)

(60)

(61)

(62)

Conc"usões e ecomendações

 Amp"ementar seqência de partida

 =ti"i8e m)"tip"as trans0erências ou outro contro"e de car!a  $sta.i"i8e o !erador entre a partida e a cone:,o das car!as  Parta os motores maiores e car!as prioritárias primeiro

 Para car!as n,o "ineares e de0ormantes 1PMG e 9$9#92