A partida de um motor trifásico em um gerador geralmente é considerada uma questão de dimensionamento. Na verdade, é uma questão de compra. O grupo gerador precisa suprir a demanda de partida do motor, e não sua carga de operação, e essa demanda pode ser várias vezes maior que a carga em regime permanente. Mas, na maioria das instalações, reduzir a demanda com um motor de partida custa menos do que comprar um grupo gerador com capacidade suficiente para absorvê-la.
"Compre um gerador maior" é a frase mais cara neste ramo, e geralmente é a compra errada.
Você já conhece o padrão da armadilha. A lista de cargas resulta em um único número, o conjunto é ordenado com base nesse número e a primeira partida do motor desliga toda a usina. O que vem a seguir é a parte mais difícil de encontrar. Abordaremos o que o conjunto realmente faz durante uma partida, a comutação que desliga mais instalações do que o pico inicial, o cálculo que compara um motor de partida com a capacidade do gerador e o que fazer no dia em que uma partida ainda falha.
Construímos sistemas trifásicos de até 3,000 kW e, frequentemente, informamos aos compradores que eles precisam de um sistema menor.
Envie-nos a placa de identificação do motor e o seu método de partida, e nós lhe diremos se o conjunto ou o motor de arranque é a solução mais econômica. Fale com nossa equipe de engenharia →
Principais lições
- O motor de arranque costuma ser a compra mais barata: os motores de arranque suaves custam aproximadamente 30-60% abaixo de um VFD comparávele por uma fração do preço da capacidade do gerador que eles economizam.
- A queda de tensão é o verdadeiro limite, não a corrente. A maioria das cargas industriais tolera de 15 a 20%; acima de aproximadamente 35%, os contatores desligam.
- O mudança estrela-triângulo pode produzir uma segunda corrente de entrada maior que a primeira. É isso que aciona os conjuntos marginais.
- Iniciando o maior motor primeiro E livrar-se de outras cargas não custa nada e pode remover uma quantidade definida.
- Às vezes, a resposta honesta é um conjunto maior. Este artigo explica quando.
Por que ligar um motor trifásico em um gerador é uma decisão de compra
O cálculo do dimensionamento é público e conciso, e não será repetido aqui. Nosso guia para geradores a diesel trifásicos explica o cálculo da potência de partida em kVA, o código NEMA e a função de cada método de partida. Se você ainda não fez esse cálculo, comece por lá.
Este artigo retoma o assunto de onde o anterior parou. Uma vez conhecida a demanda inicial, você tem duas maneiras de atendê-la. Você pode comprar um conjunto que absorva o pico de demanda ou pode reduzir esse pico comprando um conjunto menor.
Esses dois percursos têm preços diferentes, e a diferença costuma ser maior do que o preço do percurso inicial. O restante deste artigo é uma comparação.
Para saber a corrente que seu painel de distribuição deve suportar durante a partida, consulte nosso guia de amperagem de geradores trifásicos .
O que acontece quando você liga um motor trifásico em um gerador?
Na prática, o conjunto não vê simplesmente uma carga maior. Ele vê um degrau, e a forma como reage a esse degrau determina se a inicialização será bem-sucedida.
Qual a queda de tensão aceitável na partida de um motor?
A tensão nos terminais cai drasticamente nos primeiros instantes da partida, e depois se recupera. A profundidade é o número que importa.
- 15-20% é o limite de trabalho usual para cargas industriais gerais.
- Sobre 10% quando componentes eletrônicos sensíveis compartilham o barramento
- Passado aproximadamente 35%Os motores de arranque magnéticos podem se soltar em vez de continuar funcionando.
A recuperação é tão importante quanto a profundidade da queda. O grupo gerador deve retornar a pelo menos 90% da tensão nominal com a carga ainda aplicada, o que significa que a queda sustentada deve ser inferior a 10% ( Buckeye Power Sales ). Uma queda profunda que se recupera em um segundo é tolerável. Uma queda superficial que persiste não é, e a rapidez com que o grupo gerador se recupera é uma propriedade do alternador, abordada em nosso guia de especificações de alternadores para geradores.
Esses valores são a razão pela qual as "regras práticas" que você encontra divergem entre si. Cada uma delas é um limite de queda de tensão disfarçado, e o limite correto depende do restante da sua rede elétrica.
Quando o titular desiste em vez do set
Uma queda brusca de nível nem sempre causa a parada do motor. Pode ser que o motor de arranque se desconecte.
Contatores mantidos fechados por magnetismo se desprendem quando a tensão cai drasticamente. O motor então perde a alimentação durante a aceleração, entra em ponto morto e reinicia quando a tensão retorna ou permanece parado, consumindo corrente de rotor bloqueado. Partidas mecânicas evitam esse problema, razão pela qual são mais caras e especificadas para cargas de partida difícil.
A mesma vibração aparece na extremidade da carga quando os cabos são subdimensionados, mas a causa é diferente. Trata-se de um problema no condutor, e nosso guia de conexão elétrica do grupo gerador aborda esse assunto. Este artigo trata da queda de tensão no grupo gerador.
A transição que a maioria das pessoas não percebe.
Eis o tipo de fracasso que pega as pessoas desprevenidas, e que raramente é registrado por escrito.
Um arrancador estrela-triângulo aciona o motor com uma tensão reduzida até que ele atinja a velocidade nominal, quando então comuta para a tensão de operação. Na versão comum com transição aberta , o motor é brevemente desconectado durante essa comutação.
Por um instante, o motor é um gerador girando sem alimentação. Quando os contatos se fecham novamente, ele pode ser reconectado fora de sincronismo com a alimentação, e a corrente resultante pode exceder a corrente inicial de partida. O conjunto que sobreviveu à partida então desarma na comutação.
Um acionador de transição fechada mantém o motor conectado durante toda a operação e evita o desligamento. Se o seu gerador desligar um ou dois segundos após uma partida inicial bem-sucedida, suspeite da comutação antes de suspeitar do gerador.
Qual o custo de reduzir a demanda inicial?
Qual o custo de compra de cada método?
As faixas de potência abaixo são valores de mercado para motores na faixa de 7.5 a 37 kW e variam bastante de acordo com a marca e a necessidade de painéis elétricos no local. Considere-as como estimativas, não como valores exatos.
| Forma | Custo típico do dispositivo | Capacidade que tende a economizar |
|---|---|---|
| Diretamente online | linha de base, um contator e sobrecarga | Nenhum |
| Estrela-delta | baixo, um painel e um temporizador | moderada |
| Soft starter | grosseiramente $ 200-800 | grande |
| VFD | grosseiramente $ 400-1,800 | grande, além de controle de velocidade |
O preço do dispositivo subestima a diferença em uma instalação real. Um inversor de frequência geralmente precisa de um reator de linha, às vezes um filtro e cabo blindado, além de refrigeração do painel, itens que um soft starter não requer. Esses custos adicionais podem elevar o preço de uma instalação de inversor em 20 a 40% acima do preço da unidade básica, e de duas a três vezes o preço de um soft starter para a mesma aplicação.
O efeito de cada método na demanda inicial é descrito nos dados de aplicação dos fabricantes, e o manual de aplicação da Cummins documenta os fatores de redução.
A comparação que importa não é entre o soft starter e o inversor de frequência. O que importa é comparar cada um deles com a capacidade do gerador que eles reduzem.
O conjunto que você recebe para encolher
Reduzir a corrente de partida não altera apenas os valores de partida. Pode mudar a máquina que você compra.
Considere um exemplo ilustrativo. Um motor com alta demanda de partida direta exige um conjunto de partida de tamanho imediatamente inferior. Um soft starter reduz significativamente o pico de demanda, permitindo que o mesmo motor utilize um conjunto de partida de tamanho inferior. Se essa melhoria for mais vantajosa do que o custo do soft starter, este se torna gratuito.
Este é o processo de cálculo completo; vale a pena esboçá-lo no papel antes de fazer um pedido. Um estudo de caso envolvendo um projeto de tratamento de água ilustra uma comparação de opções semelhantes em maior escala: para as mesmas condições de partida, a solução com gerador custa 180,000, enquanto a solução com soft starter custa apenas 75,000.
Dmitri solicitou o orçamento de um conjunto de partida reserva para um secador de grãos com um único motor de ventilador grande. A partida direta exigia um conjunto com duas bandas acima da carga de operação, e o preço para isso inviabilizou o projeto. Um soft starter para esse motor reduziu o conjunto necessário, e o pacote completo ficou mais barato do que o gerador maior sozinho. Ninguém havia oferecido essa opção a ele, porque o fornecedor de geradores não vendia arrancadores.
Quantas partidas são necessárias para que o titular pague?
Considere o custo adicional do conjunto maior e divida-o pelo custo anual que a alternativa de partida automática introduz. Um motor de partida suave que custa algumas centenas de dólares, em comparação com um conjunto maior que custa vários milhares, se paga no primeiro dia, porque o gerador e o motor de partida são comprados apenas uma vez.
O cálculo se inverte quando você tem muitos motores. Um motor de partida por motor acaba encarecendo bastante, e um conjunto um pouco maior pode ser a opção mais econômica.
Partida de vários motores trifásicos com um único gerador
Sequência e Corte de Carga
A regra de sequência é a capacidade mais barata que você jamais comprará, porque é gratuita.
Ligue primeiro o motor maior, com todos os outros desligados do barramento, e depois ligue os demais um de cada vez. As partidas simultâneas somam seus picos de potência e exigem uma potência específica por um instante que dura um segundo, conforme o guia de dimensionamento da FHWA . Com a partida escalonada, o conjunto recebe apenas a maior potência de partida individual, além da carga em funcionamento.
O corte de energia é a mesma ideia aplicada propositalmente. Desligar uma carga não essencial durante os segundos em que um motor grande acelera libera capacidade que você já possui, e não custa nada além de um sinal de controle.
Uma precaução quanto à sequência de partida: um gerador que liga um motor uma vez pode não conseguir ligá-lo duas vezes em rápida sucessão, pois o motor precisa de tempo para recuperar a rotação e o alternador, a voltagem. Deixe um intervalo entre as partidas e verifique se o gerador recuperou a rotação antes de ligar o próximo motor.
Nadia administrava uma unidade de movimentação de materiais onde duas esteiras transportadoras iniciavam a operação simultaneamente, causando o desligamento do conjunto quase todas as manhãs. A solução foi a instalação de um temporizador de sequenciamento e a remoção de cargas não essenciais, sem nenhum investimento inicial. O conjunto que "precisava ser substituído" não precisava de substituição.
Técnicas de partida que não custam nada
Antes de investir qualquer capital, verifique o que o equipamento utilizado pode fazer por você.
- Ligue o motor sem carga. Um compressor com válvula de alívio, ou uma máquina com embreagem, inicia a partida praticamente sem carga. A demanda de torque de partida diminui com isso.
- Desengate o equipamento acionado Para a primeira execução, conecte-o novamente assim que o conjunto estiver testado e aprovado.
Esses dispositivos não custam nada e, às vezes, resolvem o problema completamente. Um compressor que inicia com a válvula de alívio fechada é diferente de um que inicia com a pressão máxima.
Nossa comparação entre conversor de fase e gerador abrange a decisão mais ampla caso você esteja avaliando alternativas a um sistema trifásico.
Quando ainda assim não liga
Analise o sintoma em vez de tentar adivinhar:
| O que você vê | O que isso geralmente significa | Verifique primeiro |
|---|---|---|
| O disjuntor desarma no instante em que o motor é ligado. | A demanda inicial excede a capacidade de entrega do conjunto. | Meça a tensão nos terminais durante a partida. |
| O conjunto tropeça um ou dois segundos após um bom começo. | Transição estrela-delta, onde a transição aberta pode produzir uma segunda corrente de pico. | Mude para um motor de partida de transição fechada ou verifique o tempo de comutação. |
| O contator vibra e o motor nunca atinge a velocidade desejada. | O declive é mais profundo do que o motor de arranque consegue atravessar. | Instale um motor de arranque com acionamento mecânico ou reduza a demanda de partida. |
| Funciona uma vez, mas não na tentativa seguinte. | Tempo de recuperação insuficiente entre as partidas. | Deixe um intervalo e confirme se a voltagem foi recuperada. |
Se a demanda inicial exceder o que o conjunto pode fornecer, nenhuma sequência ou truque inicial resolverá o problema. Essa é a realidade, e às vezes é a correta.
Rafael especificou um conjunto de partida para uma serraria a partir de uma lista de cargas que previa uma partida suave. O soft starter foi descartado durante a aquisição, e o conjunto não conseguia dar partida direta no motor principal. A solução ideal seria o conjunto de partida especificado, mas um conjunto maior também teria resolvido o problema, a um custo várias vezes maior.
Nossa linha de geradores a diesel abrange os tamanhos que normalmente compõem essas decisões.
Perguntas frequentes
É mais barato comprar um soft starter ou um gerador maior?
Geralmente, utiliza-se um soft starter. Um soft starter para um pequeno motor industrial custa algumas centenas de dólares, enquanto a capacidade do gerador que ele pode liberar vale consideravelmente mais, e o gerador é comprado apenas uma vez. A exceção é uma instalação com muitos motores, onde um soft starter por motor acaba encarecendo o produto, e um conjunto um pouco maior pode ser a opção mais econômica.
Por que meu gerador desliga quando um motor é ligado?
Na maioria das vezes, a queda de tensão é maior do que a barra pode tolerar, e o contator desarma em vez do conjunto parar. Em uma partida estrela-triângulo, o desarme pode ocorrer na comutação, onde uma transição aberta pode produzir uma segunda corrente de partida maior do que a inicial. Meça a tensão no conjunto durante a partida para diferenciar as duas situações.
Posso ligar um motor grande em um gerador pequeno?
Às vezes, e o método de partida é o que determina isso. Um arrancador de tensão reduzida ou um inversor de frequência diminui a demanda de partida o suficiente para que um gerador muito menor consiga acionar o motor, principalmente se o motor estiver funcionando sem carga. Quando o gerador não consegue atender à demanda de partida nem mesmo com um arrancador, nenhuma sequência ou configuração o salvará.
Qual é a maneira mais barata de dar partida em um motor de gerador?
Ligue o gerador sem carga, ligue-o antes de qualquer outro no barramento e escalone a partida dos demais motores após ele. Essas três medidas não custam nada. Se o gerador ainda apresentar desempenho instável, um soft starter geralmente é a solução mais barata e pode reduzir o tamanho do gerador em vez de apenas controlar a sobretensão.
Conclusão
A partida de um motor trifásico com um gerador se resume a uma comparação, e essa comparação é financeira. Você pode comprar um conjunto gerador grande o suficiente para absorver o pico de partida, ou pode gastar menos em equipamentos que reduzem o pico e comprar um conjunto gerador menor.
A queda de tensão, e não a corrente, define o limite. Mantenha-a dentro dos limites toleráveis pelo barramento, observe a comutação estrela-triângulo e escalone os motores para que o conjunto nunca tenha duas partidas simultâneas. Essas medidas não custam nada e resolvem mais problemas do que a maioria das pessoas imagina.
Nos casos em que isso não seja suficiente, um soft starter geralmente custa menos do que a capacidade que ele economiza. E quando nem isso resolve, um conjunto maior é a solução honesta, e não um fracasso de vendas.
