Grupos geradores a diesel movidos a Cummins: como selecionar a potência correta

Uma fábrica de processamento de alimentos no norte do México instalou um grupo gerador de 150 kVA movido por um motor diesel Cummins Inc. em março de 2024. Durante o comissionamento, um engenheiro ligou um compressor de refrigeração de 75 kW; a tensão caiu abaixo de 80% da nominal e o controlador desarmou por subtensão. O estudo de dimensionamento somou apenas os valores de kW em funcionamento e ignorou a corrente do rotor bloqueado. A seleção da saída correta para um conjunto alimentado pela Cummins requer um perfil de carga, classificações ISO 8528-1, verificações de corrente de partida e redução de capacidade no local.

Saiba o que realmente significa uma classificação de potência de grupo gerador

A ISO 8528-1 define três classificações de saída distintas para um grupo gerador - reserva, principal e contínuo - e a classificação determina quantas horas por ano e em qual fator de carga o grupo pode funcionar sem danos. A escolha da classificação errada produz falhas prematuras do motor ou custos de capital desnecessários. A "potência" da placa de identificação de um aparelho não é um único número: a mesma unidade física pode ser classificada como 220 kVA em espera e 200 kVA principal.

Yangzhou Aiweite Electromechanical Co., Ltd., fabricante de grupos geradores que opera desde 2008 e cobre 1 kVA a 2.500 kVA, classifica seus grupos alimentados pela Cummins sob a mesma estrutura ISO 8528-1.

Crie um perfil de carga completo antes de calcular

Um cálculo válido de potência de saída começa com um perfil de carga que lista todos os dispositivos conectados como kVA em execução, kVA inicial e ciclo de trabalho; a soma dos kW da placa de identificação por si só não pode prever o comportamento da tensão transitória. O perfil deve cobrir o pior caso operacional, e não o dia normal, para que o conjunto possa sobreviver à maior partida simultânea que possa ocorrer.

Construa o perfil em cinco etapas:

1. Inventariar cada carga com sua placa de identificação kW
2. Converta kW em kVA usando o fator de potência operacional de cada dispositivo
3. Identifique a corrente de partida de cada motor
4. Definir ciclos de trabalho para cargas intermitentes
5. Identifique a maior etapa de carga única que pode ser ligada de uma só vez

As cargas do motor dominam o cálculo. A NEMA MG-1 especifica que um motor de indução Projeto B consome de 6 a 7,5 vezes a corrente de carga total durante a partida através da linha, portanto, o perfil de carga deve capturar os dados do motor separadamente das cargas resistivas.

Quando o pedido abrange fábricas, projetos de infraestrutura e energia de emergência , o perfil deve ser validado em relação a cada ciclo de trabalho que o local pode produzir.

Calcule kVA com corrente inicial incluída

A classificação mínima definida é igual ao kVA de funcionamento de todas as cargas mais a diferença entre o kVA de partida e o kVA de funcionamento do maior motor, verificado em relação ao limite de queda de tensão transitória da NFPA 110 de 20%.

O kVA de funcionamento trifásico é kW dividido pelo fator de potência. O kVA de partida trifásico é a corrente do rotor bloqueado vezes a tensão da linha vezes 1,732, dividido por 1.000.

Exemplo: uma linha de embalagem possui 60 kW de máquinas conectadas com fator de potência de 0,85, ou 71 kVA em funcionamento, além de um compressor de ar de 45 kW com partida direta. O compressor consome 53 kVA em funcionamento e 334kVA durante uma partida com 6,3 vezes a corrente de plena carga. O cálculo é 71 (334 - 53) = 352kVA. Um conjunto de 350kVA não tem margem, portanto a seleção correta é a próxima classificação padrão, um conjunto de 400 kVA.

Reduza o multiplicador inicial para diminuir o tamanho do conjunto

Uma partida estrela-triângulo limita a corrente de partida em 2,5 a 3,5 vezes a corrente de carga total; um soft starter produz de 3,0 a 4,5 vezes; um conversor de frequência variável produz 1,0 a 1,5 vezes. Para o compressor de 45 kW, um soft starter reduz a classificação exigida de 352 kVA para cerca de 230 kVA, uma redução de cerca de 35%.

Para uma necessidade calculada entre 100 kVA e 400 kVA, a gama de produtos organiza conjuntos universais numa faixa de 100-400 kVA com 10-15% de reserva para crescimento futuro da carga.

Grupos geradores universais a diesel de 100-400 kVA para potência média Esta série de potência média cobre a faixa calculada de 100-400 kVA com capacidade de reserva, mas em altas altitudes e temperaturas a saída deve ser reduzida. Verifique as especificações para confirmar se o kVA corrigido atende às condições do seu local. Ver Produto →

Aplicar Derating para Altitude e Temperatura

Acima do local de referência do fabricante - normalmente 1.000 m de altitude e 40 graus C ambiente - um grupo gerador a diesel turboalimentado perde cerca de 3% da potência nominal para cada 300 m adicionais de altitude e cerca de 2% para cada 5 graus C adicionais de temperatura. Um conjunto de 350 kVA instalado a 1.600 m e 45 graus C pode fornecer apenas cerca de 92% de sua potência nominal, ou 322kVA.

Para o requisito de redução de potência, combine o kVA corrigido com uma faixa de potência padrão e confirme o par motor-alternador com a folha de dados do fabricante. A Yangzhou Aiweite organiza sua linha alimentada pela Cummins em quatro faixas de 10 kVA a 2.500 kVA, para que um valor reduzido possa ser igualado ao próximo conjunto de padrões mais elevados.

Grupos geradores a diesel movidos a Cummins com múltiplas faixas de potência Depois de reduzir o kVA necessário, esta linha alimentada pela Cummins oferece conjuntos padrão de 10 a 2.500 kVA em quatro bandas, facilitando a seleção da próxima unidade superior que corresponda à saída corrigida. Ver Produto →

Planeje a sequência de aceitação de carga

A carga deve ser aplicada em etapas controladas e não em um bloco; dar partida primeiro no motor maior, após a estabilização da tensão e da frequência, mantém a queda transitória de tensão abaixo do limite de 20% da NFPA 110.

1. Ligue o conjunto sem carga e aguarde de 10 a 15 segundos para que o governador e o regulador automático de tensão se estabilizem.
2. Feche primeiro o contator do motor maior e depois adicione cargas menores.
3. Aguarde de 5 a 10 segundos para que a tensão e a frequência se recuperem antes da próxima etapa.
4. Insira as cargas restantes em ordem decrescente de kVA.

Combine o tipo de estrutura com o local de instalação

O tipo de gabinete - skid aberto, dossel silencioso, contêiner ou reboque - não altera a classificação de kVA exigida, mas um gabinete acústico compacto aumenta a temperatura dos componentes e pode reduzir a produção a longo prazo em 2% a 3% nas mesmas condições ambientais. A redução é pequena, mas é importante no topo da faixa de potência.

Os conjuntos silenciosos são adequados para locais sensíveis ao ruído, como hospitais e parques industriais urbanos; os conjuntos de tipo aberto pertencem a salas de máquinas dedicadas; conjuntos do tipo contêiner fornecem energia externa modular à prova de intempéries; conjuntos tipo reboque atendem frotas de aluguel e projetos móveis. O diferenças estruturais entre unidades do tipo aberto e do tipo silencioso afetam o acesso para manutenção, o fluxo de resfriamento e o ruído do gabinete; portanto, escolha a estrutura após confirmar a classe de kVA, e não antes.

Grupos geradores a diesel do tipo silencioso para locais sensíveis ao ruído Para hospitais, parques urbanos ou outros locais sensíveis ao ruído, estes grupos geradores fechados de baixo ruído são a estrutura adequada. Eles fornecem operação à prova de poeira e intempéries, mantendo o som dentro dos limites urbanos. Ver Produto →

Erros comuns de dimensionamento que causam falhas em campo

Cinco erros de dimensionamento levam a falhas prematuras do gerador e disparos indesejados; o método de cálculo acima evita todos eles.

• Dimensionamento apenas a partir de kW em funcionamento, sem verificação da corrente de partida para o motor maior.
• Misturar valores de kW e kVA sem aplicar fator de potência.
• Usando uma classificação de espera para um aplicativo que executa mais de 500 horas por ano.
• Omitindo a redução de altitude e temperatura em climas montanhosos ou quentes.
• Não deixando reserva de capacidade; 10% a 15% acima do mínimo calculado é um piso prático.

Perguntas sobre dimensionamento que surgem durante a aquisição

Qual é a diferença entre kW e kVA no dimensionamento do gerador?

kW mede a potência real consumida pela carga; kVA mede a potência aparente. O alternador é classificado em kVA e o motor diesel é classificado em kW. Com um fator de potência de 0,8, um conjunto de 200 kVA fornece 160 kW de potência real, portanto, uma carga de 200 kW com o mesmo fator de potência precisa de um conjunto de 250 kVA.

Quanto da potência nominal de um conjunto alimentado pela Cummins pode ser usada continuamente?

De acordo com a ISO 8528-1, um conjunto de classificação principal funciona um número ilimitado de horas por ano, mas a carga base deve permanecer igual ou inferior a 70% da classificação principal. Um conjunto de classificação contínua é projetado para cargas constantes de 70% a 100% de sua classificação. Um aparelho com classificação de espera não deve exceder 500 horas de operação por ano.

Um soft starter reduz o tamanho necessário do gerador?

Sim. Um soft starter limita a corrente de partida do motor em 3,0 a 4,5 vezes a corrente de plena carga, em comparação com 6,0 a 7,5 vezes para partida direta. No exemplo do compressor de 45 kW, a classificação definida necessária cai de 352 kVA para cerca de 230 kVA, uma redução de cerca de 35%, o que move a seleção para uma faixa de potência menor.

Qual limite de queda de tensão o dimensionamento deve atingir?

A NFPA 110 estabelece um limite de queda de tensão de 20% para sistemas de energia de emergência quando a carga nominal é aplicada em uma única etapa. As especificações do data center geralmente exigem 15%, portanto a especificação do projeto deve ser confirmada antes que o tamanho do alternador seja finalizado.