Geradores de energia são equipamentos que, como o próprio nome já diz, geram energia elétrica para uma instalação. Isso é feito por meio de transformação, seja de energia mecânica, solar, química ou outra fonte, em elétrica.

Em alguns casos, como em hospitais, o fornecimento não pode sofrer interrupções e, por isso, conhecer os fundamentos de geradores e contar com o mais adequado é muito importante.

Neste conteúdo vamos abordar os principais assuntos relacionados aos geradores. Acompanhe!

Fundamentos de geradores

Geradores standby

Um gerador standby é uma combinação de um gerador elétrico e um motor mecânico, montados juntos para formar uma única peça de equipamento. Os componentes de um gerador incluem o alternador, regulador de velocidade, sistema de distribuição e o regulador de tensão.

O sistema de distribuição é composto por vários subcomponentes que incluem a chave de Transferência Automática (ATS) e comutadores associados a distribuição. Em muitos casos, os geradores também incluem um tanque de combustível e estão equipados com uma bateria e partida elétrica.

Motor de combustão interna — Motor principal

Um motor de combustão interna converte o combustível em movimento mecânico através de suas partes móveis internas. Como o ar exterior se mistura com o combustível dentro do motor essas partes móveis inflamam a mistura ar / combustível para criar uma explosão interna controlada (combustão) dentro das cavidades conhecidas como cilindros.

Embora existam inúmeras variações do motor de combustão interna, o mais usado para sistemas geradores standby é o motor de 4 tempos. Ele é chamado assim devido aos quatro estágios distintos que ocorrem no ciclo de combustão. Esses estágios incluem a ingestão da mistura ar / combustível, a compressão dessa mistura, combustão ou explosão, e exaustão.

Refrigeração

A maioria dos principais motores para aplicações de geradores são resfriados com um sistema de resfriamento do radiador. Um ventilador é usado para mover ar suficiente sobre o radiador para manter uma temperatura moderada do motor. O calor residual é retirado do radiador para o exterior.

A manutenção rigorosa do sistema de refrigeração é necessária para manter a operação confiável. Mangueiras, nível do fluido e operação da bomba de água, devem ser cuidadosamente revisadas para um desempenho aceitável.

Combustíveis

Existem quatro combustíveis principais usados para alimentar os geradores: diesel, gás natural, GLP e gasolina. A seleção do tipo de combustível depende de variáveis como armazenamento, custo e acessibilidade. Sistemas geradores com motores diesel ou gás natural são os mais comuns em geradores standby.

Lubrificação

Os modernos motores de 4 tempos utilizam sistemas de filtro de fluxo total, que bombeiam o óleo lubrificante aos filtros montados externamente para evitar que partículas e contaminantes prejudiciais danifiquem as partes dos rolamentos. Os reservatórios de óleo de compensação são usados para manter o nível de óleo adequado e os resfriadores de óleo externos impedindo a decomposição da lubrificação devido a altas temperaturas.

Filtros de ar e combustível

Filtros de ar e combustível são elementos críticos para a operação confiável do motor principal. É essencial que um cronograma de manutenção adequado seja seguido. Um sistema que inclui linhas e filtros de combustível redundantes tem um benefício significativo em sistemas críticos nos quais um longo tempo de funcionamento deve ser suportado. Isso ocorre porque as linhas de combustível e filtros podem ser isoladas e alteradas enquanto o motor continua funcionando.

É importante ter sempre peças de reposição para filtros e outros “consumíveis” evitando assim o tempo de inatividade. O monitoramento proativo desses filtros é feito com os indicadores de pressão diferencial. Eles mostram a diferença de pressão através de um filtro ou entre duas linhas de combustível durante a operação do motor.

Quando aplicado ao ar, esses dispositivos de monitoramento proativo são conhecidos como Indicadores de Restrição de Ar. Estes fornecem um visual de indicação da necessidade de substituir um filtro de ar de admissão do tipo seco enquanto o motor do gerador estiver funcionando.

Motor de partida

O motor de partida é um dos componentes do motor principal do gerador. Ele é um dos elementos mais críticos para o uso bem-sucedido de um gerador.

A maioria dos sistemas geradores usa um motor de arranque operado por bateria, como em aplicações automotivas, embora as alternativas pneumáticas ou hidráulicas sejam encontradas às vezes nos motores principais.

O elemento crítico na partida convencional é claramente o sistema de bateria. As resistências de pré-aquecimento do motor também contribuem para a taxa de sucesso na partida, reduzindo as forças de atrito que o motor de arranque deve trabalhar contra quando energizado.

O alternador

O alternador é outro componente da nossa lista de fundamentos de geradores. Ele também é um componente crítico. Sua função principal é converter energia mecânica do motor principal em corrente alternada. Isso é semelhante ao alternador de um automóvel, no entanto, no veículo ele geralmente é conduzido por uma correia, enquanto que em um gerador ele é acionado pelo eixo principal do motor.

Regulador de tensão

Nosso próximo item da lista de fundamentos de geradores é o regulador de tensão. A função básica dele é controlar a tensão produzida na saída do alternador. O objetivo é configurar um sistema com um tempo de resposta apropriado para minimizar quedas e surtos que ocorrem conforme a carga é alterada. Outra questão a levar em consideração é o comportamento do regulador quando sujeito a cargas não lineares, como fontes de alimentação de modo de comutação mais antigas.

Cargas não lineares puxam corrente em maneira inconsistente com a forma de onda de tensão, enquanto cargas resistivas (como uma lâmpada) consomem corrente sincronizada com a forma de onda de tensão. Cargas não lineares podem interagir negativamente com um sistema gerador, comprometendo a disponibilidade da carga crítica durante a operação em standby

Regulador de velocidade

O regulador mantém o RPM constante do motor principal sob uma variedade de condições, ajustando o combustível que alimenta o motor principal. Uma frequência CA estável é necessária e é diretamente proporcional à precisão e tempo de resposta do regulador. Este item é um componente chave na determinação da qualidade da energia de saída CA.

Variação de frequência e seu impacto sobre a qualidade de energia não é um problema com o qual os usuários devem lidar quando conectados a uma rede pública estável. No entanto, os componentes eletrônicos são sensíveis e vulneráveis ​​à interrupções devido mudanças abruptas na frequência do gerador.

A capacidade do gerador de produzir uma frequência constante é diretamente proporcional à velocidade de rotação do motor principal que é controlado pelo regulador de velocidade. Um projeto de regulador isócrono (mesma velocidade) mantém a velocidade constante, independentemente do nível de carga. Pequenas variações na velocidade do motor principal ainda ocorrem e sua extensão é uma medida da estabilidade do regulador.

Atualmente os avanços dos reguladores de velocidade focam em manter a frequência dentro de mais ou menos 0,25% com tempos de resposta para alterar cargas na ordem de 1 a 3 segundos. Sistemas de governadores eletrônicos sofisticados para paralelismo foram recentemente desenvolvidos, com maior estabilidade de frequência sob uma variedade de condições.

Quando dois ou mais geradores estão em paralelo para capacidade ou redundância todos eles devem ser governados na mesma velocidade usando um gerador como a referência de frequência primária. Isso porque, se as duas fontes estiverem fora de sincronia, uma delas carregará uma fração maior da carga, o que resultará em uma correção necessária. Esses avanços são aprimoramentos bem-vindos aos requisitos de alta disponibilidade dos data centers atuais, devido à confiabilidade, manutenção reduzida e esforços de coordenação.

Aterramento

O aterramento para os geradores é fundamental e, por isso, não poderia ficar de fora da nossa lista de fundamentos de geradores. Ao considerar as melhores práticas para um gerador, o aterramento adequado deve ser o primeiro da lista. Aterramento é uma necessidade quando se trata de segurança e confiabilidade de um gerador.

O aterramento realiza as seguintes funções críticas:

  • evitar o choque ou eletrocussão de técnicos de manutenção ou reparo;
  • assegurar que os disjuntores desarmem antes que os problemas elétricos se transformem em incêndios;
  • fornecer um caminho de baixa impedância para sinais de processamento interno.

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