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DT-5 - Características e Especificações de Geradores<br />7. CARACTERÍSTICAS DE<br />DESEMPENHO<br />7.1. POTÊNCIA NOMINAL<br />É a potência que o gerador pode fornecer, dentro<br />de suas características nominais, em regime<br />contínuo. O conceito de potência nominal, ou seja,<br />a potência que o gerador pode fornecer, está<br />intimamente ligado à elevação de temperatura do<br />enrolamento (Tab. 7.1.1).<br />Sabemos que o gerador pode acionar cargas de<br />potência bem acima de sua potência nominal até<br />quase atingir o limite de estabilidade. O que<br />acontece, porém, é que se esta sobrecarga for<br />excessiva, isto é, for exigida do gerador uma<br />potência muito acima daquela para a qual foi<br />projetado, o aquecimento normal será ultrapassado<br />e a vida do gerador será diminuída, podendo ele,<br />até mesmo, queimar-se rapidamente.<br />Portanto, se um gerador for conectado a cargas<br />com fatores de potência distintos, é preciso<br />averiguar antes quais os componentes de potência<br />ativa e reativa das cargas e então determinar a<br />potência aparente total, bem como o fator de<br />potência geral.<br />S =<br />2<br />(P1+ P2+...+ Pn ) +(Q1+Q2+...+Qn )<br />Onde:<br />S - potência aparente total (VA)<br />P1...n - componentes de potência ativa de cada<br />fonte consumidora (W)<br />Q1...n - componentes de potência reativa de cada<br />fonte consumidora (VAr)<br />Cos = P<br />S<br />2<br />Classe de Isolamento A E B F H<br />Temperatura ambiente ºC 40 40 40 40 40<br />t= elevaçao de<br />temperatura<br />(método de resistência)<br />Diferença entre o ponto<br />mais quente e a<br />temperatura média<br />Total: temperatura do<br />ponto mais quente<br />ºC 60 75 80 100 125<br />ºC 5 5 10 15 15<br />ºC 105 120 130 155 180<br />Tabela 7.1.1 - Composição da temperatura em<br />função da classe de isolamento.<br />A potência do gerador é fixada em relação a<br />potência das fontes consumidoras ou de acordo<br />com a potência do motor do acionamento:<br />A) Fixação de potência de acordo com a potência<br />das fontes consumidoras.<br />Para a determinação do tamanho da máquina<br />devemos conhecer a potência aparente S.<br />S = Ul x Il x 3<br />Onde:<br />S - potência aparente (VA)<br />Ul - tensão de linha (V)<br />Il - corrente de linha (A)<br />Nos catálogos a potência aparente é dada em kVA,<br />sendo válida para os fatores de potência entre 0.8 e<br />1.0 (Indutivos).<br />Para fatores de potência menores que 0.8 a<br />potência da máquina deve ser reduzida conforme a<br />fig. 5.1.1, isto implica portanto que o cos φ da<br />carga também deve ser conhecido.<br />Fig. 7.1.1 - Potência em função do Cos .<br />B) Fixação da potência de acordo com a potência<br />do motor de acionamento.<br />Muitas vezes não é possível conhecer a potência<br />exata das fontes consumidoras. Neste caso a<br />potência do gerador é determinada a partir da<br />potência de acionamento e, como fator de potência,<br />podemos adotar 0.8, caso os fatores individuais<br />encontrem-se nessa faixa.<br />Da potência útil do motor de acionamento,<br />diminuímos as perdas do gerador, para obter a<br />potência ativa que fica à disposição nos terminais<br />do gerador.<br />Pn<br />Pg =<br />100<br /> ( g)<br /><br />kW<br />Onde:<br />Pg - potência do gerador (kW)<br />Pn - potência do motor acionante (kW)<br />η (g) - rendimento do gerador (%)<br />Para potência do motor acionante dada em cv,<br />multiplicar por 0.736 para obtê-la em kW.<br />Pn(KW) = Pn(cv) x 0.736<br /><br />46
DT-5 - Características e Especificações de Geradores<br />Para determinação da potência aparente do<br />gerador, devemos levar em consideração o<br />rendimento dos geradores indicado nos catálogos,<br />para fatores de potência entre 0.8 e 1.0.<br />Então, levando em consideração o fator de<br />potência, a potência aparente fica:<br />S =<br />Pg Pn x<br />=<br />Cos 100 x Cos<br />Exemplos:<br />Numa indústria deve ser instalado um Grupo<br />Gerador Diesel para fornecer eletricidade às suas<br />instalações, onde existem as seguintes fontes<br />consumidoras:<br />a) Iluminação 80 kVA cos = 0,7<br />b) Aquecimento 152 kVA cos = 1,0<br />c) 01 motor trifásico WEG - IP54 - 40 cv – IV pólos<br />d) 01 motor trifásico WEG - IP54 - 60 cv – IV pólos<br />e) 01 motor trifásico WEG - IP54 - 75 cv – IV pólos<br />Do catálogo de motores trifásicos WEG obteremos:<br />Motor 40 cv (30 kW), cos = 0,85, η = 90,9%<br />Motor 60 cv (45 kW), cos = 0,88, η = 90,8%<br />motor 75 cv (55 kW), cos = 0,90, η = 91,9%<br />Para determinação da potência foi considerado<br />serviço contínuo. Será analisado posteriormente a<br />influência da partida dos motores.<br />Para o cálculo da potência ativa e aparente nos<br />motores geralmente indica-se a potência útil no<br />eixo. A potência ativa consumida abtém-se<br />dividindo a potência útil pelo rendimento;<br />Dos valores da potência ativa e cos do motor,<br />obtém-se a potência aparente total consumida por<br />ele;<br />Com os valores de potência ativa e potência<br />aparente, determina-se a potência reativa<br />consumida pelo motor.<br />Portanto, para o motor de 40 cv teremos:<br />Pu (kW) x 100<br />P (kW)=<br />=<br /><br />30<br />90,9<br />= 33,0 kW<br />P (kW) 33,0<br />S (kVA)= = = 38,8 kVA<br />cos 0,85<br />Q=<br />Q=<br />2<br />2<br />S(kVA ) - P(kW )<br />2<br />(38,8 ) - (33,0 ) = 20,4 kVAr<br />2<br />Desta maneira, e para as demais cargas, obteremos<br />os seguintes resultados da Tabela 4.1.<br />CARGA COS η%<br />S<br />(kVA)<br />P<br />(kW)<br />Q<br />(kVAr)<br />Iluminação 0.70 - 80 56 57,1<br />Aquecimento 1.00 - 152 152 -<br />Motor 40 cv 0.85 90,9 38.8 33.0 20.4<br />Motor 60 cv 0.88 90,8 56.3 49.5 26.8<br />Motor 75 cv 0.90 91,9 66.4 59.8 28.9<br />Tabela 7.1 - Quadro Geral de Potência.<br />Assim, a potência aparente do gerador será a soma<br />de todas as parcelas de potência ativa e reativa das<br />cargas:<br />2<br />2<br />S= (P+P+<br />1 2<br />..... +P<br />n ) +(Q+Q+<br />1 2<br />... +Q<br />n )<br />S = (56+152+33,0+49,5+59,8 ) + (57,1+0+ 20,4+ 26,8+ 28,9 )<br />S = 375 kVA<br />O fator de potência geral será:<br />350,3<br />Cos = P = = 0,934<br />S 375<br />Escolhendo o modelo de gerador:<br />7.1.1. Linha G i-Plus<br />Do catálogo de geradores WEG Linha G i-Plus,<br />obtemos o gerador GTA311AI27, para tensão de<br />440V, com potência de 377 kVA.<br />O rendimento do gerador com carga nominal está<br />indicado no catálogo como 90,7%.<br />Portanto, a potência mínima de acionamento do<br />gerador considerando carga nominal será:<br />PN =<br />Pg (kVA) x<br /><br />2<br />cos<br />377 x 0,934<br />=<br />0, 907<br />PN = 388 (kW)<br />2<br />47
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