Este post es una exploración en profundidad del impacto de las cargas de arranque de motores en el rendimiento de los generadores, un tema que es de suma importancia para el diseño de aplicaciones industriales y comerciales (entre muchas otras) y que generalmente produce problemas una vez que las instalaciones productoras de energía están listas. ya en funcionamiento, de ahí la gran utilidad de lo que vamos a analizar en este post.
En el panorama contemporáneo de requisitos de energía de reserva, la complejidad de las cargas de energía exige soluciones innovadoras. Las esferas industriales y comerciales actuales requieren que los generadores no solo soporten una combinación de cargas lineales y no lineales, sino que también administren de manera sólida la demanda intensa e intermitente de grandes cargas de motores. Los motores, por su naturaleza dinámica, introducen importantes consideraciones de tamaño y rendimiento debido a la intrincada interacción entre las operaciones del motor y las capacidades del generador. La complejidad se ve aún más pronunciada por variables como los arrancadores de motor, la inercia del sistema, las condiciones de carga del motor, las fluctuaciones de frecuencia, las precargas del generador y la presencia de cargas no lineales. Estos factores en conjunto complican el proceso manual de dimensionamiento del generador, ampliando los límites de los enfoques tradicionales.
La tarea de dimensionar adecuadamente un generador para acomodar grandes cargas de motores tiene matices, dadas las variadas metodologías adoptadas por los fabricantes de generadores para definir los criterios para sistemas de energía de reserva confiables. La mayoría de los principales fabricantes de generadores han recurrido al desarrollo de software de dimensionamiento sofisticado para navegar por este laberinto. Sin embargo, las diferencias en el enfoque para abordar los matices del arranque del motor entre estas plataformas de software a menudo dan lugar a recomendaciones significativamente variadas. Estas diferencias podrían dar lugar a sugerencias de generadores innecesariamente grandes y costosos o de tamaño insuficiente, comprometiendo la fiabilidad operativa. Este discurso tiene como objetivo arrojar luz sobre cómo las cargas del motor influyen en el rendimiento del generador y cómo el software de dimensionamiento avanzado aborda los desafíos de la carga del motor, equipando así a los especificadores de sistemas de energía con los conocimientos necesarios para tomar decisiones sensatas, rentables y resistentes para aplicaciones de arranque de motores.
Cargas de motores: los desafíos fundamentales
Las complicaciones de dimensionamiento surgen predominantemente del alto consumo de corriente de los motores en el arranque, generalmente seis veces su corriente nominal a plena carga. Esta irrupción persiste hasta que los motores se acercan a aproximadamente el 75% de su velocidad operativa. Si bien estos arranques con energía de la red pública generalmente resultan en caídas de voltaje insignificantes debido a la naturaleza robusta de la empresa como fuente de voltaje, los arranques con energía del generador pueden incurrir en caídas de voltaje significativas, lo que potencialmente detiene el motor antes de alcanzar la velocidad funcional.
Abordar eficazmente este desafío exige una estrategia de dimensionamiento del generador que no solo se adapte a la carga de arranque del motor específica sino que también minimice las repercusiones en otras cargas susceptibles a variaciones de voltaje y frecuencia. Esto implica una predicción precisa de las caídas de voltaje y una comprensión integral de las capacidades de arranque excesivas del motor y los niveles permitidos de caídas de voltaje. La estrategia predominante se centra en las caídas de tensión instantáneas permisibles como criterio principal para el dimensionamiento del generador en escenarios de arranque de motores, aunque ciertos fabricantes divergen al considerar caídas de tensión sostenidas.
Los kVA de arranque del motor se pueden determinar mediante la placa de características del motor. La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) establece estándares de diseño para motores y ha establecido una designación de letra de código NEMA para clasificar los motores según la relación de kVA de rotor bloqueado (LRKVA) por caballo de fuerza. Estas letras de código van de la A a la V y cubren motores con una relación de LRKVA por caballo de fuerza de 3,14 o menos a una relación de 22,4 LRKVA por caballo de fuerza o más.
Por ejemplo, un motor Código F de 50 hp requiere 279,5 LRKVA por caballo de fuerza al arrancar (50 hp x 5,59 LRKVA por hp = 279,5 LRKVA/hp). LRKVA también se conoce como “kVA inicial” o “SKVA”. Los motores pequeños tienen una letra de código NEMA más alta y, en consecuencia, un requisito de LRKVA por caballo de fuerza más alto que los motores grandes.
Descifrando el impacto de las cargas de arranque del motor y las caídas de voltaje
Los kVA de arranque del motor, discernibles en la placa de identificación del motor y guiados por las designaciones de letras de código establecidas por NEMA para los tipos de motores, son fundamentales para determinar el tamaño del generador. No obstante, el enfoque para dimensionar el generador trasciende simplemente alinear la salida de kVA del generador con el requisito de kVA de arranque del motor. Una comprensión más matizada abarca factores como el factor de potencia nominal del grupo electrógeno y los factores de potencia de arranque del motor, facilitando así el uso de generadores con capacidades significativamente inferiores a las sugeridas por un enfoque de dimensionamiento estrictamente conservador.
Mitigar caídas de voltaje con arrancadores de motor
Diferentes categorías de arrancadores de motor ofrecen estrategias para aliviar las caídas de voltaje inherentes a los arranques de voltaje completo de los motores. Estos incluyen arrancadores de voltaje reducido, arrancadores de devanado parcial, arrancadores de autotransformador, arrancadores de estado sólido (arranque suave) y arrancadores estrella-triángulo. Cada categoría sirve para modular el par de arranque y la corriente, lo que a menudo permite una especificación de generador reducida sin comprometer la integridad operativa.
Información del mundo real sobre la eficiencia del arranque de motores
Los factores clave que influyen en el arranque del motor en escenarios prácticos incluyen las caídas de frecuencia del generador, los tiempos de respuesta de los reguladores de voltaje y los sistemas de excitación, las cargas del generador preexistentes y el efecto de cargas no lineales como los arrancadores de motor electrónicos y los variadores de frecuencia (VFD). Una comprensión astuta de estos factores es indispensable para tomar decisiones precisas y confiables sobre el tamaño del generador.
Consideraciones de carga del motor y recuperación de voltaje
Diferenciar entre cargas de alto par de arranque y cargas de alta inercia es crucial debido a su impacto dispar en la aceleración del motor y las capacidades de recuperación de voltaje del generador. Si bien el campo de fabricación de generadores presenta puntos de vista divergentes sobre la priorización de caídas de voltaje instantáneas versus sostenidas para consideraciones de tamaño, la evidencia empírica y las pruebas confirman la importancia de las caídas de voltaje instantáneas en correlación con las capacidades reales de arranque del motor, confirmándolas como el criterio principal.
Hacia la precisión en el dimensionamiento de generadores para aplicaciones de arranque de motores
Abordar las demandas de arranque de motores con generadores requiere una visión holística, apreciando el generador como parte de un sistema integral que incluye el motor, el alternador, el regulador de voltaje y el sistema de excitación, junto con factores como los arrancadores de motor, la inercia del sistema, la carga del motor y las precargas. . Al evaluar este sistema integrado a la luz del rendimiento del mundo real y aprovechar el software de dimensionamiento de generadores diseñado con precisión, los especificadores de sistemas de energía están mejor posicionados para garantizar la confiabilidad, eficiencia y rentabilidad del sistema de generador diseñado para necesidades específicas de arranque de motores. . Este enfoque no solo garantiza la confiabilidad operativa sino que también optimiza los gastos operativos y de capital en la implementación de sistemas de energía de reserva para aplicaciones de arranque de motores.
Aquí en Brags & Hayes Generators, trabajamos meticulosamente para cumplir con estas demandas, garantizando que nuestros sistemas de suministro funcionen sin problemas, de manera eficiente y efectiva. Si tiene preguntas sobre las instalaciones de generadores, no dude en comunicarse con nosotros. Estamos disponibles a través de la función de chat de Whatsapp en esta página, correo electrónico a info@bnhgenerators.com y también por teléfono al +1.954.657.7777. ¡Siempre estamos aquí para ayudar!
