Grup Generator

GRUP GENERATOR

DEFINIȚIE , UTILIZĂRI .

Grupurile electrogene sunt surse energetice de rezerva , pentru consumatori ce utilizează sisteme de alimentare cu energie electrică ( spitale , bănci , aeroporturi , hoteluri , pensiuni , restaurant , gări , autogări , magazine , sedii de firme , ambasade , unități militare , unități productive cu foc continuu , imobile unde penele de curent pot cauza disfuncționalități ) . Grupurile electrogene se întrebuințează și în zone greu accesibile unde nu există o rețea de alimentare cu energie electrică. Utilizarea grupurilor electrogene conferă mobilitate , autonomie ( independență ) energetică și costuri reduse de infrastructură .

CLASIFICĂRII :

În funcție de destinație putem avea :

grupuri electrogene portabile ;

grupuri electrogene profesionale ;

grupuri electrogene pentru sudură ;

grupuri electrogene pentru construcții ;

grupuri electrogene silențioase ;

grupuri electrogene industriale.

În funcție de puterea generată putem avea :

grupuri electrogene de putere mică echipate cu motoare pe benzină ;

grupuri electrogene de putere medie , mare și foarte mare echipate cu motoare diesel .

Pornirea grupurilor electrogene poate fi la sfoară sau electrica ( automată ) . Carcasa pentru atenuarea zgomotului este necesară acolo unde zgomotul constituie o problemă .

Diversele opțiuni legate de configurarea grupurilor electrogene sunt legate de :

tipul de alternator ;

tipul panoului electric ( manual sau automat ) ;

capacitatea rezervorului montat pe sasiu ;

rezervoare suplimentare de mare capacitate ;

tipul de rezervor ;

modul de prezentare ( deschis , în carcasă rezistentă la intemperii , în container , pe trailer ) ;

funcționarea la temperaturi extreme ;

modul de lucru în paralel ( cu rețeua electrică sau cu un alt grup electrogen ) ;

sisteme de monitorizare si control de la distanta .

DATE CONSTRUCTIVE

Grupurile electrogene sunt construite pe un șasiu de oțel sudat . Motorul și alternatorul sunt fixate de structură prin suporți antivibranți . Rezervorul se găsește în interiorul sasiului și nu intra în contact direct cu motorul sau alternatorul . Tensiunile stabile sunt obținute datorită faptului că sistemul de reglare a sarcinii este mecanic , indiferent de mărimea acesteia . Pornirea se face de la o baterie de 12 sau 24 volți aflată în dotarea standard la fel ca si încarcatorul . Pornirea la temperaturi mici se poate face datorită preîncalzitorului ce se găseste în lichidul de răcire .

Grupuri electrogene sunt echipamente care generează și furnizează energie electrică . Un motor termic alimentat cu benzină sau motorină ( iar mai nou cu gaz metan sau GPL ) pune în mișcare rotorul unui alternator care produce la bornele înfasurarilor sale o tensiune electrică .

GENERATOARE DE CURENT

Pe acest principiu clasic se grevează tehnologii de ultimă generație :

motoare ecologice si cu consum redus ;

sisteme moderne de control a turatiei ;

controlere electronice pentru supravegherea parametrilor mecanici si electrici ;

sisteme electronice complexe de cuplare si decuplare a sarcinii .

Care sunt domeniile de utilizare ?

Exista doua regimuri de utilizare ale grupurilor electrogene :

• Regim de funcționare continuă ( prime ) – atunci când nu există posibilitatea de conectare a consumatorilor la o rețea de distribuție a energiei electrice sau când conectarea este prea costisitoare ori ridică probleme tehnice deosebite .

Exemple:

alimentarea cabanelor ;

caselor de vacanță și altor clădiri izolate ;

alimentarea unor utilaje și echipamente sau chiar a unor șantiere ;

producerea de energie electrică pe nave , iahturi , platforme maritime ;

alimentarea cu energie a aeronavelor pe aeroporturi ;

utilizarea în scopuri de divertisment , în concedii , vacanțe , concerte si evenimente , organizate în aer liber .

• Regim de intervenție în caz de avarie ( stand-by ) – ca surse auxiliare în dependențe folosite la căderea rețelei primare de alimentare cu energie . În acest caz se alimentează prin grupul electrogen numai acei consumatori considerați vitali : pompe de incendiu, lifturi , iluminat de siguranță , pompe de circulație , consumatori care în absența energiei electrice produc pierderi de vieții omenești sau pierderi financiare

Exemple:

spitale ;

clădiri publice și industriale ;

mari magazine , restaurante , hoteluri , mall-uri, stadioane , aeroporturi .

Cum se pot clasifica aceste grupuri electrogene?

Grupurile se pot clasifica în funcție de :

regimul de utilizare (prime si stand-by) ;

putere ( de la fracțiuni de KVA la mii de KVA ) ;

alimentarea și caracteristicile motorului termic ( pe benzina , motorina , gaz metan GPL , cu răcirea pe apă sau aer , cu aspirație simpla sau turbo ) ;

parametrii electrici ai energiei furnizate ( monofazate , trifazate , la 50 sau 60 Hz , cu alternator de construcție specială ) ;

mobilitatea echipamentului ( fix , mobil pentru tractari lente sau rapide ) ;

gradul de însonorizare (cu sau fără carcasă de însonorizare , cu însonorizare specială ) .

Care sunt parametrii cei mai importanti ai unui grup electrogen?

În primul rând tensiune nominală , frecvența și puterea electrică maximă furnizată .

Producătorii de grupuri electrogene dau mai mulți parametri legați de putere , pe care îi denumesc în mod diferit dar principial sunt doi parametri importanți :

– Puterea in regim continuu ( PRP ) este puterea maxima disponibilă pe durata unei secvente de variație a puterii de la 65% la 80% , care poate fi utilizată cu număr nelimitat de ore pe an , între intervalele de întreținere , fără a provoca modificări funcționale și defecțiuni motorului termic . Este permisă o supraîncarcare de 10% timp de maxim o oră la fiecare 12 ore de funcționare .

– Puterea de timp limitat ( LTP ) , este puterea maximă a grupului electrogen , pe care acesta este capabil să livreze până la maxim 500 ore anual din care maxim 300 de fucționare continuă , între intervale de întretinere . Este acceptat ca acest tip de operare va afecta durata vieții grupului electrogen .

La grupurile electrogene puterea se masoară în KVA . Relația între puterea aparentă și puterea reală ( masurată în KW ) este dată de relația :

P( kW ) = P( kVA ) ( la grupurile uzuale , cos ᵠ = 0.8 )

Parametrii mecanici ai motorului :

puterea mecanică (CP) ;

numărul de cilindri , cilindreea ( cmc ) , alezajul și cursa pistonului ( mm ) ;

turația motorului (rpm) ;

tipul aspiratiei ;

debitele de aer pentru ventilatie si a gazelor esapate (mc/ora) ;

consumul specific de carburanți ( litri/ora – pentru 25%, 50%, 75% si 100% din putere ) ;

consumul specific de lubrifianți (litri/ora) ;

tipul regulatorului ;

volumul rezervoarelor de carburanti , lubrifianti si al lichidelor de racier (litri) ;

tipul răcirii .

Parametrii electrici ai alternatorului:

tipul alternatorului ( generatorului propriu-zis ) ;

tipul excitatiei ;

numărul de terminale ale înfasurarilor ;

randamentul electric ,

factorul de putere ;

gradul de protectie ;

variațiile maxime de frecvență și tensiune ;

abaterea armonică maximă .

Parametrii grupului în ansamblu :

factorul de zgomot (dB sau Lwa) și tipul însonorizării ;

dimensiunile , greutatea , temperaturile minime si maxime de functionare si stocare ;

autonomie medie ( se obține prin împărtirea volumului rezervorului de carburanți la consumul specific pentru 75% din putere – mai jos se va explica de ce la acest consum și nu la cel pentru puterea maxima ) ;

modul de îmbinare motor – generator ;

Parametrii de control și protecție ai grupului :

presiunea la ulei ;

absență/prezență ulei ;

temperatura motorului și a lichidului de răcire ;

absență/prezență combustibil ;

nivelul combustibilului ;

prezența fazelor , tensiunea și frecvența furnizată de grup ;

turația motorului .

Parametri vizibili atât pentru panourile manuale cât și pentru cele automate ( cunoscute și ca AAR-uri ) sunt :

presiunea scăzută a uleiului ;

lipsa uleiului ;

supraîncalzirea motorului ;

lipsa combustibilului ;

lipsa unei faze ;

suprasarcina ;

scurtcircuit .

Ieșirea din parametri poate fi semnalizată prin lămpi de avarie și semnale acustice .

În cazul panourilor automate , mai apar urmatorii parametri de conectare:

timpii de întârziere la căderea tensiunii , la pornirea motorului , la cuplarea sarcinii , la decuplarea sarcinii , la oprirea motorului ;

timpul minim de intervenție a grupului ;

numărul de încercări de pornire a motorului ;

tensiunile minime și maxime de intervenție pe linie și pe faze ;

frecvențele minime și maxime de intervenție .

Pentru grupurile moderne , cu panouri de automatizare construite cu microcontrolere și procesoare , toți parametrii de mai sus sunt programabili .

Cum functioneaza un grup electrogen?

Principiul de baza a fost enunțat la început . Acum vom prezenta în detaliu modul de funcționare al unui grup electrogen în regim stand-by , de intervenție la avarie .

Generarea tensiunii electrice în alternator ( numit și generator propriu-zis ) se face pe baza efectului inductiv al curentului electric . Se folosesc de regulă alternatoare sincrone , autoexcitate, pentru o mai bună precizie a reglarii parametrilor electrici . Atunci când sarcina creste , turația grupului tinde să se micsoreze . În acest moment intervine regulatorul de turație , care comandă alimentarea suplimentara a motorului și revenirea la turația nominala . De stabilitatea aceastei turații mecanice depinde în mare parte stabilitatea parametrilor tensiune și frecvența și deci , performanțele electrice ale grupului electrogen . La micșorarea sarcinii efectul regulator este invers . Dacă motorul nu are ulei suficient sau deloc , dacă temperatura acestuia este prea ridicată , dacă turația nu este cea potrivită , protecțiile corespunzatoare intra în acțiune pentru a proteja motorul , elementul cel mai scump din acest ansamblu .

Un grup electrogen în regim stand-by este format din grup și din panoul de automatizare (AAR) . Panoul are rolul de a monitoriza principalii parametri electrici si mecanici ai grupului precum si de a decide si controla invervenția grupului electrogen . Orice panou are două intrari și o ieșire electrică și se cuplează astfel : pe intrarea de la rețea se introduce un cablu ( mono sau trifazat ) care vine de la rețeaua primară de energie ( sistemul national ) , pe intrarea de la grup se conectează un cablu de aceleași dimensiuni venind de la grupul electrogen , ieșirea (un cablu de aceeasi putere) conectându-se la sarcină . In acest mod , alimentarea de la rețeaua primară , trece în permanență prin AAR care îi monitorizează parametrii electrici : tensiune și frecvența . Dacă acești parametri nu se încadrează în limitele programate în AAR sau daca avem de a face cu căderea unei faze ori cu o cădere totala de tensiune , panoul va decupla sarcina de la rețeaua natională , va comanda pornirea grupului electrogen și , dupa stabilizarea turației acestuia , va cupla sarcina la grupul electrogen . Pentru a realiza acest lucru , AAR-ul are o parte centrală de execuție formată din doi contactori cu interblocare electrică și mecanică . Un contactor cuplează sarcina la rețeaua electrică primară , un altul o cupleaza la grupul electrogen . Interblocarea electrică și mecanică are scop împiedicarea cuplarii simultane a sarcinii atât la rețeaua natională cât și la grupul electrogen ceea ce ar însemna de fapt o scurtcircuitare a celor 2 surse de tensiune, cu deteriorarea ireversibilă a grupului electrogen . Dacă motorul nu pornește la prima comandă AAR ul știe să îi dea mai multe comenzi de pornire , de durată și cu pauze corespunzatoare, astfel încât să nu înnece motorul . Dacă motorul nu pornește , se semnalizează avarie . Daca pornește , se asteaptă un anumit timp până când turația motorului ajunge la cea nominală și motorul se încalzeste suficient dupa care se cuplează sarcina . Cuplarea prematură a unei sarcini la limită poate avea ca efect oprirea imediată a motorului . Pe parcursul alimentarii de la grupul electrogen panoul automat monitorizeaza parametrii electrici si mecanici ai grupului oprindu-l în caz de urgență pentru a-l proteja și pentru a proteja sarcina .

La revenirea tensiunii de alimentare , dupa o anumită perioadă de stabilizare , sarcina se decuplează de pe grup și se recupleaza la rețeaua natională . Motorul va continua să funcționeze un timp , atât pentru răcire cât și din motive de prevedere .

Panoul automat permite și vizualizarea într-o formă sau alta ( analogic sau digital ) a unor parametri electrici de funcționare , poate permite setarea unor alarme sonore și/sau luminoase , contorizează orele de funcționare , iar în cazul unor disfuncționalități afisează unele mesaje care pot conduce la identificarea defectului .

O optiune importantă prezentă pe unele panouri cu microcontroler este cea de testare manuală și automată . Testarea manuală înseamnă posibilitatea de a porni grupul fără cuplarea sarcinii pentru a vedea dacă acesta este în parametrii corecți de funcționare .

Testarea automata se referă la programarea pornirii grupului la anumite intervale de timp , în mod automat , pentru o anumită perioadă de timp . ( Exemplu o dată pe saptămână pentru 10-20 minute ) . Pe parcursul testului sarcina nu este cuplată , se pornește numai motorul .

Aceasta facilitate este foarte importanta din doua motive : Pe de o parte , pornirile regulate , faciliteaza o pornire mai usoară în caz de avarie , creează un ciclu de exploatare a motorului mai aproape de condițiile normale . Cum ar fi sa aveți o avarie la 6 luni , timp în care motorul nu a pornit deloc , și ce ar însemna ca el să fi pornit în acest răstimp în fiecare săptămâna . Pe de altă parte pornirile regulate vor duce la consumarea carburanților din rezervor și implicit la înlocuirea acestora , știut fiind faptul că dacă acești combustibili stau o perioadă îndelungată în rezervor , ei își pierd o parte din caracteristici și îngreunează pornirea motoarelor . Panoul de automatizare se alimentează , cum este și normal , de pe grupul de baterii al grupului . Deoarece aceste baterii se pot descărca în urma unor tentative repetate de pornire , în panou se află și un încarcator de baterii de curenti mici , în jur de 100 mA . Încarcatorul este de putere mică deoarece funcționează tot timpul cât este prezentă tensiunea de la rețea . Când funcționează grupul , bateria se alimentează după principiul clasic , de la alternatorul motorului .

Ce trebuie să știm înainte de alegerea unui grup electrogen?

În primul rând trebuie cunoscut că la cuplarea sarcinii , un grup electrogen NU se comporta ca rețeaua națională care poate prelua sarcini considerabil de mari . Sarcina pe care o poate prelua grupul electrogen este strict limitată de puterea grupului . Se știe că la cuplarea unei sarcini curentul instantaneu este foarte mare putând ajunge de 3-10 ori curentul nominal , funcție de natura sarcinii . Din acest motiv și puterea instantanee necesară este mare , ea neputând fi practic acoperită printr-o supradimensionare corespunzatoare a grupului datorită costurilor ridicate . Din acest motiv , trebuie să facem un compromis între dimensiunea grupului și sarcina pe care ne decidem să o alimentam .

În al doilea rând trebuie să se știe că energia produsă în acest fel nu este în mod automat mai ieftină decât cea din sistemul național . La ora actuala în Romania , la prețurile carburanților si ale energiei electrice producția de energie proprie cu grupuri electrogene este mai ieftină decât energia furnizată de sistemul național numai la puteri peste aproximativ 300 – 350 KVA .

În al treilea rând: energia este obținută prin arderea de combustibili lichizi și , chiar dacă motoarele utilizate sunt eficiente și ecologice se pot ridica anumite probleme de mediu în cazul utilizării grupurilor în regim continuu . În plus în cazul grupurilor mari este necesară și manipularea unor cantități mari de combustibili ( cu rezervoare auxiliare ) .

În aproximarea de mai sus se ia în calcul faptul ca în Romania NU se acordă (cum ar fi normal) scutire de plata accizelor pentru combustibilii folositi în scopul producerii de energie electrică deși aceasta este un interes vital și nu un lux .