Como dimensionar um gerador? Portátil, Backup e Standby para Aplicações Domésticas e Comerciais

Como calcular o gerador de tamanho certo para aplicações domésticas e comerciais?

Um gerador é uma alternativa adequada para fornecer energia elétrica onde e quando você precisar em caso de falta de energia e falta de energia de emergência, apagões, canteiros de obras, camping, outdoor e RV ( Veículos de Recreio), aplicações etc.

Um gerador pode ser conectado ao painel de serviço principal via ATS (automatic transfer switch). Você pode fazê-lo obtendo uma licença de construção com a ajuda de um eletricista qualificado e licenciado. Vários geradores estão disponíveis para pequenas, médias e grandes poções, o tipo de gerador (como portátil, backup, standby doméstico ou comercial) depende dos requisitos de carga e aplicações.

No post a seguir, mostraremos como encontrar o tamanho adequado de gerador para aplicações domésticas para diferentes cenários, como circuitos inteiros ou selecionados e tipos de cargas etc.

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Quanto tamanho do gerador portátil preciso para aplicativos domésticos?

Geralmente, um gerador portátil é preferível para pontos de carga pequenos e selecionados em uma casa. Não importa se você vai para circuitos selecionados ou cargas inteiras conectadas ao painel principal, você terá que encontrar a classificação de potência de todos os aparelhos e adicioná-los para obter o valor estimado do gerador em kW.

Tenha em mente que a maioria dos eletrodomésticos, como circuitos de iluminação geral, são cargas resistivas e você pode adicionar o valor exato desses tipos de cargas. No caso de altas cargas indutivas (como compressores, fogões elétricos, condicionadores de ar etc.), a corrente e a potência de partida são maiores que os amperes e a potência de funcionamento. Não se preocupe, faremos isso no próximo exemplo resolvido a seguir.

Lembre-se de que alternadores e geradores são sempre classificados em kVA (quilo-volt-ampères), mas em nossos exemplos, expressaremos a classificação do gerador em kW (quilowatt) à medida que o usamos no lado da carga, onde a maioria dos eletrodomésticos são classificados em watts.

Para saber a potência nominal de um dispositivo, basta consultar os dados da placa de identificação impressos nele. Se não estiver disponível, você pode multiplicar a tensão pela amperagem para obter o valor da potência. Por exemplo, a classificação de potência de um ventilador de 120V, 0,8A é de 96W, ou seja (120 volts x 0,8 Amps =96 Watts).

Em resumo, você pode usar a seguinte fórmula para calcular a potência de um eletrodoméstico.

P =V x I

Onde:

• P =Potência em Watts
• V =Voltagem em Volts
• I =Corrente em Amperes

Em palavras simples,

Potência em Watts =Voltagem em Volts x Corrente em Amps

Watt =Volt x Amps

VA ou W é a unidade básica de energia elétrica. Para valores mais altos, usamos k (quilo), por exemplo. 1000W =1kW. Você pode simplesmente encontrar o W do A e vice-versa usando a Calculadora de Watts para Amps e a Calculadora de Amps para Watts, respectivamente.

Dimensionando um gerador portátil

Agora, vamos ver um exemplo resolvido sobre o dimensionamento de um gerador portátil de acordo com nossas necessidades.

Exemplo:

Qual ​​é o tamanho adequado do gerador portátil para os seguintes eletrodomésticos?

Pequena carga

• 4 Nº de ventiladores cada um de 80 W =320 W
• 4 Nº de luz LED de 25W =100W cada
• 2 Nº de TVs LCD de 120 W =240 W cada
• 1 Nº de laptop com 110 W =110 W
• 2 Nº de carregador de telefone cada um de 25W =50W
• Máquina de lavar louça:120 V x 8 A =1200 VA =0,96 kW
• Descarte de lixo =120V x 6A =960VA =0,72 kW
• Outra carga geral de eletrodomésticos pequenos =1,5 kW

Carga pequena total =320W + 100W + 240W + 110W + 50W + 960W + 720W + 1,5kW

Carga pequena total =4 kW

Grande carga

• Ar condicionado:240 V x 15 A =3,6 kW
• Faixa elétrica:240 V x 25 A =6 kW
• Aquecedor elétrico:240 V x 30 A =7,2 kW
• Secadora de roupas:240 V x 10 A =2,4 kW
• 1 HP (746 W) compressor de ar (motor tipo L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kW
• Serra circular (motor universal tipo G) =120 V x 5 A x  3* =1,8 kW

Você deve ter notado que multiplicamos x6 e x3 com o motor tipo L 1HP e motor universal tipo G. Isso se deve a que esse tipo de motor recebe correntes de partida iniciais muito altas e funciona suavemente com corrente de carga normal ao atingir a velocidade de operação.

Além disso, devemos levar em consideração o fator de demanda, pois sabemos que todos os aparelhos não funcionarão ao mesmo tempo continuamente. Por exemplo, um aquecedor e ar condicionado não serão operados ao mesmo tempo. Neste caso, contaremos o aparelho com a maior classificação (aquecedor elétrico no nosso caso, pois sua potência (7,2kW) é maior que o ar-condicionado que é 6kW). (Artigo 220.82(C) da NEC®). E o fator de demanda permitido para aquecedor elétrico de 7,2 kW é 5,76 kW (NEC Tabela 220.55). O alcance elétrico é excluído, pois funciona apenas por um curto período de tempo.

Fator de demanda para carga pequena

• Faixa elétrica:=3,6 kW
• Aquecedor elétrico:=5,76 kW agora (após o fator de demanda 7,2 kW)
• Secadora de roupas:=2,4 kW
• 1 HP (746 W) compressor de ar (motor tipo L) =120 V x 5 A x 6* =3,6 kW
• Serra circular (motor universal tipo G) =120 V x 5 A x  3* =1,8 kW

Fator total de carga grande após demanda =3,6 kW + 5,76 kW + 2,4 kW + 3,6 kW + 1,8 kW = 17,16 kW.

Da mesma forma, ninguém usa toda a carga elétrica conectada de uma só vez, como ventiladores, pontos de iluminação, secadores de cabelo, máquinas de lavar, fogões elétricos etc. De acordo com (Tabela NEC 220.42), os primeiros 3kVA ou kW devem ser classificados em 100%, enquanto a carga restante pode ser classificada em um fator de demanda de 35%.

Fator de demanda para carga pequena

Carga pequena total =4 kW

• Os primeiros 3 kW a 100% =3 kW
• 1 kW restante (4 kW – 3 kW) a 35% =350 W

Total de carga pequena após o fator de demanda =3 kW + 350 W = 3,35 kW.

Agora a carga total em watts (pequena carga + grande carga) = 17,16 kW + 3,35 kW =20,51kW

20% de expansão futura

Finalmente, adicione uma carga de expansão futura de 20 a 25% ao valor calculado. Dessa forma, você pode conectar sem problemas uma carga adicional no futuro ao gerador. Além disso, essa capacidade extra grande lidará facilmente com picos de tensão e transientes etc. Além disso, ela expandirá a vida útil do gerador, pois a operação contínua de um gerador a 100% da carga nominal reduzirá a vida útil do gerador.

Em suma, adicionando uma capacidade de potência adicional de 20% ao gerador nominal:

• Você pode adicionar carga adicional no futuro sem afetar a eficiência do gerador.
• Ele lidará facilmente com a tensão transitória e os picos de carga repentinos durante a operação.
• Isso reduzirá o gerador de ruídos indesejados.
• Isso expandirá a expectativa de vida do gerador, pois a operação do gerador com 100% da carga nominal simultaneamente reduzirá a vida útil do gerador.

Ao fazer isso, a potência extra de 20% do valor total calculado de 20,51kW

20,51 kW + 20% =4,1 kW

Agora, o tamanho total necessário do gerador seria:

20,51 kW + 4,1 kW

Tamanho necessário do gerador:24,61 kW.

O próximo tamanho de gerador disponível e adequado é 25 kW .

Dimensionamento de um gerador comercial para energia em espera e backup

Um gerador portátil também conhecido como grupo gerador de emergência como o nome sugere, fornece energia quando e onde necessário em caso de apagão de emergência. Por outro lado, o gerador de reserva e reserva são sempre conectados ao painel principal através de interruptores ATS e circuitos eletrônicos automáticos, onde restauram automaticamente a energia elétrica em segundos quando a energia principal não está disponível dos fornecedores de serviços de energia elétrica por vários motivos.

Geradores comerciais são usados ​​para aplicações de grande escala e locais onde a empresa opera 24 horas por dia, como resorts, restaurantes e locais de varejo, postos de gasolina, bancos e instituições financeiras, segurança e hospitais, fábricas, etc.

Lembre-se de que o gerador de backup comercial de grande escala exige um projeto e plano de instalação adequados e conformidade com os requisitos do Código Elétrico Nacional (NEC) (700, 701, 702 e 708). Como as aplicações e operações dos mesmos dispositivos são diferentes para diferentes usuários e clientes depende dos requisitos do sistema, um gerador de energia de backup comercial pode ser dimensionado usando os seguintes métodos.

Medição da capacidade de kW de plena carga

Este é um método baseado em cálculos bastante simples. Basta escolher um amperímetro (ou amperímetro de pinça) e medir a corrente de carga total em amperes de cada perna (serviço elétrico que entra no painel principal) durante o pico de uso. Basta adicionar todos os três valores para obter a amperagem total para a instalação de serviço.

Se o sistema de fiação for trifásico, basta dividir o total de amperes medidos por 3. Caso contrário, divida os amperes medidos por 2 para monofásico. Agora, multiplique os amperes resultantes pela tensão de alimentação (por exemplo, 120V, 230V ou 240V etc.). Dessa forma, você obterá a classificação de potência exigida pela instalação. Agora, divida por 1000 para obter o tamanho do gerador em kW. Por fim, adicione 20% de capacidade de potência adicional ao valor calculado. Este é o tamanho estimado e necessário do gerador necessário para a instalação desejada.

Estime a capacidade necessária do gerador fazendo medições de corrente de plena carga durante o pico de uso no painel de serviço. Use um amperímetro de pinça em cada perna do serviço elétrico e some as medições. Isso fornece o total de amperes usados ​​pela instalação.

Exemplo:

Que tamanho de gerador comercial eu preciso no cenário a seguir.

Painel de serviço, monofásico, 240V

• Amp na perna 1 =175A
• Amp na perna 2 =165A

Solução:

Basta adicionar os dois valores e dividir por 2.

175A + 165A =340A

340A ÷ 2 =170A.

Como a tensão de serviço é monofásica, ou seja, 240V (US-NEC), basta multiplicar o valor médio da corrente medida.

170A x 240V =40.800 W

Basta dividir por 1000 para obter a classificação de kW

40.800 W ÷ 1000 =40,8 kW.

Agora adicione 20% de capacidade adicional para carga futura.

40,8 kW + 20% =8,16 kW.

Agora adicione a potência calculada mais a carga de expansão futura de 8,16 kW.

40,8 kW + 8,16 kW =48,96 kW

O próximo gerador comercial de tamanho certo disponível é de 50 kW . Siga os artigos da NEC (700, 701, 702 e 708) ao calcular o kW a plena carga para dimensionar um gerador comercial.

Capacidade de carga total do utilitário 

Esta é a maneira mais fácil de encontrar o tamanho de geradores comerciais, especialmente para empresas que operam 24 horas por dia. Para isso, basta avaliar e analisar a fatura das concessionárias de energia. Você pode encontrar o fator de demanda de pico e o uso de energia em bases mensais e anuais. Basta escolher o valor de demanda de pico mais alto em kW e adicionar 20% como capacidade adicional para carga futura. Este é o valor estimado da classificação de kW do gerador necessário.

Capacidade de kW de plena carga do motor extensivo

Neste método, selecione o maior tamanho de motor entre outros que são frequentemente LIGADOS e DESLIGADOS para diferentes aplicações. Você pode multiplicar a amperagem deste motor grande para sua tensão nominal para determinar a potência nominal.

Agora faça o mesmo, por exemplo encontre a classificação de potência de motores pequenos e cargas não motoras e adicione todos eles. Por fim, adicione uma capacidade de expansão futura de 20% ao valor calculado conforme mostrado no primeiro exemplo. Divida o valor calculado por 1000 para obter a classificação de kW do gerador. É assim que eles dimensionam um gerador comercial usando a capacidade de carga total de um motor extenso.

Medição do Pé Quadrado

Esse método é comumente usado por aplicativos de varejo para dimensionar um gerador comercial.

Neste método, eles adicionam 10 watts por metro quadrado para aplicações de varejo, enquanto 5 watts por metro quadrado para outras aplicações gerais e comerciais. Por exemplo, para determinar o tamanho do gerador:

• Aplicativos de varejo =75 kW + 10 W por pé ²
• Outras aplicações gerais =75 kW + 5 W por pé ²