A questão que sempre surge é: qual gerador é adequado para o uso pretendido?
Qual a voltagem e quanta potência os meus dispositivos elétricos realmente necessitam?
Diferença entre a rede elétrica pública e um gerador de emergência
Um gerador de energia de emergência não pode ser equiparado à rede elétrica pública, pois um fornecimento de energia de emergência é sempre uma solução de energia independente. O gerador de energia de emergência, juntamente com os consumidores de energia conectados, forma um sistema fechado cujos elementos interagem entre si.
Na rede elétrica pública, as cargas são distribuídas de forma que todas as três fases sejam carregadas aproximadamente de maneira simétrica e a carga desequilibrada restante (carregamento desigual das fases) e o deslocamento do ponto zero associado sejam compensados por enrolamentos de compensação, circuitos em ziguezague, etc., nos transformadores utilizados.
Numa casa com um fornecimento de energia externa trifásico, as cargas são predominantemente consumidores de energia de 230V e, portanto, o carregamento assimétrico é inevitável e pode ser extremo em determinadas condições.
Isto pode causar problemas com um fornecimento de energia de emergência trifásico. Isto não deverá ser um problema com baixo consumo de energia (geralmente até 10-20% da potência nominal por fase), mas não se estiver a utilizar uma chaleira ou uma placa num fogão elétrico, por exemplo.
Exemplo:
A casa é alimentada por um gerador de emergência de carga não desequilibrada através de uma tomada de 400V. Enquanto todas as três fases estiverem igualmente carregadas ou apenas com algumas centenas de watts, a tensão permanece dentro da faixa de tolerância permitida de 230V +/- 10% por fase. No entanto, se for utilizado um jarro elétrico ou uma placa de fogão elétrico, as tensões nas três fases divergem e ficam fora da faixa permitida de 230V +/- 10%. Isto pode causar danos por sobretensão aos dispositivos elétricos conectados.
Quanto menor for a potência nominal do gerador de emergência, mais significativa será a diferença para a mesma carga. Portanto, o efeito é mais acentuado para geradores trifásicos menores do que para os maiores.
No caso de geradores de energia de emergência capazes de suportar cargas desequilibradas, existem mecanismos para corrigir as tensões em cada fase, que até certo ponto eliminam o problema da carga desequilibrada, mas as limitações na potência da carga conectada por fase permanecem.
Como geralmente não se sabe quais consumidores de energia estão conectados a qual fase na casa, pode rapidamente ocorrer uma sobrecarga de uma única fase do gerador. .
Nos geradores convencionais (também com AVR), a corrente é retirada do enrolamento do alternador e a forma da tensão é semelhante a uma onda senoidal, mas pode variar dependendo do design do gerador.
A frequência da tensão em um gerador síncrono convencional é determinada pela velocidade do motor, que pode oscilar dentro de um certo intervalo dependendo da carga.
Os aparelhos domésticos permanentemente ativos são geralmente pequenos consumidores de energia eletrónica, como routers, comutadores de satélite, sistemas telefónicos, carregadores de telemóveis, iluminação LED, etc., e todos eles costumam ter um consumo de energia de pico.
Tensão (amarelo) e corrente (verde) da rede elétrica externa e de um gerador inversor:
rede elétrica externa
Gerador inversor
O regulador de tensão (AVR) controla a tensão efetiva, mas não a forma de onda da tensão, o que é importante para dispositivos elétricos sensíveis. As harmónicas que estes dispositivos causam através do seu consumo de corrente de pico (típico de pequenos dispositivos eletrónicos) são particularmente prejudiciais para dispositivos eletrónicos sensíveis. Este efeito é especialmente pronunciado quando não existem cargas resistivas no circuito, como lâmpadas e dispositivos com elementos de aquecimento resistivo. Portanto, ao utilizar geradores de energia de emergência convencionais, recomendamos ter pelo menos uma carga resistiva, como uma lâmpada, permanentemente ligada ao lado do gerador do circuito para suavizar os processos transitórios.
Tensão (amarelo) e corrente (verde) de um gerador convencional sob carga eletrónica sem e com carga de equilíbrio (lâmpada de 100W):
Pode ver que as harmónicas perturbadoras marcadas com as setas vermelhas na imagem à esquerda são muito menores na imagem à direita e a maioria dos módulos eletrónicos funcionam então sem problemas.
Tal medida também seria aplicável a um gerador trifásico capaz de lidar com cargas desequilibradas, mas isso poderia resultar numa perda de potência tripla. Existem, portanto, vantagens claras em ter um fornecimento de energia de emergência de 230V para o edifício.
Devido às características técnicas, os geradores com tecnologia de inversor são todos geradores de energia de emergência monofásicos de 230V.
Os geradores de 3 fases 400V da Könner & Söhnen e os geradores com um sistema VTS em modo 400V, como a maioria dos geradores nesta faixa de preço, não são adequados para cargas desequilibradas e só podem ser usados para alimentar consumidores de energia de 400V que carreguem todas as três fases simultaneamente e de forma simétrica. A carga desequilibrada máxima permitida (carga desequilibrada) é de 20%. Para valores mais altos (o que também é o caso de uma alimentação doméstica com consumidores de energia mistos), não podemos garantir a faixa de tensão de alimentação permitida de 230V ± 23V.
Recomendamos o uso de um gerador de emergência de 230V ou geradores com um sistema VTS em modo 230V para o fornecimento de energia da casa. Em caso de falha de energia, recomendamos fornecer todos os consumidores de energia de 230V, que são originalmente alimentados por três fases diferentes da rede elétrica externa, com um fornecimento monofásico de 230V. Isto permite que a potência total do gerador seja utilizada em toda a casa sem ter que se preocupar com a sobrecarga de cada fase, o que seria difícil em uma única residência, pois geralmente não se sabe quais consumidores de energia estão conectados a qual fase.
Os geradores Könner & Söhnen com o sistema VTS podem ser usados para alimentar consumidores de energia de 230V e 400V, mas não simultaneamente. O modo de 400V é destinado exclusivamente a consumidores de energia de 400V.
Os meus aparelhos elétricos necessitam de 230V ou 400V?
A corrente trifásica de 400V é geralmente necessária apenas por dispositivos que requerem um campo rotativo. Estes são consumidores de energia com motores trifásicos, como ferramentas, bombas, etc.
Consumidores de energia como o fogão elétrico, aquecedor de água instantâneo potente, aquecedor de ventilador, caldeira elétrica ou sauna estão conectados a 3 fases apenas para fins de distribuição de carga na rede VDN e são, de facto, consumidores de energia de 230V que podem ser alimentados por um gerador de 230V.
Consumidores de energia de 230V com uma potência total superior a 4,6 kVA devem ser conectados a 3 fases quando operam a partir da rede elétrica pública para fins de distribuição de carga. Em operação de energia de emergência, ao utilizar um gerador de energia de emergência sem carga desequilibrada, devem ser fornecidos com 230V, mas não devem ser levados à potência máxima para que o condutor neutro no dispositivo não fique sobrecarregado, uma vez que geralmente tem a mesma secção transversal que os cabos de fase.
Consumidores de energia, como fogões elétricos, são tipicamente conectados com um cabo de cobre de 5 x 2,5 mm². Assim, quando alimentados pelo gerador, um par de placas de fogão, ou uma placa de fogão e um forno elétrico, podem ser operados sem problemas, sem sobrecarregar o condutor neutro do cabo de alimentação. Desde que o próprio gerador tenha potência suficiente. O mesmo se aplica a aquecedores de água instantâneos, aquecedores de ventilador, caldeiras elétricas, saunas, etc., que possuem elementos de aquecimento internos de 230V e são, de fato, consumidores de energia de 230V.
Se tal consumidor de energia de 230V for alimentado por uma das 3 fases de um gerador convencional de 400V, é possível ocorrer carga assimétrica e danos associados de sub e sobretensão.
Todos os geradores trifásicos de 400V são geradores de energia de emergência convencionais cuja forma de onda de tensão não permanece constante, podendo ser distorcida sob a influência de consumidores de energia não lineares.
Consumidores de energia de 400V com motores geralmente têm uma corrente de arranque elevada (3 a 6 vezes superior à corrente nominal) e são capazes de causar picos de tensão, especialmente quando está presente o controlo eletrónico de potência (controlo por corte de fase).
Corrente de arranque e corrente nominal para uma rebarbadora (típico para dispositivos com motores):
Para comparação, tensão (amarelo) e corrente (verde) em uma fase de uma ferramenta com controle de corte de fase eletrônica (controle de potência, arranque suave):
Rede elétrica externa ou gerador inversor
Gerador convencional (também com AVR)
Recomendamos geralmente fornecer os consumidores de energia de 230V e 400V separadamente, de modo que os consumidores de energia sensíveis de 230V não sejam danificados por picos de tensão provenientes de consumidores de energia potentes de 400V.
Nos geradores de emergência convencionais (também com AVR), a corrente é retirada do enrolamento do alternador e a forma da tensão pode variar dependendo do design do gerador.
Nos geradores inversores, a tensão de 230V 50Hz é gerada eletronicamente e possui uma forma muito mais estável, sendo recomendados para dispositivos sensíveis.
Não existem geradores inversores de 3 fases. Existem apenas inversores de 3 fases com um sistema de armazenamento de baterias, onde um gerador pode ser usado exclusivamente para recarregar o armazenamento de baterias. É necessário um carregador externo para o sistema de armazenamento de baterias. Com tal sistema, uma casa poderia ser abastecida inteiramente com 3 fases.
Todos os geradores trifásicos são geradores convencionais com todas as consequências.
Aviso:
Este manual destina-se apenas como um guia, é ilustrativo e deve ser adaptado às circunstâncias e condições específicas no local durante a instalação. A própria instalação deve ser realizada em conformidade com todas as normas e regulamentos. Não assumimos qualquer responsabilidade por instalações incorretas e suas consequências.
