Cos’è banale? Dimensionare un gruppo elettrogeno non lo è assolutamente!

In più di qualche occasione tale attività ci ha riservato delle sorprese, perché non sono sempre scontate e note tutte le condizioni dell’applicazione in questione.

Alcuni parametri base che necessitano per partire:

  • tensione di alimentazione del carico MONOFASE o TRIFASE?
  • alimentazione BENZINA, DIESEL o GAS?
  • comando MANUALE o AUTOMATICO?
  • telaio con cofanatura INSONORIZZATA o APERTO?
  • serbatoio MAGGIORATO o STANDARD?
  • aspirazione ed espulsione LATERALI o DALL’ALTO?

Questo è solo l’inizio nel dimensionare un gruppo…

C’è infatti poi la questione legata alla tipologia di carichi che si intendono alimentare da gruppo elettrogeno, che possono essere suddivisi in tre categorie:

  1. RESISTIVI (ad es. lampade ad incandescenza, ferri da stiro, stufe elettriche senza ventilatore)
  2. INDUTTIVI (ad es. elettropompe, gru, compressori, motori elettrici in genere)
  3. DISTORCENTI (gruppi statici di continuità)

Da segnalare che i carichi della posizione 2 e 3 prevedono un dimensionamento maggiorato della potenza del gruppo per garantirne lo spunto all’avviamento.

Per un semplice e rapido dimensionamento del gruppo elettrogeno può essere utilizzata la seguente formula:

VA = P x K x 1,25

VA = potenza del gruppo P = potenza dei carichi K = coefficiente di maggiorazione (1/1,2 posizione 1 – 1,2/2 posizione 2, 2-3 per posizione 3) 1,25 = coefficiente di sicurezza

Dai dati di targa del motore si può notare che lo stesso, in corto circuito, assorbe una potenza apparente 6,8 volte la potenza nominale, in quanto la corrente all’avviamento Icc è pari a 6,8 In.

Per limitare la potenza allo spunto si decide di avviare il motore a tensione ridotta. Uno dei metodi più classici è l’avviatore stella/triangolo.

La potenza del gruppo elettrogeno sarà individuata in funzione dei calcoli che seguono: Dalla potenza nominale Pn resa dal motore asincrono, tramite il rendimento, si risale alla potenza elettrica realmente assorbita dalla macchina: Pe= Pn/η= 100/0,92 = 109 kW La potenza apparente in kVA risulta: A = Pe/cos φn= 109/0,9 =~121 kVA A questo punto si può ricavare la potenza assorbita allo spunto dal motore asincrono, supponendo d’effettuare un avviamento diretto: As= 121×6,8 =~830 kVA Avendo deciso di avviare il motore a tensione ridotta, con sistema stella/triangolo, ne deriva che limiteremo la potenza di spunto. Quest’ultima diminuisce, infatti, proporzionalmente con il rapporto: (Va )2Vn. Nel suddetto rapporto Va è la tensione d’avviamento e Vn è la tensione nominale. Poiché si suppone che: Va=230 V e Vn=400 V, si ha: (Va/Vn)2 = (230/400)2 = 0,330 Quindi, la potenza richiesta allo spunto dal motore asincrono, alle condizioni sopraindicate, si riduce a: As = 830 x0,330 =~280 kVA

A questo punto è necessario verificare qual è la potenza attiva richiesta al gruppo elettrogeno, valida quindi per il corretto dimensionamento del motore diesel. Poiché il fattore di potenza del motore asincrono, durante la fase d’avviamento (cosφcc), ha valore 0,4, ne consegue che la potenza attiva richiesta al diesel è pari a: P = 280 x0,4 =~112 kW Ammesso di poter applicare al gruppo elettrogeno un gradino di carico pari al 100% del carico nominale, dovremmo scegliere un gruppo elettrogeno la cui potenza nominale è di: kVA = 112 kW/0,8 =~140kVA È necessario ora verificare qual è l’andamento della tensione di un gruppo elettrogeno di questa taglia durante la fase transitoria, conseguente all’avviamento del motore asincrono in discussione. 

Supponendo che il motore conceda l’applicazione del 100% del carico in un solo gradino, si avrà una caduta di giri di almeno il 10%. Alla macchina elettrica viene applicato un carico di 280 kVA, pari al doppio della potenza nominale. Dal diagramma che segue si rileva che quest’ultima subisce una caduta di tensione transitoria nominale di circa il 24%. Su tale valore di caduta di tensione influisce negativamente anche la riduzione di giri del motore che, con valutazione empirica, si può stimare in misura del 50% rispetto al valore effettivo della caduta di giri, quindi 5%. I due valori sommati (29%) indicano, con buona approssimazione, la caduta di tensione che sarà presente nella rete elettrica durante la fase di avviamento del motore asincrono. Nella maggior parte dei casi, tali variazioni di tensione non sono accettabili: pertanto, sarà necessario realizzare un gruppo elettrogeno speciale, dove la macchina elettrica è sovradimensionata rispetto al motore primo. Nel caso particolare, l’alternatore dovrà avere una potenza maggiore, pari a 300 kVA, affinché la caduta di tensione venga contenuta entro il 20%.

Infine non dovrebbe essere trascurato quello che è il fattore di risparmio collegato al funzionamento di un gruppo elettrogeno e ai consumi ad esso collegati.

La capacità di dimensionare un gruppo elettrogeno correttamente, permette di infatti di far sì che il motore consumi in modo efficiente, con un ritorno in valore economico da quelli che sono i litri di carburante non sprecati.

Non lasciate quindi che la stima delle apparecchiature sia frutto di una analisi superficiale, dedicate il tempo necessario e appoggiatevi ad un consulente che sia esperto nel campo della emergenza per evitare di incappare in spiacevoli inconvenienti.

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