Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

Quando um gerador não consegue gerar tensão, desliga sob carga, oscila entre 360 V e 440 V ou aciona um alarme de proteção após uma inspeção no local que parece inofensiva, o cliente ouve normalmente o mesmo diagnóstico descuidado: “AVR defeituoso”. No entanto, essa solução é, na maioria das vezes, um simples encolher de ombros do balcão de peças disfarçado de solução técnica, e pode enviar um regulador em perfeito estado para a sucata, enquanto a verdadeira falha reside num cabo de deteção solto, num díodo rotativo defeituoso, num campo de repetição fraco ou numa placa de substituição incompatível. Porquê pagar duas vezes pela mesma avaria?

Não dou crédito a problemas de excitação até que as provas estejam apresentadas. Não porque os AVRs nunca deixem de funcionar. Porque deixam. Mas porque a resolução de problemas no sistema de excitação dos geradores é apenas uma daquelas áreas do setor energético em que as suposições ainda são apresentadas como conhecimento técnico.

Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

Por que razão a resolução de problemas no sistema de excitação de geradores é um problema do comprador e não apenas do técnico de assistência

Os compradores de componentes acabam por ser condenados mais tarde.

Um comprador de componentes para geradores pode nunca, em circunstância alguma, ligar um medidor aos terminais F+ e F-, mas é normalmente ele quem tem de escolher entre um AVR económico, uma peça de substituição com a marca do fabricante original, uma placa de controlo compatível ou uma alternativa enviada com urgência com um adaptador semelhante. Essa escolha pode restaurar o controlo da tensão ou provocar uma segunda avaria que se assemelha suspeitosamente à primeira.

Eis a dura realidade: o sistema de excitação é pequeno em comparação com o motor, o alternador, o sistema de gás e o quadro de distribuição, mas situa-se no ponto em que o comportamento elétrico se traduz num efeito mecânico. Uma excitação deficiente pode causar tensão instável, oscilações de potência, disparos indesejados, sobreaquecimento e dúvidas por parte dos clientes. E quando um grupo gerador a diesel está a alimentar uma ala de hospital, um centro de telecomunicações, um compressor de armazenamento frigorífico, um rack de servidores, instalações marítimas ou uma bomba de mineração, “experimente este AVR e veja o que acontece” não é uma opção válida.

A função do comprador não é diagnosticar pessoalmente todas as avarias nos enrolamentos. A função do comprador é exigir provas de análise adequadas antes de adquirir componentes de excitação para geradores.

Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

O que o sistema de excitação do gerador realmente faz

Um sistema de excitação do gerador fornece e controla a corrente de área de corrente contínua, para que o alternador possa gerar uma tensão de saída de corrente alternada estável, mesmo com variações na velocidade, na carga, na temperatura e nas condições de potência.

Em linguagem simples, o sistema de excitação é, por assim dizer, a «massa muscular» e o «sistema nervoso» do gerador no que diz respeito à tensão. O alternador necessita de magnetismo. O AVR, ou regulador automático de tensão, monitoriza a saída do gerador e ajusta a excitação para manter a tensão no nível adequado. Em muitos grupos geradores a diesel, isso implica regular 220 V, 380 V, 400 V, 415 V, 440 V, 480 V ou outro valor específico do local, à medida que a carga varia.

Uma configuração simples pode consistir em:

AVR de deteção de entrada Entrada de alimentação do AVR Resultado do campo F+ e F- Estator do excitador Rotor do excitador Diodos retificadores rotativos Área das pás principais Resultado-chave do estator CT de droop opcional. Atuação opcional em caso de subfrequência. Potenciómetro opcional de ajuste remoto da tensão

Essa lista é importante porque qualquer coisa pode imitar um AVR de má qualidade.

As pranchas existem em silêncio.

Uma placa de controlo pode parecer queimada e, mesmo assim, não ser a causa inicial, enquanto uma placa que parece estar em bom estado pode avariar devido ao calor, à ressonância, a uma má ligação à terra ou a tensões causadas por variações de carga — problemas que nunca se manifestam durante um teste simples sem carga na oficina. Então, o que é que a tensão fez realmente?

A primeira divisão: sem tensão, baixa tensão, alta tensão ou em busca de tensão

Antes de comprar qualquer coisa, distribua o montante por quatro recipientes.

A ausência de tensão deve-se, geralmente, à perda de magnetismo permanente, a um fusível do AVR queimado, à falta de captação, a um circuito de campo aberto, a uma falha no excitador, a uma avaria no díodo rotativo, a uma cablagem elétrica danificada ou a um AVR avariado.

A baixa tensão pode ter origem numa excitação fraca, no funcionamento abaixo da velocidade nominal, numa configuração incorreta da frequência, numa sobrecarga do gerador, numa resposta inadequada do regulador do motor, em problemas no enrolamento de campo, numa sonda de deteção incorreta, num ajuste incorreto da tensão ou num AVR que não consegue fornecer corrente de campo suficiente.

A alta tensão indica frequentemente um problema de captação incorreta, um circuito de captação em aberto, uma configuração incorreta do AVR, um potenciómetro de tensão com valor insuficiente, uma recomendação incorreta do neutro ou um AVR que tenha realmente queimado e esteja a sobrecarregar o circuito.

A tensão oscilante é a mais problemática. Pode dever-se ao ganho do AVR, à instabilidade da rotação do motor, a maus hábitos de funcionamento, a circuitos soltos, à reação do regulador, a condensadores de má qualidade no regulador, a díodos danificados, a problemas no PMG ou à comunicação entre o gerador e cargas não lineares.

Se um fornecedor disser “troque o AVR” sem perguntar a que categoria pertence o gerador, tenha dúvidas.

Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

Resolução de problemas do AVR: A placa só é considerada culpada depois de se comprovar que as entradas estão corretas

A resolução de problemas do AVR do gerador começa pelas entradas, e não por suposições.

Inspecione a placa de identificação do gerador. Verifique a versão do AVR. Verifique a tensão de arranque. Verifique a frequência. Verifique se a máquina utiliza excitação em derivação, AREP, PMG ou outro método de alimentação. Verifique se o resultado corresponde a uma deteção monofásica ou trifásica. Compare a representação do circuito com o equipamento, e não com a memória de alguém.

No caso de pequenos grupos geradores a gasolina, um regulador de pequenas dimensões pode ser tudo o que o comprador precisa, especialmente quando a aplicação é comum e o design do alternador é adequado. Nesse caso, um artigo como um Regulador automático de tensão AVR de 2 kW a gasolina para grupo gerador deve ser abordado na discussão logo após a verificação da potência nominal do aparelho, dos circuitos e do tipo de adaptador.

No caso dos grupos geradores a gasóleo, os desafios aumentam. Um substituto do tipo R220, por exemplo, não deve ser considerado uma solução milagrosa universal. Tem de corresponder à exigência de excitação e ao esquema de deteção do alternador. Quando a proteção contra falhas o permite, um Regulador de tensão automático R220 para grupos geradores a gasóleo pode ser uma alternativa funcional, mas apenas quando o tipo de regulador antigo, o design intransformável e os hábitos do fabricante se alinham.

A minha regra é clara: nunca, em circunstância alguma, se deve obter a autorização regulamentar antes de se confirmar que a autoridade reguladora está a receber informações fiáveis.

Problemas no sistema de excitação sem escovas que se assemelham a uma avaria do AVR

Os problemas com os sistemas de excitação sem escovas são uns verdadeiros mímicos.

Um díodo de comutação avariado pode causar tensão reduzida, tensão instável, ondulação acentuada, sobreaquecimento ou um gerador que funcione normalmente com cargas leves, mas que entre em colapso quando a carga aumenta. Um enrolamento do excitador em circuito aberto pode fazer com que o AVR pareça estar avariado, uma vez que a corrente de campo nunca chega adequadamente ao rotor primário. Um circuito de campo em curto-circuito pode fazer baixar a tensão de saída do AVR e danificar a placa de substituição, caso o comprador instale outra sem verificar a resistência.

E depois há um magnetismo recorrente. Pequeno, mas não opcional.

Alguns geradores necessitam de um pequeno campo eletromagnético residual para começarem a gerar tensão. Se o gerador tiver sido guardado, transportado, sofrido choques, tiver sido mal ligado ou tiver ficado inativo, o magnetismo residual pode estar fraco. O resultado pode parecer, à primeira vista, uma falha do AVR. Um impulso de campo pode restabelecer a tensão, mas a aplicação de impulsos de campo sem o procedimento adequado pode danificar o equipamento ou causar ferimentos às pessoas. É aqui que um técnico de manutenção qualificado entra em ação.

Um comprador não precisa de rebobinar um excitador. No entanto, o cliente deve solicitar as leituras de resistência, os resultados da análise dos díodos e as medições da saída de campo antes de aceitar a substituição do regulador de tensão do gerador.

Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

Compras de substituição: seguir as orientações do regulador, não os rumores

As piores opções de substituição começam com expressões como “exatamente a mesma forma”, “a mesma tonalidade” ou “tem de funcionar”.”

«Tem de funcionar» não é linguagem própria do setor das aquisições. É um aviso.

No caso dos alternadores que utilizam o design AVR do tipo Marelli, privilegie a funcionalidade em detrimento da aparência. A Componente de substituição do AVR do alternador-gerador do tipo Marelli deve ser avaliado com base na identificação do terminal, na captação de entrada, no resultado da excitação, na amplitude de variação e na compatibilidade do gerador, e não através de uma imagem partilhada num grupo do WhatsApp.

No caso das famílias de componentes ao estilo da Siemens, o número de peça é ainda mais importante. Placas complexas e de aspeto semelhante podem causar um dia difícil. Um cliente que compare um Substituição do regulador de tensão AVR do gerador 6GA2-491-1A com um Componente da placa de controlo de substituição do AVR do gerador 6GA2-492-1A Não se deve basear apenas na semelhança visual. Confirme o número de referência inicial, o modelo do alternador, a cablagem e a aplicação antes de comprar.

No caso de aplicações de controlo de grupos geradores a gasóleo de maior dimensão, aplica-se exatamente a mesma técnica. A DECS100-B11 Regulador de tensão AVR pode ser a resposta adequada para um determinado projeto de controlo, mas não significa que se deva ignorar os dados do CT, a seleção de transformadores, as configurações de proteção, o esquema de queda de tensão ou a definição do contexto.

Lista de verificação de documentação do comprador antes da aquisição de peças de excitação para geradores

Pedido de imagens. Pedido de exames. Pedido de sintomas.

Os melhores clientes não perguntam: “Qual é o AVR mais barato?” Perguntam: “O que faltou, o que foi medido e qual foi o número do componente que foi realmente instalado?”

A documentação mínima deverá incluir:

Imagem da placa de identificação do gerador. Imagem da etiqueta do AVR existente. Imagem da ligação elétrica dos terminais antes da remoção. Tensão de saída do gerador em vazio e em carga. Frequência em vazio e em carga. Medição da tensão de referência do AVR. Dimensões da área do AVR nos pontos F+ e F-. Resistência do enrolamento da área. Resultado do teste do díodo rotativo. Estado dos fusíveis e disjuntores. Condição do ajuste remoto de tensão. Tipo de carga: motor elétrico, UPS, retificador, aquecedor, compressor, mista. Histórico da avaria: falha súbita, desvio constante, após manutenção, após queda de raio, após sobrecarga

Essa última frase é subestimada. Uma perda repentina de tensão após a substituição da cablagem não é o mesmo que uma variação gradual da tensão após 8 000 horas de funcionamento numa caixa aquecida. Um regulador que avaria após uma tempestade com relâmpagos não é exatamente o mesmo caso que um que avaria depois de alguém trocar dois fios de deteção.

Tabela de referência para decisões rápidas dos clientes

Sinais e sintomasSuspeitos ProváveisO comprador deve solicitarPeças que podem representar perigo se não forem tidas em conta
Sem aumento de tensãoPerda de magnetismo residual, fusível do AVR queimado, falha do AVR, área em aberto, avaria no excitadorAnálise de tensão recorrente, verificação dos fusíveis, resultado F+/F-, resistência da áreaA aquisição de um AVR quando era necessário atualizar o firmware no local ou reparar os circuitos
Tensão reduzida nos lotesVelocidade insuficiente, grupo gerador sobrecarregado, excitação fraca, erro no díodo, configuração incorreta do AVRAnálise de Hz, percentagem em toneladas, exame de díodos, documento de alteração do AVRO verdadeiro problema é substituir um AVR em excelente estado enquanto o motor está a funcionar ou em marcha
Alta tensãoFio de deteção em curto, interruptor de deteção incorreto, potenciómetro de tensão avariado, falha no controlo do AVRVerificação da tensão nos terminais do AVR, imagem da instalação elétrica, inspeção do potenciómetroCargas destrutivas ou sobreexcitação do rotor
Pesquisa de tensãoGanho do AVR, instabilidade da regulação, distorções não lineares, cablagem elétrica solta, ondulação do díodoTeste de variação de carga, registo de regularidade, avaliação da cablagem, verificação dos díodosObter várias placas sem resolver a causa da instabilidade
O AVR volta a perder após a substituiçãoÁrea com curto-circuito, circuito incorreto, regulador incompatível, danos causados por picos de tensãoResistência da área, verificação do isolamento, correspondência da representação dos circuitosFalhas repetidas do conselho de administração e conflito com o fornecedor
Excelente tensão em vazio, má tensão sob cargaExcitador fraco, problema com o díodo rotativo, grupo gerador subdimensionado, fator de potência inadequadoTensão sob carga, intensidade de corrente, fator de potência, teste de díodosInterpretar erroneamente um problema de capacidade ou de retificador como uma falha do AVR
Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

Sinais de alerta que me indicam que o orçamento é fraco

”Só preciso da imagem.”

Não. A ajuda fotográfica, no entanto, não altera os dados da versão, o mapeamento dos terminais nem as dimensões. Uma correspondência do AVR baseada apenas em fotografias é aceitável para utilização amadora de baixo risco; é, porém, pouco fiável no caso de grupos geradores a gasóleo para fins comerciais.

”O gerador tem 100 kVA, pelo que qualquer tipo de AVR de 100 kVA funciona.”

Mais uma vez, não. As exigências de excitação do alternador variam. A compatibilidade com o AVR não é determinada apenas pela potência do grupo gerador em kVA.

”A placa antiga derreteu, por isso a nova vai resolver o problema.”

Talvez. Ou, possivelmente, a placa antiga tenha sido queimada porque o circuito da área, o circuito de deteção, um evento de subida de tensão ou uma ligação incorreta a eliminaram. Substituir um componente alvo não elimina o atacante.

”O cliente precisa disso ainda hoje.”

Esse é o mundo real, e eu valorizo-o. Mas a necessidade deve tornar a lista de verificação de diagnóstico mais rigorosa, não eliminá-la. No caso de falhas urgentes no controlo de tensão de geradores a gasóleo, o comprador pode manter todas as opções disponíveis, tais como um Componente AVR NTA-5A-2T para controlo da tensão de geradores a gasóleo, sem deixar de verificar a cablagem elétrica, os sensores e os limites de excitação antes da instalação.

O que o caso AVR da NYISO ensina aos compradores de componentes

Há um caso relacionado com a operação da rede pública que continua a chamar-me a atenção: os operadores da NYISO detetaram oscilações de tensão de curta duração nos barramentos de 345 kV da zona ocidental de Nova Iorque, com os dados da PMU a revelarem variações reais de potência e tensão. A investigação levou à conclusão de que a causa era uma avaria no sistema de controlo do AVR de um gerador.

Essa situação não se refere à compra de um pequeno gerador a diesel AVR numa revista online. No entanto, a lição aplica-se perfeitamente: a instabilidade da tensão nem sempre é local nos lotes, nem sempre é percetível no SCADA e nem sempre é resolvida substituindo a primeira placa em que alguém pensa. Uma boa resolução de problemas segue o sinal.

Numa instalação de menor dimensão, poderá não dispor de dados da PMU, de análise modal ou de um controlador de rede que detete oscilações de ± 2 kV. No entanto, dispõe de um multímetro, de um alicate amperímetro, de um esquema de cablagem, de uma placa de identificação, de informações sobre a carga e de conhecimentos técnicos suficientes para deixar de avançar às cegas.

Guia de resolução de problemas do sistema de excitação para compradores de peças de geradores

PERGUNTAS FREQUENTES

O que é a resolução de problemas no sistema de excitação de um gerador?

A resolução de problemas no sistema de excitação do gerador consiste num procedimento estruturado de verificação da tensão de deteção, da saída do AVR, da corrente de campo do excitador, dos díodos rotativos, dos circuitos, da ligação à terra e do comportamento dos fios, com o objetivo de identificar a razão pela qual um gerador não consegue gerar, manter ou regular a tensão nos terminais em condições normais de funcionamento. Para os clientes, isto significa recolher provas antes de adquirir um regulador, um painel de controlo, um conjunto de díodos, uma peça do excitador ou um acessório de controlo de tensão.

Como posso perceber se o meu AVR está a apresentar um comportamento anómalo?

É muito provável que um AVR esteja com defeito quando se verifica que o magnetismo residual é adequado, a entrada de sinal está correta, os integradores não estão danificados, os circuitos estão limpos e os elementos excitadores estão em bom estado, mas, mesmo assim, o regulador deixa de funcionar para fornecer um resultado estável na área ou permite que a tensão nos terminais varie para fora da tolerância normal do fabricante. O erro consiste em considerar o AVR defeituoso antes de se terem efetuado essas verificações preliminares.

Posso substituir qualquer sistema de regulação da tensão de um gerador por um AVR com um aspeto semelhante?

Não, o regulador de tensão de substituição do gerador tem de corresponder à tensão nominal, à corrente de excitação, à configuração de fases, à regularidade, ao formato do conector, às opções de queda de tensão, aos comportamentos de proteção contra subfrequência e ao layout do alternador, uma vez que um AVR de aspeto semelhante pode sobrecarregar o campo, subexcitar as pás ou danificar as cargas ligadas durante a colocação em serviço. Produtos aparentemente semelhantes não garantem compatibilidade elétrica.

Quais são os problemas mais comuns nos sistemas de excitação sem escovas?

Os problemas típicos dos sistemas de excitação sem escovas incluem díodos rotativos avariados, enrolamentos do excitador em circuito aberto, circuitos de campo em curto-circuito, magnetismo residual fraco, ajustes de deslizamento livres sujos, cabos de ligação soltos, verniz danificado pelo calor e ligações recorrentes que só se manifestam quando entram em jogo vibrações, picos de carga ou quando a temperatura do gerador atinge níveis elevados. Estas avarias imitam frequentemente uma falha do AVR.

O que devem os compradores de componentes verificar antes de adquirirem componentes de excitação para geradores?

Os compradores de peças devem verificar a placa de identificação do gerador, o modelo do AVR, a tensão de deteção, a tensão e a corrente de excitação, o esquema elétrico, a regularidade de funcionamento, as dimensões de instalação, o tipo de ligação, o número de identificação e os sintomas de avaria antes de adquirirem componentes de excitação para um grupo gerador a diesel ou um alternador de reserva. O objetivo é adquirir a peça com defeito, e não a peça mais visível.

Nota final para o cliente: Deixem de recompensar diagnósticos incorretos

O mercado adora respostas rápidas. Eu não.

A resolução de problemas no sistema de excitação do gerador é onde os compradores mais criteriosos poupam dinheiro, evitam falhas recorrentes e põem à prova um apoio técnico deficiente. A escolha do substituto adequado para o AVR pode restabelecer rapidamente o funcionamento do grupo gerador. A escolha errada pode transformar uma simples falha de tensão num segundo corte de energia, num litígio relativo à garantia e num supervisor de obra descontente.

Por isso, solicite as leituras. Solicite o número de referência antigo. Peça uma fotografia dos circuitos. Pergunte o que se alterou antes da avaria. E quando as provas apontarem para a autoridade reguladora, escolha uma peça de substituição que corresponda à máquina, em vez de se basear no relatório.

Precisa de ajuda para apertar o AVR direito ou a placa de controlo de excitação? Envie a placa de identificação do gerador, a etiqueta do AVR existente, uma imagem dos circuitos, os sinais e sintomas de tensão e a classificação do gerador antes de encomendar os componentes de substituição para o sistema de excitação do gerador.

Comentários