La globalización y los avances en el transporte y la logística nos ha habilitado para abordar la demanda cada vez mayor inaugurando plantas de energía temporales que usan grupos electrógenos impulsados por motores recíprocos; esto también ha significado que los grupos electrógenos se estén utilizando en condiciones ambientales más duras. Por lo tanto, es fundamental para nosotros comprender el impacto de estas condiciones ambientales en el alternador y diseñar los mecanismos de protección adecuados.
Environmental conditions impacting performance of an alternator:
Where the alternator is installed in the world (geography) and the application type (mining, marine, oil & gas) affect the type of environmental conditions the alternator is exposed to. La figura 1 muestra las temperaturas en diferentes partes del mundo.
I. Dust/sand:
La contaminación del bobinado y el aislamiento por el polvo puede provocar el deterioro del sistema de aislamiento del bobinado y puede afectar negativamente la vida útil del aislamiento. Combinado con vientos moderados a fuertes, el polvo/arena podría erosionar el aislamiento del bobinado y provocar una falla prematura de los bobinados o una reducción de la capacidad térmica de los bobinados como mínimo. Además, el polvo/arena podría bloquear el flujo de aire y provocar temperaturas elevadas en los bobinados del alternador.
II. Agua/alta humedad
El agua o la alta humedad en el aire reducen la resistencia del aislamiento de los bobinados y disminuyen la vida útil del sistema de aislamiento. El agua/la humedad elevada también pueden entrar en las conexiones utilizadas en los circuitos electrónicos y dañarlas. El agua salada/vapor de agua es un conductor y podría provocar una avería acelerada del sistema de aislamiento.
Ill. Ambient Temperature:
El incremento de temperatura en el alternador es muy sensible a la temperatura del aire que entra en la máquina.
Una temperatura ambiente más alta significa un estrés térmico más alto que conduce a la degradación del aislamiento del bobinado (y una vida útil del alternador reducida) debido a la alta temperatura en los bobinados. Por lo tanto, es muy importante asegurarse de que se controle la temperatura ambiente o que se seleccione el alternador/la clasificación correcta para la temperatura ambiente.
IV. Altitud
El aire en altitudes más altas tiene una resistencia de ruptura eléctrica menor al voltaje y las máquinas eléctricas, por lo tanto, requieren capacidades de aislamiento mejoradas para evitar rupturas. Las distancias de espacio libre también deberán tenerse en cuenta en función de la altitud. Additionally, a derate dependent on the altitude is required to negate the effects of reduced cooling caused by thinner air.
V. Sal
La presencia de sal puede provocar la corrosión de las piezas eléctricas, como el rectificador y los bobinados. Esto puede resultar en una degradación de la resistencia de aislamiento y un aumento de la resistencia de contacto. La sal también corroe los componentes metálicos como los cojinetes, limitando el eje la resistencia mecánica y la capacidad. La figura 2 muestra la imagen de un excitador de una máquina expuesta a niebla salina. Los efectos corrosivos de la sal se ven claramente.
VI. Otros factores
Vibration/shock or Chemicals could also have a significant negative impact on the alternator performance and life and are dependent on the application type - eg:- alternators used in mining, chemical industry standby.
Figure 1: Annual Average Temperature across the globe
How alternators are typically protected from environmental conditions?
1) IP and IC enclosures: - IP refers to ingress protection and IC refers to the cooling circuit arrangement used in the alternator according to IEC 60034-5 and IEC 60034-6 respectively. La protección de ingreso o IP es una parte fundamental del diseño del alternador y se utiliza para proteger el alternador de la entrada de polvo/partículas sólidas y agua. The Ingress Protection or IP capability of the alternator can be used to protect the alternator from severe environmental conditions like chemicals, salt, dust, humidity, etc, ... Figure 3 shows an image of thelP44 configuration offered by Cummins Generator Technologies on some designs of its products.
2) Varnish / Impregnation / Coating on Winding and / or metallic components of the alternator: Alternatively,
the manufacturer may recommend the application of an additional coat / varnish / impregnation to protect the windings and metallic components from environmental conditions like salt, humidity, dust and chemicals.
Cummins Generator Technologies ha participado en una variedad de actividades para comprender estos usos y desarrollar criterios clave que permitan la selección de los alternadores adecuados para estas aplicaciones exigentes. Nuestro equipo de ingenieros experimentados trabaja con nuestros clientes para desarrollar soluciones de productos que se enfocan en requisitos de condiciones de aplicación específicas.
Figure 2: Effect of salt mist on an exciter
Figure 3: IP 44 PM7 awaiting factory tests
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