Resposta direta: Esta calculadora estima o afundamento transitório de tensão (ΔV) de um grupo gerador (GMG) quando recebe um degrau súbito de carga — um bloco de kVA ou a partida direta (DOL) de um motor. O modelo usa a reatância transitória X’d do gerador num divisor fasorial de impedâncias e compara o resultado com o limite de desvio transitório da classe de desempenho ISO 8528-5 (G1–G4). Esta etapa não modela frequência nem tempo de recuperação.
A calculadora
A ferramenta Grupo Gerador (ISO 8528) vive na suíte gratuita de cálculos elétricos da Estudos Elétricos, no menu lateral da plataforma. Você informa os dados do gerador (tensão, potência nominal, X’d, X/R), descreve o degrau (bloco de carga em kVA e fator de potência, ou um motor em partida direta) e, opcionalmente, o cabo entre gerador e carga. A calculadora devolve a tensão terminal durante o degrau, o ΔV transitório, o veredito contra a classe ISO e o maior degrau aceitável dentro do limite.
O cálculo é gratuito. O memorial de cálculo em PDF é recurso de assinante.
➡ Abrir a ferramenta gratuita de Grupo Gerador — no menu lateral, selecione Grupo Gerador (ISO 8528).
O que é e quando usar
Um grupo gerador não tem a rigidez de tensão da rede da concessionária. Sua impedância interna é alta: quando um grande bloco de carga entra de uma só vez — partida de um motor, um nobreak grande, um banco de cargas em transferência — a corrente do degrau provoca uma queda momentânea de tensão nos terminais do alternador. O regulador automático de tensão (AVR) recupera a tensão em cerca de 1 segundo, mas o vale transitório pode ser fundo o bastante para fazer contatores desarmarem, subexcitar fontes chaveadas ou impedir a partida do próprio motor que causou o degrau (o conjugado cai com V²).
Use a calculadora para: (1) verificar a tomada de carga em um passo — se o gerador aguenta o maior degrau previsto sem violar a classe; (2) dimensionar o gerador para a partida do maior motor; (3) justificar a classe ISO 8528-5 adequada à criticidade das cargas.
Teoria do cálculo
No instante do degrau, o gerador é modelado como uma força eletromotriz (EMF) de 1 pu atrás da sua reatância transitória, e o degrau como uma impedância constante (premissa adequada à partida de motor). A tensão terminal é o divisor entre a impedância do degrau e a soma das impedâncias em série.
| Símbolo | Grandeza | Unidade |
|---|---|---|
| V | Tensão de linha nominal | V |
| Sn | Potência aparente nominal do gerador (3φ) | kVA |
| X’d | Reatância transitória de eixo direto | % |
| S_degrau | Potência aparente do degrau | kVA |
| FP_degrau | Fator de potência do degrau | — |
| V_term | Tensão terminal durante o degrau | pu |
| ΔV | Afundamento transitório de tensão | % |
Z'd = (X'd/100) · V² / Sn [Ω/fase, equiv. Y], ângulo = atan(X/R) Z_degrau = V² / S_degrau ∠acos(FP) [Ω/fase] V_term = |Z_degrau| / |Z'd + Z_cabo + Z_degrau| [pu, EMF = 1 pu] ΔV (%) = 100 · (1 − V_term)
No modo partida de motor (DOL), o degrau vem de: In = P/(√3·V·η·FP); I_partida = (Ip/In)·In; S_degrau = √3·V·I_partida; FP_degrau = FP de rotor bloqueado (típico 0,15–0,35).
Base normativa: ISO 8528-5 (classes de desempenho G1–G4, desvio transitório de tensão na aplicação súbita de carga; também limita regime e frequência, fora desta etapa). IEC 60947-4-1 (a bobina de contator opera tipicamente entre 85% e 110% da tensão de comando — 85% é o piso usado aqui).
Exemplo resolvido
Bloco de carga. Gerador: V = 380 V, Sn = 250 kVA, X’d = 25%, X/R = 20. Degrau: 100 kVA a FP 0,40. Classe G2 (limite 15%).
|Z'd| = 0,25 · 380² / 250000 = 0,1444 Ω → Z'd ≈ 0,0072 + j0,1442 Ω |Z_deg| = 380² / 100000 = 1,444 Ω → Z_deg ≈ 0,5776 + j1,3234 Ω |Z_tot| ≈ 1,580 Ω V_term = 1,444 / 1,580 ≈ 0,914 pu (347 V) ΔV = 8,6 % ≤ 15 % (G2) → APROVADO (contator: 91% ≥ 85% OK) Maior degrau aceitável em G2 ≈ 187 kVA (≈ 75% de Sn)
Contraste — partida direta de motor de 30 kW no mesmo gerador (η 0,92, FP 0,86, Ip/In 6, FP rotor bloqueado 0,30): S_degrau ≈ 227 kVA (91% de Sn) → V_term ≈ 81,9%, ΔV ≈ 18,1% — REPROVA em G2 e cai abaixo de 85% (risco de contator). É o caso típico em que se fraciona a partida, usa-se soft-starter ou um gerador maior / de menor X’d.
Critérios de aceitação e limites
| Critério | Limite | Base |
|---|---|---|
| ΔV transitório — classe G1 | ≈ 20 % | ISO 8528-5 |
| ΔV transitório — classe G2 | ≈ 15 % | ISO 8528-5 |
| ΔV transitório — classe G3 | ≈ 10 % | ISO 8528-5 |
| ΔV transitório — classe G4 | por acordo (default 8 %) | ISO 8528-5 |
| Tensão terminal (bobina de contator) | ≥ 85 % de V | IEC 60947-4-1 |
Atenção: os percentuais de ΔV por classe (20/15/10/8 %) foram construídos a partir do conhecimento de engenharia e devem ser confirmados contra o PDF da ISO 8528-5. Na calculadora o limite é editável: você pode sobrepor o valor da classe pelo exigido no projeto/contrato.
Erros comuns
- Usar X”d (subtransitório) no lugar de X’d. O subtransitório morre em poucos ciclos; o vale que o AVR ainda não recuperou é governado pela reatância transitória.
- Esquecer o fator de potência do degrau. Uma partida de motor tem FP de rotor bloqueado muito baixo (0,15–0,35); carga reativa cai muito mais a tensão.
- Comparar com o limite de regime permanente. ISO 8528-5 separa desvio transitório (esta calculadora) do desvio de regime.
- Ignorar o conjugado de partida. Se a tensão cai demais, o conjugado (∝ V²) cai e o motor pode não acelerar.
- Desprezar a queda de frequência. Esta etapa modela só tensão; a frequência (inércia H + estatismo) e o tempo de recuperação ficam para depois.
- Assumir tomada de carga em um passo acima de 100% de Sn sem confirmar com o fabricante (depende de X’d e do motor diesel).
Perguntas frequentes
O que é o degrau de carga em um grupo gerador?
É a aplicação súbita de um bloco de carga (kVA) ou a partida direta de um motor sobre um gerador que estava com carga menor. O degrau provoca uma queda momentânea de tensão (e de frequência) até o regulador recuperar, em cerca de 1 segundo. A ISO 8528-5 limita esse desvio transitório por classe de desempenho.
Qual a diferença entre as classes G1, G2, G3 e G4 da ISO 8528-5?
Elas definem a tolerância do conjunto a desvios de tensão e frequência. G1 é a mais permissiva (cargas simples), G2 atende a maioria das instalações industriais e comerciais, G3 é para cargas sensíveis (telecom, TI, retificadores) e G4 é por acordo entre fornecedor e cliente. Os percentuais exatos devem ser confirmados no texto da norma.
Por que o cálculo usa a reatância transitória X’d e não X”d?
Porque o subtransitório X”d se extingue em poucos ciclos, enquanto o transitório X’d governa o vale de tensão que o regulador (AVR) ainda não recuperou — a parcela que importa para contatores e acionamentos. É a prática de dimensionamento de GMG para afundamento na partida.
Quanto de queda de tensão um contator suporta?
A IEC 60947-4-1 garante a operação da bobina tipicamente entre 85% e 110% da tensão de comando. Por isso a calculadora sinaliza alerta quando a tensão terminal durante o degrau cai abaixo de 85%.
Como reduzir o afundamento de tensão na partida de um motor grande?
Fracionar a partida, usar soft-starter ou conversor de frequência, partida por autotransformador, especificar um gerador maior ou de menor X’d, ou um alternador com excitação por ímã permanente (PMG). A calculadora mostra o maior degrau aceitável para guiar a escolha.
A calculadora também verifica a queda de frequência?
Não nesta etapa. O modelo atual calcula somente a queda de tensão transitória. A queda de frequência (inércia e estatismo do regulador) e o tempo de recuperação ficam para uma etapa futura. A ISO 8528-5 também limita esses parâmetros por classe.
Limitações e responsabilidade
Esta calculadora é uma ferramenta de verificação de coerência de engenharia, não uma medição em campo nem um ensaio de tomada de carga. Os resultados dependem dos dados de entrada e de premissas de modelagem (impedância constante no degrau, EMF de 1 pu, modelo apenas de tensão). Os limites de ΔV por classe ISO 8528-5 são valores a confirmar e editáveis na página. A ferramenta não substitui o projeto elétrico nem a ART de profissional habilitado; a tomada de carga, a resposta do motor diesel e a recuperação do AVR devem ser confirmadas com o fabricante do grupo gerador.
Calculadoras relacionadas
- Partida de Motores — afundamento de tensão e conjugado na partida (direta, soft-starter, autotrafo).
- Dimensionamento de Cabos (NBR 5410) — seção por ampacidade, queda de tensão e proteção contra danos.
- Curto-circuito (IEC 60909) — corrente de curto trifásica, bifásica e fase-terra.