Diagramma a blocchi del sistema modulare per lo studio della Smart Grid

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1 DL SGWD SMART GRID Questo sistema didattico è stato progettato per lo studio e la comprensione dei concetti legati alla gestione intelligente dell energia elettrica. Questo concetto, chiamato Smart Grid, si riferisce ad una rete di comunicazione di supporto ad una rete di distribuzione intelligente dell energia elettrica, in grado di evitare sprechi di energia, sovraccarichi o cadute di tensione. Ogni surplus di energia prodotta in una determinate area viene dinamicamente e immediatamente ridistribuita. Queste reti vengono regolate da un apposito software e da strumenti di monitoraggio intelligenti in grado di tracciare tutto il flusso energetico del sistema elettrico. Inoltre, una Smart Grid stabilizza e monitorizza in modo più semplice la tensione elettrica che arriva al consumatore, un fattore di qualità molto importante per l utilizzatore finale, che può beneficiare di costi inferiori grazie all efficienza del sistema. E anche molto facile per il consumatore scegliere il proprio operatore e stimolare la competizione. Inoltre, è più semplice mettere potenza in rete per quei consumatori che hanno piccoli impianti domestici, per esempio, con sistemi per la generazione di energia da pannelli fotovoltaici.

2 Il laboratorio ha una struttura modulare e consiste di pannelli didattici che possono essere installati su un telaio verticale. Grazie a una impostazione di tipo pratico e diretto, offre agli studenti la possibilità di realizzare molti esperimenti sulla tecnologia delle Smart Grid. Diagramma a blocchi del sistema modulare per lo studio della Smart Grid

3 La Smart Grid è gestita da un software sviluppato dalla De Lorenzo che traccia tutte le variabili di un sistema reale e che controlla e gestisce le attività delle varie sezioni che compongono il sistema. A seguire alcuni esempi delle schermate del software:

4 A parte lo studio dei concetti relative allo Smart Grid, questo sistema didattico è multidisciplinare e permette, attraverso l uso dei singoli moduli o gruppi di pannelli, anche la possibilità di investigare in profondità altri aspetti dell elettrotecnica, quali: Le macchine sincrone Le macchine asincrone I motori brushless Gli impianti fotovoltaici di tipo grid La correzione del fattore di potenza I trasformatori I relè di protezione Nelle seguenti pagine è possibile trovare una descrizione, accompagnata da una immagine, dei vari moduli che compongono il laboratorio. DL 2108TAL SW Alimentatore trifase Disgiuntore del circuito di dispersione verso massa funzionante con corrente a 25A, sensibilità di 30mA. Interruttore di protezione del motore a polo triplo: da 6,3 a 10 A. Lampada spia per ogni fase. Uscita a 5 terminali di sicurezza da laboratorio: L1, L2, L3, N e PE, a norma. Interruttore per simulazione di sorgente di energia eolica o fotovoltaica. DL 1080TT Trasformatore trifase Trasformatore trifase per alimentare un modello di linea di trasmissione a 380 kv con fattore di scala 1:1000 per corrente e tensione secondarie. Primario 3 x 380 V con presa intermedia a 220 V collegamento a stella o triangolo

5 Secondario 3 x 220 V con prese intermedie a +5%, 5%, 10%, 15% collegamento a stella per 3 x 380 V vari collegamenti a stella possibili potenza nominale: 800 VA Terziario avvolgimenti: 3 x 220 V collegamento a triangolo per stabilizzare la terza armonica di tensione Potenza nominale: 266VA DL 2108T23 FEEDER MANAGER RELE Relè trifase multifunzione di corrente, tensione e guasto a terra per protezione e controllo linee di distribuzione MT/AT. Le misurazioni in tempo reale dei valori primari delle grandezze in ingresso sono costantemente disponibili sul display così come via seriale. La programmazione del relè può essere eseguita sia tramite la tastiera sul fronte sia tramite comunicazione seriale. Le programmazioni, gli eventi e le registrazioni oscillografiche sono memorizzati in una memoria non volatile (E2prom). Il relè è provvisto di proprio alimentatore interno del tipo multitensione autoranging, autoprotetto e galvanicamente isolato a mezzo trasformatore. 3 Soglie di corrente di fase programmabili in modo direzionale o non direzionale 3 Soglie di corrente di terra programmabili in modo direzionale o non direzionale Curve di intervento selezionabili secondo gli standard IEC e IEEE 2 Elementi di Minima/Massima tensione 2 Elementi di Minima/Massima Frequenza Elemento di Massima tensione omopolare 2 Elementi di Squilibrio di corrente 1 Elemento di Minima tensione Sequenza Positiva 1 Elemento di Massima tensione Sequenza Negativa Circuito di supervisione circuito apertura interruttore Comando interruttore (APRI / CHIUDI) Mancata apertura interruttore Una porta di comunicazione seriale RS232 sul fronte RS485 Relè di Uscita programmabili dall'utente Ingressi Digitali programmabili dall'utente

6 DL 7901TT Modello di Linea Modello di una linea aerea di trasmissione dell energia lunga 360 km, tensione 380 kv e corrente 1000 A. Fattore di scala: 1:1000 DL 7901TTS Modello di Linea Modello di una linea aerea di trasmissione dell energia lunga 100 km, tensione 380 kv e corrente 1000 A. Fattore di scala: 1:1000 DL 2109T29 Misuratore di Energia Trifase Analizzatore di energia trifase controllato da microprocessore. Misura di tensioni, correnti, frequenze, potenza attiva, reattiva e apparente. Tensione d ingresso: 500 V (max. 800 Vrms) Corrente d ingresso: 5 A (max. 20 Arms) Frequenza di lavoro: Hz Alimentazione ausiliaria: monofase da rete

7 DL 2108T02 Interruttore di Potenza Interruttore di potenza trifase con contatto ausiliario normalmente chiuso. Capacità di contatto di carico: 400 Vca, 3 A Alimentazione: monofase da rete DL 2108T25 Relè controllo sincronismo e sincronizzazione Il relè di sincronizzazione misura la tensione e la frequenza di due ingressi; la tensione, la frequenza e l angolo di fase dell ingresso Generatore (G) sono confrontati con quelli dell ingresso Bus (B) considerato come riferimento. Funzioni: Sincronizzazione Automatica e controllo di Sincronismo Regolazione tensione e frequenza Controllo chiusura interruttore con supervisione dell angolo di fase Prevenzione funzionamento come motore Forzamento parallelo in condizioni statiche Registrazione degli eventi Protocollo di comunicazione Modbus Sincronizzazione del generatore con la sbarra di riferimento: Funzionamento su sbarra in tensione o fuori tensione Controllo differenza ammissibile di Tensione regolabile Regolazione automatica dell angolo di fase per comando interruttore Controllo differenza ammissibile di Frequenza regolabile Controllo differenza ammissibile di Fase regolabile Regolazione impulsi di Incremento/Decremento per il regolatore di velocità Regolazione impulsi di Incremento/Decremento per il regolatore di tensione Controllo Min/Max Tensione di sbarra ammissibile regolabile Controllo Min/Max Frequenza di sbarra ammissibile regolabile Forzamento del parallelo in condizioni di sfasamento statico Sincronizzazione veloce con impulsi di controllo proporzionali alla differenza di velocità e tensione 3 Ingressi Digitali optoisolati 2kV

8 DL 1067S Alimentatore motorizzato Adatto per alimentare a tensione variabile i dispositivi di frenatura e le eccitazioni delle macchine con comando manuale oppure automatico. Uscita cc: da 0 a 210 V, 2 A Regolazione automatica dell eccitazione per mantenere una tensione costante Alimentazione: 220 V, 50/60 Hz DL 2108T26 Motore brushless con controllore Studio di un controllo automatico per un motore brushless. Controllo e funzionamento di un motore brushless in tensione. Il sistema consente lo studio del funzionamento di un motore brushless in un tipico processo di automazione industriale. Lo studente ha la possibilità di imparare a controllare e parametrizzare un'operazione automatica. Il sistema di controllo e monitoraggio avviene tramite un software in grado di: Impostare i parametri di sistema Disegnare curve grafiche Monitorare in tempo reale il sistema (coppia, velocità,...) Specifiche tecniche Motore brushless con encoder elettronico, potenza 1 kw Controllo del sistema in frequenza e tensione Sistema di frenatura meccanica per l'analisi della coppia Uscite dell'encoder per l'analisi della velocità Sistema di controllo e monitoraggio degli eventi Pulsante di avvio e arresto azione e arresto automatico in caso di allarme. Software completo per PC collegato al sistema tramite RS485.

9 DL 1026A Alternatore Trifase Macchina con induttore liscio e avvolgimento d armatura trifase per il funzionamento come alternatore o motore sincrono. Potenza (alternatore): 1.1 kva Potenza (motore): 1 kw Tensione: 220/380 V Δ/Y Corrente: 2.9/1.7 A Δ/Y Velocità: 3000 rpm Avvolgimento per l eccitazione sul rotore DL 1017R Carico Resistivo Carico resistivo variabile a gradini mono o trifase. Max. potenza: 3 x 400 W Max. tensione: 220/380 V Δ/Y DL 1017L Carico Induttivo Carico induttivo variabile a gradini mono o trifase. Max. potenza: 3 x 300 VAR Max. tensione: 220/380 V Δ/Y DL 1017C Carico Capacitivo Carico capacitivo variabile a gradini mono o trifase. Max. potenza: 3 x 275 VAR Max. tensione: 220/380 V Δ/Y

10 DL 1022 Motore asincrono trifase ad anelli Motore ad induzione con avvolgimento trifase sia sullo statore che sul rotore. Potenza: 1.1 kw Tensione: 220/380 V Δ/Y Corrente: 4.3/2.5 A Velocità: 2830 rpm, 50 Hz DL HUBRS485F Comunicazione MODBUS HUB che permette la comunicazione e il controllo via PC dei moduli di misura e dei motori brushless. DL SCADA 2 SOFTWARE per acquisizione dati e controllo.

11 DL 9031 Interruttore magnetotermico differenziale Corrente max.: 10A Soglia di intervento differenziale: 30mA DL 10065N Modulo di misura digitale della potenza elettrica Misura in corrente continua di: tensione, corrente, potenza ed energia. Misura in corrente alternata di: tensione, corrente, potenza, energia attiva, energia reattiva, energia apparente, cosphi e frequenza. Tensione continua: 300 V Corrente continua: 20 A Tensione alternata: 450 V Corrente alternata: 20 A Potenza: 9000 W Alimentazione monofase: V, 50/60 Hz Comunicazione: RS485 con protocollo MODBUS RTU DL 9013G Inverter grid Corrente max.: 30A Tensione: 12V Potenza: 360W

12 DL PFS 85 Modulo fotovoltaico inclinabile 85W, 12V, completo di cella per la misura dell irraggiamento solare e con un sensore di temperatura. DL SIMSUN Pannello con lampade per il modulo fotovoltaico L'intensità della luce può essere regolata manualmente tramite un potenziometro o controllata automaticamente tramite un ingresso 0 10 V, per consentire di eseguire esperimenti con diverse intensità luminose, quindi simulando le condizioni di luce dall'alba al tramonto. 4 lampade alogene da 300 W ciascuna Dimmer per controllare l intensità della luce Interruttore magneto termico differenziale, 10 A Potenziometro, 10 k

13 DL 2108T20 Batteria di condensatori commutabili Sistema di commutazione con cui diversi valori di capacità possono essere collegati alla rete per la compensazione di energia reattiva. Quattro livelli di commutazione ognuno consistente di 3 condensatori collegati a stella con resistori di scarica: Livello 1 (bobina b1): 3 x 2 μf/450 V Livello 2 (bobina b2): 3 x 4 μf/450 V Livello 3 (bobina b3): 3 x 8 μf/450 V Livello 4 (bobina b4): 3 x 16 μf/450 V Energia di compensazione: max VAr a 50 Hz, 380 V Ogni livello di commutazione può essere controllato separatamente: internamente, da 4 interruttori di selezione esternamente, da 4 ingressi di controllo Tensione di funzionamento della bobina: 220 Vca. DL 2108T19 Controllore dell Energia reattiva Relè per regolazione automatica del fattore di potenza in sistemi con carico induttivo. Gamma di regolazione del fattore di potenza: ind Sensibilità: K Display a 2 cifre decimali Relè d uscita per collegamento di batterie: 4 contatti NA con indicazione a LED Capacità di contatto del relè d uscita: 400 Vca, 5 A Tensione d alimentazione: trifase da rete Circuito d entrata amperometrico: 5 A (250 ma min.) Rilevamento automatico della frequenza.

14 DL 1013A BASE UNIVERSALE Struttura in lega di duralluminio montata su piedi di gomma anti vibrazione, equipaggiato di guide di scorrimento per fissare una e due macchine. Completo di protezione del giunto d accoppiamento. DL M AS1 Telaio a tre livelli DL M AS2 Telaio a tre livelli doppio DL AS Banco di lavoro DL 1155GTU e DL 1155A Kit di cavetti di collegamento.

15 Tavola riassuntiva dei moduli e delle quantità: CODICE DESCRIZIONE Q.TA DL 2108TAL SW Alimentatore trifase 1 DL 1080TT Trasformatore trifase 3 DL 2108T23 Feeder manager relè 1 DL 7901TT Modello di linea da 360km 1 DL 7901TTS Modello di linea da 100km 1 DL 2109T29 Misuratore di energia trifase 3 DL 2108T02 Interruttore di potenza 4 DL 2108T25 Relè controllo sincronismo e sincronizzazione 1 DL 1067S Alimentatore motorizzato 1 DL 10065N Modulo di misura digitale della potenza elettrica 2 DL 2108T26 Motore brushless con controllore 2 DL 1026A Alternatore Trifase 1 DL 1017R Carico resistivo 1 DL 1017L Carico induttivo 1 DL 1017C Carico capacitivo 1 DL 1022 Motore asincrono trifase ad anelli 1 DL HUBRS485F Interfaccia di comunicazione MODBUS 1 DL SCADA 2 Software SCADA 1 DL 9031 Interruttore magnetotermico differenziale 1 DL 9013G Inverter grid 1 PFS 85 Modulo fotovoltaico inclinabile da 85W 1 DL SIMSUN Pannello a 4 lampade 1

16 CODICE DESCRIZIONE Q.TA DL 1013A Base universale per 2 macchine 2 DL 1155GTU Kit di cavetti di collegamento 1 DL 1155A Kit di cavetti di collegamento 2 DL M AS1 Telaio a 3 livelli 1 DL M AS2 Telaio a 3 livelli doppio 1 DL 2108T20 Batteria di condensatori commutabili 1 DL 2108T19 Controllore dell energia reattiva 1 DL AS Banco di lavoro 2 PERSONAL COMPUTER 1 Supporto per PC 1 Inoltre, il laboratorio è fornito di: Manuale in inglese.

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