25 26 giugno Dott Ing Anna Bruno. Dott. Ing. Anna Bruno Amministratore Delegato ATME spa

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1 SISTEMI UPS DINAMICI E LORO INTEGRAZIONE NELLA CONTINUITÀ Dott Ing Anna Bruno Amministratore Delegato ATME spa

2 CAMPI DI APPLICAZIONE dove serve continuità e qualità dell alimentazione elettrica

3 Finanza & Assicurazioni Reti di Computer Sale Cambi Centri IDC Borsa Società di Trading Telecomunicazioni Sl Sale Dati Stazioni Satellite Telefonia cellulare Stazioni di interconnessione Sistemi i tl televisivi iii Industria di Processo Impianti chimici Gas e Combustibili Semiconduttori Obiettivi Stabilità dei processi Qualità e Sicurezza Applicazioni Aviazione e Militare Infrastrutture aeroportuali Piste di atterraggio/decollo Stazioni radar Sale di controllo Check in Gestione dei bagaglio Tessile Tessitura e Filatura Estrusione Obiettivi Migliorare i rendimenti (O.E.E.) Evitare le rotture dei fili Stabilità e qualità dei processi Salute Ospedali Farmaceutico Biotecnologie Laboratori di analisi e ricerca Obiettivi Stabilità dei processi Qualità 3

4 INTRODUZIONE E NORMATIVE

5 Continuità e qualità dell'alimentazione PROBLEMI: DISTURBI CONDOTTI: alterazioni di ampiezza o forma d onda della tensione che si propagano lungo la rete di alimentazione e, in alcuni casi, anche attraverso i trasformatori per cui possono trasferirsi tra reti a differente livello di tensione. ESIGENZE: CONTINUITA : assenza di interruzioni nella fornitura di energia elettrica QUALITA della TENSIONE: qualità della forma d onda (ampiezza, frequenza, ecc.) 5

6 Le soluzioni Secondo IEC / ISO

7 IEC «ROTARY UPS» Il gruppo rotante di continuità è definito dalle norme IEC , che precisano: la tensione di uscita deve essere generata da una o più macchine elettriche rotanti non possono essere considerati «rotary UPS» quelle macchine la cui tensione di uscita è generata da un convertitore statico (vedere IEC ) L UPS dinamico è riconosciuto secondo ISO come alimentazione di sicurezza no break quindi è considerato una sorgente di alimentazione dei servizi di sicurezza edi riserva. 7

8 Normative cogenti Attività soggetta CPI 64 (come i gruppi elettrogeni) Emissione sonore (come i gruppi elettrogeni) Emissioni (come gruppi elettrogeni) 8

9 PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO

10 Pochi componenti maggiore affidabilità 10

11 D UPS: modulo di potenza (PGM) 11

12 Fase 1: funzionamento normale (da rete) 1500 rpm (50 Hz) Il carico è alimentato dalla rete tramite l induttanza Motore diesel in standby Unità cinetica carica La macchina sincrona funziona come motore a vuoto e fornisce la potenza reattiva Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona 12

13 Fase 2: transitorio di caduta rete PASSAGGIO DA FUNZIONAMENTO NORMALE A FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA (Diesel) carico parziale 1500 rpm (50 Hz) a pieno carico Si aprono gli interruttori Il PLC comanda l avviamento del diesel La macchina sincrona funziona da alternatore trascinata dall unità cinetica. I tiristori alimentano lo statore dell unità cinetica. L energia Lenergia accumulata nel rotore sostiene il generatore a 50 Hz. Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona 13

14 Fase 3: funzionamento di emergenza FUNZIONAMENTO CON MOTORE DIESEL 1500 rpm (50 Hz) L interruttore del giunto si richiude: il volano recupera l energia cinetica persa durante la fase precedente e contribuisce alla regolazione di frequenza del gruppo La ruota libera si ingaggia. Il diesel fornisce la coppia necessaria alla macchina sincrona La macchina sincrona funziona da alternatore azionato dal diesel I tiristori intervengono solo per correggere la frequenza in presenza di gradini di carico Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona 14

15 Fase 4: ritorno al funzionamento normale 1500 rpm (50 Hz) Il D UPS si sincronizza con la rete e chiude l interruttore Q1 Il diesel si porta a 1450 g/min provocando il disinnesto della ruota libera. Terminato il ciclo di raffreddamento torna in standby dopo circa 10 min. La macchina sincrona riprende a funzionare da motore. Motore diesel Unità cinetica Macchina sincrona 15

16 Grafico caduta rete: Istante della Caduta rete Tensione di rete Tensione di rete Tensione al carico 1500 rpm Regime del motore diesel 50.5 Hz 50 Hz 49.5 Hz Ingaggio della ruota libera linea dei 50 Hz Frequenza alcarico [Hz] 1 s Partenza del Diesel 16

17 CONFRONTO UPS STATICI E DINAMICI

18 Componenti fondamentali a confronto Un sistema completo è composto da diverse apparecchiature, ognuna con una funzione specifica: Flywheel o la generazione continua di energia (motore diesel più alternatore) quadri di potenza/controllo un sistema di immagazzinamento dell energia (cinetico o chimico) il filtraggio dei disturbi (armoniche, peaks) e la stabilizzazione della forma d onda il rifasamento accessori 18

19 Componenti fondamentali a confronto Flywheel o 19

20 Calcolo dei rendimenti (*) dati basati su documentazione ufficiale di fornitori riconosciuti 20

21 Conclusioni L UPS dinamico garantisce un alimentazione stabilizzata e perfettamente sinusoidale 21

22 COGENERAZIONE E D UPS PRECISAZIONI

23 Cogenerazione e D UPS Un D UPS con un motore a gas invece del motore diesel? NO, perché: Viene meno il principio dell indipendenza del sistema dall ente distributore (nonposso avere serbatoi di gas come invece posso averli di gasolio). Il tempo di avviamento e la capacità di presa di carico di un motore gas non sono paragonabili a quelle di un motore diesel. La risposta alla stabilità di frequenza di un motore a gas in funzionamento in isola è molto meno pronta di quella di un motore diesel rendendolo quindi non adatto alla tipologia di carico da alimentare. Un motore a gas cosa quasi il doppio di un motore diesel di pari potenza. Manutenzione e impiantistica molto più complessa. 23

24 Cogenerazione e D UPS Un D UPS e un cogeneratore nello stesso unifilare? SI, come: 1. Il cogeneratore deve lavorare in parallelo rete a monte dld del D UPS. 2. In caso di mancanza rete è opportuno aprire l interruttore tt a monte del D UPS e lasciando a quest ultimo il compito di alimentare i carichi critici. 24

25 Cogenerazione e D UPS SI, come: 25

26 SI, come: Cogenerazione e D UPS 26

27 SI, come: Cogenerazione e D UPS 27

28 GAMMA DI POTENZA

29 UPS Dinamici: potenze disponibili Potenze disponibili in unità singola in continuità assoluta da 400 kva a 3000 kva (50 Hz). Possibilità di installazione in parallelo per potenze maggiori. Collegamenti in BT o MT. Possibilità diinstallazione i in container supersilenziato i in aree esterne. 29

30 CHI SIAMO

31 La storia 1894: viene fondata una società di consulenza di ingegneria 1908: prende il nome di Heemaf 1956: ilprimo UPS rotante a batterie 1963: entra nel gruppo 1969: primo UPS rotante con Diesel (300 kva) 1992: seconda generazione di giunti free rotating 1998: prende il nome di Hitec 2000: primo sistema dual output : 30 x 1600/650 kva 2001: estensione del quartier generale di Almelo (NL) 2007: giunto brushless fino a 2000 kva 2008: introduzione del sistema ride through (RT) 2012: introduzione dei sistemi QPS fino a 3000 kva 31

32 Organizzazione nel mondo kva kva kva kva kva kva kva 32