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Inverter per uso idroelettrico

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  • Inverter per uso idroelettrico

    Salve a tutti
    Dovrei costruire un generatore da 30-40 kW in isola azionato da una banki, come gia’ esposto alcuni post fa;
    Volevo quindi porvi alcune domande:
    La tensione/frequenza in uscita da questo alternatore, con tutti gli annessi dispositivi di regolazione, sarebbe sufficientemente stabile per un uso civile?
    Oppure e’ meglio interporre un inverter, visto che molte delle utenze moderne sono piuttosto schizzinose per quanto riguarda i parametri tensione/frequenza;
    Attualmente in un applicazione similare utilizzo dei generatori diesel senza grossi problemi.
    In base alle vostre esperienze, utilizzando un inverter, in caso di un cortocircuito o guasto su di un utenza sarei al sicuro? nel senso che l’inverter non andrebbe fuori uso?
    Mi e’ venuto il dubbio, perche’ proprio ieri, su di un impianto che sto avviando in un paese arabo, si e’ bruciato un costoso inverter di primaria marca causa un corto su di un motore; il costruttore interpellato al proposito ha risposto “impossibile!”, ma gli IGBT scoppiati sono li a dimostrare il contrario.
    E dire che normalmente i dispositivi industriali sono considerati piu’ “robusti” rispetto ai loro corrispondenti civili...
    Lo chiedo a voi perche’ se lo chiedessi al venditore dell’inverter, probabilmente mi risponderebbe che il loro inverter uscirebbe indenne anche dalla fine del mondo.
    Un grazie anticipato a tutti coloro che vorranno rispondermi.

  • #2
    Ciao Colonial,

    se metti alternatore sincrono, a patti di trovarlo per quella potenza, devi avere una logica di gestione della parte di regolazione macchina in grado di fare isola ... mica semplice!! anzi.
    Per quanto riguarda il corto sul motore ci sono tante cose da dire ed eventualmente da verificare, io lavoro con gli inverter da più di 15 anni, ho lavorato anche in ricerca e sviluppo su macchine da qualche MW ... dipende tutto da come sono costruiti e da come sono utilizzati. Ti porto un esempio, anni fa ho dovuto andare in Florida a sostituire gli IGBT di diversi inverter a causa di un fulmine .... quando io gli ho chiesto se avevano l'impianto di terra ... la risposta è stata, "lo stiamo facendo".
    Può succedere che scoppino, certo ma se tu metti un inverter per alimentare i carici e non ci metti un trasfo in mezzo ... io non mi preoccuperei del caso del corto, mi preoccuperei di tutti i danni che ci sarebbero poi sulle utenze per il dv/dt.
    Se tu metti un inverter/afe con relativo traformatore il tutto correttamente dimensionato, come pure gli interruttori di protezione delle partenze non dovresti aver problemi. Ovviamente se tutto fatto con un pò di criterio!
    ciao

    mat

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    • #3
      Ciao Colonial ,
      Considerato che la turbina non ha variazioni di velocità ,o meglio il punto di massimo rendimento corrisponde sempre a un numero definito di giri e che comunque il moto verrà trasmesso con delle cinghie all'alternatore , un semplice alternatore autoeccitato ,senza spazzole 1500 giri con AVR ....quelli dei gruppi elettrogeni per intenderci , sia la soluzione migliore . Il problema della tensione è risolto dall' AVR , un
      ELC a controllo di frequenza con uscita ballast ad angolo di fase su SCR oppure PWM a IGBT mantiene la frequenza e i giri stabili entro 1 Hz al variare del carico,inoltre funziona anche come bilanciatore delle correnti sulle 3 fasi .

      E' vero che gli inverter industriali resistono a tutto , ma un problema sul pilotaggio degli igbt alle volte provoca quello che hai riscontrato .

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      • #4
        Ciao Sandroe le variazioni di carico come le gestisci?mat

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        • #5
          Ciao matasnic
          "a patti di trovarlo " intendi che così piccolo sia difficile da trovare ? effettivamente per uso idroelettrico dove la velocità di fuga è il doppio di quella nominale è difficile da trovare un Sincrono , noi usiamo quelli normali per gruppi elettrogeni progettati fino a 2250 giri e poi installiamo sempre una valvola idraulica con chiusura a gravità e riarmo manuale . Il comando di sgancio arriva dal controller che in caso di corto circuito prolungato (ricordiamoci la difficolta di mantenere la corrente di cortocircuito di un alternatore senza eccitazione separata ) frequenza e tensione fuori range apre un contatto che toglie alimentazione all'elettrovalvola NO di bypass idraulico .
          Colonial intendeva aggiungere un inverter per la stabilità della macchina ,io non lo ritengo necessario , variazioni entro 2 Hz non generano altri problemi ,in un impianto così piccolo poi...
          Concordo che variazioni di tensione repentine tipo 1000V /microsecondo produrranno effetti dannosi sulle utenze .
          Per la regolazione di una macchina da 30kW davo per scontato una regolazione elettronica a carico costante ...non c'è alternativa se si vuole una certa stabilità . Abbiamo fatto anche regolazioni miste dove ad esempio l'impianto non è a acqua fluente ma a bacino . La potenza macchina viene mantenuta a 20 % superiore alla potenza assorbita dalla rete in modo che il regolatore elettronico ,più veloce ,riesce ad adattarsi ad un aumento immediato dell'energia richiesta dalla rete , serve un plc ,che eliminerà la necessità di un regolatore a carico costante perchè lui stesso è in grado di assolvere a questa funzione ,servono le batterie di back up , se la macchina resta ferma tanto tempo serve un sistema di ricarica autonomo tipo fotovoltaico ....
          Spesso usiamo anche asincroni ad alta efficienza ,se la rete è fatta da semplici utenze domestiche e piccoli motori di artigiani l'asincrono offre una robustezza maggiore , migliore efficienza , migliore robustezza alle scariche e fulmini , insensibilità ai fuorigiri . Il plc controlla in questo caso anche l'eccitazione inseguendo un set point di frequenza .. le variazioni della potenza di macchina e della reattiva di rete vengono compensate inserendo tramite appositi teleruttori i condensatori di eccitazione -rifasamento . Fino a potenze di 30 -50 kW la ritengo un'ottima soluzione , In questo caso la regolazione a carico costante viene fatta con un riferimento di tensione . Questo consente ,in caso di linee particolarmente lunghe ,di installare il regolatore vicino alle utenze ,annullando di fatto le variazioni di tensione introdotte dalla linea .

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          • #6
            Ciao Colonial,

            io lavoro in un'azienda che produce inverter industriali ad onda sinusoidale, di qualunque potenza: non avviamento motori per intenderci ma generatori di tensione, a frequenza e tensione fisse.
            Per andare in isola molto spesso vengono usate queste macchine, dopo che la sorgente primaria è stata raddrizzata. Poi nel Dc Bus possono esserci messe delle batterie (con opportuno DC/DC) o no. Mettiamo il trafo a 50 Hz, sovradimensioniamo il tutto termicamente perchè in certi paesi fa caldo, facciamo tenere il corto franco per secondi su secondi ma....
            Alimentare una rete elettrica vera in isola non è uno scherzo:
            _ non sai mai cosa ti attaccano, (arriva l'elettricista con il compressore o quello con la ciabatta a terra)
            _ la corrente di cortocircuito che può erogare l'inverter è sempre bassa, (2 In a meno ri richieste speciali) e a volte non si riesce a far aprire le protezioni perchè qualcuno cambia i quadri o gli interruttori senza sapere cosa fa
            _ bisogna sapere la quantità di reattiva da erogare,
            _ bisogna avere carichi distorcenti come da norma ma non di più
            _ l'avvio dei motori va fatto con inverter di avviamento altrimenti si rischia che non partano e che poi si bruci o l'inverter o il motore perchè stanno a corrente elevata per molto tempo
            _ se il motore viene frenato e rigenera energia, l'inverter ha dei problemi nella gestione del surplus che può arrivare a far aprire i condensatori sul lato DC.

            Quindi, se ti si è rotto l'inverter, a parte problemi di qualità del costruttore, ti consiglio di controllare la rete che alimenti.
            Ciao

            s+b

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            • #7

              La seconda soluzione è usare in isola un classico motore asincrono trifase come alternatore asincrono, usando motori ad alta efficienza come gli ABB M4BP o i Lafert, auto eccitati tramite condensatori e regolato sempre a carico costante ma basato sulla tensione IGC, soluzione robustissima affidabile ed economica, punto debole sono i condensatori ma sono facili da sostituire e reperire a cadenza quinquennale o anche superiore, e l'alimentazione di carichi induttivi coma altri motori, cosa non impossibile come dice Sandro se non sono la maggioranza del carico, in entrambi i casi si può integrare la gestione della portata/potenza della turbina, ma rimarrà sempre alla dissipazione della potenza in esubero e alla gestione elettronica di essa, che garantisce rapidità affidabilità e tensione e frequenza stabile più che in alcune zone (molte) in Italia !!!


              ma che fine a fatto la prima parte? Ovviamente era sugli alternatori Sincroni a 4 poli Meccalte o leroy-somer e sistema di regolazione a carico costante basato sulla frequenza ELC, la soluzione del sincrono il top ma costa (scusate la sintesi)
              Ultima modifica di nll; 11-12-2013, 11:55. Motivo: Unione messaggi consecutivi dello stesso utente

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              • #8
                Ciao Colonial,
                io ho una pelton con un sincrono da 16 kVA, ma il problema è simile al tuo. E' un sincrono a spazzole su cui ho sostituito il regolatore a trasformatore
                con uno elettronico con riferimento trifase. Il sistema ha un regolatore a dissipazione (che Sandroturbine conosce molto bene perché me lo ha realizzato lui) cui ho aggiunto la gestione dell'apertura della spina per la regolazione della portata.
                Il sistema funziona così: a carico costante mantiene l'apertura della spina, e quindi la portata, al livello in cui la dissipazione sul carico zavorra è circa 400 W. La dissipazione sulla zavorra viene monitorata con un PLC (basta un oggettino da 80 euro, non c'è bisogno di cose sofisticate). Quando c'è un aumento di carico elettrico, la dissipazione sulla zavorra scende al di sotto della soglia prefissata, e la spina di regolazione si apre di colpo per aumentare la potenza. Tipicamente si genera un overshoot di potenza, il cui eccesso viene prontamente dissipata sulla zavorra. Il PLC si accorge dell'aumento del carico sulla zavorra e comincia lentamente a chiudere fino a ripristinare la dissipazione intorno ai 400 W. In caso di distacco di carico l'eccesso di potenza viene temporaneamente dissipato sulla zavorra, poi interviene di nuovo la chiusura della spina per ripristinare la dissipazione di 400 W circa.
                Problemi gravi da quando ho il regolatore elettronico nessuno. Gli sbalzi di tensione li vedi solo in caso di inserimento di grossi carichi (per intenderci > 1/3 della potenza massima), quando l'alternatore perde un po' di giri, e sono sempre abbassamenti di tensione. Per i carichi ordinari non te ne accorgi neanche. Il regolatore a trasformatore invece mi distruggeva tutto quanto è elettronico perché ogni volta che c'era lo spunto di un motore generava picchi di tensione spaventosi.
                Credo che se usi un sistema che ti regola la potenza agendo sull'apertura dell'acqua l'asincrono non vada tanto bene (anche se Sandroturbine forse non è daccordo) perché quando inserisci un carico una cosa è lo switching della potenza dalla zavorra al carico, altra cosa è aprire l'acqua per aumentare la potenza. Temo che nel tempo d'intervento l'alternatore si disecciti e resti al buio.
                Se il sistema ti interessa e ti servono ulteriori dettagli (PLC, software, sistema per far leggere al plc la potenza sulla zavorra, etc) sono disponibile a darti le info necessarie

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                • #9
                  AAA un sincrono a spazzole! che delirio ! io ci avrei messo un bel motore asincrono trifase e un IGC, mi sono ricreduto pure io che ero scettico, è più efficiente, robusto e affidabile, ovvio che non ci si può pilotare una falegnameria per via della prevalenza di carichi induttivi.
                  La tua soluzione è usata solo quando la portata a monte non garantisce potenza per tutto l'anno o addirittura a periodi mensili, ho fatto per anni manutenzione a una turbina che però era a una spina fissa e una automatica o a comando elettrico manuale, praticamente il sincrono Meccalte ben sovradimensionato lavorava praticamente a piena potenza tranne nel periodo invernale dove veniva praticamente chiusa la spina motorizzata e riaperta in primavera, la sceda di controllo ELC dissipa costantemente tutta la potenza prodotta mediante resistenze elettriche, mantenendo sempre la tensione e la frequenza costanti anche al variare dei carichi importanti, mai avuto nessun problema a nessuna apparecchiatura elettronica o a elettrodomestici, integrare il controllo parziale della portata come dice Sandro è una ottima soluzione!
                  Ciao

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                  • #10
                    [Il mio impianto è in Sicilia, d'inverno piove e riempio un invaso di 20000 mc, che con 320 metri di caduta devono bastarmi per circa 100 giorni estivi in cui non piove. Non posso permettermi di dissipare potenza sprecando acqua e lasciando funzionare il sincrono a piena potenza. Se stai lavorando con 1-2 kW di carico sull'asincrono e si inserisce di colpo un carico di 5-6 kW (es. i motori della piscina) nel tempo in cui si apre la spina l'asincrono si diseccita. Per il mio caso il sincrono è l'unica soluzione. Il fatto che sia a spazzole è perché è nato così tanti anni fa, e non si è mai rotto. Quando dovrò sostituirlo prenderò un brushless
                    Ultima modifica di nll; 11-12-2013, 11:54. Motivo: Citazione integrale rimossa. Violazione art.3 del regolamento del forum.

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                    • #11
                      Si il tuo è un caso particolare, non conoscendolo non potevo immaginarmelo, un impianto ad accumulo a bacino a uso stagionale, che alimenta pompe per piscina da 5kw! alla faccia della piscina! e un impiantino con 320 metri di salto! Complimenti !
                      Si l'unica soluzione è il sincrono.
                      Ciao

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