WIND-A1G SPA - Vers 2

ENTRENADOR MODULAR DE ENERG ÍA EÓLICA CON CON EXIÓN EXIÓN A LA RED

DL W I ND-A1G

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ÍNDICE UNIDAD 01 - PRINCIPIOS Y CONCEPTOS B ÁSICOS DE ENERGÍ A EÓLI LICA CA.......................................................... .................................................................................................. ........................................ 5 1.1 HISTORIA ................................. ..................................................................... ........................................................................ .............................................................. .......................... 5 1.2 ENERGÍA EÓLICA BÁSICA.................................. ...................................................................... ..................................................................... ................................. 6 1.3 ESCOGIENDO LÍNEA DE GUÍA ............................................................................................... ............................................................................................... 8 1.4 TURBINA EÓLICA............................... EÓLICA................................................................. .................................................................... ..................................................... ................... 9

UNIDAD 02 - CONFIGURACIÓ CONFIGURACIÓN N DEL ENTRENADOR DL WIND-A1G ..13 2.1 INTRODUCCIÓN .............................................. .................................................................................. .................................................................... .................................... .... 13 2.2 AEROGENERADOR ............................................................................... ................................................................................................................ ................................. 14 2.3 DL 2555ALWS ................................................. ..................................................................................... ..................................................................... ..................................... .... 19 2.4 MÓDULO DL 9031 ...................................................................... .......................................................................................................... ............................................. ......... 23 2.5 MÓDULO DL 9032 ....................................................................... ......................................................................................................... ............................................ .......... 26 2.6 MÓDULO DL 9017 ....................................................................... ......................................................................................................... ............................................ .......... 29 2.7 MÓDULO DL 9022 ...................................................................... .......................................................................................................... ............................................. ......... 31 2.8 MÓDULO DL 9030 ....................................................................... ......................................................................................................... ............................................ .......... 35 2.9 MÓDULO DL 9013G3D.................................. ...................................................................... ........................................................................ ........................................ 40

UNIDAD 03 - INSTALACIÓN DEL ENTRENADOR DL WIND-A1G ........ 45 3.1 INSTRUCIONES GENERALES ....................................................................... ............................................................................................... ........................ 45 3.2 INSTALACIÓN..................................................................................................... .......................................................................................................................... ..................... 46

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UNIDAD 04 - EJERCICIOS RECOMENDADOS PARA EL ENTRENADOR ......................................................................................... 53 4.1 INSTRUCCIONES GENERALES ............................................................................................ 53 4.2 EJERCICIO 01 - Generación de potencia ............................................................................... 54 4.3 EJERCICIO 02 - Simulación de modo isla .............................................................................. 57 4.4 EJERCICIO 03 - Equilibrio de carga y potencia ...................................................................... 61 4.5 EJERCICIO 04 - Potencia de juego ......................................................................................... 64 4.6 EJERCICIO 05 - Fallo de red ................................................................................................... 66

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UNIDAD 01 – PRINCIPIOS BÁSICOS Y CONCEPTOS DE ENERGÍA EÓLICA 1.1 HISTORIA La fuerza del viento ha sido utilizado por la humanidad durante muchos siglos: por ejemplo, para el transporte de mercancías en barcos de vela, para bombear agua o para impulsar herramientas mecánicas. Para los molinos de viento de energía mecánica se utilizaron. La mayoría de los molinos de viento históricos eran de tamaño moderado, hasta aproximadamente 20 metros de diámetro, por ejemplo, los molinos de viento holandeses tradicionales del siglo 16. En los últimos años la tecnología ha sido desarrollada para construir turbinas eólicas más grandes, con un diámetro de 60 metros y más, ahora con el objetivo de generar electricidad. Los primeros molinos de viento históricos eran turbinas de eje vertical basado en el principio de arrastre. Fueron construidos en Persia y China en el siglo 10. Estas máquinas no hacen un uso óptimo de la energía disponible en el viento. En el siglo 14 un nuevo tipo de molino de viento se desarrolló en Europa. Este molino no operó en arrastre, pero utilizó elevación, un fenómeno también explotado en un avión. En un molino de viento la fuerza de elevación se utiliza para hacer girar un eje. Este eje, por ejemplo, estaba conectado a una rueda de agua para bombear el agua. En Holanda, la tierra fue adquirida con este nuevo tipo de molino de viento bombeando el agua fuera de los muchos lagos que existían en ese momento. A principios del siglo 20 los primeros prototipos de aerogeneradores modernos fueron construidos para la producción de electricidad. El eje giratorio se conecta a un generador eléctrico. La nueva tecnología fue incorporada en estas turbinas modernas: las cuchillas se hicieron de forma similar a las alas de un avión. Esto mejoró la eficiencia aerodinámica. Nuevos mecanismos de control se incorporaron a limitar la potencia y la velocidad de la turbina.

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1.2 ENERGÍA EÓLICA BÁSICA El viento es una fuente limpia y abundante de energía, porque el viento es aire en movimiento. Las turbinas de viento utilizados para generar electricidad vienen en una amplia variedad de tamaños. Los grandes aerogeneradores, que generalmente se instalan en grupos llamados parques eólicos, pueden generar grandes cantidades de electricidad. Los grandes aerogeneradores pueden incluso producir cientos de mega watts (MW) de electricidad ‐ suficiente para alimentar a cientos de hogares. Turbinas eólicas pequeñas, que generalmente se definen como la producción de no más de 100 kW de electricidad, están diseñados para ser instalados en los hogares, granjas y pequeñas empresas, ya sea como una fuente de energía eléctrica de respaldo, o para compensar el uso de energía de la red y reducir las facturas de electricidad. Aerogeneradores muy pequeños (20 a 500 unidades de watts) se utilizan para cargar las baterías para veleros y otros usos recreativos. Un sistema de energía eólica pequeña podría ser una fuente práctica y económica de la electricidad para su casa o granja si algo o todo lo siguiente es verdadero:  

 







Su propiedad tiene un buen recurso eólico. Su propiedad es al menos un acre de tamaño. Sus ordenanzas locales de zonificación permiten aerogeneradores. Sus factures de electricidad tienden a ser altos. Su propiedad no tiene fácil acceso a las líneas de servicios públicos, es decir, fuera de la red de energía eléctrica. Usted se siente cómodo con la realización de inversiones a largo plazo. La Turbina está a 250‐300 m de distancia de la casa de su vecino (más cerca para turbinas pequeñas, es decir, 1kW).

Puede ser útil para comprobar las mediciones de la velocidad del viento que se han registrado en una estación meteorológica local. Es importante tener en cuenta que los factores de emplazamiento en estas estaciones meteorológicas, tales como árboles y edificios cercanos, podrían influir en las mediciones de la velocidad del viento. Además, tenga en cuenta que el equipo en estas estaciones a menudo se encuentra cerca de la tierra, y que las estaciones meteorológicas ubicadas en los aeropuertos suelen estar protegidas del viento.

Fig. 1.1 – Perfil del viento en presencia de obstáculo

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Esto significa que las mediciones de la velocidad del viento registradas en estas estaciones podrían representar bajo el potencial eólico en su sitio. Para la evaluación más precisa de la velocidad del viento en su sitio, usted necesita comprar un sistema de evaluación del recurso eólico. Mientras que los sistemas de evaluación del recurso eólico pueden ser costosos, si su propiedad es montañosa y tiene las características del terreno inusuales entonces puede ser que valga la obtención de uno. El componente más importante de un sistema de evaluación del recurso eólico es un anemómetro. Anemómetros se diseñan típicamente con tazas montadas sobre brazos cortos que están conectados a un eje de rotación vertical (véase el capítulo "Funcionamiento del aerogenerador utilizando el kit conductor del motor" para más detalles).

El anemómetro gira en el viento y genera una señal que es proporcional a la velocidad del viento. Si usted compra un anemómetro, también tendrá que comprar algo para grabar las lecturas realizadas por el anemómetro y una torre o un trípode para montar todo el sistema. El DL DAQ ‐RE permitirá el análisis de la señal y la recopilación de datos del entrenador instalado.

Fig. 1.2 – Sombra en parque eólico

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1.3 ESCOGIENDO LÍNEA DE GUÍA Dónde elija construir su turbine de viento es importante. Recuerde que casas cerca, líneas de árboles y silos obstruyen la fuerza completa del viento desde su turbina de viento, no podrá generar tanta energía. También tenga en mente lo siguiente: 

Las velocidades del viento siempre son mayores en la cima de una colina, en una línea de costa, y en lugares libre de árboles y otras estructuras.



Recuerde que los árboles crecen a través de los años; torres de aerogeneradores no.



Informe a sus vecinos de sus planes para evitar conflictos después.



Sea cortés. Mantenga las turbinas tan lejos de sus vecinos como sea posible. Típicamente 250‐300 m de distancia. Consulte con el gobierno local para cualquier otro estatuto y reglamentos sobre zonificación.

Las velocidades del viento tienden a ser mayores en la cima de una loma o colina, y por eso es una buena idea ubicar los aerogeneradores en lugares montañosos. Sólo recuerde mantener su turbina lejos de alta turbulencia. Los vecinos también deben tenerse en cuenta a la hora de elegir un lugar para construir su turbina. Cuanto más lejos esté su sitio del aerogenerador de las casas vecinas, mejor. No espere que su turbina de viento genere la misma cantidad de energía todo el tiempo. La velocidad del viento en una sola ubicación puede variar considerablemente, y esto puede tener un impacto significativo en la producción de energía de una turbina eólica. Incluso si la velocidad del viento varía sólo en un 10%, la producción de energía a partir de una turbina de viento puede variar hasta en un 25%!

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1.4 TURBINA EÓLICA A Una turbina de viento es un convertidor indirecto de la energía cinética del viento en energía eléctrica. Las características típicas de una turbina de viento son: Energía eléctrica a una velocidad de viento determinada. Número de aspas. Área barrida por las aspas, en metros. Tipo de corriente suministrada (alterna o directa). Velocidad de arranque, en m/s. Velocidad de viento de supervivencia, en m/s.      

Fig. 2.1 – Características de la instalación de aerogeneradores de alta potencia Además de la especificación de la máquina, otros parámetros están relacionados con la instalación; la altura de la torre, el ambiente alrededor de la torre, la distancia y la posición de otras torres de la granja. Todos estos parámetros afectan a la potencia disponible y la cantidad total de energía producible. Si la construcción de una turbina eólica es económicamente viable en su casa o granja depende más fuertemente en la calidad de su recurso eólico. En general, las velocidades medias anuales del viento de por lo menos 4,0 ‐ 4,5 m / s (14.4‐ 16,2 kmh 9,0 a 10,2 mph) se necesitan para una pequeña turbina de viento para producir electricidad suficiente para ser rentable. Un recurso muy útil para evaluar un sitio por su potencial de energía eólica es un mapa de potencial de recurso eólico.

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1.4.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA TURBINA DE VIENTO

Fig. 2.2 – Principio de funcionamiento de una turbine de viento

Fig. 2.3 – Producción teórica de energía de una turbine de viento

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1.4.2 TURBINA DE ALTA POTENCIA La arquitectura de un generador de viento se muestra en la figura 2.4, donde la complejidad del sistema es fácilmente comprensible. Debido a la alta potencia, muchos elementos deben estar presentes con el fin de optimizar el proceso de generación; muy importante, es el subsistema de cabeceo y guiñada, para mantener la turbina de viento en la dirección correcta, y para optimizar el ángulo de ataque para obtener la máxima potencia del aire.

Fig. 2.4 – Piezas de aerogenerador de alta potencia Estos subsistemas son sofisticados y aumentan el coste de todo el sistema.

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1.4.3 TURBINA EÓLICA DE BAJA POTENCIA Los componentes de baja potencia para aplicaciones independientes en viviendas o usos similares (en oposición a los parques eólicos) tienen las siguientes características:     

No cabeceo No guiñada No caja de cambios No freno mecánico Opcional: regulador de carga

El entrenador DL WIND‐A1 incorpora una 12V, con tres aspas. Sus características se indican en una página separada.

La tasa de flujo del viento no perturbado por obstáculos se puede expresar mediante la escala apropiada, presente en la siguiente tabla. 1 m/s = 3.6 km/h = 2.237 mph = 1.944 nudos 1 nudo = 1 milla n áutica por hora = 0.5144 m/s = 1.852 km/h = 1.125 mph

Escala de velocidad del viento Velocidad del viento a 10 m de altura

Escala Beaufort 

0.0‐0.4 m/s (0.0‐0.9 nudos) 0.4‐1.8 m/s (0.9‐3.5 nudos) 1.8‐3.6 m/s (3.5‐7.0 nudos) 3.6‐5.8 m/s (7‐11 nudos) 5.8‐8.5 m/s (11‐17 nudos) 8.5‐11 m/s (17‐22 nudos) 11‐14 m/s (22‐28 nudos) 14‐17 m/s (28‐34 nudos) 17‐21 m/s (34‐41 nudos) 21‐25 m/s (41‐48 nudos) 25‐29 m/s (48‐56 nudos) 29‐34 m/s (56‐65 nudos) >34 m/s (>65 nudos)

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Fig. 2.5 – Turbina de viento de baja potencia

Viento

0

Calmado

1

Ligero

2

Ligero

3 4

Ligero Moderado

5 6 7 8 9 10

Fresco Fuerte Fuerte Vendaval Vendaval Vendaval Fuerte Huracán

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UNIDAD 02 - CONFIGURACIÓN DEL ENTRENADOR DL WIND-A1G 2.1 INTRODUCCIÓN Familiarícese con todos los componentes del entrenador de viento, y aprenda a usarlos correctamente. El entrenador DL WIND‐A1G está compuesto de 8 componentes: 

AEROGENERADOR+ MOTOR



DL 2555ALWS



MÓDULO DL 9013G3D



MÓDULO DL 9032



MÓDULO DL 9031



MÓDULO DL 9030



MÓDULO DL 9022



MÓDULO DL 9017

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2.2 AEROGENERADOR El aerogenerador convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. La fuerza del viento hace girar las palas conectadas al rotor del generador que produce electricidad. Para funcionar y generar energía, el aerogenerador necesita una velocidad mínima del viento de aproximadamente 35 m/s (conexión); a una velocidad del viento de 12 m/s el aerogenerador genera su potencia nominal; a una velocidad del viento de 15 m/s (desconexión), el aerogenerador se detiene por razones de seguridad. Antes de ser utilizado, el voltaje generado debe ser ajustado por un dispositivo de control. Se pueden conectar dos tipos de dispositivos dependiendo del sistema diseñado. Una regulación de carga para el sistema fuera de la red o un inversor para la red del sistema. El aerogenerador está compuesto por 5 palas y tiene un generador de imanes permanentes trifásico. Así que la tensión de salida generada es de CA y el valor de la tensión nominal es de 30 V. El aerogenerador es una turbina pequeña pero versátil y puede producir un máximo de hasta 600 W. Cuenta con un revestimiento especial que protege el generador, lo que lo hace adecuado para diferentes ubicaciones. La turbina comienza a suministrar energía a velocidades del viento tan bajas como 2.5 m/s. En el aerogenerador no hay un microprocesador para el sistema de control.

2.2.1 DISEÑO

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2.2.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Modelo

SF‐600‐5

Nombre

White Pigeon (II)

Potencia nominal

400 W

Tensión CA nominal

30 V

Velocidad nominal

640 r/m

Potencia máxima

600 W

Velocidad de viento de arranque

2.5 m/s

Velocidad de viento de conexión

3.5 m/s

Velocidad de viento de desconexión

15 m/s

Velocidad de viento nominal

12 m/s

Motor

Generador trifásico de imanes permanentes

Diámetro del rotor

1230 mm

Protección de superficie del equipo

Revestimiento de óxido de aluminio + plástico

Temperatura de trabajo

‐40°C to 70°C

Peso

8.5kg

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2.2.3 OPERACIÓN E INSTALACIÓN El aerogenerador puede operar en 2 modos. Para uso exterior, o para uso interior con el motor provisto que simula el viento, utilice las 5 palas proporcionadas. En ambos casos, coloque el aerogenerador en un lugar protegido y en condiciones de seguridad. El aerogenerador está montado sobre un soporte con base de trípode. Compruebe que los 6 tornillos (2 en la base del trípode y 4 en el aerogenerador) estén fijados correctamente. La base del trípode debe colocarse en un piso sólido para permitir que el sistema funcione bien. Es importante ajustar bien las patas de la base del trípode para evitar vibraciones cuando el aerogenerador está funcionando.

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De forma predeterminada, el kit de motor se instala en el aerogenerador para uso en interiores. En caso de instalación del aerogenerador en exteriores, debe desmontarse el kit del motor e instalar las 5 palas, el centro y la nariz. A continuación, se muestra el detalle para desinstalar fácilmente el kit de motor del aerogenerador.

Desconecte el cable gris de la fuente de alimentación, desatornille las 3 tuercas, quite el motor y la protección transparente, luego desenrosque los 3 separadores con ayuda de unas pinzas.

Ahora las 5 palas se pueden instalar en el centro de palas con 10 tornillos como se muestra en la figura de abajo.

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Fije el centro al eje del rotor usando la tuerca apropiada. Al final, fije la nariz con el tornillo dedicado.

Asegúrese de evitar cualquier interacción humana con el equipo cuando está en funcionamiento.

2.2.4 DIAGRAMA ELÉCTRICO

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2.3 DL 2555ALWS El dispositivo DL 2555ALWS es una fuente de alimentación para un motor a pasos. Está diseñado para satisfacer las necesidades de control de motor para el DL WIND‐ WIND‐A1G, proporcionando una salida específica (PWM) a partir de una tensión de red. El ajuste de la velocidad del motor (correspondiente a una configuración específica de la tensión y la frecuencia de las señales de salida en las fases del motor) se puede realizar manualmente por el operador o automáticamente por una señal analógica externa. La tensión de salida está aislada galvánicamente de la red y que está protegido contra sobrecargas y cortocircuitos a través de un fusible electrónico. Las normas de seguridad son implícitamente satisfechas.

2.3.1 DISEÑO

1) Interruptor de encendido / Lámpara indicadora ON/OFF manual ‐ off  ‐ 2) Selector de control: manual ‐  ‐ automático de la señal de control 3) Conectores de entrada dela 4) Potenciómetro para regulación manual 5) Botón de reset 6) Led de alerta

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7) Conector para encender el motor 8) Toma de corriente 9) Conector para sistema de programación

2.3.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA

Potencia nominal de salida Corriente nominal de salida Voltaje de red Frecuencia de red Corriente de entrada Tecnología de regulación Entrada de señal de control

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500 W 6.2 A 90 ‐ 90 ‐ 264 V AC 47 ‐ 47 ‐ 63 Hz 115 V AC 1.7 A 230 V AC 0.75 A Microcontrolador (PWM) 0 ‐ 10 V DC

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2.3.3 OPERACIÓN Por el selector (2) es posible seleccionar el modo de funcionamiento: • Manual: permite la regulación de la velocidad del motor por el potenciómetro (4) • Automático: permite la regulación de la velocidad del motor por la entrada de señal de control (3) • Off: apague el motor

Operación MANUAL Compruebe que el selector (2) está desactivado Compruebe que el potenciómetro (4) se gira en sentido anti horario Encienda el interruptor (1) Ajuste el selector (2) a man Ajuste la velocidad del motor girando el potenciómetro (4) entre 0‐100%

Operación AUTOMÁTICA Compruebe que el selector (2) está desactivado Encienda el interruptor (1) Ajuste el selector (2) para auto Conecte los terminales (3) a una tensión de referencia externa Ajuste la entrada de señales de control entre 0‐10 V DC Ajuste la velocidad del motor al cambiar el voltaje de entrada de la señal de control

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2.3.4 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.3.5 MANTENIMIENTO La unidad no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. Se puede comprobar sin ninguna dificultad. En caso de mantenimiento, desconecte la conexión de red. Abra la unidad para el acceso al interior. Es suficiente para comprobar que los componentes y las conexiones son eficientes según el diagrama eléctrico. El ventilador interno se puede limpiar con un trapo suave o con aire. Compruebe el fusible y las conexiones. Si el equipo no opera es recomendable no cambiar las calibraciones de la tarjeta electrónica, de lo contrario la garantía se perdería.

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2.4 MÓDULO DL 9031 El módulo DL 9031 es un dispositivo de protección. En este entrenador se utiliza para desconectar el sistema de generación de energía eólica a la red eléctrica. También se utiliza como un dispositivo de seguridad por cualquier falla o cortocircuitos accidentales. El módulo está constituido por un interruptor diferencial automático y tiene que ser conectado a la red eléctrica de fase única.

2.4.1 DISEÑO

1) Interruptor de encendido ON/OFF 2) Conectores de salida para voltaje AC 3) Conector de tierra 4) Conectores de salida para voltaje AC 5) Conector de tierra

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2.4.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Name

DL 9031

Corriente de entrada nominal (A)

6

Potencia de cortocircuito nominal (kA)

6

Umbral de intervención (mA)

30

Clase

AC

Número de polos

1+N

Norma

EN 61009

Potencia disipada

5

Voltaje nominal AC (V)

230

Voltaje mín‐máx AC (V)

100‐255

Frecuencia (Hz)

50/60

2.4.3 OPERACIÓN El interruptor principal puesto arriba está ON.

El interruptor principal puesto abajo está OFF.

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2.4.4 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.4.5 MANTENIMIENTO El dispositivo no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. En caso de mantenimiento en el interior, desconecte el cable de alimentación. Sólo tiene que pulsar el botón de prueba periódicamente para asegurarse de que el dispositivo funciona de forma segura.

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2.5 MÓDULO DL 9032 El módulo DL 9032 es un dispositivo que proporciona la fuente de energía. El módulo proporciona dos tipos de tensión de salida:  Voltaje AC  Voltaje DC El valor de salida de voltaje AC no es fijo sino que depende del valor de la red de entrada suministrada a través del cable de alimentación. La salida de voltaje DC es a 12V y es obtenido por el convertidor AC/DC. Para que el módulo DL 9032 trabaje correctamente, el cable de alimentación debe estar conectado a la red eléctrica de 230 V AC 50 Hz. El conector verde (PE) se utiliza para la conexión a tierra de protección de los módulos de DL que requieren conexión a tierra. Por razones de seguridad la toma de corriente no debe ser utilizada si el dispositivo de corriente residual no está instalado en el circuito eléctrico que contiene tomacorriente. El dispositivo de corriente residual en el circuito de toma de corriente también debe ser probado antes de utilizar el DL 9032. Si el dispositivo de corriente residual no funciona como debería, no utilice el módulo DL 9032.

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2.5.1 DISEÑO

1) Led de estado 2) Interruptor de encendido ON/OFF 3) Conectores de salida 12 V DC 4) Conectores de salida AC

5) Toma de corriente  Ver.2.0 – 28/10/15

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2.5.2 OPERACIÓN Cuando se conecta la toma de corriente al DL 9032 uno debe utilizar la sonda (un destornillador que se ilumina cuando el voltaje está presente) para comprobar si la salida L1 está a un potencial (fig. 2.1‐4). Si ese no es el caso, el cable de alimentación debe estar desconectado de la toma de corriente, cambiado a 180 grados y luego otra vez enchufado a la misma toma. La prueba con el destornillador se debe realizar de nuevo. Si la salida L1 todavía no tiene potencial entonces la toma de corriente debe ser revisado por personal autorizado.

2.5.3 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.5.4 MANTENIMIENTO El dispositivo no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. En caso de mantenimiento, desconecte la conexión de red. Si el módulo DL 9032 no funciona cuando se suministra con la red, puede significar que el fusible está quemado y el fusible debe ser reemplazado. La entrada de toma de red contiene el fusible. Su propósito es proteger el dispositivo contra cortocircuitos. Sustitución del fusible quemado: a) Utilice un destornillador para liberar la tapa de plástico b) Compruebe si el fusible se quemó (color gris no claro) y quítelo. c) Use un destornillador para liberar el fusible de repuesto (claro) colocado en un compartimiento separado d) Coloque el nuevo fusible en la posición adecuada en la tapa de plástico e) Presione la tapa de plástico hasta que encaje

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2.6 MÓDULO DL 9017 El modulo DL 9017 es un dispositivo que proporciona una carga eléctrica. Está hecho de dos cargas para voltaje AC 230 V – 50 Hz. El superior es una lámpara halógena de 35 W y la inferior es una lámpara de led de 3 W. Están conectados en paralelo y se pueden activar / desactivar de forma independiente.

2.6.1 DISEÑO

1) 2) 3) 4) 5)

Conectores de entrara para voltaje AC Interruptor ON/OFF para lámpara dicroica Interruptor ON/OFF para lámpara led Lámpara dicroica Lámpara led

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2.6.2 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.6.3 MANTENIMIENTO Si una lámpara no se enciende se puede hacer fácil mantenimiento. En caso de mantenimiento, desconecte la conexión de red. Aflojar los 4 tornillos de la parte delantera y abra la tapa. Compruebe las conexiones o la presencia de cables no conectados. Si todo está bien, desconecte la lámpara quemada o con falla y reemplazarlo con una lámpara del mismo tipo.

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2.7 MÓDULO DL 9022 El módulo DL 9022 es un dispositivo de medición para el sistema de energía eólica. Incluye una serie de instrumentos:  Datos eléctricos del aerogenerador  Datos eléctricos de la carga o batería  Datos eléctricos AC  Datos de los sensores de viento Proporciona mediciones DC, AC y ambientales. Todos los instrumentos muestran lecturas usando la posición automática del punto decimal, a partir de 1/1000 hasta el valor máximo de cada medición. Hay un interruptor de encendido ON / OFF y el módulo para su funcionamiento debe ser suministrado con 12 V DC. Conectores de entrada de señales se colocan a la izquierda de cada instrumento y de los conectores de salida a la derecha. Terminales de comunicación se encuentran en la parte baja derecha del panel; dos conectores RS485, un macho y un hembra, están disponibles para la conexión con la PC que ejecuta el software de adquisición y/o con otros módulos en una configuración en cadena. Instrumentos soportan protocolo MODBUS RTU sobre la interfaz RS485, usado por la aplicación de software DL RE‐SW, disponible por separado, para llevar a cabo un análisis guiado de las características eléctricas de los módulos del entrenador.

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2.7.1 DISEÑO

1) Interruptor de encendido ON/OFF 2) Conectores de entrada para voltaje DC 3) Terminales RS485 4) Pantalla multifunción 5) Conectores de entrada para señales DC 6) Conectores de entrada para señales AC 7) Conectores de salida para señales DC 8) Conectores de salida para señales AC 9) Conector para anemómetro y sensor de dirección del viento.

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2.7.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Tipo de instrumento

Rango de entrada Resolución

Voltímetro (V)

‐65 – 65

1/1000

Amperímetro (A)

‐20 – 20

1/1000

Potencia (W)

‐1000 – 1000

1/1000

Velocidad del viento

0 ‐ 45 m/s

1/10

Dirección del viento

0 – 360°

22°

2.7.3 OPERACIÓN •

Datos eléctricos del aerogenerador: utilizable para medida de voltaje, corriente y potencia suministrada por el generador de turbina de viento; se puede conectar a la salida del aerogenerador, pero el usuario también puede utilizarlo como voltímetro DC para medir otras variables en el laboratorio; las unidades de medida son V para voltaje, A para corriente, W para potencia.

•

Datos eléctricos de la carga o batería: utilizable para medida de voltaje, corriente y potencia que fluye a través de la batería o la carga conectada; típicamente, es conectado entre la batería y el conector de regulador de carga (enchufes de la batería). El valor medido puede ser simplemente comparado con el valor indicado en el regulador de carga (si está disponible). Las unidades de medida son V para voltaje, A para corriente, W para potencia.

•

Datos eléctricos AC: utilizable para medida de voltaje AC, corriente y potencia que fluye a la carga AC, conectada a la salida del inversor.

•

Datos de los sensores de viento: el instrumento mide parámetros ambientales típicos que influyen en una salida de la turbina de viento: la velocidad del viento cerca del aerogenerador y la dirección del viento; la señal es proporcionada por el cable de 5 polos; las unidades de medida son m/s para el anemómetro y grados para la brújula.

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2.7.4 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.7.5 MANTENIMIENTO El dispositivo no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. En caso de mantenimiento, desconectar la conexión de red.

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2.8 MÓDULO DL 9030 El modulo DL 9030 es un dispositivo de medición. El módulo se compone de Nemo 96HD +. Nemo 96HD+ es un instrumento multifunción para redes de bajo, medio y alto voltaje. (trifásico 80‐690 V o monofásico 50‐400 V) Sus principales funciones son: la medición de voltajes, corrientes, potencia, energía, frecuencia, hora de ejecución, THD y sus principales características son: pantalla LCD grande con botones de navegación, contador de 8 dígitos, punto decimal automático, actualización de la lectura 1.1 seg, comunicación RS485, externamente programable. La corriente es medida con el elemento que tiene resistencia casi nula, y el voltaje es medido con el elemento que tiene gran resistencia. Se puede imaginar que la resistencia del dispositivo de medición de voltaje es igual a infinito.

2.8.1 DISEÑO

1) Interruptor de encendido ON/OFF 2) Pantalla LCD 3) Conectores de entrada de voltaje AC 4) Conectores de salida de voltaje AC 5) Puerto de comunicación RS485 6) Toma principal  Ver.2.0 – 28/10/15

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2.8.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA

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2.8.3 OPERACIÓN La pantalla muestra cuatro tipos de configuración que se puede alcanzar con las teclas de función correspondientes. Haga clic en U para valores de voltaje y su submenú, haga clic en l para valores de corriente y su submenú, haga clic en PQS para valores de potencia y su submenú, haga clic en ET para valores de energía y su submenú. Siguiendo el esquema de menús.

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2.8.4 DIAGRAMA ELÉCTRICO

2.8.5 MANTENIMIENTO El dispositivo no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. En caso de mantenimiento, desconectar la conexión de red. Si el módulo DL 9030 no funciona cuando se suministra con la red, puede significar que el fusible está quemado y el fusible debe ser reemplazado. La entrada de toma de red contiene el fusible. Su propósito es proteger el dispositivo de cortocircuito. Sustitución del fusible quemado: a) Use un destornillador para liberar la tapa de plástico b) Compruebe si el fusible está quemado (color gris no claro) y quítelo. c) Use un destornillador para liberar el fusible de repuesto (claro) colocado en un compartimiento separado d) Coloque el nuevo fusible en la posición adecuada en la tapa de plástico e) Presione la tapa de plástico hasta que encaje

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2.9 MÓDULO DL 9013G3D El módulo DL 9013G es un inversor de potencia de conexión a red. La principal diferencia entre un inversor de potencia estándar y un inversor de potencia de conexión a red es que este último asegura que la potencia suministrada estará en fase con la red eléctrica. El inversor de conexión a red puede transferir energía eólica de los generadores de viento directamente en la rejilla de casa sin usar ningún equipo adicional. Se puede conectar a cualquier toma de corriente (red convencional) en el hogar. El inversor de conexión a red controla la fase y la frecuencia y el voltaje de la energía generada por el generador de viento. Se produce una onda sinusoidal pura y coincide con el de la rejilla. Este modelo de red tiene puente rectificador y controlador de carga de la descarga, puede mantener cualquier velocidad de rotación de las aspas y mantener el voltaje de la turbina de viento siempre en el rango del rango nominal del inversor de conexión a red. También tiene una función de protección de alta tensión, cuando el viento es demasiado grande y la carga de la descarga el sistema no puede mantener el voltaje de salida de la turbina de viento de control, el controlador se desconectará de la turbina de viento. Otra de las funciones de protección se denomina "Protección de isla". Si no hay una red de voltaje detectada, por ejemplo cuando la red está en mantenimiento o fallo, el inversor no cortará la energía. El LED rojo se ilumina y la energía generada por el aerogenerador se disipa en la resistencia llamada "Descarga". Cuando la red esté disponible, el inversor sale automáticamente del modo de protección de carga de descarga. Siguiendo el diagrama lógico de control.

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El módulo DL9013G3D es el "corazón" del sistema de generación de energía eólica. Realiza varias funciones dentro. En la entrada, el voltaje AC trifásico generado desde la turbine eólica es convertido a voltaje DC por el puente de diodos y después estabilizado por el convertidor DC‐DC. En la salida, el voltaje DC es convertido en voltaje AC por el inversor. El valor de salida del voltaje AC debe ser igual al de la red principal. Para obtener esto se utilizan circuitos de control como Detección y Escalado, controlador PLL y controlador PWM. El bloque de protección se utiliza para monitorizar los parámetros internos y se activa en caso de sobrecarga, temperatura alta, falla y la red principal OFF. El bloque de filtro de paso bajo se utiliza para eliminar el ruido de baja frecuencia.

2.9.1 DISEÑO

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)

Conectores de entrada para la turbine de viento Conectores de entrada/salida para la red Conector para tierra Conectores para DUMP R Indicador Alert Indicador Status Indicador Fault

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2.9.2 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA Potencia de salida AC normal

300 W

Potencia de salida AC máxima

360 W

Rango de voltajes de salida AC

190 V ~ 260 V

Rango de frecuencias de salida AC

46 Hz ~ 65 Hz

Rango de voltajes de entrada AC

10 V ~ 30 V

Eficiencia

95%

Protección y control

si

Protección de isla

si

Características:         

Genera onda sinusoidal pura Diseño conecte y trabaje Seguimiento de punto de potencia máximo (MPPT) ‐ optimice la salida de potencia Protección de isla Protección contra polaridad inversa Salida de potencia constante Baja distorsión de salida en todos los rangos Permite diferente factor de potencia de cargas Indicadores LED

2.9.3 DIAGRAMA ELÉCTRICO

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2.9.4 MANTENIMIENTO El dispositivo no requiere ninguna operación especial de mantenimiento. En caso de mantenimiento, desconectar la conexión de red. Abra el dispositivo para acceder al interior. Para problemas eléctricos, basta comprobar que los componentes y las conexiones sean eficientes de acuerdo con el diagrama eléctrico. Si el dispositivo no funciona, le sugerimos que se ponga en contacto con el proveedor de De Lorenzo.

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PÁGINA EN BLANCO

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UNIDAD 03 - INSTALACIÓN DEL ENTRENADOR DL WIND-A1G 3.1 INSTRUCIONES GENERALES El laboratorio consta de varios módulos que van a trabajar a voltajes peligrosos. El uso de módulos debe hacerse con conciencia y responsabilidad en presencia de supervisión docente. Este laboratorio está destinado a uso general utiliza en la aplicación didáctica. Esto no se puede utilizar para aplicaciones industriales. Sobre el uso correcto del laboratorio, siempre consulte las siguientes sugerencias:





Utilice siempre los cables de seguridad para las conexiones de alimentación La tierra siempre debe estar conectada. Si la tierra no está conectada de forma segura, podría dar lugar a una descarga eléctrica. Conecte siempre toda la tierra de los módulos, especialmente en máquinas eléctricas



Conecte los módulos como se muestra en los diagramas de cableado.



No instale u opera los módulos si están dañados.



Encienda la alimentación solo después de completar el cableado del ejercicio.







Nunca retire los cables cuando la unidad está encendida. La unidad contiene muchas partes de alto voltaje y el contacto con ellos dará lugar a una descarga eléctrica. No lo instale en cualquier lugar donde los módulos podrían entrar en contacto con agua u otros líquidos. No toque el motor que irradia calor o las resistencias de descarga. Estos dispositivos están calientes, y se puede quemar si los toca.



Use siempre la tapa de protección en el eje del motor eléctrico.



Nunca conecte la alimentación de entrada a la salida.

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3.2 INSTALACIÓN Todo el kit proporcionado contiene las siguientes partes:

-

Cant.1 DL FRAME + varios accesorios

-

Cant.1 AEROGENERADOR + MOTOR + TRÍPODE + varios accesorios

-

Cant.1 DL 2555ALWS

-

Cant.1 MÓDULO DL 9013G3D

-

Cant.1 MÓDULO DL 9032

-

Cant.1 MÓDULO DL 9031

-

Cant.1 MÓDULO DL 9030

-

Cant.1 MÓDULO DL 9022

-

Cant.1 MÓDULO DL 9017

-

Cant.1 CD SOFTWARE DLRE‐SW

-

Cant.1 JUEGO DE CABLES TLSB‐WA

-

Cant.3 CABLES PARA LA RED DE ALIMENTACIÓN

-

Cant.1 LIBRO TEÓRICO

-

Cant.1 MANUAL EN PAPEL

Antes del montaje asegúrese de que tiene todas las piezas, si no es así pedir al proveedor DE LORENZO. La instalación del entrenador puede ser dividida en 4 pasos: 1) Montaje del marco 2) Montaje de módulos 3) Montaje del aerogenerador + motor 3) Cableado de la fuente de alimentación eléctrica 4) Prueba básica

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3.2.1 MONTAJE DEL MARCO El DL FRAME es una estructura de aluminio diseñada para almacenar los módulos serie DL. Para su montaje consulte la guía adjunta. Después coloque el marco sobre una mesa y compruebe su estabilidad.

Especificación técnica

Modelo de marco

DL WIND‐A1G

Material

Aluminio

Riel

2

Tamaño

1500 L x 800 A mm

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3.2.2 MONTAJE DE LOS MÓDULOS Desempaque de las cajas los módulos DL y retire cualquier película protectora. Hay 6 módulos + dispositivo DL 2555ALWS. El código de identificación de los módulos está escrito en la parte superior derecha. El esquema para el correcto posicionamiento de los módulos en el marco se muestra a continuación.

Sólo el dispositivo DL 2555ALWS no está en el marco pero está sobre la mesa. El orden de los módulos ha sido diseñado para proporcionar el mínimo cruce de cables posible (reducirá el número de conexiones equivocadas) y para proporcionar un esquema lógico del sistema. Es recomendable dejar unas cuantas pulgadas de espacio entre un módulo y otro para facilitar el desplazamiento o removerlo. 48 of 68

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El procedimiento para la instalación de los módulos DL en el marco se muestra abajo.

Primero, es necesario inserte la parte posterior del módulo en el marco. Después inserte la parte superior del módulo en la primera guía del marco. Finalmente, empuje el módulo hacia adentro y al mismo tiempo introduzca la parte inferior en la segunda guía del marco. Suelte el módulo y compruebe que esté bien.

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3.2.3 MONTAJE DEL AEROGENERADOR + MOTOR El aerogenerador + motor está montado en un poste de soporte con base de trípode. Para su instalación poner el polo cerca del marco DL y comprobar que los 6 tornillos (2 abajo en la base trípode y 4 hasta el aerogenerador) están correctamente colocados. La base de trípode debe colocarse sobre un piso sólido para permitir que el sistema trabaje bien. Es importante ajustar los 5 pies en la base trípode para evitar vibraciones cuando el aerogenerador se está operando.

En caso de instalación del aerogenerador con las aspas (de uso externo), hay que desmontar el motor. Por defecto un kit de motor que permite que el generador trabaje sin viento y en interiores en condiciones seguras.

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Asegúrese de evitar la interacción humana con el equipo durante el trabajo. A continuación se muestra la secuencia para la fácil desinstalación del kit del motor en el aerogenerador.

Desconecte el cable gris de la fuente de alimentación, desatornille las 3 tuercas, retire el motor y la protección transparente, a continuación, con la ayuda de unos alicates destornille los 3 separadores. Ahora el aspa puede ser instalada en el eje de aspas con 10 tornillos como se muestra en la figura de abajo.

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3.2.4 CABLEADO DE LA RED ELÉCTRICA Después de toda la instalación debe hacer el cableado de alimentación eléctrica. Sólo hay 3 equipos que requieren suministro de la red eléctrica:

-

MÓDULO DL 9030 MÓDULO DL 9032 DL 2555ALWS

Las tomas de corriente están en la parte trasera del equipo. Conéctelos a través del cable de alimentación suministrado a una toma de corriente eléctrica. El valor de la red debe ser 230 V AC, f=50 Hz.

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UNIDAD 04 – EJERCICIOS RECOMENDADOS PARA EL ENTRENADOR 4.1 INSTRUCCIONES GENERALES En esta sección se propondrán ejercicios prácticos para estudiar y entender el funcionamiento del sistema de red eólica. Los ejercicios están diseñados para resaltar los puntos clave del funcionamiento del sistema. De acuerdo con su complejidad, están ordenados de lo más básico a lo más avanzado. Para llevar a cabo los ejercicios es necesario tener un conocimiento de la teoría y estar familiarizado con los componentes que conforman esta configuración del entrenador.

El objetivo de los ejercicios es explicar los siguientes conceptos: 

Generación de energía: Es una configuración en la que el aerogenerador suministra energía a la red de manera proporcional a la velocidad del viento. No hay carga en el sistema. Se mide la potencia generada.



Simulación de modo isla: Es una configuración en la cual el aerogenerador suministra energía a la red. Se simula una condición de alarma en el inversor de la red. No hay carga en el sistema. Se mide la potencia generada y la tensión de red.



Equilibrio de carga y potencia: Es una configuración en la cual el aerogenerador suministra energía a la red. Hay carga en el sistema. Se estudia el equilibrio entre la potencia generada y la potencia consumida. Se mide la potencia suministrada.



Potencia de juego: Es una configuración en la cual el aerogenerador suministra potencia a la red. Hay carga en el sistema. Se estudia la potencia de juego que es la manera en la que se comporta el sistema bajo diferentes condiciones. Se mide la potencia generada y la potencia suministrada.



Fallo de red: Es una configuración en la cual el aerogenerador suministra energía a la red. Hay carga en el sistema. Se estudia el comportamiento del sistema cuando hay un fallo de la red. Se miden la potencia generada y la potencia suministrada.

Después de realizar todos los ejercicios en esta sección, trate de combinarlos para realizar otros experimentos.

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4.2 EJERCICIO 01 - Generación de potencia Conecte los cables como se muestra en la figura de abajo.

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Encienda los dispositivos (consulte la explicación de los dispositivos individuales en la sección anterior). Ajuste el DL 2555ALWS en el funcionamiento manual. Ajustar el número de revoluciones del motor a través de la perilla de 0‐100%. La velocidad del motor simula la velocidad del viento que haría girar las palas del aerogenerador. Ajuste la velocidad del motor al 50%. Los LEDs verdes en el módulo DL 9013G3D indican que está generando energía.

Compruebe en la pantalla DL 9030 que el sistema produce en red alrededor de 30 W, 230 V AC

Tenga en cuenta que en este estado de funcionamiento no se utiliza el DUMP R

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Ahora ajuste el número de revoluciones del motor para llenar la tabla de abajo.

Velocidad del motor [%]

Potencia Pgen [W]

0 10 25 40 50 65 75 90 100

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4.3 EJERCICIO 02 - Simulación de modo isla Conecte los cables como se muestra en la figura de abajo.

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Encienda los dispositivos (consulte la explicación de los dispositivos individuales en la sección anterior). Ajuste el DL 2555ALWS en el funcionamiento manual. Ajustar el número de revoluciones del motor a través de la perilla de 0‐100%. La velocidad del motor simula la velocidad del viento que haría girar las palas del aerogenerador. Ajuste la velocidad del motor al 50%. Los LEDs verdes en el módulo DL 9013G3D indican que está generando energía.

Compruebe en la pantalla DL 9030 que el sistema produce en red alrededor de 30 W, 230 V AC

Ahora vamos a simular la desconexión de la red, que en la realidad puede ser una falla o cortocircuito o tiempo de mantenimiento de la red. Así que ponga el interruptor de alimentación del DL 9031 en OFF.

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Tenga en cuenta que en este estado de funcionamiento del sistema está ahora en modo de protección "Protección de isla". El estado del LED rojo es ON.

Así que la salida del módulo DL 9013G3D no entrega energía. Compruebe en la pantalla DL 9030 que la salida del sistema es igual a 0 W, 0 V AC

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El sistema utiliza la resistencia de DUMP para descargar la energía producida por el aerogenerador de todos modos. Así que en la resistencia se mide una potencia igual a la que debería ir en la red. Compruebe la pantalla DL 9022.

Ahora restaure la conexión a la red, así que ponga el interruptor de encendido del DL 9031 en ON. Tenga en cuenta que el sistema saldrá del modo de protección e inicia a proporcionar energía en la red eléctrica.

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4.4 EJERCICIO 03 - Equilibrio de carga y potencia Conecte los cables como se muestran en la figura de abajo.

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Encienda los dispositivos (consulte la explicación de los dispositivos individuales en la sección anterior). Ajuste el DL 2555ALWS en el funcionamiento manual. Ajustar el número de revoluciones del motor a través de la perilla de 0‐100%. La velocidad del motor simula la velocidad del viento que haría girar las palas del aerogenerador. Ajuste la velocidad del motor al 75%. Los LEDs verdes en el módulo DL 9013G3D indican que está generando energía.

Compruebe en la pantalla DL 9030 que el sistema produce en red alrededor de 60 W, 230 V AC

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Ahora vamos a simular una carga en la red. En nuestro caso utilizamos una lámpara LED y una lámpara dicroica. Así que, encienda la lámpara LED con el interruptor de encendido. Compruebe en la pantalla DL 9030 la potencia medida. Es casi la misma que antes. Ahora, apague la lámpara LED y encienda la lámpara dicroica con el interruptor de encendido. Compruebe en la pantalla DL 9030 la potencia medida. Disminuyó porque la lámpara dicroica tiene un consumo de potencia mucho mayor que el de la lámpara LED. Disminuya gradualmente la velocidad del motor para encontrar el punto de operación para el cual el sistema puede auto generar potencia para la carga interna sin producir energía en red.

Pgrid= Pgen ‐ Pload así que

Pgrid=0

=> Pgen = Pload

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4.5 EJERCICIO 04 - Potencia de juego Conecte los cables como se muestran en la figura de abajo.

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Encienda los dispositivos (consulte la explicación de los dispositivos individuales en la sección anterior). Ajuste el DL 2555ALWS en el funcionamiento manual. Ajustar el número de revoluciones del motor a través de la perilla de 0‐100%. La velocidad del motor simula la velocidad del viento que haría girar las palas del aerogenerador. Ajuste la velocidad del motor al 75%. Los LEDs verdes en el módulo DL 9013G3D indican que está generando energía

En esta configuración tenemos conectados dos instrumentos de medición. En la pantalla DL 9030 se muestra la energía en red. - P > 0 el sistema libera energía a la red -

P < 0 el sistema toma energía de la red

En la pantalla DL 9022 se muestra el total de energía generada por el sistema. Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son los mismos.

Pgrid = Pgen Ahora vamos a simular una carga en la red Encienda la lámpara dicroica por el interruptor de encendido Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son diferentes.

Pgrid < Pgen Ahora vamos a simular la falta de viento, así que ajuste la velocidad del motor al 0% Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son diferentes.

Pgrid > Pgen Tenga en cuenta que la lámpara está siempre encendida pero inicialmente el sistema eólico liberaba energía en la red, después el sistema toma energía de la red.  Ver.2.0 – 28/10/15

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4.6 EJERCICIO 05 - Fallo de red Conecte los cables como se muestra en la figura de abajo.

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Encienda los dispositivos (consulte la explicación de los dispositivos individuales en la sección anterior). Ajuste el DL 2555ALWS en el funcionamiento manual. Ajustar el número de revoluciones del motor a través de la perilla de 0‐100%. La velocidad del motor simula la velocidad del viento que haría girar las palas del aerogenerador. Ajuste la velocidad del motor al 50%. Los LEDs verdes en el módulo DL 9013G3D indican que está generando energía.

En esta configuración tenemos conectados dos instrumentos de medición. En la pantalla DL 9030 se muestra la energía en red. - P > 0 el sistema libera energía a la red - P < 0 el sistema toma energía de la red

En la pantalla DL 9022 se muestra el total de energía generada por el sistema. Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son los mismos.

Pgrid = Pgen Ahora vamos a simular una carga en la red. Encienda la lámpara dicroica por el interruptor de encendido. Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son diferentes.

Pgrid < Pgen

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Pgrid < 0

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Ahora vamos a simular el mayor viento, así que ajuste la velocidad del motor al 100 % Así que compruebe los valores mostrados en dos pantallas. Son diferentes.

Pgrid < Pgen

Pgrid > 0

Ahora vamos a simular la desconexión de la red, así que ponga el interruptor de encendido del DL 9031 en OFF. Tenga en cuenta que la lámpara no se mantiene encendida a pesar del máximo viento. Esto debido a que el sistema, por las reglas de seguridad impuestas, si no está conectado a la red entra en el modo de protección y no genera energía.

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