Equipamento de formação para geração de energia eólica e solar, equipamento educativo, formação em competências técnicas, sistema de formação em energias renováveis.
No.AFR013
AFR013 Equipamento de formação para geração de energia eólica e solar, equipamento educativo, formação em competências técnicas, sistema de formação em energias renováveis.
AFR013 Equipamento de formação para geração de energia eólica e solar, equipamento educativo, formação em competências técnicas, sistema de formação em energias renováveis. I. Visão Geral do Equipamento 1 Introdução 1.1 Visão Geral Este sistema de formação simula o processo de geração de eletricidade por energia eólica e solar, permitindo aos alunos aprender sobre a geração de eletricidade por energia eólica e solar. O gerador eólico é acionado por um ventilador, e o painel de energia solar é acionado por uma lâmpada de iodetos metálicos de alta potência. Este treinador desenvolve a capacidade prática dos alunos e é adequado para universidades de engenharia, institutos de formação e escolas técnicas. 1.2 Características (1) Este treinador utiliza uma estrutura de coluna em alumínio, com medidores internos integrados e rodas universais na base, facilitando a deslocação. (2) Permite a realização de diversos circuitos e componentes experimentais, que os alunos podem combinar para criar diferentes circuitos e realizar diferentes experiências e conteúdos de treino. (3) Bancada de formação com sistema de proteção de segurança. 2. Parâmetros de desempenho (1) Conjunto de geração de energia eólica: o conjunto de geração de energia eólica é composto por uma unidade de ventilador e uma unidade de soprador de ar, adota uma estrutura de perfil de alumínio, a base do equipamento possui rodas universais, as dimensões da unidade de ventilador são 800 mm * 800 mm * 1500 mm (comprimento × largura × altura), as dimensões do soprador de ar são 800 mm * 800 mm * 1500 mm (comprimento × largura × altura). (2) Dispositivo de geração de energia solar: estrutura totalmente em alumínio, painel fotovoltaico ajustável, dimensões de 800 mm * 800 mm * 1200 mm (comprimento × largura × altura). (3) Unidade de caixa de energia: estrutura de perfil em alumínio, caixa suspensa em alumínio, dimensões de 1080 mm × 300 mm × 740 mm (comprimento × largura × altura). (4) Placa de célula solar individual: Potência nominal de pico: 20 Wp Corrente de curto-circuito: 1,9 A Corrente de pico: 1,7 A Tensão de circuito aberto: 18,5 V (5) Especificações técnicas do ventilador: Tipo de ventilador: direção horizontal Velocidade inicial: 2,5 metros/segundo Velocidade nominal do ventilador: 10 metros/segundo Velocidade máxima contra o vento: 40 metros/segundo Potência de trabalho nominal: 200-500 W Ajuste da direção do vento: ajuste automático (6) Especificações técnicas da bateria: Tensão: 12 V Capacidade: 12 Ah Perda de energia da bateria: 10 V ± 1 V Norma executiva: GB/T 9535 Humidade relativa: 35~85% HR (sem condensação) (7) Condições de Funcionamento: Temperatura -10 a +40 °C Temperatura ≤ 80 °C Ar ambiente: ar sem corrosividade, sem combustível, sem grande quantidade de poeiras condutoras (8) Potência: Consumo: ≤ 5000 W, Potência de trabalho: CA 220 ± 5%, CC 12 V/24 V Modo de trabalho: contínuo Alimentação: ligação em série ou em paralelo Modo de trabalho: contínuo 3. Introdução ao sistema Este sistema é composto por quatro partes: sistema de energia eólica, sistema de geração de energia fotovoltaica, sistema de controlo e sistema inversor. O sistema de energia eólica é composto por um soprador de ar, um gerador e uma bateria. O sistema de energia fotovoltaica é composto por um painel de células fotovoltaicas e uma bateria. O sistema de controlo é composto por um controlador de geração de energia eólica e solar. O sistema inversor é composto por um inversor de frequência e uma unidade de carga. Gerador de energia eólica simulado. Este sistema adota um gerador síncrono de íman permanente de eixo horizontal e um soprador de ar para simular o vento natural. O soprador de ar pode selecionar três velocidades de vento. Este sistema pode simular a mudança de direção e potência do vento alterando a velocidade e a posição do soprador de ar, podendo então detetar o efeito de geração nas condições correspondentes. O gerador de energia eólica simulado é apresentado abaixo. Como mostrado acima, a imagem da esquerda é o gerador de energia eólica. A saída do gerador de energia eólica é trifásica de 12 V CA, e o terminal de saída liga-se à caixa de ligação localizada na parte inferior do equipamento. A imagem da direita é a unidade do soprador de ar, cuja alimentação é monofásica de 220 V CA, 50 Hz. Quando em funcionamento, as bases das duas peças estão ligadas através de uma haste de ligação perfilada. Como mostrado abaixo. 2. Sistema simulado de geração de energia fotovoltaica: este sistema adota três painéis solares de 18V e 20W, podendo ser ligado em série ou em paralelo de acordo com a tensão do sistema. Simula a incidência da luz solar através do ajuste da posição relativa dos painéis fotovoltaicos, facilitando a simulação de diversas condições de luz solar. O gerador de energia fotovoltaica simulado é apresentado abaixo. A saída do painel de células fotovoltaicas é ligada à caixa de ligação localizada na parte traseira do dispositivo, e a saída é feita através de um terminal de segurança. A tensão nominal de saída de um único painel de células fotovoltaicas é de 18V. Os três painéis podem operar individualmente ou em paralelo. 3.º Conjunto de baterias: é constituído por duas baterias de 12V/12AH isentas de manutenção, que podem ser ligadas em paralelo como um sistema de 12V/200AH ou em série como um sistema de 24V/100AH. Isto facilita a compreensão das ligações em série e em paralelo das baterias. As baterias estão integradas internamente na caixa de alimentação, e os terminais de saída da bateria ligam-se ao painel da caixa. Na imagem, 1 e 2 representam a saída da bateria, ligada pelos terminais vermelho e preto, respetivamente. 4. Caixa de controlo suspensa: esta caixa de controlo suspensa utiliza um controlador de carga industrial, capaz de controlar a energia elétrica gerada por geradores eólicos ou painéis fotovoltaicos para carregar a bateria. O painel apresenta o estado de funcionamento do controlador, permite verificar os parâmetros de funcionamento do sistema e o operador pode configurá-los. Possui proteção completa contra sobrecarga e sobrecorrente. A caixa de controlo suspensa é mostrada abaixo. Na imagem, os terminais 1 e 2 são as entradas da bateria, que podem ser ligadas em série ou em paralelo. A tensão de entrada é de 12V ou 24V. Os terminais 3 e 6 são fusíveis. Os terminais 4 e 5 são terminais de saída do controlador (atenção: os terminais de saída do controlador não devem ser ligados a máquinas elétricas de alta potência). O terminal 7 é o terminal de entrada do painel fotovoltaico e o terminal 8 é o terminal de entrada do gerador eólico. (1) Precauções e cuidados com o funcionamento do controlador É estritamente proibido ligar o módulo fotovoltaico e a bateria invertidas. É estritamente proibido curto-circuitar diretamente o módulo fotovoltaico e a bateria. É estritamente proibido utilizar motores elétricos, motores CC, fontes de alimentação comutada ou outros meios para simular o gerador eólico e realizar a deteção do efeito de carregamento. Caso isso cause danos ao controlador, o fabricante não se responsabiliza. Antes de ligar a bateria, meça a tensão da bateria utilizando um multímetro para garantir que a tensão excede 80% da tensão nominal. Se a tensão for inferior a 80% da tensão nominal, o controlador pode ser danificado. Em sistemas de 12 V, a tensão da bateria não deve ser inferior a 9 V. Se for um sistema de 24 V, a tensão da bateria não deve ser inferior a 18 V. A tensão de circuito aberto do módulo fotovoltaico não deve ser superior ao dobro da tensão de regulação da bateria. A tensão de funcionamento do módulo fotovoltaico não deve ser inferior a 1,5 vezes a tensão da bateria. (2) Instruções dos botões do painel de controlo Painel de controlo conforme mostrado abaixo: Luz indicadora de carregamento da bateria: indica a condição de carregamento. Luz indicadora de tensão da bateria: indica o estado da tensão da bateria e da falha do sistema. Luz indicadora de saída da fonte de alimentação: indica o estado da fonte de alimentação de saída. (1) Ligação do controlador Passo 1: ligar à bateria Aviso: Se os terminais dos elétrodos positivo e negativo da bateria e os cabos que os ligam entrarem em curto-circuito, poderá ocorrer um incêndio ou uma explosão. O equipamento deve ser operado com cuidado. Se a tensão da bateria for inferior a 9V, o operador está estritamente proibido de a inserir no controlador. Uma tensão tão insuficiente ou uma bateria de baixa qualidade danificará o controlador. Caso este cause danos no produto devido ao motivo acima referido, o fabricante não se responsabiliza pela garantia de qualidade e pela responsabilidade solidária! Aviso: Antes de ligar a bateria, meça a tensão da bateria utilizando um multímetro. Para sistemas de 24 V, certifique-se de que a tensão da bateria não é inferior a 18 V. Para sistemas de 12 V, certifique-se de que a tensão da bateria não é inferior a 9 V. O controlador pode distinguir automaticamente entre sistemas de 12V e 24V de acordo com a tensão da bateria. Atenção: Se a tensão da bateria estiver entre 16V e 17V, esta tensão representa a zona morta de deteção do controlador, que não funcionará corretamente. Certifique-se de que todas as ligações estão corretas antes de ligar ao interruptor de segurança. Não ligue ao interruptor de segurança antes de fazer a cablagem. Passo 2: Ligar à carga O terminal de carga do controlador pode ser ligado a equipamentos de alimentação CC cuja tensão nominal de funcionamento seja a mesma que a tensão nominal de funcionamento da bateria. O controlador irá alimentar a carga utilizando a tensão da bateria. Ligue os polos positivo e negativo da carga ao terminal de ligação da carga. O terminal de carga pode estar energizado, por isso, ao fazer a cablagem, tenha cuidado para evitar curto-circuitos. Sugerimos ligar um dispositivo de segurança ao fio do elétrodo positivo ou ao fio do elétrodo negativo. Durante a instalação, não ligue o dispositivo de segurança. Após a instalação, certifique-se de que toda a cablagem está correta e, em seguida, ligue o dispositivo de segurança. Se a ligação da carga passar por um quadro de distribuição, cada circuito de carga deverá ter um dispositivo de segurança individual ligado. A corrente total da carga não deve ser superior à corrente nominal de 10A do controlador. A carga pode ser uma lâmpada de rua LED CC, equipamento de monitorização, etc. Passo 3: Ligar o módulo fotovoltaico Aviso: O módulo fotovoltaico pode gerar uma tensão muito elevada. Ao fazer a cablagem, tenha cuidado e proteja-se contra choques elétricos. O controlador pode utilizar módulos solares fora da rede de 12 V e 24 V, podendo também utilizar módulos ligados à rede de circuito aberto. A tensão não deve ser superior à tensão máxima de entrada. A tensão do módulo solar do sistema não deve ser inferior à tensão do sistema. Passo 4: Ligue o gerador eólico Selecione e utilize um gerador eólico cuja tensão nominal (com velocidade do vento nominal) seja igual à tensão do conjunto de baterias. Se selecionar um ventilador de tiragem CC, os dois cabos dos elétrodos +/- podem ser ligados a qualquer um dos três terminais. No entanto, este ventilador possui um retificador incorporado barato e de baixa qualidade, apresentando uma baixa estabilidade, uma elevada taxa de falhas, etc. Por isso, não recomendamos o uso deste tipo de ventilador. O nosso produto possui um módulo retificador incorporado de alta qualidade. Passo 5: Verifique a ligação Verifique novamente todas as ligações, certificando-se de que todos os elétrodos positivo e negativo de cada terminal estão corretos. Passo 6: Confirmação de arranque Primeiro, ligue a chave da bateria e ligue o controlador. Ligue o interruptor do módulo fotovoltaico e inicie o carregamento. Ligue a chave do gerador eólico e inicie o carregamento. Ligue a carga (luz ou equipamento de monitorização) com o interruptor; a carga começará a funcionar. Ligue a fonte de alimentação com o interruptor (se o equipamento não tiver um interruptor de fonte de alimentação, ignore). 5. Caixa de suspensão do inversor: adota um inversor de frequência com identificação inteligente de tensão de 12V/24V, tensão de saída AC220V, potência contínua de 600W, potência de pico de 1000W, eficiência de transferência superior a 90%, alarme automático de baixa tensão. A caixa de suspensão do inversor é apresentada abaixo. Na imagem, 1 é o interruptor de controlo, 2 é o indicador luminoso (indicador de 12V, indicador de 24V, indicador de alimentação), 3 é o terminal de entrada CC (12V ou 24V) e 4 é o terminal de saída CA 220V. 6. Caixa de suspensão do instrumento: apresenta em tempo real a tensão de geração, a corrente de geração, a tensão de carga, a corrente de carga, a tensão de inversão e a corrente de inversão. 7. Caixa de carga suspensa: inclui lâmpada incandescente, lâmpada economizadora de energia e ventilador axial, podendo realizar experiências com diferentes tipos de carga para a corrente alternada de 220 V transformada pelo inversor. 3.2 Painel de controlo de energia (1) Indicador de saída de tensão e corrente (3) Equipado com indicador de energia e terminal de saída de energia de segurança. (4) Possui uma fonte de alimentação CA interna com função de proteção contra curto-circuitos. Os alunos podem observar a estrutura interna da caixa de energia através da janela transparente. 3.4 Componentes do equipamento (1) Caixa de suspensão do controlador (1 unidade) (2) Caixa de suspensão do inversor (1 unidade) (3) Caixa de suspensão da caixa do contador (2 unidades) (4) Caixa de suspensão da carga terminal (2 unidades) (5) Cabo de ligação elétrica de segurança de 4 mm (40 unidades) 4 Lista de experiências (1) Teste das características da bateria: 1) Parâmetros técnicos elétricos 2) Ligação da bateria em série e em paralelo (2) Experiência do controlador de carga: 1) Experiência de proteção contra inversão de polaridade 2) Proteção do controlador contra sobrecarga da bateria 3) Experiência de proteção do controlador contra descarga excessiva da bateria 4) Experiência de anti-carga (3) Experiência de simulação de sistema de geração de energia eólica (4) Experiência de controlo de carga de energia eólica (5) Experiência de teste de potência de trabalho do gerador (6) Experiência de teste de tensão em circuito aberto da bateria fotovoltaica (7) Experiência de teste de corrente de curto-circuito da bateria fotovoltaica (8) Experiência de teste de potência de trabalho da bateria fotovoltaica (9) Experiência de teste de diferentes valores máximos de potência da bateria fotovoltaica sob diferentes condições Iluminação (10) Experiência sobre as características de saída da bateria fotovoltaica (11) Experiência sobre o princípio de controlo de carga da bateria fotovoltaica (12) Experiência de proteção contra sobrecarga da bateria fotovoltaica (13) Experiência de ligação em série e em paralelo de baterias fotovoltaicas (14) Experiência sobre o princípio básico do inversor (15) Experiência de teste da forma de onda de saída de um inversor simples (16) Experiência de ligação em série e em paralelo de baterias fotovoltaicas (17) Experiência sobre o princípio básico do inversor (18) Experiência de teste da forma de onda de saída de um inversor simples (19) Experiência de acionamento de carga CA por inversor (20) Experiência de complementaridade entre geradores eólicos e solares
