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  • Bancada Didática de Energia Eólica Controlado por Computador Edibon EEEC

A Unidade de Energia Eólica Controlada por Computador (EEEC), contém um aerogerador, em escala de laboratório, e é usada para estudar a conversão de energia eólica cinética em energia elétrica e para estudar a influência de alguns fatores nessa geração.


A unidade consiste em um túnel de aço inoxidável, um aerogerador e um ventilador axial com velocidade variável (controlada por computador). Um rotor (ou turbina) para colocar as pás e um gerador são os elementos principais do aerogerador. A velocidade do ar é variada alterando a velocidade de rotação do ventilador axial. Este ventilador gera o fluxo de ar necessário para ajustar o rotor da unidade de energia eólica. O gerador converte a energia cinética do rotor em energia elétrica.




O ângulo de incidência do aerogerador e o ângulo de cada lâmina podem ser modificados. As lâminas podem ser removíveis e é possível definir diferentes configurações de lâmina. Esta unidade inclui um regulador de carga CC, um carregador de bateria auxiliar, uma bateria e um módulo de cargas CC. O módulo DC Loads contém lâmpadas DC, reostato, motor DC, seletor de carga e interruptores para selecionar o tipo de carga. Os seguintes parâmetros são medidos: temperatura do ar, velocidade do ar, velocidade do rotor, tensão e corrente. Existe um sensor de temperatura antes do rotor do aerogerador. A velocidade do ar é medida com um sensor colocado no túnel e também é determinada a velocidade de rotação do aerogerador (r.p.m.). Um sensor de tensão e corrente permite medir a tensão e a corrente para determinar a potência. É possível conhecer, em tempo real, o valor da tensão CC e a corrente fornecida pelo aerogerador, medida antes e depois do regulador. Além disso, a Unidade de Energia Eólica Controlada por Computador (EEEC) determina a força de empuxo na turbina eólica na direção do vento e o torque mecânico da turbina eólica em operação. Esta Unidade Controlada por Computador é fornecida com o Sistema de Controle de Computador EDIBON (SCADA) e inclui: A própria unidade + uma Caixa de Interface de Controle + uma Placa de Aquisição de Dados + Pacotes de Software de Controle de Computador, Aquisição de Dados e Gerenciamento de Dados, para controlar o processo e todos parâmetros envolvidos no processo.




POSSIBILIDADES PRÁTICAS:


1.- Identificação e familiarização com todos os componentes da unidade e como eles estão associados à sua operação.

2.- Familiarização com os parâmetros do regulador e as medições de energia eólica.

3.- Estudo da conversão da energia eólica cinética em energia elétrica.

4.- Estudo da potência gerada pelo aerogerador, dependendo da velocidade do vento.

5.- Determinação dos parâmetros típicos do aerogerador (corrente de curto-circuito, tensão de circuito aberto, potência máxima).

6.- Determinação da curva I-V.

7.- Estudo de tensão, corrente e potência em função de diferentes cargas.

8.- Estudo da influência da variação de carga no aerogerador.

9.- Determinação da potência máxima de saída do aerogerador.

10.-Determinação da curva de velocidade do ar P.

11.-Estudo da potência gerada pelo aerogerador, dependendo do ângulo de incidência do ar.

12.-Estudo da curva característica do rotor.

13.-Estudo da conexão de cargas à tensão direta. Possibilidades práticas adicionais:

14.-Calibração dos sensores.

15.-Estudo do coeficiente de potência.

16.-Estudo da operação do aerogerador em função das configurações das pás (aerogerador com seis, três ou duas pás).

17.-Estudo do número ideal de lâminas.

18.-Estudo da operação do aerogerador em função do ângulo das pás.

19.-Estudo da eficiência de uma unidade de energia eólica.

20.-Determinação da eficiência de uma unidade de energia eólica em função do número de pás, ângulo das pás e ângulo do gerador.

21.-Determinação e estudo da força de empuxo na turbina eólica

22.- Determinação e estudo do torque mecânico da turbina eólica. Práticas a serem realizadas com o elemento recomendado "EE-KIT":

23.-Estudo da conexão de cargas à tensão alternada de 220 V. Práticas a serem realizadas com o elemento recomendado “EE-KIT2”:

24.-Estudo do inversor conectado ao simulador de rede. Outras possibilidades a serem feitas com esta unidade:

25.-Muitos estudantes veem os resultados simultaneamente. Visualizar todos os resultados em tempo real na sala de aula por meio de um projetor ou um quadro branco eletrônico.

26.-Open Control, Multicontrol e Real Time Control. Esta unidade permite intrinsecamente e / ou extrinsecamente alterar o alcance, ganhos; parâmetros proporcionais, integrais, derivativos; etc, em tempo real.

27.-O Sistema de Controle de Computador com SCADA permite uma simulação industrial real.

28.-Esta unidade é totalmente segura, pois utiliza dispositivos de segurança mecânicos, elétricos e eletrônicos e de software.

29.-Esta unidade pode ser usada para fazer pesquisas aplicadas.

30.-Esta unidade pode ser usada para ministrar cursos de treinamento para indústrias, mesmo para outras instituições de ensino técnico.

31.-Controle do processo da unidade EEEC através da caixa da interface de controle sem o computador.

32.-Visualização de todos os valores dos sensores utilizados no processo da unidade EEEC.

- Ao usar o PLC-PI, mais 19 exercícios adicionais podem ser realizados.

- Vários outros exercícios podem ser feitos e projetados pelo usuário.


ESPECIFICAÇÕES:


With this unit there are several options and possibilities:
 - Main items: 1, 2, 3, 4, 5 and 6.
 - Optional items: 7, 8, 9, 10 and 11.
Let us describe first the main items (1 to 6):

EEEC. Unit:
Unit mounted on an anodized aluminum structure and panels of painted steel.
Main metallic elements of stainless steel.
Diagram in the front panel with similar distribution to the elements in the real unit.
The unit includes:
Stainless steel tunnel of 2000 x 550 x 550 mm approx. (78.74 x 21.65 x 21.65 inches approx.), which includes two transparent windows of 1000 x 130 mm approx. (39.37 x 5.11 inches approx.).

 Aerogenerator:
Diameter: 510 mm. Starting air speed: 2.0 m/s.
 Max. power output: 60 W. Voltage: 12 V.
 Max. charging current: 5 A.
 It includes a set of six blades.
The aerogenerator incidence angle can be modified to simulate different weather conditions and it is possible to set different blade configurations (aerogenerator with six, three or two blades). This unit allows to change the angle of every blade, as each one embeds its own calibrated protractor. The blades can be adjusted in a 360º range.
Low friction alternator, which provides a smooth and silent output. 
Friction less alternator and fixed shaft.
Axial fan with variable speed (computer controlled) for wind simulation:
 Max. flow rate: 10650 m³/h. Max. power: 1.5 kW. It includes a finger guard.

 DC Load Regulator:
It regulates how power generated in the aerogenerator is distributed to and from the auxiliary battery and to the load. A display informs about the state of the charge, operating parameters and fault messages. The functions of the electronic protection are:
Overvoltage disconnection, short circuit protection of load and module, overvoltage protection at module input, over-temperature and overload protection, and battery overvoltage shutdown.

 Auxiliary battery charger:
 It carefully assesses the battery and then delivers the optimum charge required.
 Battery: Nominal voltage: 12 V. Rated capacity (20 hours rate): 24 A/H.
 DC Loads Module:
 Metallic box with diagram in the front panel.
 Two lamps of 12 V.
 One DC motor: voltage: 24 V, power: 5 W.
 Rheostat of 500 W.
 Two manual switches.
 Independent connection for every load with the help of the four position load selector:
 Position 1: The aerogenerator or regulator operates at open circuit voltage.
Position 2: The DC lamps and the rheostat are directly connected to the aerogenerator or regulator, depending on the selection made in the computer. These loads can be connected
independently or in parallel with the help of manual switches.
 Position 3: The DC motor is directly connected to the aerogenerator or regulator.
 Position 4: Bypass mode, there are no DC loads.
 Sensors:
 “J” type temperature sensor to measure the air temperature inside of the tunnel.
 The air speed is measured with a sensor placed in the tunnel; sensor range: 0.20 – 10 m/s.
 An optical sensor measures the rotational speed of the aerogenerator (r.p.m.).
DC voltage and current sensor. It is possible to know, in real time, the value of the DC voltage and the current given by aerogenerator, measured before and after the regulator.
Force sensor to measure the mechanical torque of the wind turbine, range: 0 – 600 g.
Force sensor to measure the thrust force on the wind turbine, range: 0 – 3000 g.


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