• Bancada Didática Aplicação de Usinas Hidrelétricas com Turbina Pelton Edibon AEL HPPP

A aplicação de usinas hidrelétricas com turbina Pelton, “AEL HPPP”, foi projetada pela EDIBON com um duplo objetivo: por um lado, permite estudar as características mecânicas de uma turbina Pelton (projetada pela EDIBON) e, por outro lado, permite estudar a operação de usinas hidrelétricas reais.

Esta aplicação consiste em elementos mecânicos e elétricos reais (escala reduzida) para testes em laboratórios.

 • Estudo das características mecânicas da turbina:

A aplicação “AEL-HPPP” consiste em um tanque de água (reservatório de água) a partir do qual a água é propelida através de um tubo através de uma bomba de água de alta potência (energia potencial) até um injetor no qual está instalado um sensor de pressão. O injetor injeta água na turbina Pelton, que consiste em 16 palhetas apreciáveis da tampa transparente da turbina. Esta aplicação oferece a vantagem de controlar a pressão da água do injetor através do controle de velocidade da bomba (variações de fluxo / pressão). A saída do tubo da bomba de água possui um medidor de vazão que permite medir o fluxo de água injetado na turbina. Dessa maneira, diferentes pressões podem ser obtidas para analisar vários regimes de operação da turbina Pelton, bem como variações de geração de energia. Assim, inclui-se um sensor de torque, um sistema de freios e uma célula de carga para medir o torque da turbina. Isso permite obter as curvas características da turbina.

 • Estudo de usinas hidrelétricas:

Devido à sua versatilidade e flexibilidade, esse aplicativo permite estudar a operação de grandes usinas hidrelétricas, que fornecem energia para a rede (modo de operação paralela), e mini centros hidrelétricos, que fornecem energia para uma grade isolada (modo de operação independente).

Um gerador de indução trifásico de 1kW é acoplado ao eixo da turbina Pelton para sincronizar o gerador com a grade do laboratório (50 Hz ou 60 Hz).

O “AEL-HPPP” possui um dispositivo de conexão à rede automática com resistores de pré-inserção, para evitar mudanças repentinas de torque no gerador e na turbina no momento da sincronização.

Um analisador de rede é conectado aos terminais do gerador de indução para monitorar os parâmetros de geração de energia, como potência ativa, potência reativa, potência aparente, correntes de fase, frequência e fator de potência. Além disso, este aplicativo possui uma bancada de capacitores que fornece energia reativa ao gerador quando o usuário trabalha com o aplicativo como mini- central hidrelétrica (modo autônomo), fornecendo energia a uma carga elétrica local (incluída).

O "AEL-HPPP" consiste nos seguintes elementos:

 • Rack industrial com fonte de alimentação trifásica com proteção diferencial e magnetotérmica.

 • Painel de instrumentação:

 • Analisador de rede digital para medir os parâmetros elétricos do gerador (V, f, P, Q, S, PF, etc.).

 • Voltímetro analógico do gerador.

 • Wattímetro analógico do gerador.

 • Varômetro analógico do gerador.

 • Medidor digital de vazão e pressão da água da turbina.

 • Relé de proteção de sobrecorrente trifásico.

 • Painel de diagrama elétrico real.

 • Painel de conexões de energia, controle e sensor.

 • Banco de carga capacitivo trifásico para fornecer energia reativa ao gerador.

 • Banco de carga resistivo trifásico para consumo de energia em operação autônoma.

 • Sistema de acoplamento suave do gerador com a grade.

 CWTP. Conjunção de tanque de água, Turbina Pelton - Gerador, injetor, sensores e bomba de água.

Software de aprendizado opcional:

 Além disso, a EDIBON fornece software opcional (AEL-HPPP / ICAI) para reforçar o conhecimento sobre esse campo. Este software é formado por:

 • ECM-SOF. EDIBON Classroom Manager (software de instrutor).

 • ESL-SOF. EDIBON Student Labsoft (software do aluno).

O aplicativo AEL-HPPP requer os seguintes rack (s):

 • N-RACK-A.

 Opcionalmente, o AEL-WBMP. A bancada de trabalho elétrica (móvel pequena) pode ser fornecida para colocar o rack / s.


POSSIBILIDADES PRÁTICAS:

1.- Determinação das características operacionais de uma turbina Pelton.
2.- Obtenção das potências hidráulica e mecânica.
3.- Determinação da curva de eficiência mecânica.
4.- Determinação da curva hidráulica de eficiência.
5.- Cálculo de vazão.
7.- Analise a influência do fluxo injetado na energia das turbinas.
8.- Sincronização do gerador de indução com a grade do laboratório.
9.- Injeção de energia ativa na rede através do controle de fluxo da turbina Pelton.
10.-Medição dos parâmetros elétricos do gerador (S, P, Q, f, PF) injetando energia na rede.
11.-Geração de energia independente. Consumo de energia com cargas isoladas.
12.-Medição dos parâmetros elétricos (S, P, Q, f, PF) do gerador que injeta energia na carga isolada.
13.-Cálculo da eficiência da usina hidrelétrica.
14.-Estudo de vários problemas que ocorrem durante a operação de sincronização com a rede.
15.-Estudo da motorização do gerador em sincronia com a rede. Casos e consequências.
16.-Estudo do desacoplamento repentino do gerador e da rede. Derramamento de turbina Pelton.

ESPECIFICAÇÕES:

Industrial rack with three phase power supply with differential and magnetothermal protection:
 Three phase power supply: 400 VAC + N.
 32A three phase power connector: 3PH + N + GND.
Instrumentation panel:
 Digital network analyzer to measure generator electrical parameters (V, f, P, Q, S, PF, etc.).
 Generator analog voltmeter:
 Measurement range 0 – 450 VAC.
 Generator analog wattmeter:
 Measurement range 0 – 1.5 kW.
 Generator analog varmeter:
 Measurement range 0 – 1 kVAr.
 Water flow and pressure digital meter of the turbine.
 Overcurrent three phase protection relay:
 Supply voltage: 24 VDC.
 Nominal Current: 5 A.
 Maximum Current: 10 A.
 Set point current range: 50 – 140 %.
 Hysteresis: 1 – 10 % (max. 1 – 50 %).
 Delay: 3 – 30 sec. (max. 1 – 360 sec.)
 Auto Reset: Automatic/manual.
 Relay Output Contacts:
 Threshold contacts: 1NO/1NC.
 Trip contacts: 1NO/1NC
Real electrical diagram panel:
 Water pressure control potentiometer for water injection in the turbine.
 Start/stop turbine switch.
 Generator coupling switch to the main busbar.
 Main busbar coupling switch to the grid.
 Switch for Connecting/Disconnecting the capacitor benches.
 Switch for Connecting/Disconnecting the resistor benches.
Power, control and sensor connections panel.
Three phase capacitive load bench to provide reactive energy to the generator.
Three phase resistive load bench for energy consumption in stand-alone operation.
Soft coupler system of the generator with the grid.
CWTP. Conjunction of water tank, Pelton Turbine – Generator, injector, sensors and water pump.
 Bench-top unit.
 Anodized aluminum frame and panels made of painted steel.
 Main metallic elements made of stainless steel.
 Diagram in the front panel with distribution of the elements similar to the real one.
 Pelton turbine:
 Speed range: 0 - 4000 r.p.m.
 Torque: 4 Nm.
 Number of buckets: 16.
 Drum radius: 30 mm.
 Brake:
 Pulley diameter: 60 mm.
 Effective radius: 50 mm.
 Water pump, computer controlled:
 Maximum pressure: 7 bar.
 Maximum water flow: 80 l/min at 5.4 bar.
 Pressure sensor: 0 to 100 psi (0 to 6.7 bar).
 Load cell - force sensor: 0 - 50N.
 Flow sensor: 2 to 150 l/min.
 Speed sensor: 0 - 20000 r.p.m.
 Water transparent tank, capacity: 130 l approx.
Cables and Accessories, for normal operation.
Manuals: This unit is supplied with the following manuals: Required Services, Assembly and Installation, Starting-up, Safety, Maintenance
& Practices Manuals. 

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