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Gruppi rotanti di continuità UPS dinamici
visualizza il grafico di simulazione caduta rete
Il sistema D- UPS (UPS dinamico) HITEC Power Protection è progettato per mantenere la qualità e la continuità dell’alimentazione dell’energia elettrica, caratteristiche essenziali per il funzionamento di alcune utenze critiche.
Esso agisce come filtro attivo che oltre alla compensazione delle variazioni della tensione di rete e filtraggio delle armoniche (di rete e del carico), mantiene il cos f > 0.98
Gamma di potenze:
- gruppi singoli da 250 a 1850 kVA (50 Hz)
- gruppi in parallelo BT fino a 5.000 kVA (50Hz)
- gruppi in parallelo MT oltre 12.000 kVA (50Hz)
Principio di funzionamento
La parte fondamentale del sistema di continuità rotante (D-UPS) è il modulo di potenza, che comprende:
- il motore diesel
- l’innesto a ruota libera
- il giunto a induzione
- il generatore elettrico sincrono
Il modulo di potenza è collegato in parallelo sia alla rete che all’utenza attraverso un carico passivo induttivo. Nel circuito elettrico sono inseriti gli interruttori di protezione e di funzione, in entrata, in uscita e di by pass.
Il motore diesel ed il generatore elettrico sono accoppiati attraverso un innesto a ruota libera; quest’ultimo permette alla macchina elettrica di ruotare quando il motore diesel è in condizione di riposo (stand-by). Nel momento in cui la velocità di rotazione del motore diesel supera la velocità di rotazione della macchina elettrica, l’innesto a ruota libera automaticamente blocca solidalmente l’albero del motore e del generatore.
Il principio di funzionamento dell’innesto a ruota libera è semplice, affidabile e nello stesso tempo non trasmette strappi al motore diesel.
Il giunto a induzione immagazzina energia cinetica. E’ composto da due elementi rotanti, il rotore interno ed il rotore esterno. Il rotore interno ruota libero dentro il rotore esterno. Quest’ultimo è accoppiato da una parte direttamente al generatore, dall’altra al motore diesel attraverso l’innesto a ruota libera. Il rotore esterno è munito di due avvolgimenti elettrici.
Il primo avvolgimento, in corrente alternata, ha la funzione di portare in velocità il rotore interno, come in un normale motore asincrono. Il secondo avvolgimento, in corrente continua, ha la funzione di decelerare il rotore interno, come in un freno elettrico. L’opportuna gestione dei due avvolgimenti controlla l’immagazzinamento ed il rilascio dell’energia cinetica.
Il generatore elettrico è una macchina sincrona. Nel normale funzionamento si comporta come un motore elettrico e trascina il giunto a induzione. Nel funzionamento in emergenza, il generatore è trascinato dal motore diesel, attraverso il giunto a induzione.
Funzionamento normale
Il carico passivo induttivo ed il generatore elettrico, durante il funzionamento normale, contribuiscono ad ottenere, pulita e regolata, energia elettrica da rete. Insieme agiscono da filtro stabilizzatore, per impedire che i disturbi raggiungano l’utenza. Il generatore, comportandosi da motore, trascina il rotore esterno del giunto a induzione ad una velocità di 1500 giri/min. Alimentando l’avvolgimento due poli in alternata del rotore esterno, il rotore interno raggiunge una velocità di 3000 giri/min relativa al rotore esterno, e quindi di 4500 giri/min assoluta. Come risultato si immagazzina nel rotore interno del giunto a induzione una energia cinetica restituibile successivamente. L’innesto a ruota libera separa il rotore esterno del giunto a induzione dal motore diesel, che è fermo in stand-by.
Funzionamento con motore diesel
In caso di caduta rete o di parametri elettrici fuori tolleranza, l’interruttore lato ricevimento viene aperto. Contemporaneamente l’avvolgimento in corrente continua del giunto a induzione viene alimentato. Il rotore interno inizia a decelerare e pertanto trasferisce l’energia cinetica al rotore esterno. Il trasferimento di energia al rotore esterno mantiene il generatore in rotazione a 1500 giri/min. Controllando l’eccitazione in corrente continua, la velocità di rotazione del generatore, e quindi la frequenza, viene mantenuta costante.
Durante la decelerazione del rotore interno il motore diesel si avvia ed accelera fino alla velocità di 1500 giri/min in meno di due secondi.
Nel momento in cui la velocità del motore diesel eguaglia quella del rotore esterno del giunto a induzione, l’innesto a ruota libera automaticamente blocca solidalmente l’albero del motore diesel ed il rotore esterno del giunto a induzione. Il motore diesel diviene la fonte energetica del trascinamento, sostituendosi al rotore interno.
A questo punto l’avvolgimento in alternata del rotore esterno viene alimentato per accelerare il rotore interno e riportarlo a 3000 giri/min. La velocità del motore diesel è regolata in modo da mantenere costante la frequenza per l’utilizzatore. Il giunto a induzione stabilizza la velocità del motore diesel regolando l’eccitazione dell’avvolgimento in corrente continua.
Come risultato, la frequenza in uscita è mantenuta entro tolleranza ristretta, indipendentemente dalle variazioni del carico.
Ritorno al funzionamento normale
Quando i parametri di rete ritornano entro valori normali di tolleranza, l’interruttore lato ricevimento, dopo sincronizzazione di rientro rete, richiude il collegamento sulla rete stessa. Contestualmente la velocità del motore diesel viene ridotta a 1450 giri/min., per permettere il disaccoppiamento dell’innesto a ruota libera. Il generatore riacquista la sua funzione di motore, per trascinare di nuovo il rotore esterno del giunto a induzione. Il rotore interno è di nuovo alla sua velocità nominale.
Il motore diesel gira a vuoto, per alcuni minuti, per favorire il raffreddamento, prima di arrestarsi e riposizionarsi in funzione stand-by, pronto per una nuova emergenza.
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07/09/2010 
newsletter 1/02: D-UPS