Équipements de formation à la production d'énergie éolienne et solaire, matériel pédagogique, formation aux compétences techniques, système de formation aux énergies renouvelables
No.AFR013
AFR013 Équipements de formation à la production d'énergie éolienne et solaire, matériel pédagogique, formation aux compétences techniques, système de formation aux énergies renouvelables
AFR013 Équipements de formation à la production d'énergie éolienne et solaire, matériel pédagogique, formation aux compétences techniques, système de formation aux énergies renouvelables I. Présentation de l'équipement 1 Introduction 1.1 Présentation Ce système de formation simule le processus de production d'électricité éolienne et solaire, permettant aux étudiants d'apprendre : la production d'électricité éolienne et solaire. L'éolienne est entraînée par un ventilateur, le panneau solaire est : entraîné par une lampe à halogénures métalliques haute puissance. Ce dispositif développe les compétences pratiques des étudiants et convient aux : écoles d'ingénieurs, instituts de formation et lycées techniques. 1.2 Caractéristiques (1) Ce dispositif utilise une structure à colonnes en aluminium, avec des appareils de mesure intégrés. Il est équipé de roulettes pour faciliter son déplacement. (2) Il permet de réaliser de nombreux circuits et composants expérimentaux. Les étudiants peuvent les combiner pour créer différents circuits et réaliser : différentes expériences et contenus de formation. (3) Banc de formation avec système de protection. 2. Paramètres de performance (1) Groupe éolien : composé d'un ventilateur et d'un souffleur d'air, il est constitué d'une structure en profilés d'aluminium et repose sur des roulettes. Les dimensions du ventilateur sont de 800 mm × 800 mm × 1 500 mm (longueur × largeur × hauteur), celles du souffleur d'air sont également de 800 mm × 800 mm × 1 500 mm (longueur × largeur × hauteur). (2) Dispositif de production d'énergie solaire : structure entièrement en aluminium, panneau photovoltaïque orientable. Dimensions : 800 mm × 800 mm × 1 200 mm (longueur × largeur × hauteur). (3) Boîtier d'alimentation : structure en profilés d'aluminium, boîtier suspendu en aluminium. Dimensions : 1 080 mm × 300 mm × 740 mm (longueur × largeur × hauteur). (4) Panneau photovoltaïque individuel : Puissance de crête nominale : 20 Wc Courant de court-circuit : 1,9 A Courant de crête : 1,7 A Tension en circuit ouvert : 18,5 V (5) Spécifications techniques du ventilateur : Type de ventilateur : horizontal Vitesse de démarrage : 2,5 m/s Vitesse nominale : 10 m/s Vitesse maximale du vent : 40 m/s Puissance nominale : 200-500 W Orientation du flux d'air : automatique (6) Spécifications techniques de la batterie : Tension : 12 V Capacité : 12 Ah Tolérance de charge : 10 V ± 1 V Norme : GB/T 9535 Humidité relative : 35-85 % HR (sans condensation) (7) Fonctionnement Conditions : Température : -10 à +40 °C Température : ≤ 80 °C Air ambiant : exempt de substances corrosives, de carburant et de poussières conductrices en grande quantité (8) Puissance : Consommation : ≤ 5 000 W Alimentation : 220 V CA ± 5 %, 12 V CC/24 V Fonctionnement : continu Alimentation : connexion en série ou en parallèle 3. Présentation du système Ce système se compose de quatre parties : un système éolien, un système photovoltaïque, un système de contrôle et un système d'onduleur. Le système éolien comprend une turbine, un générateur et une batterie. Le système photovoltaïque comprend un panneau photovoltaïque et une batterie. Le système de contrôle est composé d'un régulateur de production d'énergie éolienne et solaire. Le système d'onduleur comprend un variateur de fréquence et une unité de charge. Générateur éolien simulé : ce système utilise un générateur synchrone à aimant permanent à arbre horizontal et un ventilateur pour simuler le vent naturel. Ce ventilateur offre trois vitesses réglables. En modifiant la vitesse et la position du ventilateur, le système simule les variations de direction et de puissance du vent et détecte l'effet de la production d'énergie dans ces conditions. Le générateur éolien simulé est illustré ci-dessous. Comme indiqué ci-dessus, l'image de gauche représente le générateur éolien. Sa sortie est triphasée 12 V CA et se connecte au boîtier situé sous l'appareil. L'image de droite représente le ventilateur. Son alimentation est monophasée 220 V CA, 50 Hz. En fonctionnement, les deux parties du socle sont reliées par une bielle profilée. Voir ci-dessous. 2. Système de simulation de production d'énergie photovoltaïque : ce système utilise trois panneaux solaires de 18 V et 20 W. Il peut être connecté en série ou en parallèle selon la tension du système. En ajustant la position relative des panneaux photovoltaïques, il simule l'ensoleillement et permet ainsi de reproduire facilement différentes conditions d'ensoleillement. Le générateur photovoltaïque simulé est illustré ci-dessous. La sortie des cellules photovoltaïques est connectée au boîtier de connexion situé à l'arrière de l'appareil et est acheminée vers la sortie via une borne de sécurité. La tension de sortie nominale d'un panneau photovoltaïque est de 18 V. Les trois panneaux peuvent fonctionner individuellement ou en parallèle. 3. Ensemble de batteries : il se compose de deux batteries 12 V/12 Ah sans entretien. Elles peuvent être connectées en parallèle pour former un système 12 V 200 Ah, ou en série pour former un système 24 V/100 Ah. Cet ensemble permet de mieux comprendre les connexions en série et en parallèle des batteries. Les batteries sont intégrées au boîtier d'alimentation et leurs bornes de sortie sont connectées au panneau de ce dernier. Sur l'image, les bornes 1 et 2 représentent les sorties des batteries, respectivement rouge et noire. 4. Boîtier de commande suspendu : ce boîtier intègre un contrôleur de charge industriel. Il gère la puissance électrique produite par l'éolienne ou le panneau photovoltaïque pour charger les batteries. Un voyant lumineux indique l'état de fonctionnement du contrôleur. Il permet de consulter les paramètres de fonctionnement du système et de les paramétrer. Le boîtier est doté d'une protection complète contre les surcharges et les surintensités. Le boîtier de commande suspendu est illustré ci-dessous. Sur l'image, les bornes 1 et 2 correspondent aux entrées des batteries. Ces dernières peuvent être connectées en série ou en parallèle. La tension d'entrée est de 12 V ou 24 V. Les bornes 3 et 6 sont des fusibles. Les bornes 4 et 5 sont les bornes de sortie du contrôleur (attention : ne pas connecter les bornes de sortie du contrôleur à des machines électriques de forte puissance). La borne 7 est la borne d'entrée du panneau photovoltaïque, et la borne 8 est la borne d'entrée de l'éolienne. (1) Consignes et précautions relatives au fonctionnement du contrôleur : Il est strictement interdit de connecter le module photovoltaïque et la batterie à l'envers. Il est strictement interdit de court-circuiter directement le module photovoltaïque et la batterie. Il est strictement interdit d'utiliser un moteur électrique, un moteur à courant continu, une alimentation à découpage ou tout autre dispositif simulant une éolienne pour effectuer un test de charge. Si cela endommage le contrôleur, le fabricant décline toute responsabilité. Avant de connecter la batterie, veuillez mesurer sa tension à l'aide d'un multimètre afin de vous assurer qu'elle dépasse 80 % de la tension nominale. Une tension inférieure à 80 % de la tension nominale risque d'endommager le contrôleur. Dans un système 12 V, la tension de la batterie ne doit pas être inférieure à 9 V. Si le système est en 24 V, la tension de la batterie ne doit pas être inférieure à 18 V. La tension en circuit ouvert du module photovoltaïque ne doit pas dépasser le double de la tension de consigne de la batterie. La tension de fonctionnement du module photovoltaïque ne doit pas être inférieure à 1,5 fois la tension de la batterie. (2) Instructions relatives aux boutons du panneau de commande Panneau de commande (voir illustration ci-dessous) : Voyant de charge de la batterie : indique l'état de charge. Voyant de tension de la batterie : indique l'état de la tension de la batterie et les défauts du système. Voyant de sortie d'alimentation : indique l'état de l'alimentation. (1) Connexion du contrôleur Étape 1 : Connexion à la batterie Avertissement : Un court-circuit entre les bornes positive et négative de la batterie et les câbles de connexion peut provoquer un incendie ou une explosion. L'appareil doit être utilisé avec précaution. Si la tension de la batterie est inférieure à 9 V, il est strictement interdit de l'insérer dans le contrôleur. Une tension aussi faible ou une batterie de mauvaise qualité risquent d'endommager le contrôleur. En cas de dommage causé par cette tension, le fabricant décline toute responsabilité au titre de la garantie et de la responsabilité partagée. Avertissement : Avant de connecter la batterie, veuillez mesurer sa tension à l'aide d'un multimètre. Pour un système 24 V, assurez-vous que la tension de la batterie ne soit pas inférieure à 18 V. Pour un système 12 V, assurez-vous que la tension de la batterie ne soit pas inférieure à 9 V. Le contrôleur détecte automatiquement le système (12 V ou 24 V) en fonction de la tension de la batterie. Attention : Si la tension de la batterie se situe entre 16 V et 17 V, le contrôleur ne fonctionnera pas correctement. Assurez-vous que toutes les connexions sont correctes avant de connecter l'interrupteur de sécurité. Ne connectez pas l'interrupteur de sécurité avant d'avoir effectué le câblage. Étape 2 : Connexion à la charge La borne de charge du contrôleur peut être connectée à un équipement d'alimentation CC dont la tension nominale de fonctionnement est identique à celle de la batterie. Le contrôleur alimentera la charge à l'aide de la tension de la batterie. Connectez les électrodes positive et négative de la charge à la borne de connexion de charge. Cette borne peut être sous tension ; par conséquent, lors du câblage, soyez prudent afin d'éviter tout court-circuit. Nous recommandons de connecter un dispositif de sécurité sur l'électrode positive ou négative. Pendant l'installation, ne connectez pas le dispositif de sécurité. Après l'installation, assurez-vous que tout le câblage est correct, puis connectez le dispositif de sécurité. Si la charge est connectée via un tableau électrique, chaque circuit de charge doit être connecté individuellement à un dispositif de sécurité. Le courant total de la charge ne doit pas dépasser le courant nominal de 10 A du contrôleur. La charge peut être un lampadaire LED CC, un équipement de surveillance, etc. Étape 3 : Connexion du module photovoltaïque Avertissement : Le module photovoltaïque peut générer une très haute tension. Lors du câblage, soyez prudent et protégez-vous contre l'électrocution. Le contrôleur peut utiliser des modules solaires hors réseau de 12 V et 24 V, ainsi que des modules connectés au réseau en circuit ouvert. La tension d'entrée ne doit pas dépasser la tension d'entrée maximale. La tension du module solaire ne doit pas être inférieure à la tension du système. Étape 4 : Connexion de l'éolienne Veuillez sélectionner et utiliser une éolienne dont la tension nominale (à la vitesse de vent nominale) est identique à la tension de consigne de la batterie. Si vous choisissez un ventilateur d'extraction CC, vous pouvez connecter les deux câbles des électrodes +/- à deux bornes quelconques parmi les trois. Cependant, ce type de ventilateur est équipé d'un redresseur intégré bon marché et de qualité médiocre, ce qui entraîne une faible stabilité et un taux de panne élevé. Nous vous déconseillons donc son utilisation. Notre produit est doté d'un module redresseur intégré de haute qualité. Étape 5 : Vérification des connexions Vérifiez à nouveau toutes les connexions et assurez-vous que les polarités positive et négative de chaque borne sont correctement respectées. Étape 6 : Mise sous tension Tout d'abord, allumez l'interrupteur de la batterie et mettez le contrôleur sous tension. Allumez l'interrupteur du module photovoltaïque pour démarrer la charge. Allumez l'interrupteur de l'éolienne pour démarrer la charge. Allumez l'interrupteur de la charge (éclairage ou équipement de surveillance) pour que la charge démarre. Interrupteur d'alimentation (si l'appareil n'en possède pas, ignorer cette étape). 5. Boîtier de suspension de l'onduleur : il utilise un onduleur de fréquence à identification intelligente 12 V/24 V, une tension de sortie de 220 V CA, une puissance continue de 600 W, une puissance de crête de 1 000 W et un rendement supérieur à 90 %. Il est équipé d'une alarme automatique de basse tension et son boîtier de suspension est illustré ci-dessous. Sur l'image, 1 est l'interrupteur de commande, 2 est le voyant d'état (12 V, 24 V ou alimentation), 3 est la borne d'entrée CC (12 V ou 24 V) et 4 est la borne de sortie CA 220 V. 6. Boîtier d'instrumentation : il affiche en temps réel la tension et le courant de génération, la tension et le courant de charge, ainsi que la tension et le courant d'inversion. 7. Boîtier de test de charge : il comprend une ampoule à incandescence, une lampe à économie d'énergie et un ventilateur axial. Il permet de réaliser des tests de charge avec différents types de courant alternatif 220 V transformé par l'onduleur. 3.2 Panneau de commande d'alimentation (1) Indicateur de tension et de courant de sortie (3) Équipé d'un indicateur d'alimentation et d'une borne de sécurité pour la sortie d'alimentation. (4) Alimentation secteur interne avec protection contre les courts-circuits. Les étudiants peuvent observer la structure interne du boîtier d'alimentation à travers une fenêtre transparente. 3.4 Composants de l'équipement (1) Boîtier de suspension du contrôleur (1 pièce) (2) Boîtier de suspension de l'onduleur (1 pièce) (3) Boîtiers de suspension du compteur (2 pièces) (4) Boîtiers de suspension des bornes de charge (2 pièces) (5) Câble de connexion électrique de sécurité 4 mm² (40 unités) 4 Liste des expériences (1) Test des caractéristiques de la batterie : 1) Paramètres techniques électriques ; 2) Batteries connectées en série et en parallèle (2) Expérience du contrôleur de charge : 1) Expérience de protection contre l'inversion de polarité ; 2) Protection du contrôleur contre la surcharge de la batterie ; 3) Expérience de protection du contrôleur contre la décharge excessive de la batterie ; 4) Expérience d'anti-charge (3) Expérience de simulation d'un système de production d'électricité éolienne (4) Expérience de contrôle de la charge de l'énergie éolienne (5) Expérience de test de la puissance de fonctionnement du générateur (6) Expérience de test de la tension en circuit ouvert de la batterie photovoltaïque (7) Expérience de test du courant de court-circuit de la batterie photovoltaïque (8) Expérience de test de la puissance de fonctionnement de la batterie photovoltaïque (9) Test de la puissance maximale de la batterie photovoltaïque sous différents éclairages (10) Expérience sur les caractéristiques de sortie d'une batterie photovoltaïque (11) Expérience sur le principe de contrôle de la charge d'une batterie photovoltaïque (12) Expérience sur la résistance à la charge d'une batterie photovoltaïque (13) Expérience sur le branchement en série et en parallèle de batteries photovoltaïques (14) Expérience sur le principe de base d'un onduleur (15) Expérience de test de la forme d'onde de sortie d'un onduleur simple (16) Expérience sur le branchement en série et en parallèle de batteries photovoltaïques (17) Expérience sur le principe de base d'un onduleur (18) Expérience de test de la forme d'onde de sortie d'un onduleur simple (19) Expérience sur l'alimentation d'une charge CA par un onduleur (20) Expérience sur la complémentarité des générateurs éolien et solaire
