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MICRO-CENTRALE HYDROELECTRIQUE PEDAGOGIQUE MP3000

MP3000APrincipe

Une microcentrale hydroélectrique est une centrale électrique utilisant l’énergie hydraulique pour produire de l’électricité à petite échelle. Cette électricité peut être utilisée pour alimenter des sites isolésou être renvoyée à un réseau public de distribution.

Son principe de fonctionnement consiste à transformer l’énergie d’une chute d’eau en énergie mécanique grâce à une turbine, puis en énergie électrique au moyen d’une génératrice. La puissance installée de la centrale dépend du débit d’eau et de la hauteur de la chute.

La microcentrale hydroélectrique pédagogique MP3000 permet de produire une énergie électrique à partir d’une turbine de type « TURGO » et en simulant une cascade d’environ 20métres sous forme de conduite forcée.

Objectifs pédagogiques

  • Analyse étude des composants industriels (turbine, pompe, génératrice, onduleur, analyseur réseau …)

  • Etude de rendement

  • Mesure des énergies

  • Etude de deux types de couplages réseaux

  • Mise en évidence des lois électriques et hydrauliques

  • Etude de régulation (option 1) 

  • Etude de supervision local ou à distance  (option2)

 

Caractéristiques techniques

La partie opérative montée sur un châssis équipé de roulettes est constituée de :

  • Une cuve thermoplastique de 300l environ, avec vidange et capteur de niveau bas.

  • Une turbine équipée d’une roue « Turgo » avec 20 augets et deux injecteurs

  • Une pompe centrifuge, d’une puissance de 2,2kW (220 V mono) débit max d’environ 48 m3/h

  • Variateur de fréquence assurant la commande de la vitesse de la pompe.

  • Un ensemble de tuyauterie en PVC haute pression qui ont permettre de simuler la cascade en conduite forcée

  • Deux vannesmanuelles permettant de régler le débit sur chaque injecteur

  • Un hublot non ouvrable, permettant l'observation de la turbine en fonctionnement

  • La turbine entraine une génératrice asynchrone d’une puissance maximum de 1.1kW.

  • Un débitmètre à flotteur.

  • Un manomètre mécanique.

  • Un capteur de vitesse de la génératrice.

     

    Couplage au réseau:

    1 : Couplage direct :

    Lorsque vous effectuez le couplage du générateur sur le réseau de distribution (charge pas toujours appliquée à la turbine), il fonctionne sur sa vitesse synchrone ou 1500 tr / min à 50 Hz

    Le générateur d'induction doit être poussé au-delà de sa vitesse synchrone pour fournir l'énergie. Le couple provoque un effet de freinage et les changements électriques signer:

    - Consommation d'énergie de réseau pour la fonction motrice (vitesse synchrone),

    - L'alimentation fournie au réseau pour le fonctionnement en tant que générateur (supérieure à la vitesse synchrone).

    Un condensateur permet la récupération du facteur de puissance.

    2 : Couplage via un onduleur :

    Le générateur n’est pas connecté au réseau (fonctionnement autonome), il est nécessaire de prévoir un circuit d'attaque. Ce courant est obtenu en reliant de manière statique en parallèle à la machine une batterie de condensateurs.

    Si on applique un couple suffisant sur la turbine de sorte que le générateur fournit une tension supérieure à la tension de l'inverseur d'entrée et qu'il est connecté au réseau de distribution, nous allons commencer à produire de l'énergie électrique.

    Une armoire électrique comprenant :

    Afficheur vitesse génératrice

    Un potentiomètre de réglage de la vitesse de la pompe.

    Un analyseur de puissance : tension, puissance, cosinus phiet intégrant trois transformateurs d'intensité.

    Deux compteurs d'énergie (production et consommation)

    Une prise utilisateur

    Deux batteries de condensateurs

    Un Onduleur

    Un redresseur

    Bouton marche arrêt

    Bouton arrêt d’urgence

     OPTION 1: Régulation de pression:

     La pression simulant différentes hauteur de cascade est régulée par action sur la vitesse de la pompe. Cette régulation va agir sur la vitesse de la turbine/génératrice 

     Composants spécifiques  à de l'option 1:

     Régulateur programmable industriel avec régulateur PID, perturbation effectuée par les vannesmanuelles.

     Capteur de pression numérique

     OPTION2 : Régulation de pression et supervision

     Cette option permet  l’acquisition de toutes les mesures sur un écran tactile,  un ordinateur connecté  ou à distance via internet.

     Composants spécifiques à l’option 2 :

     Un capteur de pression électronique

     Un débitmètre électronique

    Deux vannes à commande électrique

    Un automate programmable industriel.

    Un terminal de dialogue à écran tactile, avec serveur WEB (pour le pilotage à distance), assure le dialogue entre l’opérateur et le système,

    Transfert de données vers un ordinateur (fourni)

    Logiciel de visualisation des données sur l'ordinateur

    OPTION 3 : fonctionnement en 400V Triphasé

    La pompe plus puissante fourni un débit plus important donc une puissance électrique possible plus importante (1Kw)

    Composants spécifique à l’option 3 :

     Une pompe 4Kw, 400 V Tri : débit max d’environ 84 m3/h

     

    Schéma MP3000 - cliquer pour agrandir :

     

    MP3000A