Inverter per ruota idraulica a bassa velocità di rotazione

[Ema40]

Ciao a tutti, e sono nuovo.

Sto studiando le ruote idrauliche per produrre elettricità. Le ruote idrauliche hanno velocità di rotazione di qualche giro (massimo qualche decina) di giri al minuto (frequenza inferiore di 2 ordini di grandezza rispetto a quella richiesta in rete), quindi si necessitano moltiplicatori di giri.

Mi sapreste dire per favore come funzionerebbe un inverter? Quale sarebbe il suo ruolo? Con l'inverter, il moltiplicatore di giri è sempre necessario?

Grazie!

[GuidoB]

Ciao e benvenuto.

Sto studiando le ruote idrauliche per produrre elettricità.

Intendi dire le turbine (Pelton, Francis, Kaplan)?

Le ruote idrauliche hanno velocità di rotazione di qualche giro (massimo qualche decina) di giri al minuto

Penso tu voglia dire "giri al secondo".

...quindi si necessitano moltiplicatori di giri.

Credo invece che, quando serve, lo risolvano utilizzando alternatori a molti poli.
Ma io sono elettronico e di macchine elettriche so ben poco.

Mi sapreste dire per favore come funzionerebbe un inverter? Quale sarebbe il suo ruolo?

Un inverter trasforma una tensione continua in una tensione (generalmente diversa) alternata.
Può servire per ottenere una tensione e una frequenza precise.

Con l'inverter, il moltiplicatore di giri è sempre necessario?

Non ne ho idea. Attendi altre risposte.

[flori2]

Con l'inverter, il moltiplicatore di giri è sempre necessario?

Dipende

[Marco62]

Mi sapreste dire per favore come funzionerebbe un inverter? Quale sarebbe il suo ruolo? Con l'inverter, il moltiplicatore di giri è sempre necessario?

L'inverter, in questo caso a doppia conversione, provvederà ad adattare l'energia prodotta alla frequenza industriale di 50 Hz. Quindi il moltiplicatore di giri non è necessario.
Saluti
Marco 62

[mario_maggi]

Ema40, benvenuto.
Attenzione a chi ti da risposte certe senza chiarire.
Per una coclea che gira a poche decine di giri al minuto, puoi:
a) usare un moltiplicatore di giri meccanico, per poter usare il generatore ad una velocita' prevista dal progettista. Poi puoi regolare molti parametri usando un inverter a frequenza variabile di tipo AFE.

oppure

b) usare un generatore direct-drive ad alto numero di poli, senza riduttore meccanico, con inverter AFE.

Ciao
Mario

[Marco62]

L'indicazione generica di ruota idraulica a bassa velocità per generazione elettrica, mi ha fatto pensare come prima cosa alla ruota dei vecchi mulini ad acqua a pale curve o meglio precisata come ruota di Poncelet, di struttura molto diversa da una una turbina idrodinamica a vite, fermo la finalità produttiva che in entrambe è comune.
Quindi considerando tale macchina idraulica ed un accoppiamento con un generatore in corrente alternata a magneti permanenti che secondo la legge di Lenz genera tensione in rapporto alla velocità a frequenza variabile, il cui valore oscilla da un minimo con basso numero di giri ovvero zero tensione a zero giri, fino al valore nominale che corrisponde al dato di progetto della macchina al massimo dei giri, tutta l’energia così prodotta viene convertita in corrente continua in un primo stadio AC/DC dell’inverter. Quindi sempre, seppur il generatore lavori a bassi giri e quindi con minima tensione e frequenza, l'inverter acquisisce energia in AC e la trasforma in corrente continua (DC). Un secondo stadio di conversione DC/AC oppure un AFE (Active Frond End) a sua volta, immette in rete energia in sincronismo con la rete elettrica cui è connesso.
Seguendo questo principio il moltiplicatore in presenza dell'inverter, può essere sempre omesso, salvo l'indisponibilità a livello commerciale di apparato compatibile con le proprie esigenze tecniche, oppure se anti economico. Qualora sopravvengano impedimenti commerciali o economici, è chiaro che si deve ricorrere a sistemi con moltiplicatore di giri ed accoppiamento con generatori aventi numero adeguato di coppie polari, oppure sistemi aventi contestualmente moltiplicatori di giri ed inverter.
Saluti

Marco 62

[mario_maggi]

Grazie Marco62 per le precisazioni.
Alla fine, qualunque macchina elettrica rotante a bassa velocita' sara' molto piu' costosa e pesante ed ingombrante di una macchina di pari potenza ad alta velocita'. Per cui di fatto nella stragrande maggioranza dei casi si usa un moltiplicatore.
Ciao
Mario

[SandroCalligaro]

si dovrebbe dimostrare che a frequenze oltremodo basse il bus Dc regge ancora

Perché? A regime, la potenza istantanea estratta da un generatore trifase è costante, salvo armoniche...

[mario_maggi]

SandroCalligaro,
a frequenze oltremodo basse (es.: 5 Hz) la potenza istantanea estratta non e' costante ma pulsante.
Ciao
Mario

[SandroCalligaro]

Mario, mi hai fatto venire il dubbio, ma ho verificato.
Idealmente, a regime, la potenza istantanea è costante, se si usa un inverter per controllare il generatore (l'avevo dato per scontato, è vero!).

L'eventuale presenza di armoniche (l'avevo specificato apposta) cambia le cose.
Le armoniche potrebbero venire semplicemente da una velocità non costante, o dai dead-time.

La pulsazione della potenza c'è sicuramente sulla rete, se è monofase, ma quella è fissa.