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Morzilla
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Inviato il: 27/12/2010,18:26

Salve a tutti. Colgo l'occasione per fare a tutti gli auguri di Natale (un goccino in ritardo) e quelli di buon anno (un goccino in anticipo) faccine/biggrin.gif

Veniamo a noi. Devo trovare un modo semplice e veloce per calcolare la potenza consumata istantaneamente dalla rete di casa mia. Ho letto in giro che generalmente si usano due metodi: con degli Shunt Amperometrici (in pratica delle resistenze di valore conosciuto e bassissimo da mettere in serie/parallelo alla linea che si vuole "monitorare" o dei Trasformatori Amperometrici (sfruttano l'induzione dei campi magnetici indotti dalla linea primaria per far scorrere corrente su una linea secondaria, in un certo rapporto dato dagli avvolgimenti del primario/secondario...di campi magnetici sò poco, ma il funzionamento dovrei averlo capito...il principio dovrebbe essere quello dei trasformatori di tensione). Ora, all'inizio mi ero orientato sulla prima soluzione, quindi un bello shunt in serie alla linea che partiva dal mio magnetotermico subito dopo il contatore, e in base alla caduta di tensione che rilevavo sullo shunt mi calcolavo la potenza assorbita dall'impianto, ma poi ho riflettuto sul fatto che lo shunt non è isolato dall'impianto, quindi ho preferito lasciar perdere. Quindi ora mi trovo a dover capire come utilizzare un TA. Ho visto come ne esistano di varie tipologie, ed in genere vengono usati per impianti dove passano alte correnti. Vengono identificati da una sigla tipo 100/5 o 50/5, che stà a significare che per 100 ampere che scorrono sul primario, sul secondario ne scorreranno 5 (quindi con un rapporto di 1/20), mentre nel secondo caso ogni 50 ampere sul primario ne avremo 5 sul secondario (1/10). Per abbassare ulteriormente il rapporto, è sufficiente aumentare il numero di avvolgimenti del primario intorno al nucleo (2 spire del primario dimezzano il rapporto, quindi un 50/5 diverrebbe un 25/5), che è molto più adatto e preciso per un impianto dove la corrente massima ipotetica che scorrerà sul primario è di 16A. Quindi, ipoteticamente, con un 25/5, raggiunti i 16A di corrente sul primario, avrò sul secondario 3,2A. Ora, con una corrente ci faccio poco, perchè per "leggere" questo dato da qualsiasi apparato/PIC/Computer ho bisogno di portarlo in tensione (o sbaglio?). I TA vengono identificati, oltre che dalla sigla del rapporto primario/secondario, anche da una potenza, per esempio 7VA. Per trasformare la corrente in tensione, altro non serve che un carico resistivo in serie al secondario, che poi andrà chiuso. E qui volevo capire se il mio ragionamento era corretto:

con un TA da 25/5 e 7VA, per stare entro i limiti di potenza massima del secondario, avrei bisogno di una resistenza molto bassa, diciamo 0,6 Ohm, con la quale avrei poi una caduta di tensione di 1,92V raggiunti i 3,2A massimi del secondario (0,6 * 3,2 = 1,92V). A 500W di potenza assorbita dall'impianto (mettiamo, per semplicità, circa 2A di corrente), avrei una caduta di tensione di 0,6 Ohm * 0,4 A = 240mV sulla resistenza (0,4A perchè il primario è 2A, sul secondario la corrente sarà divisa con un rapporto di 1 a 5). La potenza dissipata dalla resistenza a massimo regime (16A sul primario) dovrebbe essere di 3,2A * 1,92V = 6,1VA, che rientrerebbe nei 7VA massimi, quindi dovrebbe andare bene (la resistenza ovviamente dovrà essere adeguatamente grossa per via della potenza da dissipare, mettiamo 10W per stare tranquilli)

Fin qui ho detto tutti giusto o ho sparato delle castronerie?

Ora viene il bello: La tensione che andrei a prelevare dalla resistenza, sarebbe proporzionale alla corrente indotta dal TA, quindi alternata, giusto?. Come posso fare per raddrizzarla e andare a leggerla da un qualsiasi strumento? I diodi non vanno bene, poichè hanno una caduta di tensione troppo elevata per i valori in gioco...ho visto che si possono usare dei raddrizzatori attivi con degli Op Amp...esiste un'altra soluzione o va utilizzata per forza questa?

Tutto questo andrà poi utilizzato insieme al PIC 18F2550 per la famosa centralina di Switch automatico fra Fotovoltaico/Enel in base alla potenza assorbita dall'impianto. Devo ancora leggermi un pò di documentazione su questo PIC, visto che non ho la minima idea di come fargli leggere il valore in tensione o quali sono le soglie massime utilizzabili.

Ovviamente sentitevi obbligati a correggermi per qualsiasi cavolata detta faccine/chair.gif faccine/chair.gif

Aspetto una vostra risposta, grazie a tutti!

 

Libero51

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Inviato il: 28/12/2010,15:46

CITAZIONE (Morzilla @ 27/12/2010, 18:26)
. . . Aspetto una vostra risposta, grazie a tutti!

Ciao Morzilla , auguri anche a te , il tuo obiettivo è chiaro e lo condivido pienamente.
Uno switch Fotovoltaico/Enel è il cuore di un sistema che produce energia pulita sfruttando il metronomo dell'ENEL . . . Do Re Mi Fa . . . porta pazienza sto studiando solfeggio . . . accidenti è difficile ! . . . faccine/sick.gif

In fondo quei 50 Hz che si affacciano al nostro contatore sono fondamentali per ideare un sistema di continuità alimentato da pannelli fotovoltaici senza prevedere accumulo , uso di piombo ,e senza che nessuno . . . se ne accorga.

Magari evitanndo che qualcuno decida , o abbia già deciso, di prevedere una particella catastale del tetto fotovoltaico , magari classificata opificio , per procedere alle corrispondenti tassazioni sul redditi e sui profitti. faccine/sick.gif

Naturalmente non c'è novità , tali apparecchiature esistono e sono in commercio anche se non so fino a che punto il loro utilizzo è legale in Italia. Vorrei tener fuori dalla discussione , per il momento tali aspetti legali per una questione di . . . orticaria. Risulta comunque evidende che se il sistema non riversa potenza in rete . . . MAI . . . nessuno se ne accorge e nessuno riceve danno .

Un pò come il fumo dell'arrosto che si paga con il suono della moneta .

Quel mai deve essere comunque tassativo perchè sarebbe molto grave , . . . gravissimo . . . criminale . . . alimentare una rete Enel disalimentata.
Questo aspetto della sicurezza deve essere assolutamente tassativo. Dopo una frazione di periodo dalla disalimentazione il sistema deve staccarsi automaticamente e riversare l'energia dei pannelli su carichi utili o zavorre. Ma questo è solo il primo aspetto.
Per evitare di riversare potenza attiva in rete ed impedire a quello "stupido" contatore di sommare ciò che andrebbe sottratto occorre misurarne modulo e . . . verso ; si tratta infatti di una grandezza vettoriale. Per sicurezza direi che la soglia di intervento della commutazione non deve intervenire per inversione del verso ma anticiparsi ad un assorbimento relativamente modesto.
Tipo . . . se assorbo meno di 100 W il sistema commuta l'energia solare sulla zavorra.
Questa prudenza mi sembra necessaria per il modesto guadagno che si otterrebbe portando tale soglia in zona critica di inversione.
Occorre quindi un misuratore di potenza attiva chiamato comunemente wattmetro che provvede a misurare : la tensione, la corrente ed il coseno del relativo angolo di sfasamento calcolandone il prodotto.
Occorre ricordare che la potenza attiva che transita su una linea c.a. è appunto rappresentata dal prodotto di queste tre grandezze:
P = V x I x cos (FI).
Il tuo intervento non è di per sè sbagliato anzi affronta un problema reale , direi che è incompleto.
Devo ammettere che , per me, sei il primo che hai scritto quel TA maiuscolo accennando ad una prima spiegazione di cosa sia un trasformatore amperometrico di isolamento.
Ti immagini quanto sarebbe pericoloso avvicinarsi ad un'amperometro di una linea a 380 kVolt se la misura della corrente di linea avvenisse con uno shunt anziche attraverso ad un superisolato TA ?.
Forse bisognerebbe usare una Webcam wireless . . . eheheh .
Il trasformatore amperometrico di isolamento è un trasformatore di corrente che deve lavorare praticamente in cortocircuito lontano dal ginocchio di isteresi . La piccola tensione proporzionale alla corrente di rete si ricava dalla resistenza di carico molto bassa di tale trasformatore .
Sappiamo che in tali condizioni il trasformatore ruota di 180° elettrici la fase in uscita e quindi sarà sufficiente . . . invertire i fili. Occorre poi prevedere un TV che non è un televisore ma un trasformatore di isolamento di tensione . . . ma questo è un trasformatore che lavora quasi a circuito aperto e lo conosciamo tutti . . . o quasi.
Occorre poi un accrocco che misuri il coseno dell'angolo di sfasamento e calcoli il prodotto.
Come vedi sei sulla buona strada . Purtroppo la distanza e i reciproci impegni ci hanno un pò bloccati ma penso proprio che Bolle abbia intenzione di continuare con le prove del wattmetro implementato sul PIC . Naturalmente il tuo intervento ha messo in luce aspetti che dovranno sicuramente essere presi in considerazioni per evitare . . . danni a cose e persone . . . faccine/sick.gif

Saluti .



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atomax

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Inviato il: 28/12/2010,19:32

CITAZIONE (Morzilla @ 27/12/2010, 18:26)
Ora, all'inizio mi ero orientato sulla prima soluzione, quindi un bello shunt in serie alla linea che partiva dal mio magnetotermico subito dopo il contatore, e in base alla caduta di tensione che rilevavo sullo shunt mi calcolavo la potenza assorbita dall'impianto, ma poi ho riflettuto sul fatto che lo shunt non è isolato dall'impianto, quindi ho preferito lasciar perdere.

Per quale motivo vuoi necessariamente un misuratore isolato galvanicamente dalla rete? Se il circuito elettronico lo chiudi in una scatola plastica con un buon grado di isolamento e il relativo segnale on/off di uscita te lo fornisce un foto-accoppiatore, avrai il segnale d'uscita isolato galvanicamente, senza ricorrere necessariamente ad un più costoso (ed ingombrante) TA.
La misurazione della potenza prodotta dall'inverter e assorbita dall'abitazione potrebbe essere fatta misurando e moltiplicando periodicamente i valori istantanei di tensione e corrente in modo da avere una misura della potenza apparente.
Ciao e tanti auguri anche a te!




 

Morzilla
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Msg:237

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Inviato il: 28/12/2010,19:37

QUOTE (Libero51 @ 28/12/2010, 15:46)
...
Quel mai deve essere comunque tassativo perchè sarebbe molto grave , . . . gravissimo . . . criminale . . . alimentare una rete Enel disalimentata.
Questo aspetto della sicurezza deve essere assolutamente tassativo. Dopo una frazione di periodo dalla disalimentazione il sistema deve staccarsi automaticamente e riversare l'energia dei pannelli su carichi utili o zavorre. Ma questo è solo il primo aspetto.
...

Ciao Libero, grazie mille della risposta. Volevo un attimo riprendere questo tuo passaggio, nel senso che quello che stò cercando di fare io non è proprio un impianto Grid Tie Connected (quindi con inverter collegato all'impianto per l'immissione in rete Enel), ma due impianti isolati, il classico impianto Enel e un impianto Fotovoltaico, che vengono interscambiati in base al carico che avrò in casa (in pratica, in caso di potenza assorbita inferiore ad un determinato valore, userò l'impianto fotovoltaico per alimentare le utenze, mentre superato quel dato valore dovrò passare su Enel per sopperire alla richiesta di energia). Vedila così: a monte del contatore, inserirò un deviatore pilotato dalla famosa centralina che si occuperà di effettuare lo Switch fra Inverter alimentato dal fotovoltaico (staccando completamente la rete Enel) e rete Enel stessa, isolando l'impianto fotovoltaico...questo in base, appunto, al consumo istantaneo della casa. Come puoi vedere, così facendo io non immetto nulla in rete, mi limito solamente a passare le utenze su Fotovoltaico quando la potenza assorbita è bassa (magari solo le lampadine per l'illuminazione) e riportarla su Enel quando supera un certo valore (quando, per esempio, dovrò usare il forno elettrico). A mio parere, mi sembra una soluzione più "carina" rispetto a quella dell'inverter connessa in rete, sia per la questione della sicurezza, sia per rimanere nella legalità (almeno, spero di non infrangere nessuna legge così).

Visto che ci siamo, potresti togliermi un altro dubbio:

Avevo sollevato in un post precedente la questione della sincronia della sinusoide quando si passa da Enel a Fotovoltaico e viceversa: in pratica, mettiamo caso avvenga questo "switch" fra i due impianti (da enel a fotovoltaico), quando la sinusoide che alimenta casa sia nel punto di -110V, cioè nella suo massimo valore negativo (sono 220Vpp, giusto?). L'Inverter del fotovoltaico (sempre in funzione, anche se in standby), verrà connesso al mio impianto quando la sinusoide da lui prodotta sarà in un punto imprecisato del periodo, mettiamo per esempio a +110V, cioè al valore massimo positivo. Tutto quello che stà dietro al mio impianto si vedrebbe arrivare una sinusoide che passerebbe da -110V a +110V in un'instante (mettiamo che il tempo di cambio fra i due impianti sia nullo)...cosa succederebbe in questo caso ai vari elettrodomestici/apparati? E' una cosa trascurabile o alla lunga qualcosa potrebbe risentirne?

Grazie ancora per la risposta! faccine/biggrin.gif

 

atomax

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Inviato il: 29/12/2010,01:19

Il valore del picco positivo della tensione sinusoidale di rete è pari a 324V (+/- 10%), quello negativo -324V (+/- 10%). Il valore efficace della stessa sinusoide è pari a 230V (+/- 10%).
Il problema che citi, cioè quello relativo al salto di fase dovuto ad un mancato sincronismo tra la sinusoide dell'inverter e quella di rete, potrebbe provocare qualche problema. Un trasformatore tradizionale o un motore elettrico, potrebbero andare in saturazione, in quanto i dipoli magnetici non riuscirebbero a riorientarsi nel verso opposto così velocemente. Tuttavia questo fenomeno si manifesterebbe per un tempo brevissimo, incapace di causare danni. L'unico problema che potrebbe manifestarsi è un blocco (magari solo temporaneo) dell'inverter che potrebbe rilevare una corrente d'uscita troppo elevata e decidere di andare in blocco. In ogni caso puoi staccare la rete nazionale dal tuo impianto, aspettare un semiperiodo (10ms) e attaccare l'inverter. In questo modo toglieresti di mezzo ogni possibile problema, anche perchè 10 ms di tempo morto non vengono avvertiti da nessun elettrodomestico.
Ciao

 

Libero51

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Inviato il: 29/12/2010,12:14

CITAZIONE (Morzilla @ 28/12/2010, 19:37)
. . . a monte del contatore, inserirò un deviatore pilotato dalla famosa centralina che si occuperà di effettuare lo Switch fra Inverter alimentato dal fotovoltaico (staccando completamente la rete Enel) e rete Enel stessa, isolando l'impianto fotovoltaico...questo in base, appunto, al consumo istantaneo della casa.

Ciao Morzilla , . . . a valle del contatore . . . OK ? La cosa si puà fare in molti modi più o meno automatici e performanti .
Un sistema di switch che non preveda il sincronismo di un inverter di rete è sicuramente più semplice ed ovviamente sicuro . La commutazione non deve essere rapidissima in modo da non consentire quella sorta di cortocircuito che verrebbe provocata dalle due sinusoidi eventualmente in opposizione di fase. Tieni presente che un'interruzione di qualche decimo di secondo è sicuramente preferibile per le apparecchiature e per l'inverter. Un sistema così concepito diventa molto sensibile all'intensità dell'illuminazione solare .
Se non viene previsto un piccolo accumulo di energia con batterie ,in certe condizioni ,le commutazioni avverranno sia per aumento del carico sia per diminuzione di insolazione.
In tale situazione il calcolo vettoriale della potenza attiva diventa secondario mentre nel caso che ho indicato precedentemente rimane obbligatorio.
Per quanto riguarda l'isolamento della centralina da terra ( in sottocentrale Enel il neutro è collegato a terra) Atomax ha , in linea di principio ragione.
Come al solito un progetto prevede scelte che raramente sono sempe obbligatorie.
Un TA non è necessariamente un componente costoso , qualche spira di grossa sezione per il primario e qualche centinaio di spire a piccola sezione sul secondario avvolte su un piccolo toro di ferrite mi pare dovrebbero essere alla portata di moltissimi. In un trasformatorino avvolto con secondario in superficie basterebbe sostituire il secondario con un paio di grosse spire.
Diciamo che personlmente preferisco avere le masse delle mie rudimentali elettroniche . . . a terra.
Una svista in fase di costruzione è sempre possibile e troppe volte mi è successo di lanciare il saldatore per aria per colpa delle contratture muscolari conseguenti al . . . non aver tolto la spina.
Senza contare scoppittii , fumate , arrostimenti e fusioni delle piste e dei componenti. . . e il rischio di fermare la centralina . . . la mia .faccine/sick.gif
Da distratto strutturale preferisco sempre investire e suggerire sicurezza . . .
Ciao faccine/sick.gif



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atomax

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Inviato il: 29/12/2010,20:04

CITAZIONE (Libero51 @ 29/12/2010, 12:14)
Un TA non è necessariamente un componente costoso , qualche spira di grossa sezione per il primario e qualche centinaio di spire a piccola sezione sul secondario avvolte su un piccolo toro di ferrite mi pare dovrebbero essere alla portata di moltissimi. In un trasformatorino avvolto con secondario in superficie basterebbe sostituire il secondario con un paio di grosse spire.

Ciao Libero51, tutto dipende dalla classe di precisione che si vuole ottenere. E' possibile che con un TA mal realizzato si possano avere degli errori di rapporto e d'angolo che portano a massicce imprecisioni di misura. In un TA è importante che il funzionamento nominale sia prossimo al funzionamento in corto-circuito, al fine di avere un rapporto di trasformazione effettivo il più vicino possibile a quello nominale. La corrente a vuoto deve essere trascurabile rispetto alla corrente primaria di reazione e questo si può ottenere solamente usando dei nuclei con lamierini a bassissime perdite , in definitiva il nucleo di un TA è molto più grande di un nucleo di un trasformatore tradizionale della stessa potenza. E' necessario anche proteggere il secondario con dei soppressori di tensione, infatti qualora manca il carico al secondario, la tensione salirebbe a valori molto elevati, capaci di danneggiare il trasformatore. La resistenza di carico al secondario deve essere ben calcolata e per farlo bisogna conoscere le caratteristiche elettriche del trasformatore. Insomma, realizzare un TA che presenti delle caratteristiche accettabili non è proprio semplicissimo, soprattutto per chi non ha molta esperienza.
Ciao

 

Nibbio83
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Inviato il: 23/1/2011,16:36

Ciao a tutti sono un nuovo iscritto del forum e vi descrivo quello che avrei in mente di realizzare sul mio impianto fv da 9.45kWp: vorrei piazzare in casa una o + prese dalle quali l'erogazione di EE è possibile solo ed esclusivamente in un determinato range, compatibilmente con la potenza istantanea che il mio imp sta immettendo in rete; ciò al fine di :1) massimizzare quanto + possibile l'autoconsumo istantaneo e 2) non sforare sulle immissioni per non prelevare in fascia F1. Per conseguire questi obbiettivi avrei pensato di utilizzare delle "soglie amperometriche" e delle "pinze amperometriche". Pensate che sia una buona idea? Secondo il mio elettricista di fiducia sarebbe possibile con una spesa anche abbastanza contenuta, sotto i 150 euro. Mi dareste qualche consiglio?
P.S.:avevo anche pensato ai display da avere in casa, ma non mi garantiscono di nn sforare in fascia F1 e inoltre un sistema siffatto non consentirebbe una semplice fruizione da parte dei miei familiari perchè dovrebbero fare letture e conti prima di poter utilizzare qualsiasi elettrodomestico e inoltre al passaggio di una nuvola passeggera non mi accorgerei assolutamente della riduzione della potenza istantanea, salvo piazzarmi dinanzi al display e correre a staccare l'utenza all'occorrenza.
Vi ringrazio anticipatamente per le eventuali risposte
Andrea

 

atomax

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Inviato il: 30/1/2011,21:04

Ti serve un misuratore bidirezionale, non so se esiste in commercio...
L'idea di base e la più semplice è quella di misurare istantaneamente i valori di tensione della sinusoide di rete e i valori di corrente della stessa (prelevata su una resistenza di sensing di piccolo valore). A questo punto basta operare una moltiplicazione istantanea dei due valori (V*I) ed integrare il risultato sul periodo. Il risultato ottenuto è la potenza attiva assorbita o erogata dalla rete. In base alla convenzione utilizzata, se tale risultato ha un valore medio negativo, allora si tratta di potenza attiva erogata (o assorbita dalla rete), nel caso di valore medio positivo allora si tratta di potenza attiva assorbita (o erogata dalla rete). Se il valore medio fosse nullo, allora si tratterebbe di sola potenza reattiva (caso possibile quando l'inverter presenta cosfi fisso).
Ho portato quasi a termine un progetto che, rilevando la potenza attiva in questo modo, invia il valore in modalità wire-less (attraverso un modulo zigbee che può operare anche in ambiente altamente rumoroso grazie alla tecnica DSSS) ad un inverter che modula la potenza ad un boiler.
Ciao

 

francesco888
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Inviato il: 28/3/2012,10:39

Salve; volevo porvi un quesito che mi è poco chiaro;

La cella fotovoltaica si comporta come generatore di tensione? mi pare di si, e se cosi è la tensione in ingresso all'inverter non risente della resistenza di carico applicata al generatore e quindi le utenze accese? come si fa ad autoalimentare un carico variabile come quello di un'abitazione?

 
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