Proyecto Grupo Electrogeno 34155q

PRÁCTICA 4 ---------------------------------------------DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL PARA ALIMENTACIÓN ININTERRUMPIDA CON GRUPO ELECTRÓGENO

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Rafael Cabello López 30985869Q

1. OBJETIVOS GENERALES Descripción: Se pide el diseño del cuadro de control para la implementación de un sistema de alimentación principal y auxiliar mediante motor de combustión y bifurcación en cabecera. El cuadro diseñado deberá conectar un generador de combustión a la señal de fallo de la red principal (por ejemplo red de suministro de la compañía eléctrica). El arranque de dicho motor se llevará a cabo mediante pulsos de cierre de interruptor sin potencial, hasta un máximo de tres. Los pulsos de arranque pararán en el momento del arranque, ya sea al finalizar los 3 pulsos o entre uno de ellos. Cuando el generador envíe energía eléctrica a la red para alimentar la carga conectada se deberá garantizar en todo momento la ausencia de tensión en la red principal y en caso de que vuelva a tener tensión el generador se parará mediante el cierre de los os de parada. El cuadro diseñado para el sistema de control estará alimentado con una línea protegida con acumulación de carga, para garantizar el suministro a la red en todo momento. Suponemos que usaremos nuestro grupo electrógeno para garantizar un suministro eléctrico mínimo en un hogar de forma que cuando la red de suministro falle, un generador de combustión nos suministrara la potencia necesaria que necesitaríamos hasta que se reanude el suministro eléctrico común de la red. Mientras la red externa nos suministre electricidad el sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) se encontrará en espera, cargando sus acumuladores para garantizar el suministro al circuito de mando en el intervalo de conmutación. Tanto el generador como el sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) serán suministrados por el cliente según sus necesidades, por lo que los consideraremos fuera de nuestro diseño, aunque debemos de tenerlos en cuenta a la hora de describir y explicar éste.

Croquis:

Diagrama de funcionamiento:

Características técnicas del sistema y sus componentes: El motor del que disponemos para el grupo electrógeno entrega una potencia máxima de 2300w, por lo que suponemos que la red, en su funcionamiento normal no consumirá más de esta potencia. Por esto mismo hemos supuesto nuestros componentes de protección con una intensidad nominal de 10A, exceptuando el I que al ser suministrado por la compañía eléctrica será de 16A debido a la potencia contratada, ya que en la cabecera de la instalación podemos suponer que se van a conectar más líneas. En el embarrado de la instalación se encuentra el cuadro con los componentes necesarios para el control del sistema según nos pide el cliente. Los componentes se encontrarán montados sobre carriles DIN de 35mm. 

Armario o Cofret. Marca: Schneider o similar. Modelo: Pragma PRA10202

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Interruptor diferencial: Marca: Schneider o similar Modelo: iID k 2P 25A 30mA.

Es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas de potencia de corriente alterna con el fin de proteger a las personas de los os directos e indirectos provocados por el o con partes activas de la instalación (o directo) o con elementos sometidos a potencial debido, por ejemplo, a una derivación por falta de aislamiento de partes activas de la instalación (o indirecto). El dispositivo corta el suministro cuando hay una fuga de corriente en la instalación, superior a su sensibilidad.

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Interruptor magnetotérmico: Marca: Schneider ó similar. Modelo: IK60N 1P+N 10A Curva de disparo: C

Es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica del circuito de potencia en un tiempo determinado cuando ésta sobrepasa su corriente nominal. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga. El tiempo de corte esta determinado por la curva de disparo del dispositivo.

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Interruptor de control de potencia (I). Modelo: ik 60N 1P+N 16A Marca: Schneider o similar. Curva de disparo: C

Es un interruptor magnetotérmico que instala la empresa suministradora de energía eléctrica al inicio de la instalación de toda vivienda con la función de controlar la potencia consumida por el cliente, de forma que si se supera el consumo de potencia contratada el interruptor corta automáticamente el suministro eléctrico, siendo necesario rearmar el interruptor para reanudarlo. En España el I está regulado por la norma UNE 20317 que define las curvas de disparo que determinan el tiempo que tarda en cortar el suministro en función de la corriente. La hoja de características, al ser un magnetotérmico del mismo modelo, será la misma que en caso anterior pero se corriente nominal será de 16A como ya se ha indicado. 

or.

Marca: Schneider o similar. Modelo: LC1D09 ó similar. Un or es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser ores instantáneos). Un or es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden. En caso de ores auxiliares se nombran como KA.

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Temporizador.

Marca: Omron ó similar. Modelo: H3DS-ML ó similar. Es un relé cuyo o de salida conecta despues de un cierto retardo ajustable mediante un regulador integrado en el dispositivo. Permite que un accionamiento de control entre en funcionamiento pasado dicho retardo. Según el modo de configuración el temporizador puede funcionar en

modo de pulsos constantes, como desconexión, conexión y otros modos según el modelo instalado.

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Fusible. Corriente de ruptura: 10 A Marca: Schneider Tamaño: 8,5x31,5mm

Dispositivo constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos. Tiene la misma función que la protección magnética en un disyuntor. En este caso lo utilizamos para proteger el circuito de mando de posibles sobretensiones. El fusible se encuentra montado sobre un portafusibles fijado en el cuadro, en este caso hemos usado el portafusibles DF81 de la marca Schneider.

2. OBJETIVOS FUNCIONALES Modo de regulación. La regulación del sistema se llevara a cabo mediante un sistema de lógica cableada y automatismos eléctricos con un sistema de control a 230V 50Hz sobre un circuito de potencia de 230V 50Hz con potencia máxima de 2300W. Los elementos de regulación se basan en principios de seguridad para protección de máquinas y s, y en criterios de operación manual para puesta en funcionamiento. El generador que nos suministra la potencia necesaria en caso de emergencia está regulado por el sistema de control de forma que su arranque y paro estarán totalmente automatizados. Cronograma:

*En el cronograma se supone que el motor arranca con el segundo pulso.

3. IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO Tabla general de componentes eléctricos del circuito. Elemen to

Identifica dor

Descripción

F1.1

1

I

F2.1

1

INTERRUPTOR DIFERENCIAL

F3.1

1

FUSIBLE DE PROTECCIÓN

Q1.1

1

DISYUNTOR MAGNETOTÉRMICO

H1.1

1

CARGA CONECTADA A LA RED DE LA VIVIENDA

K1.1

1

OR DETECCIÓN TENSION EN LA RED

K2.2

2

OR DE MARCHA GENERADOR

K3.2

2

OR DE PARO GENERADOR

K4.2

2

OR DETECCIÓN TENSIÓN EN GENERADOR

S1.2

2

INTERRUPTOR SIMULACIÓN

KT1.1

1

RELÉ INTERMITENTE

KT2.1

1

TEMPORIZADOR 6 SEGUNDOS

G1.2*

2

GENERADOR. *Se implementa con X2 y S1.

Explicación esquemas de potencia y control. Debido a las limitaciones del software de diseño no se ha podido implementar el generador de combustible como tal. En su lugar se ha utilizado para considerar la tensión saliente del generador una derivación de la línea X2 junto con el interruptor S1 que simula el accionamiento mecánico de arranque del motor entre uno de los pulsos eléctricos de nuestro sistema de control. Suponemos la línea de alimentación X1 como la línea común de la red eléctrica y la línea X2 una línea que proviene de X1 y que se encuentra protegida por el SAI, por ello se ha considerado distinta a X1. La bombilla H1 representa la carga conectada a la vivienda.

Esquemas eléctricos. Esquema de potencia y esquema de mando.

Esquema unifilar.

Por estandarización la línea de control tendrá un conductor de sección mínima de 1mm² de cobre ya que su consumo es prácticamente despreciable, aunque consideraremos un margen de consumo para este de 300W, por lo que disponemos de 2000W para el suministro eléctrico de la vivienda. CONDUCTORES EN LA INSTALACIÓN 4x16mm² Al Unipolares Bajo Tubo. D=63mm, 3m. RV0,6/1kV, XLPE. Línea general de 4x10+TTx10mm² Cu. alimentación Unipolares en tubo superficial D=75mm, 5m. RV0,6/1kV, XLPE+Pol. Derivación Individual. 4x2,5mm² + TT 2,5mm² Cu. Unipolares en tubo empotrado. D=32mm. 450/750V PVC. Generador. 2x4mm² +TT 4mm² Cu. Acometida

Línea de potencia.

Línea de control.

Manguera tripolar en tubo superficial. Conductores PVC. 2x2,5mm² +TT 2,5mm² Cu. Manguera tripolar en tubo superficial. Conductores PVC. 2x1mm² +TT 1mm² Cu. Unipolares en tubo empotrado.

Elementos de seguridad. Son elementos de protección para garantizar la seguridad de las personas y de la instalación. En nuestra instalación hemos usado:     

Interruptor diferencial. Toma de tierra. Fusible del circuito de mando. Interruptor magnetotérmico. Esquema de conexión a tierra, ya implementado en la cabecera de la instalación eléctrica.

Normas de aplicación. Referencia de normas y reglamentos que cumple la instalación. 

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IEC 61008-1, año 1996. Actualmente modificada en UNE-EN 61008, año 2006. Interruptores automáticos para actuar por corriente diferencial residual sin dispositivo de protección contra sobreintensidades para usos domésticos y análogos (ID). Parte 1 Reglas generales. Comité AEN/CTN 201 – Apararementa y rios de baja tensión. Norma internacional IEC 61082, año 2006. Idéntico a UNE-EN 61082 2007. Preparación de documentos utilizados en electrotecnia. Comité AEN/CTN 200 – Normas básicas eléctricas.

IEC 61082-1 (diciembre de 1991): Parte 1: requerimientos generales IEC 61082-2 (diciembre de 1993): Parte 2: orientación de las funciones en los esquemas. IEC 61082-3 (diciembre de 1993): Parte 3: Esquemas, tablas y listas de conexiones. IEC 61082-4 (marzo de 1996): Parte 4: Documentos de localización e instalación.

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Norma Europea EN 60617, año 1996. Idéntico a UNE-EN 60617, año 1997. Símbolos gráficos para esquemas. Comité AEN/CTN 200 – Normas básicas eléctricas. EN 60617-2 (Junio de 1996): Parte 2: Elementos de símbolos, símbolos distintivos y otros símbolos de aplicación general. EN 60617-3 (Junio de 1996): Parte 3: Conductores y dispositivos de conexión. EN 60617-7 (Junio de 1996): Parte 7: Aparatos y dispositivos de control y protección. EN 60617-8 (Junio de 1996): Parte 8: Aparatos de medida, lámparas y dispositivos de señalización. EN 60617-12 (Diciembre de 1997): Parte 12: Elementos lógicos binarios. IEC 60445 (octubre de 1999) Principios fundamentales y de seguridad para la interfaz hombre-máquina. Norma UNE-EN 60439-1, año 2001. Conjuntos de aparamenta de baja tensión. Parte1: Conjuntos de serie y conjuntos derivados de serie. Comité AEN/CTN 201 – Apararementa y rios de baja tensión. Norma UNE-EN 60073, año 2005. Principios básicos y de seguridad para interfaces hombre-máquina, el marcado y la identificación. Principios de codificación para los indicadores y los actuadores. Comité AEN/CTN 200 – Normas básicas eléctricas. Norma UNE-EN 60204-1, año 2007, modificada en 2010. Seguridad en las máquinas. Equipo eléctrico en las máquinas. Parte 1: Requisitos generales. Comité AEN/CTN 203 – Equipamiento eléctrico y sistemas automáticos para la industria. Norma EN 50081, año 1992. Idéntico a UNE-EN 50081, año 1994. Compatibilidad electromagnética. Norma genérica de emisión. Comité AEN/CTN 208 – Compatibilidad electromagnética. Norma EN 50082-2, año 1995. Idéntico a UNE-EN 50082-2, año 1996. Compatibilidad electromagnética. Normas genéricas de inmunidad. Parte 2: Entorno industrial. Comité AEN/CTN 208 – Compatibilidad electromagnética. Norma IEC 60447, año 2004. Idéntico a EN 60447, año 2004. Interfaz hombre-máquina, el marcado y la identificación. Principios de maniobra. Comité AEN/CTN 200 – Normas básicas eléctricas. Norma UNE EN 60898-1 Año 2004. rios eléctricos. Interruptores automáticos para instalaciones domésticas y

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análogas para la protección contra sobreintensidades. Parte 1: Interruptores automáticos para funcionamiento en corriente alterna. Comité AEN/CTN 201 – Aparamenta y rios de baja tensión. UNE EN 60947. Aparamenta de baja tensión. Comité AEN/CTN 201 – Aparamenta y rios de baja tensión. Parte 1: Reglas generales. Año 2008. Parte 2: Interruptores automáticos. Año 2007. Parte 3: Interruptores, seccionadores, interruptoresseccionadores y combinados fusibles. Año 2009. Parte 4-1: ores y arrancadores de motor. ores y arrancadores electromecánicos. Año 2011. Parte 5-1: Aparatos y elementos de conmutación para circuitos de mando. Aparatos electromecánicos para circuitos de mando. Año 2005. IEC 60269-1, año 1998. Idéntico a UNE-EN 60269-1, año 2000. Fusibles de baja tensión. Parte 1: Reglas generales. Comité AEN/CTN 207 – Transporte y distribución de energía eléctrica. ITC-BT-08, Sistemas de conexión del neutro y de las masas en redes de distribución de energía eléctrica. ITC-BT-24. Reglamento sobre instalación de interruptor diferencial. Reglamento electrotécnico para baja tensión, (REBIT) (2002).

4. CONFIGURACIONES Modos de funcionamiento. STANBY: La vivienda recibe energía eléctrica desde la red principal. El generador se encuentra apagado y el grupo de ores K1, K3 y K4 impiden tanto el arranque manual del mismo como que pueda llegar tensión a la red. FALLO DE SUMINISTRO: La red principal no tiene tensión por lo que el sistema de control detectará el fallo y desbloqueará la generación de energía eléctrica en el grupo. El generador recibe pulsos para su arranque de un segundo mediante KT1 y K2. El or KT2 limitará los pulsos a un máximo de 3. Al conseguir el arranque K4 conectará el grupo a la red, alimentando la carga mientras que no haya tensión en la red principal. RECUPERACIÓN DEL SUMINISTRO: La red principal vuelve a tener tensión. En este momento K1 conectará la red principal junto con K3 y parará el generador. K4 desconectará el generador de la red. El sistema volverá al estado de espera.

Parámetros E/S de . El dispone de un sistema de grupo electrógeno de alimentación de emergencia en caso de fallo de la red. El sistema estará automatizado, por lo tanto no tendrá que intervenir en ningún momento, ya que para la marcha y paro del grupo se han instalado un grupo de ores. En caso de que el generador no arranque con los 3 pulsos, este dispone de un sistema de arranque tradicional, en el que tendrá que intervenir el . El tendrá la decisión de elegir la potencia del grupo en función de sus necesidades, en este caso se ha elegido un grupo con una potencia máxima de 2300W. 4. PRESUPUESTO Una vez diseñada la instalación, podemos hacer un presupuesto sobre el coste de los elementos del sistema de control del grupo. Dicho presupuesto será orientativo ya que dependerá de la marca de los componentes utilizados, modelos y las protecciones necesarias del cuadro. En algunos casos puede ser necesario escoger componentes con una cierta protección IPXX, según el uso de la instalación. En este diseño se emplean componentes de la marca Schneider principalmente, ya que por comodidad son los que se han utilizado para probar el sistema en laboratorio. Ya que no se tienen ninguna otra preferencia por la marca, el instalador será libre de elegir otros componentes, siempre que tengan unas características similares y cumplan las exigencias del cliente. Descripción SCHNEIDER IK60N - 1P+N 16A CURVA C SCHNEIDER IID K - 2P 25A 30mA AC SCHNEIDER IK60N - 1P+N 10A CURVA C SCHNEIDER LC1D096P7- TESYS D 3P 9A <=440V OMRON H3DS-ML SCHNEIDER DF2BN1000 8,5X31,5mm 10A gG. SCHNEIDER DF81 - 1P 25A 8,5X31,5mm

Cantid ad

Precio €/ud.

1

21,93€

1

70,96€

1

21,55€

4

53.35€

2

59,47€

1

4,32€

1

6,83€

SCHNEIDER PRA10202 – IP30 2X13 TOTAL

1

51,60€ 509,53€

6. BIBLIOGRAFÍA

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España. Real Decreto 842/2002, de 2 de agosto, Reglamento electrotécnico para baja tensión e instrucciones técnicas complementarias (ITC) BT 01 a BT 51. Boletín Oficial del Estado, 2 de agosto de 2002. 1-432.. Catalogo Schneider Electric. Aparamenta modular Acti 9. http://www.schneider-electric.com/products/es/es/1600aparamenta-modular-acti-9/ Hoja de características temporizador Omron H3DS-M. Página 4. http://www.ia.omron.com/data_pdf/cat/h3ds_ds_e_5_2_csm88.p df Publicaciónes digitales de normativas actuales en web AENOR. http://www.aenor.es/aenor/normas/buscadornormas/buscadorno rmas.asp#.Vkn9HPkvfcc Apuntes de la asignatura. Electrotecnia Aplicada. http://moodle.uco.es/m1516/course/view.php?id=2366 Hoja de características cofret Schneider Pragma. http://www.schneider-electric.com/products/es/es/4000-cofretsy-armarios-para-cuadros-de-distribucion/4020-cofretsmodulares-y-estancos/1161-pragma/ Catálogo fusibles Schneider Tesys DF. http://www.schneiderelectric.com/products/es/es/2000-interruptores-fusible/2010interruptores-fusible-para-distribucion-electrica/1889-tesys-dfls1-gk1/