GUIA DE TRABAJO: EL REGULADOR FOTOVOLTAICO.

Transcripción

1 GUIA DE TRABAJO: EL REGULADOR FOTOVOLTAICO. Un regulador de carga es un dispositivo que controla la entrada y la salida de la energía de una batería tanto en el proceso de carga como en el de descarga. Fundamentalmente controla la tensión mediante el corte o activación de los procesos de carga y descarga. No obstante, un control preciso del nivel de carga de una batería no se puede limitar solamente a la comprobación de la tensión. Los reguladores de carga actuales, además de utilizar los datos del voltaje utilizan otros parámetros como la temperatura, horas de funcionamiento, profundidad de las descargas, etc. ACTIVIDAD PRACTICA: MEDICIÓN DE VARIABLES ELECTRICAS

2 Guía de Trabajo: REGULADOR Medición de Variables Eléctricas Actividad práctica: Medición de Variables Eléctricas Finalidad 1. Analizar un regulador de carga de los que se utilizan en una instalación básica para el control de energía solar fotovoltaica. Objetivos 1. Conocer las funciones y tipos de reguladores de carga. 2. Realizar un estudio de las variables eléctricas de tensión, intensidad de corriente, potencia. Marco teórico El control del proceso de CARGA-DESCARGA de los acumuladores es esencial para eliminar o minimizar los fenómenos (sulfatación, excesivo gaseo y corrosión) que afectan a su capacidad y tiempo de vida. Ni los módulos fotovoltaicos ni los propios acumuladores pueden controlar este proceso, por ello es necesario colocar, entre los módulos y los acumuladores, un sistema de control. Este sistema de control es esencial, pues controla el tiempo de vida del elemento más delicado de toda instalación fotovoltaica autónoma: EL SISTEMA ACUMULADOR. El sistema encargado de este control es el REGULADOR o CONTROLADOR DE CARGA. El regulador funciona básicamente por control de la tensión, (directamente relacionado con el estado de carga), en los terminales del acumulador. Figura 1. Detalle de ubicación del regulador. 1

3 Medición de Variables Eléctricas TIPOS DE REGULADORES Regulador en Serie En función del método específico de control utilizado, puede ser de varios tipos aunque los dos métodos básicos son el regulador serie y el regulador paralelo. En un regulador serie el control de la sobrecarga se efectúa interrumpiendo la línea de campo FV batería (C1). El control de sobredescarga se realiza interrumpiendo la línea batería consumo (C2). Cuando el interruptor de control es de tipo electrónico (transistor), éste evita también que se pueda producir la descarga de la batería hacia el campo FV. El interruptor de control no disipa potencia cuando esta interrumpiendo la corriente de carga, por lo que este tipo de reguladores es adecuado para instalaciones de cualquier potencia. Durante el funcionamiento normal del regulador, el interruptor de control genera una pequeña caída de tensión en la línea campo FV batería. Figura 2. Regulador tipo Serie. Regulador en Paralelo En el regulador paralelo el control de sobrecarga lo realiza cortocircuitando el campo FV (cierra C1 y abre C2). El control de sobredescarga lo efectúa interrumpiendo la línea batería consumo (C3). Independientemente del tipo de interruptor de control (electromecánico o electrónico), es necesario un diodo interno, (C2) que impida que el cortocircuito afecte a la batería, evitando así también la descarga de la batería hacia el campo FV. El interruptor de control disipa potencia cuando está cortocircuitando la corriente de carga, por lo que este tipo de reguladores se limita a instalaciones de baja potencia. Durante el funcionamiento normal del regulador, el diodo interno genera una pequeña caída de tensión en la línea campo FV batería. 2

4 Medición de Variables Eléctricas Figura 2. Regulador tipo Paralelo. PARÁMETROS DE UN REGULADOR Tensión nominal: es la tensión nominal del sistema FV para el que fue diseñado el regulador. El valor más común es 12 V, aunque existen modelos que permiten la selección manual o automática de esta tensión, con un rango habitual entre 12 V y 48 V. Intensidad nominal: se refiere a la intensidad procedente del campo FV que puede manejar normalmente el regulador. Esta capacidad de corriente suele coincidir con la máxima disponible a la salida del regulador hacia la línea de consumo. Tipo de regulación: serie o paralelo. Autoconsumo: Es el porcentaje de energía que consume el propio aparato al realizar su trabajo. Se obtiene de la batería y conviene que sea el menor posible. Sistema de control: Capacidad del regulador para poder funcionar a dos o tres etapas. 3

5 Medición de Variables Eléctricas NOTA: La tensión de carga de un acumulador no es el mejor indicador del estado de su nivel de carga, también intervienen la temperatura y la edad del elemento. En reguladores de última generación, basados en microprocesadores, se tiene en cuenta estos parámetros mediante sensores de temperatura y un algoritmo que permite detectar la edad del acumulador en función del las horas, ciclos y profundidad de descargas que ha sufrido. Materiales 1. Módulo didáctico de trabajo 2. Modulo fotovoltaico kyocera 135W 3. Modulo fotovoltaico kyocera 65W 4. Modulo fotovoltaico sun electronics 120w 5. Cables de conexión 6. Regulador steca PRS v/24v/15A 7. Regulador steca PRS v/24v/10A 8. Regulador morning star ts-mppt-45 12/24/48VDC/45A 9. Acumulador CAPSA CA V/120Ah 10. Acumulador MTEK MT V/205Ah 11. Reóstato de 100_/200w. 12. Interruptor automático de 1A. Instrumentos de Medición 1. Multímetro digital extraíble (Fluke serie 233) 2. Solarimetro (Radiómetro Digital RD402 (2000W/m2) 3. Pinza de corriente fluke i1010 AC/DC 1000A DC 600 AC i1010 Procedimiento 1. Corriente suministrada por el panel: Con los diferentes tipos de conexión de los módulos a continuación, elige el regulador indicado para el tipo de conexión propuesto, ten en cuenta los tipos de calibre de conductor a utilizar. Toma diferentes datos de tensión y corriente proveniente del campo generador con el multimetro y pinza amperimetrica según la radiación en ese instante utilizando el solarimetro y con esos datos llenas la siguiente tabla: Tipo de conexión de los paneles Conexión serie 2 módulos kyocera 135W Conexión paralelo 2 módulos kyocera 135W Conexión serie 2 módulos kyocera 65W Conexión paralelo 2 módulos kyocera 65W Conexión serie 2 módulos sun electronics 120w Conexión paralelo 2 módulos sun electronics 120w Tipo de batería Radiación recibida por el panel (W/m2) Tipo de regulador a utilizar Tabla 1. Tabla de Datos de Tensión y Corriente del Regulador Tensión de entrada al regulador (V) Corriente de entrada al regulador (I) 4

6 % de CARGA Medición de Variables Eléctricas 2. Indicar qué sucedería si se desconectase el acumulador del regulador, manteniendo conectados el generador fotovoltaico y el consumo en corriente continua. 3. Describir la importancia de los efectos de la caída de tensión en el circuito generador -regulador y en el circuito regulador acumulador. 4. las características más importantes del regulador de carga empleado. Conectar una carga (reóstato de 100W) a la batería CAPSA CA V/120Ah a través del regulador de carga seleccionado. Instalar un interruptor automático de 1A para cortar alimentación de la batería al regulador. Dibujar el esquema de conexión. La secuencia de conexión será la siguiente: Conectar los cables de la batería al interruptor automático (dejar abierto). Conectar los cables desde el regulador al interruptor automático que conecta la batería. Conectar los cables desde el regulador hasta la carga (salida del regulador). Para distintas 5 valores de carga (potencia conectada en CC) distinta, desde un valor mínimo hasta un máximo (variando el valor de resistencia), comprobar los valores de descarga de la batería. Para ello, completar la siguiente tabla, para cada valor de potencia conectada. NOTA: Realizar las medidas de forma rápida, para evitar descarga rápida de batería. Solamente cerrar interruptor automático de la batería el tiempo que se realiza la medida. CARGA CONECTADA MEDIDAS CÁLCULO RENDIMIENTO CARGA RCarga VBatería IBatería VSalidaCC ISalidaCC PBatería PSalidaCC (w) (Ω) (v) (A) (v) (A) (w) (w) = Psalida CC / Pbateria Tabla 2. Tabla de Datos Dibujar una gráfica de variación del rendimiento del regulador con la intensidad de descarga. En el eje-x representar la potencia de CC entregada a la carga (%), para cada valor de esta, y en el eje-y el rendimiento calculado para cada carga. 5. Identificar las características más importantes del regulador de carga empleado. Anotar a continuación: Conectar una carga (reóstato de 100W) a la batería MTEK MT V/205Ah a través del regulador de carga seleccionado. Instalar un interruptor automático de 1A para cortar alimentación de la batería al regulador. Dibujar el esquema de conexión. La secuencia de conexión será la siguiente: Conectar los cables de la batería al interruptor automático (dejar abierto). Conectar los cables desde el regulador al interruptor automático que conecta la batería. Conectar los cables desde el regulador hasta la carga (salida del regulador). Para distintas 5 valores de carga (potencia conectada en CC) distinta, desde un valor mínimo hasta un máximo (variando el valor de resistencia), comprobar los valores de descarga de la batería. Para ello, completar la siguiente tabla, para cada valor de potencia conectada. 5

7 Medición de Variables Eléctricas NOTA: Realizar las medidas de forma rápida, para evitar descarga rápida de batería. Solamente cerrar interruptor automático de la batería el tiempo que se realiza la medida. % de CARGA CARGA CONECTADA MEDIDAS CÁLCULO RENDIMIENTO CARGA RCarga VBatería IBatería VSalidaCC ISalidaCC PBatería PSalidaCC (w) (Ω) (v) (A) (v) (A) (w) (w) = Psalida CC / Pbateria Tabla 3. Tabla de Datos Dibujar una gráfica de variación del rendimiento del regulador con la intensidad de descarga. En el eje-x representar la potencia de CC entregada a la carga (%), para cada valor de esta, y en el eje-y el rendimiento calculado para cada carga. Informe Cada estudiante presenta los resultados, datos, graficas, análisis y problemas Presentados durante la práctica. Conclusiones Cada estudiante presenta apreciaciones y análisis general del trabajo realizado. Bibliografía Enlaces que sirven como guía al estudiante