ZM2121 Équipements de formation à la production d'énergie éolienne et solaire - Matériel didactique - Équipements de formation professionnelle - Équipements de formation aux énergies renouvelables

I. Présentation de l'équipement
1 Introduction
1.1 Présentation
Ce système de formation simule le processus de production d'électricité à partir de l'énergie éolienne et solaire, permettant aux étudiants d'apprendre
le fonctionnement de ces deux types de production. L'éolienne est entraînée par un ventilateur, tandis que le panneau solaire est
entraîné par une lampe à halogénures métalliques haute puissance. Ce dispositif développe les compétences pratiques des étudiants et convient aux
écoles d'ingénieurs, aux instituts de formation et aux lycées techniques.
1.2 Caractéristiques
(1) Ce dispositif utilise une structure à colonnes en aluminium, avec des appareils de mesure intégrés. Équipé de roulettes, il est facile à déplacer.
(2) Il permet de réaliser de nombreux circuits et composants expérimentaux. Les étudiants peuvent les combiner pour créer différents circuits et réaliser
diverses expériences et contenus de formation.
(3) Banc de formation avec système de sécurité. 2. Paramètres de performance
(1) Groupe éolien : composé d’un ventilateur et d’un souffleur d’air, il est constitué d’une structure en profilés d’aluminium et repose sur des roulettes. Les dimensions du ventilateur sont de 800 mm × 800 mm × 1 500 mm (longueur × largeur × hauteur), celles du souffleur d’air sont également de 800 mm × 800 mm × 1 500 mm (longueur × largeur × hauteur).
(2) Dispositif de production d’énergie solaire : structure entièrement en aluminium, panneau photovoltaïque orientable. Dimensions : 800 mm × 800 mm × 1 200 mm (longueur × largeur × hauteur).
(3) Boîtier d’alimentation : structure en profilés d’aluminium, boîtier suspendu en aluminium. Dimensions : 1 080 mm × 300 mm × 740 mm (longueur × largeur × hauteur).
(4) Plaque de cellule solaire unitaire :
Puissance de crête nominale : 20 Wc
Courant de court-circuit : 1,9 A
Courant de crête : 1,7 A
Tension en circuit ouvert : 18,5 V
(5) Spécifications techniques du ventilateur :
Type de ventilateur : horizontal
Vitesse de démarrage : 2,5 m/s
Vitesse nominale : 10 m/s
Vitesse maximale du vent : 40 m/s
Puissance nominale : 200-500 W
Orientation du vent : automatique
(6) Spécifications techniques de la batterie :
Tension : 12 V
Capacité : 12 Ah
Charge résiduelle : 10 V ± 1 V
Norme : GB/T 9535
Humidité relative : 35-85 % HR (sans condensation)
(7) Fonctionnement Conditions :
Température : -10 à +40 °C
Température : ≤ 80 °C
Air ambiant : exempt de substances corrosives, de carburant et de poussières conductrices en grande quantité
(8) Puissance :
Consommation : ≤ 5 000 W
Alimentation : 220 V CA ± 5 %, 12 V CC/24 V
Fonctionnement : continu
Alimentation : connexion en série ou en parallèle
3. Présentation du système
Ce système se compose de quatre parties : un système éolien, un système de production d'énergie photovoltaïque, un système de contrôle et un système d'onduleur. Le système éolien comprend un ventilateur, un générateur et une batterie. Le système photovoltaïque comprend un panneau photovoltaïque et une batterie. Le système de contrôle est composé d'un régulateur de production d'énergie éolienne et solaire. Le système d'onduleur comprend un variateur de fréquence et une unité de charge.
Générateur éolien simulé : ce système utilise un générateur synchrone à aimants permanents à arbre horizontal. Un ventilateur simule le vent naturel. Ce ventilateur peut être réglé sur trois vitesses. Le système peut simuler les variations de direction et de puissance du vent en modifiant la vitesse et la position du ventilateur, puis mesurer l'effet de la production dans les conditions correspondantes. Le générateur éolien simulé est illustré ci-dessous.
Générateur éolien simulé
Comme illustré ci-dessus, l'image de gauche représente le générateur éolien. La sortie du générateur est un courant alternatif triphasé de 12 V. La borne de sortie est connectée au boîtier de connexion situé sous l'appareil. L'image de droite représente le ventilateur. Son alimentation est monophasée 220 V CA, 50 Hz. En fonctionnement, reliez les deux parties du socle à l'aide de la tige de connexion profilée. Voir ci-dessous.
Mode de connexion du générateur éolien simulé
2. Système de production d'énergie photovoltaïque simulé : ce système utilise trois panneaux solaires de 18 V et 20 W. Il peut être connecté en série ou en parallèle selon la tension du système. En ajustant la position relative des panneaux photovoltaïques, il simule l'ensoleillement et permet ainsi de reproduire facilement différentes conditions d'ensoleillement. Le générateur photovoltaïque simulé est illustré ci-dessous.
La sortie des cellules photovoltaïques est connectée au boîtier de connexion situé à l'arrière de l'appareil et évacuée par une borne de sécurité. La tension de sortie nominale d'un bloc de cellules photovoltaïques est de 18 V. Les trois panneaux peuvent fonctionner individuellement ou en parallèle. Générateur photovoltaïque de simulation
3. Batterie : composée de deux batteries 12 V/12 Ah sans entretien, elle peut être connectée en parallèle pour former un système 12 V 200 Ah ou en série pour former un système 24 V/100 Ah. Ce système permet de mieux comprendre les connexions en série et en parallèle. La batterie est intégrée au boîtier d'alimentation et ses bornes de sortie sont connectées au panneau de ce dernier. Sur l'image, les points 1 et 2 représentent les sorties de la batterie, respectivement rouge et noire.
Boîtier d'alimentation et batterie
4. Boîtier de commande : ce boîtier intègre un contrôleur de charge industriel. Il gère la puissance électrique du générateur éolien et du panneau photovoltaïque pour charger la batterie. Un voyant lumineux indique l'état de fonctionnement du contrôleur. Il permet de consulter les paramètres de fonctionnement du système et de les paramétrer. Le boîtier est doté d'une protection complète contre les surcharges et les surintensités. Le boîtier de commande est illustré ci-dessous. Sur l'image, les bornes 1 et 2 sont les entrées de la batterie. Les batteries peuvent y être connectées en série ou en parallèle. La tension d'entrée est de 12 V ou 24 V.
Les bornes 3 et 6 sont des fusibles. Les bornes 4 et 5 sont les sorties du contrôleur (attention : les sorties du contrôleur ne doivent pas être connectées à des machines électriques de forte puissance).
La borne 7 est l'entrée du panneau photovoltaïque et la borne 8 est l'entrée de l'éolienne.
Boîtier de suspension du contrôleur
(1) Consignes et précautions d'utilisation du contrôleur :
a. Interdiction formelle de connecter le module photovoltaïque et la batterie à l'envers.
b. Interdiction formelle de court-circuiter directement le module photovoltaïque et la batterie.
c. Interdiction formelle d'utiliser un moteur électrique, un moteur à courant continu, une alimentation à découpage ou tout autre dispositif pour simuler une éolienne et effectuer un test de charge. Le fabricant décline toute responsabilité en cas de dommages causés au contrôleur par une telle utilisation. d. Avant de connecter la batterie, veuillez mesurer sa tension à l'aide d'un multimètre afin de vous assurer qu'elle dépasse 80 % de la tension nominale. Une tension inférieure à 80 % de la tension nominale risque d'endommager le contrôleur.
e. Pour un système 12 V, la tension de la batterie ne doit pas être inférieure à 9 V.
f. Pour un système 24 V, la tension de la batterie ne doit pas être inférieure à 18 V.
g. La tension en circuit ouvert du module photovoltaïque ne doit pas dépasser le double de la tension de consigne de la batterie.
h. La tension de fonctionnement du module photovoltaïque ne doit pas être inférieure à 1,5 fois la tension de la batterie.
(2) Instructions relatives aux boutons du panneau de commande
Panneau de commande (voir illustration ci-dessous) :
A. Voyant de charge de la batterie : indique l'état de charge.
B. Voyant de tension de la batterie : indique l'état de la tension de la batterie et les défauts du système.
C. Voyant de sortie d'alimentation : indique l'état de l'alimentation.
Image du panneau de commande

Explication des voyants lumineux
Voyant lumineux : État : Signification :
Voyant LED :
Vert : Éteint : Batterie déchargée
Clignotant : En charge
Voyant LED :
Rouge : Normalement éteint : Sous-tension de la batterie
Clignotant : Surtension de la batterie
Éteint : Tension de la batterie normale
Voyant LED :
Vert : Normalement allumé : Sortie d'alimentation CC disponible
Clignotant : Absence de sortie d'alimentation CC
Éteint : Court-circuit ou surcharge
(1) Connexion du contrôleur
Étape 1 : Connexion à la batterie
Avertissement :
A. Un court-circuit entre les bornes positive et négative de la batterie et les câbles de connexion peut provoquer un incendie ou une explosion. L'appareil doit être utilisé avec précaution.
B. Il est strictement interdit d'insérer une batterie dont la tension est inférieure à 9 V dans le contrôleur. Une batterie de qualité inférieure ou présentant une tension trop faible endommagera le contrôleur. En cas de dommages causés par ce défaut, le fabricant décline toute responsabilité et toute garantie. Avertissement :
A. Avant de connecter la batterie, veuillez mesurer sa tension à l’aide d’un multimètre.
B. Pour un système 24 V, assurez-vous que la tension de la batterie ne soit pas inférieure à 18 V.
C. Pour un système 12 V, assurez-vous que la tension de la batterie ne soit pas inférieure à 9 V.
Le contrôleur peut automatiquement distinguer un système 12 V ou 24 V en fonction de la tension de la batterie.
Attention :
Si la tension de la batterie se situe entre 16 V et 17 V, le contrôleur ne fonctionnera pas correctement dans cette zone.
Assurez-vous que toutes les connexions sont correctes, puis connectez l’interrupteur de sécurité. Ne connectez pas l’interrupteur de sécurité avant d’avoir effectué le câblage.
Étape 2 : Connexion à la charge
La borne de charge du contrôleur peut être connectée à un appareil d’alimentation CC dont la tension nominale de fonctionnement est identique à celle de la batterie. Le contrôleur alimentera la charge à l’aide de la tension de la batterie.
Connectez les électrodes positive et négative de la charge à la borne de charge. La borne de charge peut être sous tension ; soyez donc prudent lors du câblage afin d’éviter tout court-circuit. Nous vous recommandons de connecter un dispositif de sécurité sur l’électrode positive ou négative. Pendant l'installation, ne connectez pas le dispositif de sécurité. Après l'installation, vérifiez que tout le câblage est correct, puis connectez le dispositif de sécurité. Si la charge est connectée via un tableau électrique, chaque circuit de charge doit être connecté individuellement à un dispositif de sécurité. Le courant total de la charge ne doit pas dépasser le courant nominal de 10 A du contrôleur. La charge peut être un lampadaire LED CC, un équipement de surveillance, etc.
Étape 3 : Connexion du module photovoltaïque
Avertissement :
A. Le module photovoltaïque peut générer une très haute tension. Lors du câblage, soyez prudent et protégez-vous contre l'électricité.
B. Le contrôleur peut utiliser des modules solaires hors réseau de 12 V et 24 V, ainsi que des modules connectés au réseau dont la tension en circuit ouvert ne dépasse pas la tension d'entrée maximale. La tension du module solaire du système ne doit pas être inférieure à la tension du réseau.
Étape 4 : Connexion de l'éolienne
A. Veuillez sélectionner et utiliser une éolienne dont la tension nominale (à la vitesse de vent nominale) est identique à la tension de consigne de la batterie.
B. Si vous sélectionnez un ventilateur d'extraction CC, les deux câbles des électrodes +/- peuvent être connectés à deux bornes quelconques parmi les trois. Ce ventilateur d'extraction est équipé d'un redresseur intégré bon marché et de qualité médiocre, ce qui entraîne une faible stabilité, un taux de panne élevé, etc. Nous vous déconseillons donc son utilisation. Notre produit, quant à lui, intègre un module redresseur de haute qualité.
Étape 5 : Vérification des connexions
Vérifiez à nouveau toutes les connexions et assurez-vous que les polarités positive et négative de chaque borne sont correctement respectées.
Étape 6 : Mise sous tension
A. Mettez en marche l'interrupteur de la batterie et allumez le contrôleur.
B. Mettez en marche l'interrupteur du module photovoltaïque pour lancer la charge.
C. Mettez en marche l'interrupteur de l'éolienne pour lancer la charge.
D. Mettez en marche l'interrupteur de la charge (éclairage ou équipement de surveillance) ; la charge se mettra en marche. E. Interrupteur d'alimentation (si l'équipement n'en possède pas, ignorer cette étape).
5. Boîtier de suspension de l'onduleur : il utilise un onduleur de fréquence à identification intelligente 12 V/24 V, une tension de sortie de 220 V CA, une puissance continue de 600 W, une puissance de crête de 1 000 W, un rendement supérieur à 90 %, une alarme automatique de basse tension et est présenté ci-dessous.
Sur l'image, 1 est l'interrupteur de commande, 2 est le voyant d'état (indicateur 12 V, indicateur 24 V, indicateur d'alimentation), 3 est la borne d'entrée CC (12 V ou 24 V) et 4 est la borne de sortie CA 220 V.
Boîtier de suspension de l'onduleur
6. Boîtier d'instrumentation : il affiche en temps réel la tension et le courant de génération, la tension et le courant de charge, ainsi que la tension et le courant d'inversion. Boîtier de suspension d'instruments
7. Boîtier de suspension de charge terminale : comprenant une ampoule à incandescence, une lampe à économie d'énergie et un ventilateur à flux axial, il peut effectuer différents types d'expériences de charge pour le courant alternatif 220 V transformé par un onduleur.
3.2 Panneau de commande d'alimentation
(1) Indicateur de tension et de courant de sortie
(3) Équipé d'un indicateur d'alimentation et d'une borne de sécurité pour la sortie d'alimentation.
(4) Alimentation secteur interne avec protection contre les courts-circuits. Les étudiants peuvent observer la structure interne du boîtier d'alimentation à travers une fenêtre transparente. 3.4 Composants de l'équipement
(1) Boîtier de suspension du contrôleur (1 pièce)
(2) Boîtier de suspension de l'onduleur (1 pièce)
(3) Boîtiers de suspension du compteur (2 pièces)
(4) Boîtiers de suspension des bornes de charge (2 pièces)
(5) Câble de connexion électrique de sécurité 4 mm² (40 unités)
4 Liste des expériences
(1) Test des caractéristiques de la batterie : 1) Paramètres techniques électriques ; 2) Connexion de la batterie en série et en parallèle
(2) Expérience du contrôleur de charge : 1) Expérience de protection contre l'inversion de polarité ; 2) Protection du contrôleur contre la surcharge de la batterie ;
3) Expérience de protection du contrôleur contre la décharge excessive de la batterie ;
4) Expérience d'anti-charge
(3) Expérience de simulation d'un système de production d'électricité éolienne
(4) Expérience de contrôle de la charge de l'énergie éolienne
(5) Expérience de test de la puissance de fonctionnement du générateur
(6) Expérience de test de la tension en circuit ouvert de la batterie photovoltaïque
(7) Expérience de test du courant de court-circuit de la batterie photovoltaïque
(8) Expérience de test de la puissance de fonctionnement de la batterie photovoltaïque
(9) Test de la puissance maximale de la batterie photovoltaïque sous différents éclairages
(10) Batterie photovoltaïque Expérience sur les caractéristiques de sortie
(11) Expérience sur le principe de contrôle de la charge d'une batterie photovoltaïque
(12) Expérience sur la protection contre la surcharge d'une batterie photovoltaïque
(13) Expérience sur le branchement en série et en parallèle de batteries photovoltaïques
(14) Expérience sur le principe de base d'un onduleur
(15) Expérience de test de la forme d'onde de sortie d'un onduleur simple
(16) Expérience sur le branchement en série et en parallèle de batteries photovoltaïques
(17) Expérience sur le principe de base d'un onduleur
(18) Expérience de test de la forme d'onde de sortie d'un onduleur simple
(19) Expérience sur l'alimentation d'une charge CA par un onduleur
(20) Expérience sur la complémentarité des générateurs éolien et solaire