Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo “DISPOSITIVO INTEGRATO A DOPPIO INVERTITORE”.
DESCRIZIONE
L’invenzione concerne un dispositivo in grado di sopperire alla mancanza di tensione di rete od all’insufficienza di potenza di rete per alimentare in corrente alternata i carichi ad esso collegati ed è in grado di intervenire in caso di guasto e/o interruzioni dell’ invertitore di rete del gruppo di continuità. Nel campo dell’ elettrotecnica sono noti apparati, denominati gruppi di continuità, in grado di alimentare carichi elettrici in corrente alternata in caso di interruzione di alimentazione dalla rete. Detti gruppi di continuità provvedono all’alimentazione dei carichi elettrici tramite batterie ed opportuni dispositivi che convertono la corrente continua, resa disponibile dagli accumulatori, in corrente alternata. I gruppi di continuità noti e le privative industriali riguardanti i gruppi di continuità, tra cui la domanda di Brevetto di Invenzione Italiana B02009A000684, descrivono soluzioni tecniche che però consentono unicamente di alimentare i carichi elettrici collegati ricorrendo a batterie ricaricate in vario modo, ma non consentono, in caso di guasto od interruzione di linea od all’ invertitore di rete del gruppo di continuità, di fornire energia elettrica in tempo nullo o brevissimo (pochi millisecondi) per alimentare i carichi elettrici collegati od almeno i carichi privilegiati, intendendo per carichi privilegiali quei carichi collegati ai dispositivi in cui è più importante avere disponibilità di corrente elettrica alternata. Scopo del risultamento è quindi avere un dispositivo che nel contempo è in grado di alimentare carichi con grande spunto, fornire maggior garanzia di alimentazione di quella ottenibile usando un gruppo di continuità collegato a rete elettrica e con maggior disponibilità di potenza di quella disponibile dalla rete stessa. Ulteriore scopo del risultamento è immettere in rete od in accumulo alle batterie energia elettrica prodotta da varie forme di energia rinnovabile e non rinnovabile, come ad esempio i sistemi microcogenerativi CHP (Combined Heat and Power), per avere maggior disponibilità di corrente elettrica per alimentare almeno i carichi privilegiati. Il trovato consente, inoltre, di recuperare il calore dovuto al riscaldamento dei dispositivi utilizzati, per essere riutilizzato come fonte per riscaldamento di acque impiegabili ad uso civile nelle abitazioni o nel piccolo terziario. Il dispositivo integrato a doppio invertitore prevede l’utilizzo di un invertitore di rete collegato all’uscita in corrente continua di un raddrizzatore / caricabatterie e di un invertitore isolato (idoneo per lavorare solo ed esclusivamente “in isola”, ovvero senza andare in parallelo con la rete) dove, nel caso di tensione di rete, l’alimentazione viene garantita dal circuito del gruppo di continuità, con l’invertitore di rete in funzione mentre l’invertitore isolato rimane in posizione di attesa. Quando invece non c’è tensione di rete, l’invertitore di rete si stacca automaticamente dalla rete per mezzo del dispositivo di protezione di interfaccia di cui è dotato ed i carichi privilegiati vengono connessi all’ invertitore isolato che per sua costituzione non si può connettere alla rete. In tal modo è garantita la fornitura di energia elettrica alternata almeno ai candii privilegiati collegati. Inoltre, il dispositivo oggetto del risultamento è in grado di alimentare i carichi collegati sia dalla rete elettrica che dalla stessa rete elettrica addizionata dall’ energia elettrica fornita dalle batterie e trasformata in corrente alternata dall’ invertitore di rete del gruppo di continuità nel caso in cui la potenza assorbita dall’alimentazione dei carichi elettrici ecceda quella messa a disposizione dal contratto di fornitura. Il trovato è illustrato in via puramente indicativa ed in quanto tale non limitativa alla figura 1 del foglio 1 allegato che è vista in schema dei componenti elettrici utilizzati e dei loro collegamenti. In una forma di applicazione preferita ma non esclusiva il dispositivo integrato a doppio invertitore comprende un gruppo di continuità 56 connesso ad un invertitore isolato 20 collegato dalla porta di uscita della corrente continua al gruppo di continuità 56 tramite conduttore 19, come ad esempio cavo elettrico, alla connessione stabile 18. Detta connessione 18 è effettuata sul conduttore 14, ovvero il cavo elettrico di collegamento tra Γ invertitore di rete 26 ed il circuito raddrizzatore / caricabatterie 13, con funzione di invertitore di carica degli accumulatori 15, collegati da conduttore 17 al conduttore 14 per mezzo di connessione stabile 16. L’invertitore isolato 20 è collegato all’uscita della corrente alternata con conduttore 21 ad un commutatore elettromeccanico o statico con comando a distanza 22. Questo commutatore collega il conduttore 21 con il conduttore 30 o con il conduttore 52, in base alla posizione stabilita dall’unità di controllo 40, collegata al commutatore con comando a distanza 22 da conduttore 55. All’unità di controllo 40 sono collegati, tramite conduttori 50 e 54, sensori di corrente 51 e 53 per controllare il passaggio di corrente ai conduttori 52 e 4 in prossimità delle uscite del gruppo di continuità 56. L'unità di controllo 40 è collegata tramite un conduttore 41 ad un sensore di corrente 42 e tramite un conduttore 43, per mezzo di un contatto stabile 44, ad un misuratore di tensione 45, per valutare la presenza o meno di tensione, e le sue caratteristiche, all’ ingresso del gruppo di continuità 56. L’unità di controllo 40 prevede, inoltre, tramite conduttori 46, 47 e 48 collegamenti rispettivamente al circuito raddrizzatore / caricabatterìa 13, all’invertitore isolato 20 ed all’invertitore di rete 26. Tramite conduttore 49 l’unità di controllo 40 è collegata ad interruttore 28 normalmente chiuso e dotato di dispositivo di protezione d’interfaccia e di generatore. L’invertitore di rete 26 è collegato all’entrata della corrente continua a conduttori 32 e 39. Detti conduttori sono connessi a contatori 33 e 38, collegati a connessioni amovibili 34 e 37 di allacciamento rispettivamente al campo fotovoltaico 35, al generatore eolico 36 e/o ad altra sorgente di energia elettrica. Il gruppo di continuità 56 è collegato in entrata all’allacciamento di rete con connessione amovibile 3, all’ interruttore magnetotermico 2 ed al contatore 1 di rete elettrica. All’uscita del gruppo di continuità 56 sono previste connessioni amovibili 9 e 24 per l’allacciamento rispettivamente a carichi normali 10 ed a carichi privilegiati 25. Il gruppo di continuità 56 è dotato, inoltre, di interruttori magnetotermici di protezione da sovraccarichi, ed eventualmente differenziali per la protezione dai contatti indiretti. Sono presenti, infatti, un interruttore magnetotermico 5, posto tra la connessione amovibile 3 e la connessione stabile 6, ed un interruttore magnetotermico 8, sempre sul conduttore 4, posta tra la connessione stabile 7 e la connessione amovibile 9. La connessione stabile 6 collega il conduttore 4 con il conduttore 11 su cui è presente un ulteriore interruttore magnetotermico 12. Il conduttore 11 è connesso con l’entrata della corrente alternata del circuito raddrizzatore / caricabatterie 13. Il conduttore 4 tramite connessione stabile 7 è collegato al conduttore 30 dotato di interruttore magnetotermico 31. Il conduttore 30 è in collegamento, tramite il contatto stabile 29, con il conduttore 27 a cui è connesso Γ interruttore 28 con dispositivo di protezione e di interruzione. Il conduttore 30 è collegato, inoltre, oltre che alla connessione stabile 29, al commutatore elettromeccanico o statico con comando a distanza 22. Detto commutatore 22 pone in connessione, a seconda del comando ricevuto dall’unità di controllo 40, il conduttore 21 connesso a sua volta con l’invertitore isolato 20 oppure il conduttore 52 dotato di interruttore magnetotermico 23. Il conduttore 52 è quindi collegato a connessione amovibile 24 a cui sono collegati i carichi privilegiati 25. In fase di funzionamento il trovato, con il gruppo di continuità 56 allacciato alla rete, prevede due modalità di funzionamento. In presenza di tensione di rete il gruppo di continuità 56, con gli interruttori magnetotermici normalmente chiusi ed il commutatore con comando a distanza 22 disposto in modo da non connettere l’invertitore isolato 20, alimenta i carichi normali 10 ed i carichi privilegiati 25. L’alimentazione dei carichi elettrici avviene dalla rete elettrica se la potenza assorbita dai carichi è inferiore a quella che la rete elettrica mette a disposizione, mentre se i carichi elettrici necessitano di ulteriore potenza, l’alimentazione è fornita dalla rete elettrica e dagli accumulatori 15, con conversione della corrente continua in corrente alternata attuata dall’invertitore di rete 26. Ovviamente nel caso di alimentazione eccedente l’alimentazione fornita dalla rete il circuito raddrizzatore / caricabatterie 13 non potrà caricare gli accumulatori 15 come invece avviene normalmente. L’energia elettrica fornica dagli accumulatori 15 viene quindi a colmare la necessità di alimentazione dei picchi di richiesta di energia elettrica assorbita dai carichi. In mancanza di tensione di rete o per malfunzionamento del gruppo di continuità 56, rinvertitore di rete 26 si stacca dal collegamento all’uscita per mezzo dell’interruttore 28 dotato di dispositivo di protezione di interfaccia e di generatore. La mancanza di tensione di rete è verificata anche dal misuratore di tensione 45, deli sensori di corrente 42, 51 e 53. L’unità di controllo 40, attivata dagli impulsi provenienti dal misuratore di tensione 45 e dai sensori 42, 51 e 53, fornisce impulso elettrico al commutatore con comando a distanza 22 che comanda Γ interruttore in posizione tale da connettere al gruppo di continuità l’invertitore isolato 20, garantendo così almeno l’alimentazione dei carichi privilegiati 25. Gli accumulatori 15 vengono ricaricati, oltre che dalla rete elettrica tramite il circuito raddrizzatore / caricabatterie 13, dal campo fotovoltaico 35 e/o dal generatore eolico 36 e/o altra sorgente di energia elettrica, garantendo continuità di alimentazione anche in caso di assenza di tensione per periodi lunghi. I contatori 33 e 38 permettono, inoltre, di contabilizzare l’energia elettrica prodotta da questi dispositivi ed immessa in rete; tali dispositivi sono necessari solo nel caso che l’energia immessa nel sistema goda di incentivi pubblici. L’energia elettrica eccedente quella consumata dall’utilizzatore viene immessa in rete attraverso l’invertitore di rete, con la tecnologia consolidata che oggi viene impiegata normalmente per i sistemi fotovoltaici grid-connected. L’energia termica prodotta dal trovato viene quindi usata da un convenzionale circuito idraulico di suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo e tutti i dettagli sono sostituibili da altri tecnicamente equivalenti.