Il Laboratorio di simulazione propulsione elettrica navale consente di studiare i sistemi di generazione, distribuzione e utilizzo dell’energia elettrica a bordo delle navi moderne. L’architettura modulare riproduce gruppi turbina-generatore, regolazione automatica, protezioni, carichi, sistemi frenanti e controllo della propulsione. Attraverso il sistema SCADA, gli studenti possono monitorare i processi in tempo reale e simulare condizioni di esercizio, guasti, blackout e procedure di recupero energetico.
In sintesi
Sistema elettrico navale
Permette di analizzare generazione, sincronizzazione, distribuzione e condivisione del carico nell’impianto elettrico di bordo.
Propulsione e carichi
Integra azionamento a frequenza variabile, motori asincroni trifase e sistema frenante per simulare il carico di propulsione.
Supervisione SCADA
Consente controllo, acquisizione dati, registrazione degli allarmi e visualizzazione in tempo reale dei processi simulati.
Simulazione dei sistemi elettrici di bordo
Il laboratorio riproduce in forma modulare le principali funzioni di un sistema elettrico navale: produzione dell’energia mediante generatori sincroni trifase, regolazione di velocità e tensione, sincronizzazione, distribuzione attraverso una topologia ad anello e alimentazione di carichi e servizi di bordo.
La configurazione permette di osservare i flussi di potenza e analizzare il comportamento dei generatori sotto carichi resistivi e induttivi variabili. È inoltre possibile simulare il funzionamento in isola, intervenire sui parametri di tensione e frequenza e studiare la condivisione del carico.
Il sistema è controllato da PC mediante software SCADA e comprende protezioni meccaniche, elettriche ed elettroniche. Le attività possono includere scenari operativi, situazioni di emergenza, diagnosi dei guasti e procedure di recupero graduale dell’energia.
Obiettivi didattici
- Analizzare il funzionamento dei sistemi elettrici di bordo, con particolare attenzione alla propulsione navale.
- Studiare i principi di generazione, sincronizzazione e distribuzione dell’energia elettrica in ambito navale.
- Simulare scenari operativi reali, emergenze e strategie di recupero energetico.
- Configurare e verificare il funzionamento della rete elettrica con topologia ad anello.
- Misurare e interpretare la potenza attiva e reattiva dei generatori sincroni sotto carichi variabili.
- Utilizzare sistemi SCADA per il monitoraggio, il controllo e la diagnosi in tempo reale.
Attività ed esperienze didattiche
Cablaggio e configurazione
Cablaggio del quadro elettrico principale e configurazione dell’anello con interruttori automatici tripolari a controllo remoto.
Taratura delle protezioni
Impostazione e taratura dei relè di sovracorrente, delle protezioni termiche e degli interruttori automatici.
Flussi di potenza
Studio della generazione, della sincronizzazione, della distribuzione dell’energia e della condivisione del carico.
Misure elettriche
Analisi della potenza attiva e reattiva dei generatori sincroni e delle curve di potenza in presenza di carichi variabili.
Propulsione elettrica
Controllo dei motori asincroni trifase mediante azionamento a frequenza variabile e simulazione del carico attraverso il sistema frenante.
Guasti e blackout
Simulazione di guasti, blackout e condizioni di emergenza, con analisi delle strategie di recupero graduale dell’energia.
Back-up e ricarica
Misurazione e studio dei circuiti di ricarica delle batterie, dell’inverter ibrido trifase e dei sistemi UPS navali.
Supervisione dei processi
Uso dello SCADA per acquisire e registrare dati, gestire gli allarmi e visualizzare dal vivo i processi industriali simulati.
Competenze sviluppate
- Configurazione e analisi di un sistema elettrico navale con topologia ad anello.
- Regolazione della tensione e della frequenza durante il funzionamento del generatore in isola.
- Misurazione e interpretazione di potenza attiva, potenza reattiva e curve di potenza.
- Impostazione e taratura di relè di protezione e interruttori automatici.
- Gestione dei servizi ausiliari ed essenziali di bordo.
- Monitoraggio, controllo, acquisizione dati e diagnosi tramite SCADA.
- Analisi di guasti, blackout, emergenze e procedure di recupero energetico.
Generazione, propulsione e gestione dell’energia
I generatori sincroni trifase con eccitazione indipendente consentono di studiare la produzione dell’energia e le condizioni di funzionamento sotto carico. I regolatori automatici permettono di intervenire sulla velocità e sulla tensione, mentre gli analizzatori di rete acquisiscono i dati necessari per valutare il comportamento del sistema.
La sezione di propulsione utilizza motori asincroni trifase controllati tramite azionamento a frequenza variabile. Il sistema frenante riproduce il carico di propulsione, rendendo possibile l’analisi delle curve di potenza e del comportamento dell’impianto in condizioni operative ed emergenziali.
I moduli dedicati ai servizi generali e ausiliari, i carichi trifase, il trasformatore di isolamento e il sistema di back-up permettono di esaminare anche la distribuzione dell’energia, la ricarica delle batterie e l’alimentazione dei servizi essenziali di bordo.
Componenti del laboratorio
| Q.tà |
Descrizione |
| 1 |
Modulo alimentazione trifase |
| 1 |
Modulo sottostazione generazione energia con interruttore generatore e controllo remoto/local |
| 1 |
Regolatore automatico di velocità e tensione (easygen) + modulo relè di protezione |
| 1 |
Interruttori automatici tripolari a controllo remoto (topologia ad anello) |
| 1 |
Moduli analizzatori di rete con acquisizione dati |
| 1 |
Azionamento a frequenza variabile per controllo propulsione |
| 1 |
Motori asincroni trifase per simulazione propulsione |
| 1 |
Sistema frenante per simulare carico di propulsione |
| 1 |
Generatori sincroni trifase con eccitazione indipendente |
| 1 |
Moduli lampade per simulare servizi generali e ausiliari |
| 1 |
Carichi resistivi trifase e carichi induttivi trifase |
| 1 |
Trasformatore di isolamento trifase |
| 1 |
Inverter ibrido trifase con batteria per sistema di back-up |
| 1 |
Relè elettronico di sovracorrente e termico di protezione |
| 1 |
SCADA avanzato + software di gestione dati e acquisizione dati (compatibile con LabVIEW) |
| 1 |
Cavi, accessori, sistema di controllo remoto, compatibilità con LIM/proiettori |
| 1 |
Manuali completi (7 manuali: installazione, avviamento, sicurezza, manutenzione, esercitazioni, ecc.) |
Caratteristiche tecniche
- Architettura modulare per la simulazione dei sistemi di generazione, distribuzione e utilizzo dell’energia elettrica a bordo.
- Controllo completo del sistema tramite PC.
- Software di supervisione e controllo SCADA in tempo reale.
- Acquisizione e gestione dei dati compatibile con LabVIEW.
- Regolazione automatica di velocità e tensione.
- Distribuzione elettrica con interruttori automatici tripolari e topologia ad anello.
- Azionamento a frequenza variabile per il controllo della propulsione.
- Simulazione del carico di propulsione mediante sistema frenante.
- Sistema di back-up con inverter ibrido trifase e batteria.
- Protezioni meccaniche, elettriche ed elettroniche.
- Sistema di controllo remoto e visualizzazione dei risultati tramite LIM o proiettore.
Domande sul laboratorio
Quali processi elettrici navali è possibile simulare?
Il laboratorio permette di simulare generazione, sincronizzazione, distribuzione e condivisione del carico, funzionamento del generatore in isola, regolazione di tensione e frequenza, servizi ausiliari, ricarica delle batterie e sistemi di back-up.
Come viene simulato il carico della propulsione?
La propulsione è riprodotta mediante motori asincroni trifase controllati da un azionamento a frequenza variabile e abbinati a un sistema frenante che simula il carico.
Quali attività possono essere svolte con il sistema SCADA?
Lo SCADA consente la supervisione e il controllo in tempo reale, la registrazione dei dati, la gestione degli allarmi, la visualizzazione live dei processi e le attività di diagnosi.
È possibile condividere i risultati con tutta la classe?
Sì. I risultati e i processi controllati dal sistema possono essere visualizzati per la classe tramite LIM o proiettore.
