MultiPinch
Alimentazioni Elettriche
Maffia Giuseppe
Laboratorio Ingegneria Elettrica ed Elettronica
Frascati 3 Febbraio 2010
Premessa
• Nell’ambito delle attività di ricerca sulla
Fusione Nucleare, nel Centro di Ricerca
ENEA di Frascati è in fase di realizzazione
l’ esperimento MultiPinch: un tokamak a
basso rapporto di aspetto.
• Esso si inserisce fra ProtoPinch, che lo ha
preceduto, e ProtoSphera e Sphera che lo
seguiranno.
Alimentatori necessari
• Sono necessari per il funzionamento di
MultiPinch gli alimentatori elettrici di:
• Bobine magnetiche ( Gruppo B )
• Pinch ( alimentatore provvisorio )
• Catodo ( alimentatore provvisorio )
Alimentatore delle Bobine
• Le caratteristiche dell’alimentatore delle Bobine
Magnetiche sono:
•
Vin: 20kVac, ±10%, 50 Hz trifase.
•
Vout: 350 Vdc (reazione dodecafase).
•
Iout: 1.9 kA (dc).
•
Carico previsto: R - 80 m; L – l0 mH.
•
Tempo di salita/discesa della corrente < 100 msec.
•
Durata impulso: 1 sec ripetuto ogni 10 min.
•
Accuratezza (incluso ripple) della corrente erogata: ±2% (riferito al valore Iout).
•
•
Regolazione in corrente a feedback tramite riferimento sia locale che remoto.
Misure locali e remote con accuratezza: ± 1% Vout, Iout
Alimentatore del Pinch
• Le caratteristiche dell’alimentatore del Pinch
sono:
•
Vin: 20kVac, ±10%, trifase.
•
Vout: 350 V dc (reazione dodecafase).
•
Iout: 10 kA (dc).
•
Carico previsto: arco elettrico con tensione d'arco circa 150V (arco formato).
•
Tempo di salita/discesa della corrente < 25 msec (con un’induttanza di carico di
circa 1 mH).
•
Durata impulso (piatta banda): 1 sec ripetuto ogni 10 min.
•
Accuratezza (incluso ripple) della corrente erogata: ±2% (riferito al valore Iout).
•
Regolazione in corrente a feedback tramite riferimento sia locale che remoto
variabile nel tempo.
•
Misure locali e remote con accuratezza: ± 1% Vout, Iout
Alimentatore del Catodo 1/2
• Le caratteristiche dell’alimentatore del Catodo
sono:
•
Essenzialmente costituito da un trasformatore a sei secondari con regolazione
della tensione primaria. Ciascuno dei sei secondari alimenta un carico resistivo
(un settore del filamento del catodo). I sei carichi sono collegati a stella con il
centro messo a massa.
•
Vin: 380 Vac, ±10%, trifase.
•
Vout: 6 uscite indipendenti 25 Vrms sfasate reciprocamente di 60°.
•
Iout per secondario (contemporaneamente su tutte le uscite): 1.67 kArms.
•
Carico previsto: resistivo collegato a stella esafase.
•
Tempo di salita/discesa della corrente: ~ 30 sec .
•
Durata impulso: 1 sec ripetuto ogni 10 min.
Alimentatore del Catodo 2/2
•
Regolazione contemporanea a loop aperto dell’ampiezza delle tensioni secondarie tramite regolazione continua della tensione primaria (“variac” a stato
solido) secondo un riferimento sia locale che remoto variabile nel tempo.
L’andamento tipico prevede la regolazione della tensione primaria in modo da
aspettarsi una salita delle correnti secondarie da 0 a Iout in un tempo regolabile tra 15 e 30 sec..
•
Accuratezza della regolazione della tensione primaria rms: ±2%
•
Misure locali e remote con accuratezza: ± 1% Vout, Iout (per ciascun secondario)
•
Protezioni: su ciascun secondario dovrà essere installato un relè max Iout (con
soglia impostabile localmente) il cui scatto provocherà l'azzeramento della Vout
in t~10 msec.
Costo 1/2
•
La valutazione di massima del costo presunto per le alimentazioni elettriche di
MULTI-PINCH di 700.000 Euro (IVA Esclusa) è stata fatta in base alle considerazioni esposte nei punti qui di seguito riportati:
•
Considerando la Valutazione 2001 del progetto PROTO-SPHERA (di cui MULTIPINCH e’ la prima fase), eseguito dalla Sezione di Ingegneria del Dipartimento
Fusione (Capitolo 13 del Report 2001 di PROTO-SPHERA), si è tenuto conto, per
un verso, dell’assenza delle alimentazioni elettriche delle bobine del gruppo A e
delle ridotte prestazioni richieste per MULTI-PINCH delle alimentazioni del Pinch
e del Catodo (ma non delle Bobine del gruppo B) che ne riducono il costo e, per
altro verso, della necessità di sostituire i trasformatori in olio con trasformatori
in resina, che determinano un maggior onere economico: il costo così
determinato è prossimo a 700.000 Euro.
•
La sostituzione dei trasformatori in olio con quelli in resina è stata determinata
dalla difficoltà di costruire gli stalli, completi di pozzetto di raccolta olio, di due
dei tre trasformatori inizialmente previsti nella Valutazione 2001. E’ da
sottolineare che il maggior costo delle alimentazioni elettriche, dovuta ai
trasformatori in resina, è in parte, se non del tutto, compensato dal mancato
costo degli stalli.
Costo 2/2
•
Il confronto con alimentazioni elettriche della stessa tipologia, realizzate anche
per l’ENEA, fornisce un costo pressoché uguale.
•
Da un’analisi dettagliata, valutando separatamente le seguenti parti componenti
il costo complessivo, si ottiene:
• Trasformatori in resina
250,000 €.
• Componenti elettronica di potenza e quadri
350,000 €
• Progettazione ( 600 ore a 50 €/ora )
30,000 €
•
36,000 €
Assemblaggio ( 1200 ore a 30 €/ora )
• Misure e collaudi ( 250 ore a 50 €/ora )
12.500 €
• Messa in servizio ( 300 ore a 50 €/ora )
15,000 €
• Totale
693,500 €
• I costi orari medi di operaio specializzato e operaio qualificato sono stati
determinati prendendo come riferimento le Tabelle ANIE (Federazione
Nazionale Imprese Elettrotecniche ed Elettroniche).
Situazione ad oggi
•
A seguito della lettera inviata alle diverse Associazioni, a firma del “Head of
Research Unit” della EURATOM-ENEA Association Pizzuto Ing. Aldo, hanno espresso
interesse per la fornitura delle alimentazioni elettriche:
•
ABB Switzerland Ltd. Power Electronics Systems.
•
JEMA (JESUS MARIA AGUIRRE, S.A.)
•
Green Power
•
ÄŒKD ELEKTROTECHNIKA,a.s.
•
OCEM S.p.A.
•
E.E.I. Equipaggiamenti Elettronici industriali S.r.l.
•
Ultra Electronics - PMES
•
Converteam Ltd
•
Dynex Semiconductor
Schema unifilare 1/3
Schema unifilare 2/3
Schema unifilare 3/3
Planimetria
Pianta - Layout
