Ohmsche, induktive und kapazitive Lastbänke
Lastbänke belasten Stromerzeuger, um deren Funktion zu prüfen oder die Eigenschaften des erzeugten Stroms anzupassen. Lastbänke erzeugen den Strombedarf mit Hilfe von ohmschen, induktiven und kapazitiven Elementen. Hier werden die Unterschiede kurz zusammengefasst.
Übersicht
In einem Wechselstromsystem fließt der Strom in Sinuswellen entsprechend der Frequenz der Stromquelle. In einem Stromkreis, der nicht durch induktiven Widerstand oder Blindwiderstand beeinflusst wird, steigen und fallen Spannung und Stromstärke bei jeder Periode gemeinsam. Dieser als Gleichtakt bezeichnete Zustand ist in Abbildung 1 dargestellt.
In der Praxis tritt in Stromkreisen induktiver Widerstand oder Blindwiderstand auf, was dazu führt, dass Spannung und Stromstärke zu unterschiedlichen Zeitpunkten einer Wechselstromperiode ihren Höhepunkt erreichen. In induktiven Stromkreisen eilt die Spannung der Stromstärke voraus, wie in Abbildung 2 dargestellt. In kapazitiven Stromkreisen eilt die Spannung der Stromstärke nach, wie in Abbildung 3 dargestellt. Eine größere Zeitspanne zwischen Stromstärke- und Spannungsspitzen deutet auf eine größere induktive oder kapazitive Last hin. In beiden Fällen erhöht sich die Arbeit, die erforderlich ist, um die erforderliche Wirkleistung an die Verbraucher zu liefern.
Das Ausmaß, in dem Spannung und Strom zu unterschiedlichen Zeitpunkten Spitzenwerte erreichen, wird durch den Leistungsfaktor quantifiziert. Für rein ohmsche Lasten ist der Leistungsfaktor gleich 1. Eine zunehmende Abweichung von diesem Wert deutet auf eine abnehmende Menge der für die Arbeit verfügbaren Wirkleistung hin.
Unterschiedliche Lastbankelemente
Ohmsche Lastelemente
Die gebräuchlichsten Lastbänke verwenden ohmsche Lastelemente. Wenn Strom durch die Leiter in einem Lastbankelement fließt, entsteht ein Widerstand, der Wärme erzeugt und die Stromquelle entsprechend belastet. Ohmsche Lastelemente können präzise Lasten bei einem Leistungsfaktor von 1 erzeugen.
Ohmsche Lastelemente erzeugen große Wärmemengen, die schnell abgeführt werden müssen, um eine Überhitzung zu vermeiden. Daher verwenden Lastbänke eine aktive Luftkühlung für die Widerstände. Hierfür werden ein eigener Stromkreis und mindestens ein Gebläse verwendet.
Durch die Belastung der Antriebsmaschine, in der Regel ein Dieselmotor, können Probleme in den Bereichen Kraftstoff, Abgas, Kühlung und anderen Systemen festgestellt werden. Da ohmsche Elemente mit einem Leistungsfaktor von 1 arbeiten, prüfen sie nicht die von einer Stromquelle erzeugte Blindleistung. Da die meisten Stromübertragungssysteme mit einem nacheilenden Leistungsfaktor von etwa 0,8 arbeiten, kann ein Widerstandselement eine Last von bis zu 100 % der kW-Nennleistung eines Generators erzeugen. Ein ohmsches Lastelement prüft den Generator jedoch nicht gegen eine induktive oder reaktive Last im Stromkreis.
Induktive Lastelemente
Induktive Elemente, die auch als reaktive Lastelemente bezeichnet werden, verwenden Drahtspulen zur Erzeugung induktiver Felder. Die zur Erzeugung und Aufrechterhaltung dieser Felder verwendete Energie belastet die zu prüfende Stromquelle. Im Vergleich zu ohmschen Lasten erreicht die Stromstärke bei induktiven Lasten ihren Höhepunkt nach der Spannung. Folglich erzeugen induktive Spulen nacheilende Leistungsfaktoren.
Da sie nacheilende Leistungsfaktoren erzeugen, werden induktive Lastelemente immer dann eingesetzt, wenn der Leistungsfaktor einer Prüflast reduziert werden muss. Zum Beispiel kann der Leistungsfaktor im Stromübertragungssystem eines Krankenhauses nahe 0,8 liegen. Bei Prüfung von Aggregaten können Lastbänke anstelle der stromführenden Gebäudelast verwendet werden, um eine Unterbrechung der Stromversorgung der Einrichtung zu vermeiden. Da ohmsche Lastbänke einen Leistungsfaktor von 1 aufweisen, können sie eine Stromquelle nicht mit ihrem kVA-Nennleistung prüfen. Durch Hinzufügen einer induktiven Lastbank kann der Leistungsfaktor auf den Wert eingestellt werden, der für die Prüfung der vollen Kapazität erforderlich ist.
Kapazitive Lastelemente
Bei kapazitiven Lastelementen werden Kondensatoren verwendet, die elektrische Ladung speichern. Sie widerstehen Spannungsänderungen, sodass die Stromstärke bei jeder Periode ihren Höhepunkt vor der Spannung erreicht. Folglich weisen kapazitive Lastelemente einen voreilenden Leistungsfaktor auf und können zur Erhöhung des Leistungsfaktors von Stromkreisen verwendet werden.
Kombinierte Lastelemente
Kombinierte Lastbänke vereinen in der Regel sowohl ohmsche als auch induktive Lastelemente in einem Gehäuse. Bei Aggregaten ermöglicht dies die Prüfung bei 100 % der kVA-Nennleistung. Die ohmschen und induktiven Lastelemente können unabhängig voneinander gesteuert werden, um rein ohmsche oder induktive Lasten zu erzeugen oder den Leistungsfaktor nach Bedarf anzupassen.
Lastbänke mit mehr als einem Elementtyp eignen sich für ein breites Spektrum von Anwendungen. Kombinierte Lastbänke werden zur Prüfung von Turbinen, Schaltanlagen, USV mit Schwungrad, Stromaggregaten und USV-Systemen verwendet. Diese Lastbänke eignen sich besonders für Mietgeräteanbieter, die verschiedene Lasttypen bedienen müssen, wenn die Ausrüstung von einem Standort zum anderen verlegt wird.
Zusammenfassung
Lastbänke sind mit ohmschen, induktiven und kapazitiven Lastelementen erhältlich. Ohmsche Lastbänke prüfen Stromquellen, ohne den Leistungsfaktor zu verändern. Induktive und kapazitive Lastelemente können zur Simulation von ungleichmäßigen Lasten und zur Anpassung des Leistungsfaktors von Stromkreisen verwendet werden. Lastbänke mit kombinierten Lastbankelementen bieten den größten Funktionsumfang, der sich besonders für Anwendungen eignet, bei denen Lastbänke zwischen Standorten verlegt werden. Wenden Sie sich an uns, wenn Sie weitere Informationen erhalten möchten.
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