Bancs de charges résistifs, inductifs et capacitifs
Les bancs de charge exercent une charge électrique sur les sources d’énergie afin de tester leur capacité à fournir de l’électricité ou d’ajuster les caractéristiques du courant. Les bancs de charge génèrent une demande de puissance à l’aide d’éléments résistifs, inductifs et capacitifs. Ce document résume leurs différences.
Vue d’ensemble
Dans un système à courant alternatif, le courant se manifeste sous forme d’ondes sinusoïdales en fonction de la fréquence de la source d’énergie. Dans un circuit non affecté par une inductance ou une réactance, la tension et le courant augmentent et diminuent simultanément au cours de chaque cycle. Cette condition, connue sous le nom d’unité, est illustrée par la figure 1.
En pratique, les circuits présentent des caractéristiques inductives ou réactives qui entraînent des pics de tension et de courant à différents moments au cours d’un cycle de courant alternatif. Dans les circuits inductifs, la tension précède le courant, comme le montre la figure 2. Dans les circuits capacitifs, la tension est en retard sur le courant, comme le montre la figure 3. Un temps plus long entre les pointes de courant et de tension indique une charge inductive ou capacitive plus importante. L’une ou l’autre de ces conditions augmente le travail nécessaire pour fournir la quantité d’énergie réelle requise aux charges.
La proportion dans laquelle la tension et le courant culminent à des moments distincts est quantifiée par le facteur de puissance. Pour les charges exclusivement résistives, le facteur de puissance est égal à 1. Un écart croissant par rapport à cette valeur indique une diminution de la quantité de puissance réelle disponible pour le travail.
Types d’éléments du banc de charge
Éléments de charge résistifs
Les bancs de charge les plus courants utilisent des éléments de charge résistifs. La résistance est générée lorsque le courant passe à travers les conducteurs d’un élément du banc de charge, produisant de la chaleur et imposant une charge électrique correspondante à la source d’alimentation. Les éléments de charge résistifs peuvent produire des quantités précises de charges à un facteur de puissance égal à 1.
Les éléments de charge résistifs génèrent de grandes quantités de chaleur qui doivent être rapidement dissipées pour éviter la surchauffe. En conséquence, les bancs de charge ont recours à l’air soufflé pour refroidir les éléments résistifs, ce qui est assuré par un circuit d’alimentation dédié et un ou plusieurs ventilateurs.
Le chargement du moteur principal, généralement un moteur diesel, permet d’identifier les problèmes de carburant, d’évacuation, de refroidissement et d’autres systèmes. Comme les éléments résistifs fonctionnent à un facteur de puissance unitaire, ils ne testent pas la puissance réactive produite par une source d’énergie. En outre, comme la plupart des systèmes de distribution d’énergie des installations fonctionnent à un facteur de puissance décalé proche de 0,8 ; un élément résistif peut appliquer une charge allant jusqu’à 100 % de la puissance nominale en kW d’un générateur. Cependant, un élément de charge résistif ne testera pas le générateur contre une charge inductive ou réactive sur le circuit.
Éléments de charge inductifs
Connus également sous le nom d’éléments de charge réactifs, les éléments inductifs utilisent des bobines de fil pour créer des champs inductifs. L’énergie utilisée pour générer et maintenir ces champs alimente la source d’énergie testée. Contrairement aux charges résistives, le courant de la charge inductive atteint son maximum après la tension. Par conséquent, les bobines inductives produisent des facteurs de puissance décalés.
Comme ils produisent des facteurs de puissance décalés, les éléments de charge inductifs sont utilisés chaque fois que le facteur de puissance d’une charge de test doit être réduit. Par exemple, le facteur de puissance du système de distribution électrique d’un hôpital peut avoisiner les 0,8. Toutefois, lors des tests des générateurs, des bancs de charge peuvent être utilisés à la place de la charge réelle du bâtiment afin d’éviter de perturber l’alimentation de l’établissement. Comme les bancs de charge résistifs offrent un facteur de puissance de 1, ils ne permettent pas de tester une source d’énergie à sa valeur nominale en kVA. L’ajout d’un banc de charge inductif permet d’ajuster le facteur de puissance à la valeur nécessaire pour effectuer des tests à pleine capacité.
Éléments de charge capacitifs
Les éléments de charge capacitifs utilisent des condensateurs qui stockent la charge électrique. Ils résistent aux variations de tension, ce qui entraîne un pic de courant avant la tension au cours de chaque cycle électrique. Par conséquent, les éléments de charge capacitifs offrent un facteur de puissance supérieur et peuvent être utilisés pour augmenter les facteurs de puissance des circuits.
Conception à éléments de charge combinés
Les bancs de charge combinés fournissent généralement des éléments de charge résistifs et inductifs dans un seul boîtier. Pour les générateurs, cela permet d’effectuer des tests à 100 % de la puissance nominale en kVA. Les éléments de charge résistifs et inductifs peuvent être contrôlés indépendamment pour produire des charges purement résistives ou inductives ou pour ajuster le facteur de puissance selon les besoins.
Les bancs de charge comportant plus d’un type d’élément permettent notamment de répondre à la plus large gamme d’applications. Les bancs de charge combinés sont utilisés pour tester les turbines, les appareillages de commutation, les onduleurs rotatifs, les générateurs et les systèmes d’onduleurs. Ces bancs de charge peuvent convenir tout particulièrement aux sociétés de location, qui peuvent être amenées à accueillir différents types de charge lorsque l’équipement est déplacé d’un site à l’autre.
Résumé
Les bancs de charge sont disponibles avec des éléments de charge résistifs, inductifs et capacitifs. Les unités résistives testent les sources d’énergie sans modifier le facteur de puissance. Les éléments de charge inductifs et capacitifs peuvent être utilisés pour simuler des charges non unitaires et pour ajuster le facteur de puissance des circuits. Les bancs de charge avec des éléments combinés offrent la plus grande variété de fonctionnalités, ce qui peut être particulièrement adapté aux applications où les bancs de charge sont déplacés d’un site à l’autre. Pour plus d’informations, veuillez nous contacter.
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