Banchi di carico resistivi, induttivi e capacitivi
I banchi di carico caricano le sorgenti di alimentazione per testare la loro capacità di fornire elettricità o per regolare le caratteristiche della corrente. I banchi di carico creano una domanda di potenza utilizzando elementi resistivi, induttivi e capacitivi. Questa sintesi ne riassume le differenze.
Panoramica
In un sistema a corrente alternata, la corrente si presenta in onde sinusoidali in base alla frequenza della fonte di alimentazione. In un circuito non influenzato da induttanze o reattanze, la tensione e la corrente aumentano e diminuiscono insieme durante ogni ciclo. Questa condizione, nota come unità, è mostrata nella Figura 1.
In pratica, i circuiti presentano caratteristiche induttive o reattive che fanno sì che la tensione e la corrente raggiungano il picco in momenti separati di un ciclo ac. Nei circuiti induttivi, la tensione guida la corrente, come mostrato nella Figura 2. Nei circuiti capacitivi, la tensione ritarda la corrente, come mostrato nella Figura 3. Nei circuiti capacitivi, la tensione è in ritardo rispetto alla corrente, come mostrato nella Figura 3. Un intervallo di tempo maggiore tra i picchi di corrente e tensione indica una maggiore quantità di carico induttivo o capacitivo, e entrambe le condizioni aumentano il lavoro necessario per fornire la quantità di potenza reale richiesta ai carichi.
La misura in cui la tensione e la corrente raggiungono il picco in momenti diversi è quantificata dal fattore di potenza. Per i carichi puramente resistivi, il fattore di potenza è uguale a 1. L'aumento dello scostamento da questo valore indica una diminuzione della potenza reale disponibile per il lavoro.
Tipi di elementi del banco di carico
Elementi di carico resistivo
I banchi di carico più comuni utilizzano elementi di carico resistivi. La resistenza viene generata quando la corrente passa attraverso i conduttori di un elemento del banco di carico, producendo calore e imponendo un carico elettrico corrispondente alla fonte di alimentazione. Gli elementi di carico resistivi possono produrre quantità precise di carico con un fattore di potenza pari a 1.
Gli elementi di carico resistivi generano grandi quantità di calore che devono essere dissipate rapidamente per evitare il surriscaldamento. Di conseguenza, i banchi di carico utilizzano l'aria forzata per raffreddare gli elementi resistivi, fornita da un circuito di alimentazione dedicato e da una o più soffianti.
Caricando il motore principale, in genere un motore diesel, si possono identificare i problemi del carburante, dello scarico, del raffreddamento e di altri sistemi. Poiché gli elementi resistivi funzionano con un fattore di potenza unitario, non verificano la potenza reattiva prodotta da una fonte di alimentazione. Poiché la maggior parte dei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica degli impianti funziona con un fattore di potenza ritardato vicino a 0,8, un'unità resistiva può applicare un carico fino al 100% della potenza nominale in kW di un generatore. Tuttavia, un elemento di carico resistivo non testa il generatore rispetto a qualsiasi carico induttivo o reattivo presente sul circuito.
Elementi di carico induttivi
Conosciuti anche come elementi di carico reattivo, gli elementi induttivi utilizzano bobine di filo per creare campi induttivi. L'energia utilizzata per creare e mantenere questi campi carica la sorgente di alimentazione in esame. Rispetto ai carichi resistivi, la corrente del carico induttivo raggiunge i picchi dopo la tensione. Di conseguenza, le bobine induttive producono fattori di potenza ritardati.
Poiché producono fattori di potenza ritardati, gli elementi di carico induttivi vengono utilizzati ogni volta che è necessario ridurre il fattore di potenza di un carico di prova. Ad esempio, il fattore di potenza del sistema di distribuzione dell'energia elettrica di un ospedale può essere vicino a 0,8. Tuttavia, durante le prove sui generatori, si possono usare banchi di carico al posto del carico vivo dell'edificio per evitare di interrompere l'alimentazione della struttura. Poiché i banchi di carico resistivi forniscono un fattore di potenza pari a 1, non sono in grado di testare una fonte di alimentazione alla sua kVA nominale. L'aggiunta di un banco di carico induttivo può regolare il fattore di potenza al valore necessario per il test di piena capacità.
Elementi di carico capacitivo
Gli elementi di carico capacitivi utilizzano condensatori che immagazzinano carica elettrica. Essi resistono alle variazioni di tensione, facendo sì che la corrente raggiunga il picco prima della tensione durante ogni ciclo elettrico. Di conseguenza, gli elementi di carico capacitivi forniscono un fattore di potenza superiore e possono essere utilizzati per aumentare i fattori di potenza dei circuiti.
Progettazione di elementi di carico combinati
I banchi di carico combinati forniscono in genere elementi di carico sia resistivi che induttivi in un unico contenitore. Per i generatori, ciò consente di eseguire test al 100% della potenza nominale in kVA. Gli elementi di carico resistivi e induttivi possono essere controllati indipendentemente per produrre carichi puramente resistivi o induttivi o per regolare il fattore di potenza come richiesto.
In particolare, i banchi di carico con più di un tipo di elemento possono soddisfare la più ampia gamma di applicazioni. I banchi di carico combinati sono utilizzati per testare turbine, quadri elettrici, UPS rotativi, generatori e sistemi UPS. Questi banchi di carico possono essere particolarmente adatti all'uso da parte delle società di noleggio, che possono essere obbligate ad accogliere diversi tipi di carico quando le apparecchiature vengono spostate da un sito all'altro.
Sintesi
I banchi di carico sono disponibili con elementi di carico resistivi, induttivi e capacitivi. Le unità resistive testano le fonti di alimentazione senza modificare il fattore di potenza. Gli elementi di carico induttivi e capacitivi possono essere utilizzati per simulare carichi non unitari e per regolare il fattore di potenza dei circuiti. I banchi di carico con elementi di carico combinati offrono la più ampia gamma di funzionalità, che può essere particolarmente adatta alle applicazioni in cui i banchi di carico vengono spostati da un sito all'altro. Per ulteriori informazioni, contattateci.
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