Bancos de carga resistivos, indutivos e capacitivos
Os bancos de carga colocam carga eléctrica nas fontes de energia para testar a sua capacidade de fornecer eletricidade ou para ajustar as caraterísticas da corrente. Os bancos de carga criam demanda de energia usando elementos resistivos, indutivos e capacitivos. Este resumo resume as suas diferenças.
Visão geral
Num sistema de corrente alternada, a corrente ocorre em ondas sinusoidais de acordo com a frequência da fonte de alimentação. Num circuito não afetado por indutância ou reactância, a tensão e a corrente aumentariam e diminuiriam em conjunto durante cada ciclo. Esta condição, conhecida como unidade, é mostrada na Figura 1.
Na prática, os circuitos apresentam caraterísticas indutivas ou reactivas que fazem com que a tensão e a corrente atinjam picos em momentos distintos num ciclo de corrente alternada. Nos circuitos indutivos, a tensão lidera a corrente, como se mostra na Figura 2. Nos circuitos capacitivos, a tensão está atrasada em relação à corrente, como se mostra na Figura 3. Maiores períodos de tempo entre os picos de corrente e de tensão indicam uma maior quantidade de carga indutiva ou capacitiva, e qualquer uma destas condições aumenta o trabalho necessário para fornecer a quantidade necessária de potência real às cargas.
A medida em que a tensão e a corrente atingem o seu pico em momentos distintos é quantificada pelo fator de potência. Para cargas puramente resistivas, o fator de potência é igual a 1. Uma variação crescente deste valor indica quantidades decrescentes de potência real disponível para trabalho.
Tipos de elementos do banco de carga
Elementos de carga resistiva
Os bancos de carga mais comuns utilizam elementos de carga resistivos. A resistência é gerada quando a corrente passa através dos condutores num elemento do banco de carga, produzindo calor e colocando uma carga eléctrica correspondente na fonte de alimentação. Os elementos de carga resistivos podem produzir quantidades precisas de carga com um fator de potência igual a 1.
Os elementos de carga resistivos geram grandes quantidades de calor que devem ser rapidamente dissipadas para evitar o sobreaquecimento. Consequentemente, os bancos de carga utilizam ar forçado para arrefecer os elementos resistivos, que é fornecido por um circuito de alimentação dedicado e um ou mais ventiladores.
O carregamento do motor principal, normalmente um motor diesel, pode identificar problemas nos seus sistemas de combustível, escape, arrefecimento e outros. Como os elementos resistivos funcionam com um fator de potência unitário, não testam a potência reactiva produzida por uma fonte de energia. Dado que a maioria dos sistemas de distribuição de energia das instalações funciona com um fator de potência de atraso próximo de 0,8, uma unidade resistiva pode aplicar uma carga até 100% da potência nominal de um gerador em kW. No entanto, um elemento de carga resistiva não testará o gerador contra qualquer carga indutiva ou reactiva no circuito.
Elementos de carga indutiva
Também conhecidos como elementos de carga reactiva, os elementos indutivos utilizam bobinas de fio para criar campos indutivos. A energia utilizada para criar e manter estes campos carrega a fonte de energia em teste. Em comparação com as cargas resistivas, a corrente da carga indutiva atinge o pico após a tensão. Consequentemente, as bobinas indutivas produzem factores de potência atrasados.
Uma vez que produzem factores de potência em atraso, os elementos de carga indutiva são utilizados sempre que o fator de potência de uma carga de teste tem de ser reduzido. Por exemplo, o fator de potência no sistema de distribuição de energia de um hospital pode estar próximo de 0,8. No entanto, durante os ensaios de geradores, podem ser utilizados bancos de carga em vez da carga em tensão do edifício para evitar a interrupção da alimentação eléctrica da instalação. Como os bancos de carga resistivos fornecem um fator de potência de 1, não são capazes de testar uma fonte de energia na sua kVA nominal. A adição de um banco de carga indutivo pode ajustar o fator de potência para o valor necessário para o teste de capacidade total.
Elementos de carga capacitiva
Os elementos de carga capacitiva utilizam condensadores que armazenam carga eléctrica. Resistem a alterações na tensão, o que faz com que a corrente atinja o pico antes da tensão durante cada ciclo elétrico. Como resultado, os elementos de carga capacitiva fornecem um fator de potência líder e podem ser utilizados para aumentar os factores de potência dos circuitos.
Projectos de elementos de carga combinados
Os bancos de carga combinados fornecem normalmente elementos de carga resistiva e indutiva num único compartimento. Para os geradores, isto permite efetuar ensaios a 100% do kVA nominal. Os elementos de carga resistiva e indutiva podem ser controlados de forma independente para produzir cargas puramente resistivas ou indutivas ou para ajustar o fator de potência conforme necessário.
Nomeadamente, os bancos de carga com mais de um tipo de elemento podem acomodar a mais vasta gama de aplicações. Os bancos de carga combinados são utilizados para testar turbinas, comutadores, UPS rotativas, geradores e sistemas UPS. Estes bancos de carga podem ser especialmente adequados para utilização por empresas de aluguer, que podem ser obrigadas a acomodar diferentes tipos de carga à medida que o equipamento é deslocado de um local para outro.
Resumo
Os bancos de carga estão disponíveis com elementos de carga resistivos, indutivos e capacitivos. As unidades resistivas testam fontes de energia sem alterar o fator de potência. Os elementos de carga indutivos e capacitivos podem ser utilizados para simular cargas não unitárias e para ajustar o fator de potência dos circuitos. Os bancos de carga com elementos de banco de carga combinados oferecem a maior gama de funcionalidades, o que pode ser especialmente adequado para aplicações em que os bancos de carga são deslocados de local para local. Para mais informações, contacte-nos.
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