Un banco de carga es una pieza de equipo de prueba eléctrica que se utiliza para simular una carga eléctrica , para probar una fuente de energía eléctrica sin conectarla a su carga operativa normal. [1] [2] Durante los procedimientos de prueba, ajuste, calibración o verificación, un banco de carga se conecta a la salida de una fuente de energía, como un generador eléctrico , batería , servoamplificador o sistema fotovoltaico , en lugar de su carga habitual. El banco de carga presenta la fuente con características eléctricas similares a su carga operativa estándar, mientras disipa la potenciasalida que normalmente consumiría. La energía generalmente se convierte en calor mediante una resistencia de servicio pesado o un banco de elementos calefactores resistivos en el dispositivo, y el calor se elimina mediante un sistema de enfriamiento de agua o aire forzado . El dispositivo generalmente también incluye instrumentos para medición, control de carga y protección contra sobrecargas. Los bancos de carga se pueden instalar permanentemente en una instalación para conectarse a una fuente de energía cuando sea necesario, o se pueden usar versiones portátiles para probar fuentes de energía como generadores de reserva y baterías. Son complementos necesarios para replicar, probar y verificar las demandas de la vida real en los sistemas de energía críticos. [2] También se utilizan durante el funcionamiento de fuentes de energía renovables intermitentes, como molinos de viento, para eliminar el exceso de energía que la red eléctrica no puede absorber. [3]
Aplicaciones
Los bancos de carga se utilizan en una variedad de aplicaciones, que incluyen:
- Las pruebas de fábrica de turbinas y motores generadores diesel conjuntos
- Reducción de los problemas de apilamiento en húmedo en motores diésel que funcionan con carga ligera
- Ejercicio periódico de grupos electrógenos de motor de reserva
- Prueba de batería y sistema UPS
- Prueba de potencia de tierra
- Optimización de carga en aplicaciones de energía principal
- Eliminación de la acumulación de carbón en los anillos del pistón del generador.
- Pruebas de rechazo de carga
- Pruebas de centros de datos (electricidad y aire acondicionado)
Tipos de banco de carga
Los tres tipos más comunes de bancos de carga son resistivos, inductivos y capacitivos. Tanto las cargas inductivas como las capacitivas crean lo que se conoce como reactancia en un circuito de CA. La reactancia es la oposición de un elemento del circuito a una corriente alterna , causada por la acumulación de campos eléctricos o magnéticos en el elemento debido a la corriente y es el componente "imaginario" de la impedancia, o la resistencia a las señales de CA a una determinada frecuencia. La reactancia capacitiva es igual a 1 / (2⋅π⋅f⋅C) y la reactancia inductiva es igual a 2⋅π⋅f⋅L. La unidad de reactancia es el ohmio . La reactancia inductiva resiste el cambio a corriente, lo que hace que la corriente del circuito se retrase con el voltaje. La reactancia capacitiva resiste el cambio de voltaje, lo que hace que la corriente del circuito conduzca al voltaje.
Banco de carga resistiva
Un banco de carga resistiva, el tipo más común, proporciona una carga equivalente tanto para los generadores como para los motores primarios . Es decir, por cada kilovatio (o caballo de fuerza ) de carga aplicada al generador por el banco de carga, el generador aplica una cantidad igual de carga al motor primario. Un banco de carga resistiva, por lo tanto, quita energía del sistema completo: banco de carga del generador - generador del motor primario - motor primario del combustible. Se extrae energía adicional como consecuencia de la operación del banco de carga resistiva: calor residual del refrigerante, pérdidas del generador y del escape y energía consumida por los dispositivos accesorios. Un banco de carga resistiva impacta sobre todos los aspectos de un sistema de generación.
La carga de un banco de carga resistiva se crea mediante la conversión de energía eléctrica en calor a través de resistencias de alta potencia, como las resistencias de red . Este calor debe ser disipado del banco de carga, ya sea por aire o por agua, por medios forzados o por convección .
En un sistema de prueba, una carga resistiva simula cargas resistivas de la vida real, como iluminación incandescente y cargas de calefacción, así como el componente de factor de potencia resistivo o unitario de cargas magnéticas (motores, transformadores).
El tipo más común usa resistencia de cable, generalmente con enfriamiento por ventilador, y este tipo a menudo es portátil y se mueve de un generador a otro con fines de prueba. A veces, una carga de este tipo se incorpora a un edificio, pero esto es inusual. [4]
Rara vez se utiliza un reóstato de agua salada . Se puede improvisar fácilmente, lo que lo hace útil en lugares remotos.
Para probar baterías de automóviles , un banco de carga de pila de carbón permite colocar una carga ajustable en la batería o el sistema de carga, lo que permite una simulación precisa de la carga pesada en la batería durante el arranque del motor. Estos dispositivos suelen ser portátiles y pueden incluir medición para mostrar el voltaje y la corriente. [5]
Banco de carga inductivo
Una carga inductiva incluye cargas inductivas ( factor de potencia rezagado ).
Una carga inductiva consiste en un elemento reactivo de núcleo de hierro que, cuando se usa junto con un banco de carga resistiva, crea una carga de factor de potencia rezagada. Normalmente, la carga inductiva se clasificará con un valor numérico del 75% del de la carga resistiva correspondiente, de modo que cuando se apliquen juntas se proporcione una carga de factor de potencia de 0,8 resultante. Es decir, por cada 100 kW de carga resistiva se proporcionan 75 kVAr de carga inductiva. Son posibles otras relaciones para obtener otras clasificaciones de factor de potencia. Una carga inductiva se utiliza para simular cargas comerciales mixtas de la vida real que consisten en iluminación, calefacción, motores, transformadores, etc. Con un banco de carga resistivo-inductivo, es posible probar el sistema de potencia completa, porque la impedancia proporcionada suministra corrientes desfasadas con voltaje y permite la evaluación del desempeño de generadores, reguladores de voltaje, cambiadores de tomas de carga, conductores, aparamenta y otros equipos. [4]
Banco de carga capacitivo
Un banco de carga capacitivo o un banco de condensadores es similar a un banco de carga inductivo en clasificación y propósito, excepto que se crean cargas de factor de potencia principales, por lo que la potencia reactiva se suministra desde estas cargas al sistema, por lo que mejora el factor de potencia. Estas cargas simulan ciertas cargas electrónicas o no lineales típicas de las industrias de telecomunicaciones, informática o UPS.
Banco de carga resistivo reactivo (combinado)
Un banco de carga combinado generalmente consta de elementos resistivos e inductores que se pueden usar para proporcionar pruebas de carga a un PF no unitario (retraso), incluida la capacidad de probar el grupo electrógeno por completo al 100% de la clasificación de kVA de la placa de identificación. Los bancos de carga combinados incorporan resistencias e inductores, todos en una sola construcción que se puede conmutar de forma independiente para permitir pruebas de factor de potencia solo resistivo, solo inductivo o variable. Los bancos de carga combinados están clasificados en kilovoltios-amperios (kVA). Vale la pena señalar que los bancos de carga combinados también pueden consistir en resistivos, inductivos y capacitivos (RLC). [2]
Normalmente, las instalaciones requieren dispositivos, transformadores y condensadores accionados por motor. Si este es el caso, los bancos de carga utilizados para las pruebas requieren una compensación de potencia reactiva. La solución ideal es una combinación de elementos resistivos y reactivos en un paquete de banco de carga.
Las cargas resistivas / reactivas pueden imitar las cargas del motor y los dispositivos electromagnéticos dentro de un sistema de energía, así como también proporcionar cargas puramente resistivas.
Muchos generadores y turbinas de respaldo deben ponerse en servicio a la capacidad de la placa de identificación utilizando una combinación de carga resistiva y reactiva para calificar completamente su capacidad operativa. El uso de un banco de carga resistivo / reactivo permite realizar pruebas integrales desde una sola unidad. Hay disponible una gama de bancos de carga resistiva / reactiva para simular este tipo de cargas en una fuente de energía y los transformadores, relés e interruptores que distribuirán la energía por toda la instalación.
Los bancos de carga resistiva / reactiva son excelentes opciones para probar turbinas, conmutadores, UPS rotativos, generadores y sistemas UPS. [6] También se pueden utilizar para pruebas de sistemas integrados de sistemas de protección de subestaciones de servicios públicos, particularmente para relés más complejos como distancia, sobrecorriente direccional, direccional de potencia y otros. A menudo se requiere una carga resistiva / reactiva inductiva y / o capacitiva para probar los inversores solares para garantizar que se pueda evitar que los paneles solares produzcan electricidad en caso de un corte de energía. Los bancos de carga de combinación resistiva / reactiva se utilizan para probar el grupo electrógeno del motor a su factor de potencia nominal. En la mayoría de los casos, este es un factor de potencia de 0,8. [7]
Banco de carga electrónico
Un banco de carga electrónico tiende a ser un diseño completamente programable, enfriado por aire o agua, que se utiliza para simular una carga de estado sólido y para proporcionar potencia constante y carga de corriente en circuitos para pruebas de precisión.
Vias ferreas
Cuando una locomotora diesel-eléctrica está equipada para frenado dinámico , la resistencia de frenado puede usarse como banco de carga para probar el grupo motor-generador.
Ver también
- Carga ficticia
- Costo relativo de la electricidad generada por diferentes fuentes.
- Transmisión diésel-eléctrica
- Motor-generador
- Energía eléctrica trifásica
- Frenado regenerativo
Referencias
- ^ "Una mirada más cercana a los bancos de carga" . Recursos . Sitio web de Wattco, Inc. 2020 . Consultado el 13 de junio de 2020 .
- ^ a b c "Conceptos básicos del banco de carga" . Articulos . Sitio web de ASCO Power Technologies Inc. 2019 . Consultado el 13 de junio de 2020 .
- ^ "Importancia de los bancos de carga en la cambiante industria energética" . Recursos . Sitio web de Wattco, Inc. 2020 . Consultado el 13 de junio de 2020 .
- ^ a b "Simplex: ¿Qué es un banco de carga?" . comrent.com . Consultado el 22 de noviembre de 2017 .
- ^ Ken Pickerill, técnico de hoy: Manual de aula de rendimiento de motor automotriz y manual de taller , Educación de Nelson, 2009, ISBN 1111782385 , página 51
- ^ "¿Por qué prueba de banco de carga un generador? - Continuidad de energía" . Continuidad de energía | Sistemas UPS | Generadores diesel . Consultado el 7 de julio de 2020 .
- ^ "Aplicación de bancos de carga resistiva / reactiva para pruebas de kVA" (PDF) . ascopower.com .