Un banco de carga es un dispositivo que desarrolla una carga eléctrica , aplica la carga a una fuente de energía eléctrica y convierte o disipa la potencia de salida resultante de la fuente. Un banco de carga incluye elementos de carga con dispositivos de protección, control, medición y accesorios necesarios para la operación. Los bancos de carga pueden instalarse permanentemente en una instalación y conectarse permanentemente a una fuente de energía, o pueden usarse versiones portátiles para probar fuentes de energía, como generadores de reserva y baterías. Los bancos de carga son la mejor manera de replicar, probar y verificar las demandas de la vida real en sistemas de energía críticos.
Aplicaciones [ editar ]
Los bancos de carga se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluyendo:
- Las pruebas de fábrica de turbinas y motores generadores diesel conjuntos
- Reducción de los problemas de apilamiento en mojado en motores diesel que funcionan con poca carga
- Ejercicio periódico de grupos electrógenos de reserva.
- Pruebas de batería y sistema UPS
- Prueba de potencia de tierra
- Optimización de carga en aplicaciones de potencia principal.
- Eliminación de la acumulación de carbono en los anillos del pistón del generador
- Pruebas de rechazo de carga.
- Pruebas de centros de datos (electricidad y aire acondicionado).
Cargar tipos de banco [ editar ]
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 cierta 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 ohm.. La reactancia inductiva resiste el cambio a la corriente, lo que hace que la corriente del circuito se retrase la tensión. La reactancia capacitiva resiste el cambio a la tensión, lo que hace que la corriente del circuito lleve la tensión.
Banco de carga resistiva [ editar ]
Un banco de carga resistivo, el tipo más común, proporciona una carga equivalente tanto para los generadores como para los motores primarios. Es decir, por cada kilovatio (o potencia ) de carga aplicada al generador por el banco de carga, se aplica una cantidad igual de carga al motor primario por el generador. Por lo tanto, un banco de carga resistiva elimina la energía del sistema completo: el banco de carga del generador, el generador del motor primario, el motor primario del combustible. La energía adicional se elimina como consecuencia del funcionamiento del banco de carga resistiva: el calor residual del refrigerante, las pérdidas del escape y del generador y la energía consumida por los dispositivos accesorios. Un banco de carga resistiva afecta a todos los aspectos de un sistema de generación.
La carga de un banco de carga resistiva es creada por la conversión de energía eléctrica a calor a través de resistencias de alta potencia como las resistencias de red . Este calor debe disiparse 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 la iluminación incandescente y las cargas de calefacción, así como el componente de factor de potencia resistivo o unitario de las cargas magnéticas (motores, transformadores).
El tipo más común utiliza la resistencia del cable, generalmente con enfriamiento del ventilador, y este tipo a menudo es portátil y se mueve de generador a generador para fines de prueba. A veces, una carga de este tipo se construye en un edificio, pero esto es inusual. [3]
Rara vez se utiliza un reóstato de agua salada . Se puede improvisar fácilmente, lo que lo hace útil en ubicaciones remotas.
Para probar baterías de automóviles , un banco de carga de pila de carbono permite colocar una carga ajustable en la batería o en el sistema de carga, lo que permite una simulación precisa de la carga pesada de la batería durante el arranque del motor. Dichos dispositivos suelen ser portátiles y pueden incluir mediciones para mostrar el voltaje y la corriente. [4]
Banco de carga inductiva [ editar ]
Una carga inductiva consiste en un elemento reactivo de núcleo de hierro que, cuando se usa junto con un banco de carga resistivo, crea una carga de factor de potencia de retraso. Por lo general, la carga inductiva se clasificará a un valor numérico del 75% del de la carga resistiva correspondiente, de manera que cuando se aplica conjuntamente se proporciona una carga resultante de factor de potencia de 0.8. Es decir, por cada 100 kW de carga resistiva, se proporcionan 75 kVAr de carga inductiva. Otras relaciones son posibles para obtener otras clasificaciones de factor de potencia. Se utiliza una carga inductiva 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 realizar pruebas a todo el sistema de potencia, ya que la impedancia proporcionada suministra corrientes fuera de fase. con voltaje y permite evaluar el rendimiento de generadores, reguladores de voltaje,[3]
Banco de carga capacitiva [ editar ]
Un banco de carga capacitivo o banco de capacitores es similar a un banco de carga inductivo en cuanto a clasificación y propósito, excepto que se crean cargas de factor de potencia principales, por lo que la energía reactiva se suministra de estas cargas al sistema, por lo tanto, mejora el factor de potencia. Estas cargas simulan ciertas cargas electrónicas o no lineales típicas de las industrias de telecomunicaciones, computadoras o UPS.
Reactivo reactivo (combinado) banco de carga [ editar ]
Un banco de carga combinado generalmente consta de elementos resistivos e inductores que se pueden usar para proporcionar pruebas de carga en PF (retraso) no unitarios, incluida la capacidad de probar el grupo electrógeno completamente a una clasificación de kVA de placa del 100%. Los bancos de carga combinados incorporan resistencias e inductores, todo en una sola construcción que se puede conmutar de forma independiente para permitir solo resistividad, inductivo o pruebas de factor de potencia de retraso variable. Los bancos de carga combinados se clasifican 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 impulsados por motor, transformadores y condensadores. Si este es el caso, entonces 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 proporcionar cargas puramente resistivas.
Muchos generadores de respaldo y turbinas 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 exhaustivas desde una sola unidad. Existe una gama de bancos de carga resistiva / reactiva para simular este tipo de cargas en una fuente de energía y en los transformadores, relés e interruptores que distribuirán la energía en toda la instalación.
Los bancos de carga resistivos / reactivos son excelentes opciones para probar turbinas, equipos de conmutación, UPS rotativos, generadores y sistemas UPS. También se pueden utilizar para pruebas de sistemas integrados de sistemas de protección de subestaciones de servicios públicos, en particular para relés más complejos como la distancia, sobrecorriente direccional, direccionamiento de potencia y otros. A menudo se requiere una carga resistiva / reactiva inductiva y / o capacitiva para probar los inversores solares para garantizar que los paneles solares no puedan producir electricidad en caso de un apagón. 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 esto es un factor de potencia de 0,8. [5]
Banco de carga electrónica [ editar ]
Un banco de carga electrónico tiende a ser un diseño completamente programable, refrigerado por aire o agua, que se utiliza para simular una carga de estado sólido y para proporcionar potencia constante y carga de corriente en los circuitos para realizar pruebas de precisión.
Ferrocarriles [ editar ]
Cuando una locomotora diésel-eléctrica está equipada para un frenado dinámico , la resistencia de frenado se puede usar como un banco de carga para probar el grupo motor-generador.
perfil de carga es un gráfico de la variación en la carga eléctrica en función del tiempo. El perfil de carga variará según el tipo de cliente (los ejemplos típicos incluyen residencial, comercial e industrial), temperatura y temporadas de vacaciones. Los productores de energía utilizan esta información para planificar la cantidad de electricidad que necesitarán para estar disponibles en un momento dado. La ingeniería de teletráfico usa una curva de carga similar.
Generación de energía [ editar ]
En un sistema de energía, una curva de carga o un perfil de carga es un gráfico que ilustra la variación en la demanda / carga eléctrica durante un tiempo específico. Las compañías de generación utilizan esta información para planificar la cantidad de energía que necesitarán generar en un momento dado. Una curva de duración de carga es similar a una curva de carga. La información es la misma pero se presenta de forma diferente. Estas curvas son útiles en la selección de unidades generadoras para el suministro de electricidad.
Distribución de electricidad [ editar ]
En una red de distribución de electricidad , el perfil de carga del uso de electricidad es importante para la eficiencia y confiabilidad de la transmisión de energía. El transformador de potencia o la batería a la red son aspectos críticos de la distribución de la energía y el tamaño y modelado de las baterías o transformadores depende del perfil de carga. [1] La especificación de fábrica de los transformadores para la optimización de las pérdidas de carga frente a las pérdidas sin carga depende directamente de las características del perfil de carga al que se espera que se someta el transformador. [2] Esto incluye características tales como factor de carga promedio , factor de diversidad ,factor de utilización y factor de demanda , que pueden calcularse en función de un perfil de carga determinado.
En el mercado eléctrico, los llamados bloques EFA se utilizan para especificar el contrato a plazo negociado en la entrega de una cierta cantidad de energía eléctrica en un momento determinado.
Mercados de energía al por menor [ editar ]
En los mercados minoristas de energía, las obligaciones del proveedor se liquidan por hora o por horas. Para la mayoría de los clientes, el consumo se mide mensualmente, según los horarios de lectura de los medidores. Los perfiles de carga se utilizan para convertir los datos de consumo mensual en estimaciones de consumo por hora o por hora para determinar la obligación del proveedor. Para cada hora, estas estimaciones se agregan para todos los clientes de un proveedor de energía, y el monto agregado se utiliza en los cálculos de liquidación del mercado como la demanda total que debe cubrir el proveedor.
Cálculo y grabación de perfiles de carga [ editar ]
Los perfiles de carga pueden determinarse por medición directa, pero en dispositivos más pequeños, como los transformadores de red de distribución, esto no se realiza de forma rutinaria. En su lugar, se puede inferir un perfil de carga a partir de la facturación del cliente u otros datos. Un ejemplo de un cálculo práctico utilizado por las empresas de servicios públicos es utilizar la lectura de demanda máxima de un transformador y tener en cuenta el número conocido de cada tipo de cliente proporcionado por estos transformadores. Este proceso se llama investigación de carga .
La demanda real se puede recopilar en ubicaciones estratégicas para realizar un análisis de carga más detallado; Esto es beneficioso tanto para la distribución como para los usuarios finales que buscan un consumo máximo. Los medidores de redes inteligentes , los perfiladores de carga de medidores de servicios públicos, los medidores de registro de datos y los registradores de datos portátiles están diseñados para realizar esta tarea registrando las lecturas en un intervalo establecido.
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