Autokompensacja mocy obciążnicy

Autokompensacja Funkcja autokompensacji mocy obciążnic elektrycznych ma znaczący wpływ na pełną precyzję testów w pełnym zakresie czasu. Artykuł wyjaśnia przyczyny spadków mocy w urządzeniach elektrycznych i wyjaśnia funkcję autokompensacji obciążnic.

Warunki normalne: wg. fizycznej definicji "temperatura i ciśnienie otoczenia, które stanowią rodzaj punktu odniesienia do niektórych obliczeń fizykochemicznych". Warunki normalne, stanowiące podstawę do większości obliczeń fizycznych to:

ciśnienie normalne: 101 325 Pa = 1013,25 hPa = 1 atm
temperatura normalna: 273,15 K = 0 °C[3]

Poza tymi zakresami część wartości fizycznych, m.in. moc elektryczna podlegają pewnym odchyleniom. Moc elektryczna urządzeń spada wraz ze wzrostem temperatury.

Dlaczego tak się dzieje?

Rezystancja (opór) przewodników wchodzących w skład większości - jeśli nie wszystkich - podzespołów jest wartością zależną od temperatury. Stosunek spadku/wzrostu rezystancji jest różny w zależności od rodzaju metalu i opisywany jako temperaturowy współczynnik rezystancji α (względna zmiana rezystancji materiału przy zmianie temperatury o 1K).

Zależność rezystancji od temperatury jest dla większości metali liniowa i dla szerokiego przedziału temperatur właściwy jest wzór:

R_T=R₀(1+α*ΔT)

gdzie:

R_T - rezystancja w temperaturze T [Ω]

R₀ - rezystancja w temperaturze odniesienia T₀ [Ω]

α - temperaturowy współczynnik rezystancji [K-1]

ΔT - zmiana temperatury równa T - T₀ [K]

Przy czym rezystancja, co wyraża jeden z najprostszych wzorów: R = U/I zależy również od napięcia i natężenia prądu. W urządzeniach typu obciążnica napięcie pozostaje stałe, w przypadku wzrostu oporu musi więc maleć wartość natężenia.

R - rezystancja [Ω]

U - napięcie [V]

I - natężenie [A]

Obciążnica, zarówno rezystancyjna jak i reaktancyjna, jest odbiornikiem prądu przemiennego, właściwy jest tu zatem uproszczony wzór na moc pozorną:

S = UI

S - moc pozorna [VA]

Przy czym P = S cos φ, gdzie:

P - moc czynna [W]

cos φ - przesunięcie fazowe

Upraszczając dalej, dla obciążnic rezystancyjnych, dla których cos φ = 1, moc czynna jest równa mocy pozornej - zależnej od wartości natężenia, które maleje wraz ze wzrostem rezystancji <= wzrostem temperatury.

Dlaczego spadek mocy w zależności od temperatury ma znaczenie dla obciążnic?

Obciążnice często wykorzystywane są z częściową mocą po kilka - kilkanaście minut, z pełną - nawet po kilka - kilkadziesiąt godzin. Podczas pracy temperatura rośnie tak długo, aż zatrzyma się na maksymalnym poziomie. W tym czasie wzrósł opór, spadło natężenie i zależna od niego moc czynna. Moc na nowym, niższym poziomie utrzyma się do momentu częściowego wychłodzenia podzespołów.

Autokompensacja mocy obciążnicy elektrycznej

obciążnica wie o ile spadła moc aktualna i oblicza, które z dodatkowych elementów wykonawczych powinna załączyć
obciążnica ma ustawioną niewielką histerezę uwzględniającą kwestie bezpieczeństwa w przypadku chwilowego skoku wywołanego np. nieprawidłową pracą chwilową agregatu prądotwórczego
dodatkowe elementy wykonawcze zostają załączone, a wartość mocy aktualnej wraca do wartości znamionowej (w przypadku wcześniejszego korzystania z maksymalnej mocy znamionowej - inaczej: wartość zadana)

Kiedy autokompensacja mocy obciążnic może się przydać?

Zawsze wtedy, kiedy wymagane jest przeprowadzenie testów dłuższych niż czas od zadania obciążenia do momentu uzyskania temperatury wyższej niż ta powodująca spadek mocy w nietolerowanym zakresie*.

Autokompensacja mocy obciążnicy jest rozwiązaniem nie tylko innowacyjnym, ale też znacząco uzasadnionym ekonomicznie i ekologicznie. Obciążnica z autokompensacją mocy przede wszystkim pozwala na w pełni rzetelne i precyzyjne testy systemów zasilania i ich elementów, bez nieuniknionego jak dotąd spadku mocy wraz z upływem czasu.

*obciążnice z autokompensacją mocy mogą być stosowane w warunkach labolatoryjnych

Wszystkie wzory zostały uproszczone.