La principal diferencia entre la corriente continua (DC) y la corriente alterna (AC) radica en la forma en que la carga eléctrica fluye por la red. Con la corriente continua, la carga fluye constantemente en una dirección, mientras que con la corriente alterna cambia de dirección periódicamente.
Al conmutar en microrredes DC, la corriente no pasa por cero como en las redes de corriente alterna. Esto hace que la conmutación de corriente continua sea potencialmente más peligrosa, ya que pueden producirse arcos eléctricos más difíciles de extinguir. La medición en microrredes DC es más fácil porque la tensión y la corriente son constantes. Los valores efectivos se miden en una red de corriente alterna porque la tensión y la corriente varían sinusoidalmente.
Los sistemas de monitorización de las microrredes DC también deben diseñarse para tensión y corriente constantes. Es posible que no se reconozcan algunos tipos de fallos que se producen en las redes de corriente alterna, como un fallo de fase.
En el marco del proyecto DC-INDUSTRIE2, Phoenix Contact investigó el tema de las microrredes DC con participantes de la industria y la investigación. En este contexto, se formularon los siguientes requisitos para la conmutación en la microrred DC.
El diseño de equipos con conmutadores semiconductores no siempre garantiza una separación fiable del circuito eléctrico. Por ello, la separación galvánica de todos los polos se realiza con componentes electromecánicos, similares a los contactores o relés.
La tarea principal de un dispositivo de protección es desconectar de forma segura en un tiempo razonable en caso de sobrecorriente o cortocircuito. En el caso de las cargas DC, la desconexión segura en caso de sobrecorriente o cortocircuitos es tan importante como con las cargas AC. Por ello, una desconexión fiable es crucial para la estabilidad y seguridad de estos sistemas.
Si la tensión es demasiado alta, la protección contra sobretensiones evita sobre todo el riesgo de daños a los consumidores.
La protección contra subtensiones garantiza la conexión de una carga cuando la tensión es suficientemente alta.
Las cargas capacitivas no cargadas en la salida del equipo de conmutación (p. ej., los circuitos intermedios) generan un estado de cortocircuito durante un breve periodo de tiempo en el momento de la conmutación. Para evitar estos picos de corriente, los condensadores se cargan previamente hasta que las tensiones de la salida del equipo y del condensador se igualan.
Un defecto a tierra alberga el riesgo de causar daños a personas e instalaciones. Estos peligros deben tenerse en cuenta. Mientras que la protección contra cortocircuito se desconecta en caso de fallo en el equipo, la protección de defecto a tierra protege contra fallos entre el equipo y tierra.
Una gran ventaja de las microrredes DC es la posibilidad de devolver energía a la red. Sin embargo, esta aplicación requiere mediciones precisas. Los contadores de energía tanto de corriente alterna (AC) como de corriente continua (DC) están sujetos a la ley de calibración si se utilizan para la facturación financiera. Para aumentar la precisión y reducir las pérdidas de conversión, se recomienda la medición directa en DC en las microrredes DC. A diferencia de las redes de corriente alterna, la medición DC es más sencilla, ya que no hay que tener en cuenta el desplazamiento de fase.
La medición es un requisito previo para la monitorización en redes eléctricas. La monitorización garantiza que se respetan los valores límite en el sistema, p. ej., la tensión en la red DC no debe superar los 650 V. Un sistema de monitorización debe reaccionar ante las desviaciones de los valores de consigna y tomar contramedidas. Esto puede significar regular la instalación o, en caso de emergencia, desconectarla. La monitorización en la microrred DC es más sencilla que en la red de corriente alterna, ya que "solo" hay que mantener constante la tensión. Un ejemplo es la G60 de Phoenix Contact. En este caso, el AIC (Active Infeed Converter o convertidor de alimentación activa) es el núcleo para la monitorización y la regulación. Si la tensión de la red baja, el AIC suministra energía del acumulador de baterías o de la red AC. Si la tensión de la red sube, la energía se almacena o se devuelve a la red pública.
La integración de generadores, acumuladores y consumidores en la microrred DC plantea retos especiales, como la conmutación sin arco eléctrico. Debe garantizarse una conmutación segura en todas las ramificaciones DC. CONTACTRON ELR HDC es el primer interruptor de protección DC multifuncional del mercado que cumple los requisitos para su uso en redes DC.
El uso de microrredes DC en la industria aún está en sus inicios. Por eso, los obstáculos técnicos y la falta de normas siguen planteando dificultades a algunos de nuestros clientes. Para contrarrestar esta situación e impulsar la expansión de las microrredes DC, Phoenix Contact participa desde hace años en proyectos de investigación y comités internacionales como ODCA, Shift2DC y HybSchaDC sobre el tema de la corriente continua e invierte mucho en el desarrollo de sus propios productos.
