La principale différence entre le courant continu (DC) et le courant alternatif (AC) réside dans la manière dont la charge électrique circule dans le réseau. En courant continu, la charge s'écoule de manière constante dans une direction, alors qu'en courant alternatif, elle change périodiquement de direction.
Lors de la commutation dans les réseaux de courant continu, le courant ne passe pas par zéro comme dans les réseaux de courant alternatif. Cela rend la commutation du courant continu potentiellement plus dangereuse car des arcs peuvent se former et être plus difficiles à supprimer. La mesure dans les réseaux de courant continu est plus simple car la tension et le courant sont constants. Dans un réseau de courant alternatif, les valeurs efficaces sont mesurées parce que la tension et le courant varient de manière sinusoïdale.
Les systèmes de surveillance des réseaux de courant continu doivent également être conçus pour une tension et un courant constants. Certains types d'erreurs qui se produisent dans les réseaux de courant alternatif peuvent ne pas être détectés, comme une défaillance de phase par exemple.
Dans le cadre du projet DC-INDUSTRIE2, Phoenix Contact a exploré le thème des réseaux de courant continu avec des participants issus de l'économie et de la recherche. Dans ce contexte, les exigences suivantes ont été formulées pour la commutation dans le réseau de courant continu.
Pour les appareils équipés de commutateurs à semi-conducteurs, une séparation fiable du circuit n'est pas toujours garantie en raison de leur construction. C'est pourquoi une isolation galvanique sur tous les pôles est réalisée avec des composants électromécaniques, comme pour les contacteurs ou les relais.
Le rôle principal d'un organe de protection est de déconnecter les appareils en toute sécurité dans un délai raisonnable en cas de surintensité ou de court-circuit. Pour les charges DC, la coupure sécurisée en cas de surintensité ou de court-circuit est aussi importante que pour les charges AC. C'est pourquoi une déconnexion fiable est essentielle pour la stabilité et la sécurité de ces systèmes.
En cas de tensions trop élevées, le parafoudre basse tension évite notamment le risque d'endommager les récepteurs.
La protection contre les sous-tensions garantit qu'une charge est activée lorsque la tension est suffisamment élevée.
Les charges capacitives non chargées à la sortie de l'appareil de commutation (p. ex. les circuits intermédiaires) génèrent pendant un court instant l'état d'un court-circuit au moment de la commutation. Pour éviter ces pics de courant, les capacités sont préchargées jusqu'à ce que les tensions de la sortie de l'appareil et de la capacité soient égales.
Un défaut de terre comporte le risque de causer des dommages aux personnes et aux installations. Ces dangers doivent être pris en compte. Alors que la protection contre les courts-circuits se déconnecte en cas de défauts dans l'appareil, la protection contre les défauts de terre protège en cas de défauts entre l'appareil et la terre.
L'un des principaux avantages des réseaux de courant continu est la possibilité de réinjecter de l'énergie. Cette application nécessite toutefois des mesures précises. Les compteurs d'énergie pour courant alternatif (AC) et courant continu (DC) sont soumis à la loi sur l'étalonnage lorsqu'ils sont utilisés pour des décomptes financiers. Pour augmenter la précision et réduire les pertes de conversion, une mesure directe en DC s'impose dans les réseaux de courant continu. Contrairement aux réseaux de courant alternatif, la mesure DC est plus simple car aucun déphasage ne doit être pris en compte.
La mesure est la condition préalable à la surveillance dans les réseaux électriques. La surveillance prévoit que des valeurs limites soient respectées dans le système, par exemple que la tension dans le réseau de courant continu ne dépasse pas 650 V. En cas d'écart par rapport à la valeur de consigne, un système de surveillance doit réagir et prendre des contre-mesures. Cela peut signifier d'une part la régulation ou, en cas d'urgence, l'arrêt de l'installation. Contrairement au réseau de courant alternatif, la surveillance du réseau de courant continu est plus simple car il suffit de maintenir la tension constante. Le G60 de Phoenix Contact en est un exemple. Ici, l'AIC (Active-Infeed-Converter) est au cœur de la surveillance et de la régulation. Si la tension du réseau chute, l'AIC fournit de l'énergie à partir du système de stockage sur batterie ou du réseau AC. Si la tension du réseau augmente, l'énergie est soit stockée, soit réinjectée dans le réseau public.
L'intégration des producteurs, des systèmes de stockage et consommateurs dans le réseau de courant continu pose des défis spécifiques, comme la commutation sans arc électrique. Une commutation sûre doit être garantie à chaque dérivation DC. Avec le CONTACTRON ELR HDC, le premier disjoncteur de puissance DC multifonctionnel fait son apparition sur le marché et satisfait aux exigences des réseaux de courant continu.
L'utilisation de réseaux de courant continu dans l'industrie n'en est qu'à ses débuts. C'est pourquoi les obstacles techniques et le manque de normes posent encore parfois des défis à nos clients. Pour contrer ce phénomène et faire avancer le développement des réseaux de courant continu, Phoenix Contact s'engage depuis des années déjà dans des projets de recherche et des comités internationaux tels que l'ODCA, Shift2DC et HybSchaDC sur le thème du courant continu et investit beaucoup dans le développement de ses propres produits.
