Az egyenáram (DC) és a váltakozó áram (AC) közötti fő különbség abban rejlik, ahogyan az elektromos töltés a hálózaton keresztül áramlik. Egyenáram esetén a töltés állandóan egy irányba áramlik, míg váltakozó áram esetén időszakosan változik az iránya.
Az egyenáramú hálózatokban történő kapcsoláskor az áram nem halad át nullán, mint a váltakozó áramú hálózatokban. Ez potenciálisan veszélyesebbé teszi az egyenáram kapcsolását, mivel olyan ívek keletkezhetnek, amelyeket nehezebb kioltani. Az egyenáramú hálózatokban a mérés egyszerűbb, mivel a feszültség és az áram állandó. Váltakozó áramú hálózatban effektív értékeket mérnek, mivel a feszültség és az áram szinuszosan változik.
Az egyenáramú hálózatok felügyeleti rendszereit szintén állandó feszültségre és állandó áramra kell tervezni. A váltakozó áramú hálózatokban előforduló egyes hibatípusok, például a fáziskimaradás, nem feltétlenül ismerhetők fel.
A DC-INDUSTRIE2 projekt keretében a Phoenix Contact gazdasági és kutatási területről érkező résztvevőkkel együtt kutatta az egyenáramú hálózatok témakörét. Ebben az összefüggésben a következő követelményeket fogalmazták meg az egyenáramú hálózaton belüli kapcsolásra vonatkozóan.
A félvezető kapcsolókkal ellátott készülék esetében típustól függően nem mindig biztosított az áramkör megbízható leválasztása. Ezért – kontaktorokhoz vagy relékhez hasonlóan – teljes pólusú galvanikus leválasztásra kerül sor elektromechanikus alkatrészek segítségével.
A védőberendezés fő feladata, hogy túláram vagy zárlat esetén megfelelő időn belül biztonságosan lekapcsoljon. A biztonságos lekapcsolás túláram vagy zárlat esetén ugyanolyan fontos egyenáramú terheléseknél, mint a váltakozó áramú terheléseknél. Emiatt a megbízható lekapcsolás kulcsfontosságú e rendszerek stabilitása és biztonsága szempontjából.
Túl magas feszültségek esetén a túlfeszültség-védelem elsődleges feladata, hogy elhárítsa a fogyasztók sérülésének veszélyét.
A feszültségesés elleni védelem biztosítja, hogy kellően magas feszültség esetén bekapcsoljon egy terhelés.
A kapcsolókészülék kimenetén lévő nem töltött kapacitív terhelések (pl. köztes áramkörök) a kapcsolás pillanatában rövid időre rövidzárlatos állapotot hoznak létre. Ezen áramcsúcsok elkerülése érdekében a kapacitásokat előtöltik, amíg a készülék kimenetének és a kapacitás feszültsége kiegyenlítődik.
A földzárlat a személyek és rendszerek sérülésének kockázatát rejti magában. Ezeket a veszélyeket figyelembe kell venni. Míg a zárlat elleni védelem a készülékben keletkező hibák esetén kapcsol le, a földzárlat elleni védelem a készülék és a föld közötti hibák esetén biztosít védelmet.
Az egyenáramú hálózatok egyik fő előnye, hogy az energiát vissza lehet táplálni a hálózatba. Ennek alkalmazása azonban pontos méréseket igényel. Ha pénzügyi elszámolásra használják őket, mind a váltakozó áramú (AC), mind az egyenáramú (DC) energiamérők esetében be kell tartani a hitelesítési törvény rendelkezéseit. A pontosság növelése és az átalakulási veszteségek csökkentése érdekében az egyenáramú hálózatokban közvetlenül egyenáramban történő mérésre van lehetőség. A váltakozó áramú hálózatokkal ellentétben az egyenáramú mérés egyszerűbb, mivel nem kell figyelembe venni a fáziseltolást.
Az elektromos hálózatok felügyeletének előfeltétele a mérés. A felügyelet biztosítja, hogy a rendszerben teljesüljenek a határértékek, pl. az egyenáramú hálózaton belüli feszültség nem haladhatja meg a 650 V-ot. A felügyeleti rendszernek reagálnia kell a célértékektől való eltérésekre, és ellenintézkedéseket kell kezdeményeznie. Ez jelentheti a rendszer szabályozását vagy vészhelyzetben a rendszer lekapcsolását. Az egyenáramú hálózatban a felügyelet egyszerűbb, mint a váltakozó áramú hálózatban, mivel a feszültséget "csak" állandó értéken kell tartani. Példa erre a Phoenix Contact G60-as épülete, ahol az AIC (Active-Infeed-Converter) a felügyelet és a szabályozás központi eleme. Ha a hálózat feszültsége csökken, az AIC energiát szolgáltat az akkumulátoros tárolóból vagy a váltakozó áramú hálózatból. Ha a hálózat feszültsége megemelkedik, az energia tárolásra vagy a közüzemi hálózatba visszatáplálásra kerül.
A generátorok, tárolók és fogyasztók egyenáramú hálózatba való integrálása különleges kihívásokat jelent, mint például az ívmentes kapcsolás. Minden egyenáramú leágazásnál biztosítani kell a biztonságos kapcsolást. A CONTACTRON ELR HDC az első olyan többfunkciós egyenáramú teljesítménykapcsoló a piacon, amely megfelel az egyenáramú hálózatokban való használat követelményeinek.
Az egyenáramú hálózatok ipari alkalmazása még gyerekcipőben jár. Ezért a technikai akadályok és a szabványok hiánya még mindig kihívást jelent néhány ügyfelünk számára. Ennek ellensúlyozására és az egyenáramú hálózatok elterjedésének előmozdítása érdekében a Phoenix Contact évek óta részt vesz az egyenáram témakörével foglalkozó nemzetközi kutatási projektek és grémiumok – például ODCA, Shift2DC és HybSchaDC – munkájában, és jelentős összegeket fektet be saját termékfejlesztésébe.
