La differenza principale tra corrente continua (DC) e corrente alternata (AC) sta nel modo in cui la carica elettrica fluisce attraverso la rete. Con la corrente continua, la carica scorre costantemente in una direzione, mentre con la corrente alternata cambia direzione periodicamente.
Durante la commutazione nell'alimentazione in DC, la corrente non passa per lo zero come nell'alimentazione in AC. Questo rende la commutazione della corrente continua potenzialmente più pericolosa, in quanto possono verificarsi archi voltaici più difficili da spegnere. La misurazione nell'alimentazione in DC è più semplice perché la tensione e la corrente sono costanti. I valori efficaci vengono misurati in un'alimentazione in AC, perché la tensione e la corrente variano in modo sinusoidale.
Anche i sistemi di monitoraggio per l'alimentazione in DC devono essere progettati per una tensione e una corrente costanti. Alcuni tipi di guasti che si verificano nell'alimentazione in AC possono non essere riconosciuti, come ad esempio la mancanza di una fase.
Nell'ambito del progetto DC-INDUSTRIE2, Phoenix Contact ha svolto ricerche sul tema dell'alimentazione in DC con utenze dell'industria e della ricerca. In questo contesto sono stati formulati i seguenti requisiti per la commutazione nell'alimentazione in DC.
La progettazione di dispositivi con interruttori a semiconduttore non sempre garantisce un isolamento affidabile del circuito elettrico. Pertanto, l'isolamento galvanico su tutti i poli è realizzato con componenti elettromeccanici, simili ai contattori o ai relè.
Il compito principale di un dispositivo di protezione è quello di spegnersi in modo sicuro entro un tempo ragionevole in caso di sovracorrente o cortocircuito. Con i carichi in corrente continua, la disattivazione sicura in caso di sovracorrente o cortocircuito è altrettanto importante che con i carichi in corrente alternata. Per questo motivo, una disattivazione affidabile è fondamentale per la stabilità e la sicurezza di questi sistemi.
In caso di tensioni troppo elevate, la protezione contro le sovratensioni previene il pericolo di danni soprattutto alle utenze.
La protezione contro le sottotensioni garantisce l'attivazione di un carico quando la tensione è sufficientemente alta.
I carichi capacitivi non caricati all'uscita del dispositivo di commutazione (ad esempio, i circuiti intermedi) generano uno stato di cortocircuito per un breve periodo al momento della commutazione. Per evitare questi picchi di corrente, i condensatori vengono precaricati fino a quando le tensioni dell'uscita del dispositivo e del condensatore sono equalizzate.
Una dispersione a terra comporta il rischio di causare danni a persone e sistemi. Questi pericoli devono essere presi in considerazione. Mentre la protezione da cortocircuito si disattiva in caso di guasti nel dispositivo, la protezione da dispersione a terra protegge dai guasti tra il dispositivo e la terra.
Uno dei principali vantaggi dell'alimentazione in DC è la possibilità di reimmettere energia nella rete. Tuttavia, questa applicazione richiede misure precise. Gli Energy Meter sia per la corrente alternata (AC) che per la corrente continua (DC) sono soggetti alla legge di calibrazione se vengono utilizzati per la fatturazione finanziaria. Per aumentare la precisione e ridurre le perdite di conversione, nell'alimentazione in DC si raccomanda una misurazione diretta in DC. A differenza dell'alimentazione in AC, la misurazione in DC è più semplice, poiché non è necessario tenere conto dello sfasamento.
La misurazione è il presupposto per il monitoraggio nelle reti elettriche. Il monitoraggio prevede il rispetto dei valori limite nel sistema, ad esempio la tensione nella rete DC non deve superare i 650 V. Un sistema di monitoraggio deve reagire agli scostamenti dai valori target e avviare contromisure. Ciò può significare regolare l'impianto o, in caso di emergenza, spegnerlo. Un monitoraggio della DC Power Grid è più semplice rispetto a quello dell'alimentazione in AC, poiché la tensione deve essere mantenuta "solo" costante. Ne è un esempio la All Electric Society Factory di Phoenix Contact. L'AIC (Active Infeed Converter) è il cuore del monitoraggio e della regolazione. Se la tensione nella rete si abbassa, l'AIC fornisce energia dalla batteria di accumulo o dall'alimentazione in AC. Se la tensione nella rete aumenta, l'energia viene immagazzinata o reimmessa nella rete pubblica.
L'integrazione di generatori, sistemi di accumulo e utenze nell'alimentazione in DC pone sfide particolari, come la commutazione senza archi voltaici. La sicurezza di commutazione deve essere garantita su ogni diramazione DC. Il CONTACTRON ELR HDC è il primo interruttore di potenza DC multifunzione sul mercato che soddisfa i requisiti per l'uso nell'alimentazione in DC.
L'uso dell'alimentazione in DC nell'industria è ancora agli inizi. Per questo motivo, gli ostacoli tecnici e la mancanza di standard rappresentano ancora una sfida per alcuni dei nostri clienti. Per contrastare questo fenomeno e promuovere l'espansione dell'alimentazione in DC, Phoenix Contact partecipa da anni a progetti di ricerca e comitati internazionali come ODCA, Shift2DC e HybSchaDC sul tema della corrente continua e investe molto nello sviluppo dei propri prodotti.
