製造におけるDCにはメリットがあります ドイツのディンゴルフィング(Dingolfing)のバイエルンの街にあるパイロットシステムが、DCテクノロジが自動車製造でも用いられ成功している様子を示すことができます。

溶接ロボットとベルトコンベアのある、BMW社の製造設備内のDCシステム
ドイツのディンゴルフィング(Dingolfing)でのBMWの自動車製造と、ロボットと車体

課題 製造におけるDCグリッドでエネルギー革命を推進

サステナビリティ、カーボンニュートラル、資源の慎重な利用に対する需要の高まりは、製造におけるエネルギー革命での注目度がますます大きくなっています。特に自動車産業では、膨大なエネルギーを必要とする多くの製造ステップがあります。

DCテクノロジにより、再生可能エネルギーを効率的に使用し、エネルギーと材料資源を最善の方法で節約する機会が生まれます。

BMWの自動車製造ライン

産業では、DC中間回路上で周波数変換器を介して、多数の負荷が稼働しています。DCグリッドでは、そういったすべての負荷に対する、損失を生むAC/DC間の変換をなくすことができます。さらに、太陽光発電などの再生可能エネルギーとストレージシステムの、DCグリッドへの統合は、はるかに効率的にできます。回復による制動エネルギーからのエネルギー回収も、DCグリッドが産業用製造にとって興味深いものである一因です。
BMW Groupは、非常に早い段階からDCグリッドの確立について考えていました。
DC電源のアプローチは根本的に新しいものではありませんが、産業用DCグリッドを製造環境に実装することには、特殊な機能と技術的課題の克服が必要です。

長年にわたる協力関係のおかげで、フェニックス・コンタクトは計画と構成作業のための製品とソリューションで BMW プロジェクト チームをサポートすることができました。

Manfred Klotz, Industry and Key Account Manager Automotive
直流で動作する、自動車製造設備内の製造ロボット

ソリューション 自動車産業でのDCグリッドのセットアップ方法

2016年に、ドイツのディンゴルフィング(Dingolfing)にあるBMW Groupのプラントは、製造セルで直流を使用する研究を承認しました。BMW Groupと同様に、フエニックス・コンタクトはOpen Direct Current Alliance(ODCA)のメンバーであり、長年にわたってDCテクノロジの確立に尽力してきました。フエニックス・コンタクトは、既存のソリューション製品ラインアップを使用して、迅速にDCグリッドの設置を支援することができました。

ドイツのディンゴルフィング(Dingolfing)にあるBMW GroupのプラントのDCパイロットシステム内のDC電源モジュール

高性能19インチモジュール

製造環境内でDCインフラをセットアップするには、公共のACグリッドをまずDCグリッドに変換する必要があります。フエニックス・コンタクトの高性能なラック取付け電源により、何の問題もなくこれが可能になります。
このモジュールは合計で最大1.5 MWの電力に接続できるため、高度な柔軟性を確保することができます。しかし、このモジュールのアプリケーションの範囲はさらに幅広いです。19インチデザインの機器は、太陽光発電システム、照明、DC充電インフラなど、さまざまなDCサブネットワークを、上位のDCバスに接続することができます。30 V DC~1000 V DCという幅広い出力電圧範囲で、DCグリッド全体を徐々に上昇させることも可能です。このモジュールのパフォーマンスパラメータは、フエニックス・コンタクトのPLC Nextプラットフォームで簡単にパラメータ化できます。将来的に、個々のDCセクターをグリッドに適した方法でカップリングすることができるようになります。

DCグリッド内の設備環境内の電源とケーブル配線

DCグリッド用電源

QUINT POWER DINレール電源は、DCグリッド内で24 V DCの補助電源電圧が必要なところならどこでも使用することができます。幅広いDC入力範囲が印象的で、450 V DC~900 V DCにわたります。240 W~960 Wの性能クラスで、個々の負荷に給電することができます。既存のDCインフラのDCセクターのスイッチング、保護、予備充電は、技術的な難題です。そしてフエニックス・コンタクトはすでに完璧な解決策を手にしています。

制御盤内のCONTACTRON ELR HDC DCサーキットブレーカ

多機能DCサーキットブレーカ

既存のDCインフラのDCセクターのスイッチング、保護、予備充電は、技術的な難題です。そしてフエニックス・コンタクトはすでに完璧な解決策を手にしています。CONTACTRON ELR HDC DCサーキットブレーカは、このようなアプリケーション向けに特に設計されています。容量性負荷を、特に一般的な電圧まで上げることで、スイッチングプロセス中の電流と電圧のピークを回避するための、予備充電機能を備えています。この機器は、動作中の電圧と電流を監視し、短絡時の非常に迅速なシャットダウン時間を含め、過電流の発生時には三段階のシャットダウン機能も備えています。オペレータは重要なパラメータを、USBインターフェースから簡単に設定できます。スイッチには、IO-Linkインターフェースによるネットワーク機能もあります。

自動車製造のパイロットシステム内のArcZeroコネクタ

安全なDCコネクタ

直流と交流の決定的な違いは、負荷のある状態での切断時のアーク放電です。ACアプリケーションでは、電流と電圧は振動します。つまり、極の反転をともなうゼロ交差が、毎秒100回生じます。DCアプリケーションではそうではないため、電気アークは自動的には消滅しません。コンタクトやケースへの損傷は、DC供給システムの設定の方が頻繁に生じる傾向があり、オペレータへのリスクも大きくなります。新しいArcZeroコネクタは、DC電気アークを能動的に消火する同種内で唯一のコネクタです。アクティブインテリジェント電気コントローラで機能し、多数の挿入サイクルを確保します。このユニークな技術的アプローチにより、DCグリッドにおいて負荷のある状態でもアーク放電が発生することなく、頻繁かつ安全な挿抜が可能になります。

フエニックス・コンタクトのソリューションは、ドイツのディンゴルフィング(Dingolfing)にあるBMW Groupのプラントでも使用されています。このアプローチにより、当社はDCグリッドの飛躍的前進の先駆者となっています。

製造におけるDCグリッドのメリット 製造におけるDCのメリット

  • ACシステムと比較してエネルギー効率が大幅に向上

  • ロボットのテストセル内での回復エネルギーの利用で、エネルギー消費を削減

  • 導体断面積の縮小とケーブル数の削減で、原材料を節約

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