Gelijkstroom in de productie is de moeite waard In Dingolfing, Beieren, demonstreert een testfaciliteit hoe gelijkstroomtechnologie ook met succes in de automobielproductie kan worden toegepast.
Uitdaging Met gelijkstroomnetten naar de energietransitie in de productie
Toenemende eisen op het gebied van duurzaamheid, CO₂-neutraliteit en zorgvuldig gebruik van hulpbronnen richten zich steeds meer op een energietransitie in de productie. Vooral in de automobielindustrie zijn er veel productiestappen die veel energie vereisen.
Gelijkstroomtechnologie biedt een mogelijkheid om hernieuwbare energie efficiënt te gebruiken alsmede energie- en materiaalbronnen zoveel mogelijk te ontzien.
In de industrie werken veel verbruikers met frequentieomvormers op een gelijkspannings-tussencircuit. Voor al deze verbruikers wordt de verlieslatende AC/DC-conversie niet gebruikt in een gelijkstroomnet. Bovendien kunnen hernieuwbare energieën, zoals fotovoltaïsche energie en opslagsystemen, veel efficiënter worden geïntegreerd in een gelijkstroomnet. Energieterugwinning uit remenergie via recuperatie is een ander aspect dat gelijkstroomnetten interessant maakt voor industriële productie.
De BMW Group kwam daarom al in een vroeg stadium op het idee om een gelijkstroomnet op te zetten.
Hoewel de benadering van een gelijkstroomvoeding niet fundamenteel nieuw is, zijn er enkele technische hindernissen en bijzonderheden die overwonnen moeten worden bij het implementeren van een industrieel gelijkstroomnet in een productieomgeving.
Dankzij de jarenlange samenwerking kan Phoenix Contact het projectteam van BMW ondersteunen met producten en oplossingen voor plannings en projecteringswerkzaamheden.
Oplossing Hoe een gelijkstroomnet eruit kan zien in de automobielindustrie
In 2016 werd een onderzoek gestart naar het gebruik van gelijkstroom in een productiecel in de fabriek van de BMW Group in Dingolfing. Net als de BMW Group is ook Phoenix Contact lid van de Open Direct Current Alliance (ODCA) en zet zich al vele jaren in voor de ontwikkeling van gelijkstroomtechniek. Dankzij het bestaande programma van oplossingen kon Phoenix Contact daarom snel ondersteuning bieden bij de opbouw van het gelijkstroomnet.
Krachtige 19"-modulen
Om een gelijkstroominfrastructuur in een productieomgeving op te bouwen, moet het openbare wisselstroomnet eerst worden omgezet in een gelijkstroomnet. Met de krachtige voedingen voor rack-montage van Phoenix Contact is dit geen probleem.
De modulen kunnen onderling worden verbonden tot een totaal vermogen van maximaal 1,5 MW, waardoor een hoge mate van flexibiliteit wordt gegarandeerd. Het toepassingsbereik van de modulen is echter veel groter. De apparaten in 19"-formaat kunnen de verschillende DC-subnetwerken, zoals de PV-installatie, de verlichting of de DC-laadinfrastructuur, op een hoger niveau verbinden met de DC-bus. Dankzij het brede uitgangsspanningsbereik van 30 tot 1000 V DC is het ook mogelijk om het volledige gelijkstroomnet langzaam op te starten. De vermogensparameters van de modulen zijn eenvoudig te parametriseren via het PLCnext-platform van Phoenix Contact. Hierdoor kunnen de afzonderlijke DC-sectoren in de toekomst op een netvriendelijke manier aan elkaar worden gekoppeld.
Voedingen voor gelijkstroomnetten
Als in een gelijkstroomnet een hulpvoeding van 24 V DC nodig is, kunnen de DIN-rail-voedingen QUINT POWER worden gebruikt. Ze overtuigen door een breed DC-ingangsbereik van 450 tot 900 V DC. Individuele belastingen kunnen worden geleverd in de vermogensklasse van 240 tot 960 W. Het schakelen, beveiligen en voorladen van DC-sectoren op een bestaande DC-infrastructuur zijn technische uitdagingen, waarop Phoenix Contact nu al het juiste antwoord heeft.
Multifunctionele DC-vermogensschakelaar
Het schakelen, beveiligen en voorladen van DC-sectoren op een bestaande DC-infrastructuur zijn ook technische uitdagingen, waarop Phoenix Contact nu al het juiste antwoord heeft. De DC-vermogensschakelaar CONTACTRON ELR HDC is speciaal voor deze toepassingen ontwikkeld. Deze heeft een voorlaadfunctie om met name capacitieve belastingen op een gemeenschappelijke spanning te brengen en zo stroom- en spanningspieken tijdens het schakelproces te voorkomen. Het apparaat bewaakt ook de spanning en stroom tijdens het bedrijf en heeft een drietraps uitschakelfunctie in geval van overstroom, inclusief zeer snelle uitschakeltijden bij kortsluiting. Operators kunnen de essentiële parameters gemakkelijk instellen via de USB-interface. De schakelaar biedt ook netwerkmogelijkheden met een IO-Link-interface.
Veilige DC-connector
Een doorslaggevend verschil tussen gelijkstroom en wisselstroom is de vlamboog tijdens ontkoppelingsprocessen onder belasting. Bij wisselstroomtoepassingen oscilleren stroom en spanning. Dit betekent dat nuldoorgangen met poolomkering 100 keer per seconde voorkomen. Dit is niet het geval bij gelijkstroomtoepassingen, dus een mogelijke vlamboog wordt niet automatisch gedoofd. In deze voedingsnetvorm is de schade aan contacten en behuizingen groter en is er een groter risico voor de operators. De ArcZero-connector is de enige connector in zijn soort die de gelijkstroom-vlambogen actief dooft. Deze werkt met een actieve intelligente elektronische besturing, wat voor een groot aantal steekcycli zorgt. Dankzij deze unieke technologische benadering is het veelvuldige en veilige insteken en loskoppelen onder belasting zonder vlamboog in gelijkstroomnetten mogelijk geworden.
De oplossingen van Phoenix Contact worden ook gebruikt in de fabriek van de BMW Group in Dingolfing. Daarmee leveren we pionierswerk voor de doorbraak van gelijkstroomnetten.
Voordelen van gelijkstroomnetten in de productie Waarom gelijkstroom in de productie de moeite waard is
-
Aanzienlijk hogere energie-efficiëntie in vergelijking met wisselstroominstallaties
-
Gebruik van recuperatie-energie in de robot-testcellen vermindert het energieverbruik
-
Besparing van grondstoffen door kleinere aderdoorsnede en minder leidingen