Oglądane treści są dostosowane dla Polska. Zobacz treści dla Stany Zjednoczone | Wybierz inny kraj
Główna różnica między prądem stałym (DC) a prądem przemiennym (AC) polega na sposobie, w jaki ładunek elektryczny przepływa przez sieć. Przy prądzie stałym ładunek płynie stale w jednym kierunku, podczas gdy przy prądzie przemiennym zmienia kierunek okresowo.
Podczas przełączania w sieciach DC prąd nie przechodzi przez zero, tak jak ma to miejsce w sieciach prądu przemiennego. Powoduje to, że przełączanie prądu stałego jest potencjalnie bardziej niebezpieczne, ponieważ mogą powstawać łuki elektryczne, które trudniej jest ugasić. Pomiar w sieciach DC jest łatwiejszy, ponieważ napięcie i prąd są stałe. W sieci prądu przemiennego mierzy się wartości skuteczne, ponieważ napięcie i prąd zmieniają się sinusoidalnie.
Systemy monitorowania sieci DC muszą być również zaprojektowane dla stałego napięcia i stałego prądu. Niektóre rodzaje usterek występujących w sieciach prądu przemiennego mogą nie zostać rozpoznane, np. zanik fazy.
W ramach projektu DC-INDUSTRIE2, Phoenix Contact badał temat sieci DC we współpracy z innymi uczestnikami ze świata biznesu i nauki. W tym kontekście sformułowano następujące wymagania dotyczące przełączania w sieci DC.
W przypadku urządzeń z przełącznikami półprzewodnikowymi nie zawsze zapewniona jest niezawodna separacja obwodu. Dlatego separacja galwaniczna wszystkich biegunów jest realizowana za pomocą komponentów elektromechanicznych, podobnie jak w przypadku styczników lub przekaźników.
Głównym zadaniem urządzenia ochronnego jest bezpieczne wyłączenie urządzenia w przypadku przetężenia lub zwarcia. W przypadku obciążeń DC, bezpieczne wyłączenie w przypadku przetężenia lub zwarcia jest tak samo ważne jak w przypadku obciążeń AC. Z tego powodu niezawodne wyłączanie ma kluczowe znaczenie dla stabilności i bezpieczeństwa tych systemów.
Jeśli napięcie jest zbyt wysokie, ochrona przed przepięciami zapobiega niebezpieczeństwu uszkodzenia, w szczególności odbiorników.
Zabezpieczenie podnapięciowe zapewnia, że obciążenie jest włączane dopiero wtedy, gdy napięcie jest wystarczająco wysokie.
Nienaładowane obciążenia pojemnościowe na wyjściu aparatury łączeniowej (np. obwody pośredniczące) generują stan zwarcia przez krótki czas w momencie przełączania. Aby uniknąć szczytowych wartości prądu, kondensatory są wstępnie ładowane do momentu wyrównania napięć na wyjściu urządzenia i kondensatorze.
Doziemienie niesie ze sobą zagrożenia dla ludzi i ryzyko uszkodzenia urządzeń i instalacji. Zagrożenia te należy wziąć pod uwagę. Podczas gdy zabezpieczenie zwarciowe wyłącza się w przypadku usterek w urządzeniu, zabezpieczenie ziemnozwarciowe chroni przed usterkami między urządzeniem a ziemią.
Główną zaletą sieci DC jest możliwość dostarczania energii z powrotem do sieci. Aplikacja ta wymaga jednak precyzyjnych pomiarów. Liczniki energii zarówno do prądu przemiennego (AC), jak i prądu stałego (DC) podlegają ustawie o legalizacji, jeśli są wykorzystywane do rozliczeń finansowych. W celu zwiększenia dokładności i zmniejszenia strat konwersji, w sieciach DC zalecany jest pomiar bezpośredni w DC. W przeciwieństwie do sieci prądu przemiennego, pomiar DC jest prostszy, ponieważ nie trzeba brać pod uwagę przesunięcia fazowego.
Pomiary są podstawowym warunkiem monitorowania w sieciach elektrycznych. Monitorowanie zapewnia przestrzeganie wartości granicznych w systemie, np. napięcie w sieci DC nie może przekraczać 650 V. System monitorowania musi reagować na odchylenia od wartości zadanej i inicjować środki zaradcze. Może to oznaczać regulację systemu lub, w sytuacji awaryjnej, jego wyłączenie. Monitorowanie w sieci DC jest łatwiejsze niż w sieci prądu przemiennego, ponieważ napięcie musi być „tylko” utrzymywane na stałym poziomie. Przykładem jest All Electric Society Factory firmy Phoenix Contact. Tutaj AIC (Active Infeed Converter) jest sercem do monitorowania i regulacji. Jeśli napięcie w sieci spadnie, AIC dostarcza energię z magazynu energii lub sieci AC. Jeśli napięcie w sieci wzrasta, energia jest magazynowana lub przekazywana z powrotem do sieci publicznej.
Integracja generatorów, systemów magazynowania i odbiorników w sieci DC stwarza szczególne wyzwania, takie jak przełączanie bez łuku elektrycznego. Bezpieczne przełączanie musi być zagwarantowane na każdym odgałęzieniu DC. CONTACTRON ELR HDC jest pierwszym na rynku wielofunkcyjnym wyłącznikiem DC spełniającym wymagania do stosowania w sieciach DC.
Wykorzystanie sieci DC w przemyśle jest wciąż w powijakach. Z tego powodu przeszkody techniczne i brak standardów nadal stanowią wyzwanie dla niektórych naszych klientów. Aby temu przeciwdziałać i przyspieszyć rozbudowę sieci DC, Phoenix Contact od lat angażuje się w międzynarodowe projekty badawcze i gremia zajmujące się prądem stałym, takie jak ODCA, Shift2DC i HybSchaDC, i dużo inwestuje w rozwój własnych produktów.
