A principal diferença entre a corrente contínua (DC) e a corrente alternada (AC) está na forma como a carga elétrica passa pela rede. Na corrente contínua, a carga passa constantemente num sentido, enquanto na corrente alternada muda periodicamente de sentido.
Ao comutar em redes separadas DC, a corrente não passa por zero, como acontece em redes de corrente alternada. Isso torna a comutação de corrente contínua potencialmente mais perigosa, pois podem ocorrer arcos elétricos que são mais difíceis de extinguir. A medição em redes separadas DC é mais fácil porque a tensão e a corrente são constantes. Os valores eficazes são medidos numa rede de corrente alternada porque a tensão e a corrente variam de forma senoidal.
Os sistemas de monitorização para redes separadas DC também têm de ser concebidos para tensão e corrente constantes. Alguns tipos de falhas que ocorrem em redes de corrente alternada podem não ser detetados como, p. ex., uma falha de fase.
No âmbito do projeto DC-INDUSTRIE2, a Phoenix Contact investigou o tema de redes separadas DC com membros da indústria e da investigação. Neste contexto, foram formulados os seguintes requisitos para a comutação numa rede separada DC.
A conceção de equipamentos com comutadores de semicondutor nem sempre assegura o isolamento fiável do circuito. Por conseguinte, o isolamento galvânico de todos os polos é realizado com componentes eletromecânicos, semelhantes a contactores ou relés.
A principal tarefa de um equipamento de proteção é desligar com segurança dentro de um tempo razoável em caso de sobrecorrente ou curto-circuito. Em cargas DC, o desligamento seguro em caso de sobrecorrente ou curto-circuito é tão importante como em cargas AC. Por esta razão, o desligamento fiável é decisivo para a estabilidade e segurança destes sistemas.
Em caso de tensões muito elevadas, a proteção contra sobretensão evita em particular o perigo de danos em consumidores.
A proteção contra subtensão garante que uma carga é ligada quando a tensão é suficientemente elevada.
Cargas capacitivas não carregadas na saída do dispositivo de comutação (p. ex., circuitos intermédios) geram no momento da comutação um estado de curto-circuito por um curto período de tempo. Para evitar estes picos de corrente, as capacidades são pré-carregadas até as tensões da saída do equipamento e da capacidade serem similares.
Uma falha de ligação à terra pode causar danos a pessoas e instalações. Estes riscos devem ser considerados. Enquanto a proteção contra curto-circuito é desligada em caso de falhas no equipamento, a proteção contra falha à terra protege em caso de falhas entre o equipamento e a terra.
Uma grande essencial das redes separadas DC é a capacidade de realimentar energia. No entanto, esta aplicação requer medições exatas. Se forem usados para a faturação, os contadores de energia para corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC) estão sujeitos à Lei de Calibração alemã. Para aumentar a precisão e reduzir as perdas de conversão, em redes separadas DC recomenda-se a medição direta em DC. Ao contrário de redes de corrente alternada, a medição DC é mais simples, uma vez que não é necessário considerar o deslocamento de fase.
A medição é o pré-requisito para a monitorização em redes elétricas. A monitorização prevê o cumprimento de valores limite no sistema, p. ex., a tensão na rede separada DC não deve exceder 650 V. Em caso de divergências do valor nominal, um sistema de monitorização tem de reagir e iniciar contramedidas. Isto pode significar regular ou, em caso de emergência, mesmo desligar a instalação. A monitorização na rede separada DC é mais fácil do que na rede de corrente alternada, uma vez que a tensão "apenas" tem de ser mantida constante. Um exemplo é o G60 da Phoenix Contact. Aqui, o AIC (Active-Infeed-Converter) é o núcleo para a monitorização e a regulação. Se a tensão na rede cair, o AIC fornece energia do acumulador de bateria ou da rede AC. Se a tensão na rede aumentar, a energia é armazenada ou realimentada na rede pública.
A integração de geradores, acumuladores e consumidores na rede separada DC apresenta desafios especiais, como a comutação sem arco elétrico. A comutação segura tem de ser garantida em todas as derivações DC. O CONTACTRON ELR HDC é o primeiro disjuntor DC multifuncional do mercado que cumpre os requisitos para uso em redes separadas DC.
O uso de redes separadas DC na indústria ainda está a dar os primeiros passos. Por esta razão, os obstáculos técnicos e a falta de normas ainda representam alguns desafios para os nossos clientes. Para contrariar esta situação e impulsionar a expansão de redes separadas DC, a Phoenix Contact está envolvida há anos em projetos de investigação e comités internacionais, como a ODCA, o Shift2DC e o HybSchaDC, sobre o tema da corrente contínua, e investe bastante no desenvolvimento dos seus próprios produtos.
