Principala diferență dintre curentul continuu (CC) și curentul alternativ (CA) constă în modul în care sarcina electrică circulă prin rețea. În cazul curentului continuu, sarcina circulă constant într-o singură direcție, în timp ce în cazul curentului alternativ aceasta își schimbă direcția periodic.
La comutarea în rețelele de curent continuu, curentul nu trece prin zero, așa cum se întâmplă în rețelele de curent alternativ. Din acest motiv, comutarea curentului continuu poate fi mai periculoasă, deoarece pot apărea arcuri electrice care sunt mai greu de stins. Măsurarea în rețelele de curent continuu este mai ușoară deoarece tensiunea și curentul sunt constante. Valorile efective sunt măsurate într-o rețea de curent alternativ, deoarece tensiunea și curentul variază sinusoidal.
Sistemele de monitorizare pentru rețelele de curent continuu trebuie, de asemenea, să fie proiectate pentru tensiune constantă și curent constant. Este posibil ca unele tipuri de defecțiuni care apar în rețelele de curent alternativ să nu fie recunoscute, cum ar fi o defecțiune de fază.
Ca parte a proiectului DC-INDUSTRIE2, Phoenix Contact a cercetat subiectul rețelelor de curent continuu cu participanți din economie și cercetare. În acest context, au fost formulate următoarele cerințe pentru comutarea în rețeaua de curent continuu.
Proiectarea dispozitivelor cu comutatoare pentru semiconductoare nu asigură întotdeauna izolarea eficientă a circuitului. Prin urmare, separarea galvanică la toți polii este realizată cu componente electromecanice, similare contactoarelor sau releelor.
Sarcina principală a unui dispozitiv de protecție este deconectarea în condiții de siguranță și în timp util în caz de descărcări sau scurtcircuit. În cazul sarcinilor de curent continuu, deconectarea sigură în caz de descărcări sau scurtcircuite este la fel de importantă ca în cazul sarcinilor de curent alternativ. Din acest motiv, deconectarea eficientă este esențială pentru stabilitatea și siguranța acestor sisteme.
În cazul tensiunilor prea înalte, protecția împotriva descărcărilor previne în special pericolul de deteriorare a consumatorilor.
Protecția împotriva tensiunilor sub valoarea minimă asigură că o sarcină este pornită atunci când tensiunea este suficient de mare.
Sarcinile capacitive neîncărcate la ieșirea dispozitivului de comutare (de exemplu, circuite intermediare) generează o stare de scurtcircuit pentru o scurtă perioadă de timp la momentul comutării. Pentru a evita aceste vârfuri de curent, capacitățile sunt preîncărcate până când tensiunile de la ieșirea dispozitivului și capacitatea sunt egalizate.
Un defect de împământare prezintă pericolul de a provoca daune persoanelor și instalațiilor. Aceste pericole trebuie să fie luate în considerare. În timp ce protecția împotriva scurtcircuitului se dezactivează în caz de defecțiuni la nivelul dispozitivului, protecția împotriva defectului de împământare protejează împotriva defecțiunilor dintre dispozitiv și pământ.
Un avantaj major al rețelelor de curent continuu este capacitatea de a reintroduce energia în rețea. Cu toate acestea, această aplicație necesită măsurători precise. Contoarele de energie atât pentru curent alternativ (CA), cât și pentru curent continuu (CC) fac obiectul Actului privind calibrarea dacă sunt utilizate pentru facturarea financiară. Pentru a crește precizia și a reduce pierderile de conversie, se recomandă măsurarea directă în curent continuu în rețelele de curent continuu. Spre deosebire de rețelele de curent alternativ, măsurarea în curent continuu este mai simplă, deoarece nu trebuie luată în considerare defazarea.
Măsurarea reprezintă condiția prealabilă pentru monitorizare în rețelele electrice. Monitorizarea asigură respectarea valorilor limită în sistem, de exemplu, tensiunea în rețeaua de curent continuu nu trebuie să depășească 650 V. Un sistem de monitorizare trebuie să reacționeze la abaterile de la valorile de referință și să inițieze contramăsuri. Aceasta poate însemna reglarea sistemului sau, în caz de urgență, deconectarea instalației. Monitorizarea în rețeaua de curent continuu este mai ușoară decât în rețeaua de curent alternativ, deoarece tensiunea trebuie menținută „exclusiv” constantă. Un exemplu este All Electric Society Factory de la Phoenix Contact. Aici, AIC (Active-Infeed-Converter) este nucleul pentru monitorizare și control în circuit închis. Dacă tensiunea din rețea scade, AIC furnizează energie din sistemul de stocare a bateriei sau din rețeaua de curent alternativ. Dacă tensiunea din rețea crește, energia este stocată sau este reintrodusă în rețeaua publică.
Integrarea generatoarelor, a sistemelor de stocare și a consumatorilor în rețeaua de curent continuu ridică provocări speciale, cum ar fi comutarea fără arc electric. Comutarea în siguranță trebuie garantată la fiecare ramură de curent continuu. CONTACTRON ELR HDC este primul întrerupător de curent continuu multifuncțional de pe piață care îndeplinește cerințele pentru utilizarea în rețele de curent continuu.
Utilizarea rețelelor de curent continuu în industrie este încă în faza incipientă. Din acest motiv, obstacolele tehnice și lipsa standardelor reprezintă încă provocări pentru unii dintre clienții noștri. Pentru a contracara această situație și pentru a susține extinderea rețelelor de curent continuu, Phoenix Contact se implică de ani de zile în proiecte de cercetare și comitete internaționale precum ODCA, Shift2DC și HybSchaDC pe tema curentului continuu și investește masiv în dezvoltarea propriilor produse.
