Doğru akım (DC) ile alternatif akım (AC) arasındaki temel fark, elektrik yükünün şebekeden akış şeklidir. Doğru akım durumunda yük sürekli olarak tek yönde akarken, alternatif akım durumunda periyodik olarak yön değiştirir.
DC şebekelerde anahtarlama yapılırken, AC şebekelerde olduğu gibi akım sıfırdan geçmez. Bu, doğru akımın değiştirilmesini potansiyel olarak daha tehlikeli hale getirir, çünkü söndürülmesi daha zor olan elektrik arkları ortaya çıkabilir. Gerilim ve akım sabit olduğu için DC şebekelerde ölçüm yapmak daha kolaydır. Bir AC şebekesinde, RMS değerleri ölçülür çünkü gerilim ve akım bir sinüs dalga formunu izleyerek değişir.
DC şebekeler için izleme sistemleri de sabit voltaj ve sabit akım için tasarlanmalıdır. Faz arızası gibi AC şebekelerinde meydana gelen bazı arıza türleri tespit edilemeyebilir.
DC INDUSTRY2 projesinin bir parçası olarak Phoenix Contact, sektörden ve araştırmadan katılımcılarla birlikte DC şebekeleri konusunu araştırdı. Bu çerçevede, DC şebekelerde anahtarlama için aşağıdaki gereksinimler formüle edilmiştir.
Yarı iletken anahtarlara sahip cihazlar için tasarım her zaman devrenin güvenilir bir şekilde izole edilmesini sağlamaz. Bu nedenle, tüm konumlarda elektrik yalıtımı, kontaktörler veya rölelerde olduğu gibi elektromekanik bileşenlerle gerçekleştirilir.
Bir koruyucu cihazın ana görevi, aşırı akım veya kısa devre durumunda makul bir süre içinde güvenli bir şekilde kapatmaktır. DC yükler söz konusu olduğunda, aşırı akım veya kısa devre durumunda güvenli kapatma, AC yükler için olduğu kadar önemlidir. Bu nedenle, güvenilir kapatma bu sistemlerin kararlılığı ve güvenliği için çok önemlidir.
Gerilimlerin çok yüksek olması durumunda, aşırı gerilim koruma sistemi özellikle yüklerin zarar görme riskini önler.
Düşük gerilim koruma sistemi, bir yükün yeterince yüksek bir gerilimde açılmasını sağlar.
Anahtarlama anında, anahtarlama cihazının çıkışındaki şarj edilmemiş kapasitif yükler (örn. ara devreler) kısa bir süre için kısa devre durumu oluşturur. Bu akım piklerinden kaçınmak için kapasitörler, cihaz çıkışı ve kapasitör gerilimleri uyumlu hale gelene kadar önceden şarj edilir.
Bir toprak arızası, insanlara ve sistemlere zarar verme riski taşır. Bu tehlikeler göz önünde bulundurulmalıdır. Kısa devre koruması cihazdaki hatalar durumunda kapanırken, toprak hatası koruması cihaz ile toprak arasındaki hatalara karşı koruma sağlar.
DC şebekelerin önemli bir avantajı, enerjiyi geri besleme yeteneğidir. Ancak, bu uygulama hassas ölçüm gerektirir. Hem alternatif akım (AC) hem de doğru akım (DC) için enerji sayaçları, finansal faturalandırma için kullanıldığında Kalibrasyon Yasasına tabidir. DC şebekelerde, doğrudan DC ölçümü doğruluğu artırmak ve dönüşüm kayıplarını azaltmak için idealdir. AC şebekelerin aksine, faz kaymalarının dikkate alınması gerekmediğinden DC ölçümü daha kolaydır.
Ölçüm, elektrik şebekelerinde izleme için ön koşuldur. İzleme, sistemde sınır değerlere uyulmasını sağlar. Örneğin, DC şebekesindeki gerilim 650 V'u aşmamalıdır. Ayar noktası sapmaları durumunda, bir izleme sistemi yanıt vermeli ve karşı önlemleri başlatmalıdır. Diğer yandan bu, sistemin düzenlenmesi veya acil bir durumda kapatılması anlamına gelebilir. AC güç şebekesinin aksine, DC şebekesinde izleme daha basittir çünkü "sadece" gerilimin sabit tutulması gerekir. Phoenix Contact'ın All Electric Society Fabrikası bu türden bir örnektir. Burada AIC (Aktif Besleme Dönüştürücü), izleme ve kapalı çevrim kontrolünde çok önemli bir rol oynar. Şebekedeki gerilim düşerse, AIC batarya depolama sisteminden veya AC şebekesinden güç sağlar. Şebekedeki gerilim artarsa, enerji ya depolanır ya da kamu şebekesine geri beslenir.
Jeneratörlerin, depolama sistemlerinin ve yüklerin DC şebekesine entegrasyonu, arksız anahtarlama gibi özel zorluklar ortaya çıkarır. Her DC branşmanında güvenli anahtarlama sağlanmalıdır. CONTACTRON ELR HDC, DC şebekelerde kullanım gereksinimlerini karşılayan piyasadaki ilk çok işlevli DC devre kesicidir.
DC şebekelerin endüstride kullanımı yeni yeni yaygınlaşmaya başlıyor. Bu nedenle, teknik engeller ve standart eksikliği şu anda müşterilerimiz için hala bazı zorluklar oluşturmaktadır. Buna karşı koymak ve DC şebekelerin gelişimini teşvik etmek için Phoenix Contact yıllardır doğru akım konusunda ODCA, Shift2DC ve HybSchaDC gibi uluslararası araştırma projelerinde ve komitelerde yer almakta ve kendi ürün geliştirmesine büyük yatırımlar yapmaktadır.
