- Které vzorce lze použít k výpočtu proudu ve vodiči ve stejnosměrné síti?
- Jak určujete požadovaný průřez vodiče?
- Jak ve svých výpočtech zohledňujete očekávanou délku kabelu?
Je zřejmé, že napájení průmyslových závodů bude v budoucnosti stále častěji zajišťováno stejnosměrným proudem. Odchýlením se od předchozího napájení střídavým proudem lze dosáhnout vyšší energetické účinnosti a mnoha dalších výhod ve stále větším počtu aplikací, které již interně využívají stejnosměrné meziobvody. Společnosti tak mohou také snížit své emise CO2.
Jaké výhody a příležitosti nabízí stejnosměrný napájecí systém?
V následujícím textu najdete přehled cílů závodů napájených stejnosměrným proudem. Při plánování výstavby takové infrastruktury jsou kabely a vodiče nezbytnými součástmi. Samozřejmě Vám můžeme dodat náš sortiment stejnosměrných kabelů pro nízké napětí, který je dokonale přizpůsoben průmyslovým požadavkům.
LAPP je zakládajícím členem ODCA
LAPP se již léta aktivně podílí na výzkumných projektech na téma stejnosměrného proudu v průmyslu a v roce 2022 se stala zakládajícím členem nově vytvořené ODCA (Open Direct Current Alliance). ODCA je považován za nástupnický projekt k DC-INDUSTRIE2. Nyní se zaměřuje na výhody napájení průmyslových energetických sítí stejnosměrným proudem a potřebnou mezinárodní normalizaci stávajících koncepcí. Stejnosměrný proud je slibnou pákou, která podpoří úspěšnou energetickou transformaci a tím významně přispívá k ochraně klimatu a zdrojů.
Cíle průmyslové napájecí sítě se stejnosměrným proudem
Provádění energetické transformace a snižování emisí CO2
Myšlenka na přechod průmyslových výrobních zařízení na stejnosměrný proud není žádným výmyslem, nýbrž spíše výsledkem úspěšně realizovaných stejnosměrných projektů, jako je například DC-INDUSTRIE a DC-INDUSTRIE2, v níž průmysl a výzkum pracují na realizaci energetické transformace v průmyslové výrobě. Důležitou roli zde hraje koncepce udržitelnosti. Je to proto, že elektrické motory a pohony jsou zdaleka největšími příčinami spotřeby energie v průmyslové výrobě. Pokud by bylo možné snížit jejich požadavky na energii nebo zvýšit jejich účinnost, mělo by to přímý dopad na emise CO2 společnosti.
Větší flexibilita a stabilita dodávek díky integraci obnovitelných zdrojů energie
Nicméně stejnosměrné sítě jsou slibné také proto, že ve srovnání se střídavými sítěmi nabízejí větší flexibilitu a zároveň větší stabilitu. Při integraci obnovitelných energií využívají vysoce automatizovaná a digitálně propojená výrobní prostředí především decentralizované a autonomní napájení a doprovodnou trvale stabilní dostupnost zařízení.
Široké zapojení průmyslu urychluje standardizaci stejnosměrných systémů. Díky úzké spolupráci mezi uživateli, plánovači, výrobci, dodavateli, výzkumnými ústavy, normalizačními organizacemi a sdruženími se očekává urychlení transformace průmyslového napájení.
Kdy a pro koho je stejnosměrný proud možností?
V podstatě by každý, kdo dnes staví nové výrobní zařízení, měl prozkoumat téma napájení stejnosměrným proudem.
Která výrobní zařízení jsou vhodná pro systém DC?
- Zařízení s vysokými nároky na výkon, např. obloukové nebo svařovací aplikace
- Továrny, které vyrábějí elektřinu na místě s využitím obnovitelné energie
- Systémy, které přesně ovládají, polohují, zrychlují a brzdí zařízení či stroje pomocí různých servopohonů
- Zařízení s robotickými aplikacemi, ve kterých se provádějí dynamické pohyby
- Velké kancelářské budovy
Ať už se jedná o investiční a strojírenství, datová centra, logistiku nebo obnovitelné energie – stejnosměrné sítě se dostávají do mnoha průmyslových odvětví. Poskytneme Vám informace o výhodách napájení výrobních zařízení stejnosměrným proudem.
Ponořme se společně do procesu transformace!
Střídavý a stejnosměrný proud – jednoduché vysvětlení
Zkratky AC/DC označují víc než jen australskou rockovou kapelu. V elektrotechnice tyto zkratky vždy označovaly dva typy proudu: střídavý proud (AC) a stejnosměrný proud (DC).
Co je to střídavý proud a střídavé napětí?
Většina klasických strojů nebo domácích spotřebičů pracuje se střídavým proudem. Střídavý proud je proud, který neustále mění směr svého proudění.
Střídavé napětí se vytváří ve velkých generátorech elektráren (např. ve vodních, uhelných nebo jaderných elektrárnách). Jedná se o elektrické sinusové napětí s periodicky se měnící polaritou Jsou-li spotřebiče (v síti) připojeny, protéká sinusový proud.
Kromě systémů s jednofázovým střídavým napětím existují také systémy s třífázovým proudem. Namísto pouhého jednoho jsou zde tři vodiče se střídavým napětím s fázovým posunem 120°, které jsou schopny dodávat elektřinu do velkých strojů a zařízení, které vyžadují větší příkon.
Co je stejnosměrný proud a stejnosměrné napětí?
Počítače, mobilní telefony a dokonce i LED diody pracují se stejnosměrným proudem. Stejnosměrný proud je proud, který nemění směr svého proudění.
Stejnosměrný proud se vytváří pouze při přítomnosti stejnosměrného napětí. Jedná se o elektrické napětí, které má vždy stejnou polaritu.
5 dobrých důvodů, proč ve Vašem výrobním závodě používat stejnosměrný proud
Převedení průmyslových výrobních zařízení ze střídavého na stejnosměrný proud nabízí několik výhod:
Přesné zrychlování a brzdění strojů a zařízení pomocí servopohonů uvolňuje ve výrobní dílně velké množství energie. Tato energie, která se dodává zpět, může být dočasně „uložena“ v bateriích a dalších ukládacích systémech. To znamená, že nevyužitá energie se neztrácí, ale v případě potřeby může být využita později.
Toto zvýšení účinnosti je patrné také v případě, že zařízení má krátkodobé špičky zatížení. Požadované množství energie již nebude muset být získáváno z místní sítě, ale může být získáváno z vlastního interního uložení elektrické energie.
K zajištění napájení nezávislého na síti se používá mnoho různých zdrojů energie, jako jsou baterie, palivové články nebo obnovitelné energie, zejména fotovoltaické systémy. Jejich připojení do stejnosměrné sítě je podstatně jednodušší, protože již samy o sobě dodávají stejnosměrný proud.
Ve výrobních zařízeních existuje celá řada rychlostně řízených servopohonů časovaných frekvenčními měniči. Frekvenční měniče vyžadují ve svém vnitřním meziobvodu vždy stejnosměrný proud. Za tímto účelem se stejnosměrné napětí dočasně generuje ze střídavého napětí a pak se v závislosti na rychlosti přeměňuje na střídavé napětí s proměnnou frekvencí (princip: AC -> DC -> AC).
Ve srovnání s výrobou napájenou střídavým proudem je ve stejnosměrném systému mnohem méně míst, kde musí být energie převedena ze střídavého na stejnosměrný nebo ze stejnosměrného na střídavý proud.
Jelikož každá přeměna energie zpravidla způsobuje ztráty, lze potvrdit, že menší počet míst převodu energie povede k větším úsporám energie. Například v závislosti na aplikaci by mohly být ušetřeny ztráty z převodu mezi střídavým a stejnosměrným proudem v jednotkách procent.
Menších energetických ztrát ve stejnosměrné síti se dosahuje také díky nižšímu proudu vodičem [A], který proudí přes stejnosměrné kabely ve stejnosměrných sítích. To je způsobeno zásadně vyšším síťovým napětím ve stejnosměrné síti a vyloučením jalového výkonu. V důsledku periodického nahromadění a rozptýlení elektrických a/nebo magnetických polí ve strojích zůstává odpovídající energie ve vodičích ve formě dodatečného jalového proudu, který vedle skutečného proudu (činného proudu) způsobuje další ztráty. Tato pole jsou však nezbytná pro obsluhu strojů. Tento proces probíhá v nepřetržité smyčce a má za následek nežádoucí energetické ztráty ve střídavých sítích.
Výrobní zařízení, které má pouze jedno připojení k veřejné síti napájení střídavým proudem a je jinak vnitřně provozováno se stejnosměrným proudem, je méně ovlivněno vnějšími výkyvy energie a výpadky napětí. Zejména datová centra nebo výrobní zařízení s přesně načasovanou výrobou jsou silně závislá na nepřerušovaném napájení. V mnohem nezávislejší stejnosměrné síti s dobami odezvy v rozsahu nanosekund lze rychle kompenzovat kolísání napětí. Neplánovaným výpadkům zařízení se tak lze snadněji vyhnout a lze lépe zaručit dostupnost a funkčnost součástí zařízení nebo strojů.
Napájení stejnosměrným proudem: jaké úspory můžete očekávat?
Napájení stejnosměrným proudem slibuje nejen mnoho výhod, ale také různé úspory nákladů, které mohou umožnit rychlé odepisování instalačních nákladů.
Úspora energie prostřednictvím
- integrace skladovacích systémů,
- integrace obnovitelných zdrojů energie,
- využití veškeré rekuperační energie,
- menších přenosových ztrát.
Úspora zdrojů prostřednictvím
- kabelů s menšími průřezy a menším počtem žil (nízká potřeba mědi),
- menšího počtu měničů, menších rozměrů měniče (znamená více místa).
Ochrana proti výpadkům zařízení způsobeným vnějšími výkyvy v síti
- Zabraňuje nákladným výpadkům ve výrobním procesu a vysokým nákladům na opravy.
Jaký je rozdíl mezi stejnosměrnými a střídavými kabely?
Ve společnosti LAPP jsme světovým lídrem na trhu v oblasti kabelové a připojovací techniky a dobře známe vlastnosti kabelů pro nízké napětí. Naše vysvětlení Vám poskytuje stručný přehled klíčových rozdílů mezi střídavými a stejnosměrnými kabely:
Rozdíly v provedení
Pro přenos energie se střídavým napětím (třífázový systém) jsou potřeba 5žilové kabely; v případě stejnosměrného napětí je potřeba o 1 nebo o 2 vodiče méně. Stejnosměrný kabel se skládá z vodiče DC+ a DC- a v nejjednodušším případě z nulového vodiče.
Rozdíly v barevném značení
Vodiče kabelu speciálně konstruovaného pro stejnosměrný proud mají jiné barevné označení než vodiče kabelů pro střídavý proud. Podle DIN EN 60445 musí být vnější vodiče označeny červenou a bílou barvou, zatímco u střídavých kabelů jsou tyto vnější vodiče kódovány šedou, hnědou a černou barvou.
Použití materiálu
Vzhledem k menšímu počtu vodičů a menším průřezům vodičů je u DC kabelů obvykle zapotřebí méně mědi než u AC kabelů. V souladu s příslušnými okolnostmi je třeba věnovat pozornost vysoce kvalitní izolaci žil pro nerušené napájení stejnosměrným napětím. V tomto ohledu však neexistují žádné další specifikace oproti použití se střídavým napětím.
Výběr průřezu vodiče
Volbou správného průřezu vodičů se kabely dimenzují na požadovanou proudovou zatížitelnost. Díky příslušným ochranným prvkům jsou připojená zařízení chráněna proti přetížení a zkratu. V mnoha případech lze k určení požadovaného průřezu použít stejný postup jako u střídavých kabelů. Určete proud vodiče, vezměte v úvahu typ instalace a délku kabelu a zkontrolujte, zda je použitý materiál kabelu vhodný z hlediska své teplotní odolnosti.
Kabely a vodiče od LAPP pro plnohodnotnou stejnosměrnou síť
Ve společnosti LAPP již desítky let zkoumáme dlouhodobou stabilitu izolačních materiálů pro kabely a izolační pevnost izolace žil. Nyní jsme také průkopníky ve vývoji nízkonapěťových kabelů pro průmyslové a jiné stejnosměrné aplikace.
Obr.: Příklad vyobrazení výrobního zařízení se stejnosměrným napájením
Rozumíme Vašim problémům a máme vysoce kvalitní, nejmodernější portfolio zaměřené na stejnosměrný proud se základními komponentami pro stejnosměrnou síť.
Další cenné informace o jednotlivých produktech najdete v našem Online Shopu.