Netherlands
 
en
nl
 
Netherlands
 
en
nl
 

Gelijkstroom voor de efficiënte fabriek van morgen

Kennis over het onderwerp DC en geschikte kabels


Het is eigenlijk al zeker: in de toekomst zal de energievoorziening van industriële productiehallen steeds vaker plaatsvinden op basis van gelijkstroom. Door af te stappen van de bestaande wisselstroomvoeding, kunnen een hogere energie-efficiëntie en tal van andere voordelen worden gerealiseerd in steeds meer toepassingen die intern al gebruikmaken van gelijkstroom-tussencircuits. Dit betekent dat bedrijven ook hun CO2-uitstoot kunnen verminderen.


Welke voordelen en kansen biedt een gelijkstroomvoedingssysteem?


De onderstaande tekst biedt u een overzicht van de doelstellingen van fabrieken die op gelijkstroom draaien. Kabels en draden zijn essentiële componenten bij het plannen van de aanleg van een dergelijke infrastructuur. Het spreekt dan ook vanzelf dat wij u een assortiment gelijkstroomkabels voor het laagspanningsbereik bieden dat perfect is afgestemd op de eisen van de industrie.

Whitepaper 'Kabeldoorsnede bij gelijkstroom berekenen'

Onze DC-experts hebben een gids samengesteld die u kan helpen bij het berekenen en kiezen van de doorsnede voor kabels en draden in AC- en DC-systemen. Vraagt ook u zich het volgende af:

  • Wat zijn de formules om de stroom voor een gelijkstroomnet te berekenen?
  • Hoe wordt de vereiste aderdoorsnede bepaald?
  • Hoe kunt u de verwachte kabellengte integreren in uw berekening?


Voorzie in uw behoefte aan kennis en download onze gedetailleerde whitepaper.

Nu downloaden

LAPP is een van de oprichters van de ODCA


LAPP is al jarenlang actief in onderzoeksprojecten over gelijkstroom in de industrie en was in 2022 een van de oprichters van het nieuwe samenwerkingsverband ODCA (Open Direct Current Alliance ). De ODCA wordt beschouwd als een vervolgproject voor DC-INDUSTRIE2. De nadruk ligt nu op de voordelen van de levering van gelijkstroom aan industriële energienetwerken en de noodzakelijke internationale standaardisatie van bestaande concepten. Gelijkstroom is een veelbelovende hefboom om een succesvolle energietransitie te ondersteunen en levert daarmee een belangrijke bijdrage aan de bescherming van het klimaat en de hulpbronnen.

Flyer: gelijkstroom

Industriële gelijkstroomvoorziening voor productiefaciliteiten - met 's werelds eerste portfolio gelijkstroomkabels van LAPP
Nu downloaden

Whitepaper

Berekening en selectie van de doorsnede voor kabels en bekabeling in AC- en DC-systemen
Nu downloaden

Whitepaper

Vergelijking van koperdoorsnede en transmissieverliezen voor kabels en bekabeling in AC- en DC-systemen
Nu downloaden

Doelstellingen van een industrieel voedingsnet op basis van gelijkstroom


Implementatie van de energietransitie en reductie van de CO2-uitstoot

Het idee om industriële productie-installaties om te schakelen naar gelijkstroom berust niet op toeval, maar komt voort uit succesvol uitgevoerde gelijkstroomprojecten, zoals DC-INDUSTRIE en DC-INDUSTRIE2, waarin industrieën en researchafdelingen samenwerken aan de implementatie van de energietransitie in industriële productieomgevingen. Het begrip duurzaamheid speelt daarbij een sleutelrol. Immers, verreweg het hoogste energieverbruik in de industriële productie komt voor rekening van elektromotoren en aandrijvingen. Als de energiebehoefte van deze componenten kan worden verlaagd of de efficiëntie ervan kan worden verhoogd, heeft dit een directe impact op de CO2-uitstoot van een bedrijf.

Meer flexibiliteit en een stabielere voorziening door de integratie van hernieuwbare energiebronnen

Gelijkstroomnetten zijn echter ook veelbelovend omdat ze in vergelijking met wisselstroomnetten meer flexibiliteit en stabiliteit bieden. Wanneer hernieuwbare energiebronnen worden geïntegreerd, profiteren met name sterk geautomatiseerde en digitaal verbonden productieomgevingen van een decentrale en zelfvoorzienende stroomvoorziening en de daarmee gepaard gaande permanent stabiele beschikbaarheid van installaties.

De grote participatie vanuit de industrie versnelt de standaardisatie van gelijkstroomsystemen. Door nauwe samenwerking tussen gebruikers, planners, fabrikanten, leveranciers, researchinstellingen, standaardisatieorganisaties en verenigingen hoopt men deze revolutie in de industriële stroomvoorziening te versnellen.

Wanneer en voor wie is gelijkstroom een optie?


Kortom, iedereen die vandaag de dag een nieuwe installatie aanlegt, zou zich moeten verdiepen in het onderwerp energievoorziening op basis van gelijkstroom.


Voor welke productie-installaties komt een gelijkstroomsysteem in aanmerking?

  • Installaties met hoge vermogenseisen, zoals vlamboog- of lastoepassingen.
  • Fabrieken die via hernieuwbare energiebronnen hun eigen elektriciteit opwekken op locatie.
  • Installaties waarin apparaten en machines via een groot aantal servoaandrijvingen nauwkeurig worden aangestuurd, gepositioneerd, versneld en vertraagd.
  • Installaties met robottoepassingen waarin dynamische bewegingen worden uitgevoerd.
  • Grote kantoorgebouwen.

Of het nu gaat om installatie- en machinebouw, datacenters, logistiek of hernieuwbare energiebronnen – DC-netwerken vinden hun weg naar vele sectoren. Wij bieden u informatie over de voordelen van een installatievoeding op gelijkstroom.

Laten we samen het transformatieproces doorlopen!

Wisselstroom en gelijkstroom – simpel uitgelegd


De afkortingen AC/DC verwijzen ​​niet alleen naar een Australische rockband. In de elektrotechniek staan deze afkortingen altijd voor de twee soorten stroom: wisselstroom (AC) en gelijkstroom (DC).

Wat zijn wisselstroom en wisselspanning?


De meeste klassieke machines of huishoudelijke apparaten werken op wisselstroom. Een wisselstroom is een stroom die voortdurend van richting verandert.


Een wisselspanning wordt opgewekt in generatoren van grote energiecentrales (bijvoorbeeld in waterkrachtcentrales, maar ook in kolen- of kerncentrales). Dit is een elektrische, sinusvormige spanning met periodiek wisselende polariteit. Als er verbruikers (in het netwerk) zijn aangesloten, vloeit er een sinusvormige stroom.


Naast eenfase wisselspanningsystemen zijn er ook driefasen stroomsystemen. In plaats van slechts één, zijn er drie stroomvoerende geleiders met 120 faseverschoven wisselspanningen om elektriciteit te kunnen leveren aan grote machines en apparaten die meer vermogen vereisen.

Wat zijn gelijkstroom en gelijkstroomspanning?


Computers, mobiele telefoons, maar ook LED's werken op gelijkstroom. Gelijkstroom is een elektrische stroom waarin de stroomrichting niet verandert.


Gelijkstroom wordt alleen opgewekt wanneer een gelijkspanning aanwezig is. Dit is een elektrische spanning die altijd dezelfde polariteit heeft.

5 goede redenen om gelijkstroom te gebruiken in uw fabriek


Het overschakelen van industriële productie-installaties van wisselstroom naar gelijkstroom biedt verschillende voordelen tegelijk:

Dankzij de nauwkeurig geklokte versnelling en vertraging van machines en apparaten via servoaandrijvingen komt veel energie vrij in productiehallen. Deze geregenereerde energie kan tijdelijk worden 'opgeslagen' via batterijen en andere opslagapparatuur. Ongebruikte energie gaat dus niet verloren, maar kan later zo nodig zeer snel worden aangewend. Deze efficiëntieverhoging is ook merkbaar bij kortstondige piekbelastingen in de installatie.

De benodigde hoeveelheid energie hoeft in dat geval niet meer uit het lokale netwerk te worden betrokken, maar kan uit de eigen interne opslag worden gehaald.

Voor een netonafhankelijke stroomvoorziening worden veel verschillende energiebronnen gebruikt, zoals batterijen, brandstofcellen of hernieuwbare energie, met name fotovoltaïsche systemen. In een DC-netwerk kunnen deze veel eenvoudiger worden aangesloten, omdat ze van nature al gelijkstroom leveren.

Productie-installaties omvatten een groot aantal toerentalgeregelde servoaandrijvingen die worden geklokt door frequentieomvormers. Frequentieomvormers hebben in hun interne tussencircuit altijd gelijkstroom nodig. Daartoe wordt uit een wisselspanning tijdelijk een gelijkspanning opgewekt, die afhankelijk van het toerental wordt omgezet naar een wisselspanning met variabele frequentie (principe: AC ->DC -> AC).

In vergelijking met een via wisselstroom aangedreven productie zijn er in een gelijkstroomsysteem aanzienlijk minder punten waar energie moet worden omgezet van AC naar DC of van DC naar AC.

Aangezien elke energieomzetting door het werkingsprincipe omzettingsverliezen veroorzaakt, kan worden gesteld dat minder conversiepunten leiden tot energiebesparing. Afhankelijk van de toepassing kunnen bijvoorbeeld besparingen tot tien procent worden bereikt op de omzettingsverliezen tussen AC en DC.

In een gelijkstroomnet treedt ook minder energieverlies op doordat er een lagere geleiderstroom [A] door de DC-kabels van DC-netten loopt. Dit is het gevolg van de fundamenteel hogere netspanning in het DC-netwerk en het elimineren van blindvermogen. Doordat in machines periodiek elektrische en/of magnetische velden ontstaan en weer verdwijnen, oscilleert de daaraan gerelateerde energie in de aders in de vorm van een bijkomende blindstroom, die naast de eigenlijke stroom (actieve stroom) verdere verliezen veroorzaakt. Deze velden zijn echter noodzakelijk voor de werking van machines. Dit proces vindt plaats in een permanente lus en leidt in AC-netwerken tot ongewenste energieverliezen.
Een productie-installatie die slechts één aansluiting op het openbare AC-voedingsnet heeft en verder intern op gelijkstroom werkt, heeft minder last van externe energieschommelingen en spanningsstoringen. Met name datacenters en geklokte productie-installaties zijn sterk afhankelijk van een ononderbroken stroomvoorziening. In het veel meer zelfvoorzienende DC-netwerk met reactietijden in het nanosecondenbereik kunnen spanningsschommelingen snel worden gecompenseerd. Hierdoor wordt het eenvoudiger om niet-geplande stilstanden van de installatie te voorkomen en de beschikbaarheid en functionaliteit van installatie- of machinecomponenten nog beter te waarborgen.

Gelijkstroomvoeding: welke besparingen zijn mogelijk?


Gelijkstroomvoeding biedt niet alleen tal van voordelen, maar ook diverse kostenbesparingen waardoor de installatiekosten snel kunnen worden terugverdiend.

Energiebesparingen door:

  • Integratie van opslagsystemen
  • Integratie van hernieuwbare energiebronnen
  • Gebruik van de volledige regeneratie-energie
  • Lagere transmissieverliezen

Middelenbesparing door:

  • Kabels met kleinere doorsneden en minder aders (minder koper nodig)
  • Minder omvormers, kleinere omvormers (waardoor bovendien meer ruimte vrijkomt)

    
 

Bescherming tegen uitval van installaties door externe netschommelingen

  • Dure stilstanden in het productieproces en hoge reparatiekosten worden voorkomen.

Wat zijn de verschillen tussen DC-kabels en AC-kabels?


LAPP is wereldmarktleider op het gebied van kabel- en verbindingstechnologie en kent alle ins en outs van de eigenschappen van kabels voor het laagspanningsbereik. Onze uitleg geeft u een kort overzicht van de belangrijkste verschillen tussen kabels op wisselstroom en gelijkstroom:

Verschillen in opbouw

Voor de vermogensoverdracht via wisselspanning (driefasensysteem) zijn 5-aderige kabels vereist; bij gelijkspanning worden 1 of 2 aders minder gebruikt. Een DC-kabel bestaat uit een DC+ en DC- ader en in het eenvoudigste geval een nulader.

Verschillen in de kleurcodering

De aders van een speciaal voor gelijkstroom ontworpen kabel hebben een andere kleurcodering dan die van wisselstroomkabels. Volgens DIN EN 60445 moeten de buitenaders met de kleuren rood en wit worden aangeduid, terwijl deze buitenaders bij AC-kabels worden gecodeerd met de kleuren grijs, bruin en zwart.

Gebruik van materialen

Door het lagere aantal aders en de kleinere aderdoorsneden is voor DC-kabels meestal minder koper nodig dan voor AC-kabels. Voor een goed werkende gelijkspanningsvoeding moet, afgestemd op de bestaande omstandigheden, een hoogwaardige aderisolatie worden gebruikt. In dit opzicht zijn er echter geen specifiekere eisen dan bij gebruik van wisselspanning.

Keuze van de aderdoorsnede

Door de juiste aderdoorsnede te kiezen, worden de kabels gedimensioneerd op de vereiste stroombelastbaarheid. Samen met de bijbehorende beveiligingselementen worden de aangesloten apparaten beveiligd tegen overbelasting en kortsluiting. De vereiste doorsnede kan in veel gevallen op dezelfde wijze worden bepaald als bij AC-kabels. Bepaal de geleiderstroom, houd rekening met de installatiewijze en de kabellengte en controleer of het gebruikte kabelmateriaal geschikt is qua temperatuurbestendigheid.

Kabels en draden van LAPP voor een compleet DC-net


Bij LAPP doen we al tientallen jaren onderzoek naar de stabiliteit op lange termijn van isolatiematerialen voor kabels en draden en naar de isolatiesterkte van aderisolaties. Inmiddels zijn wij ook pionier in de ontwikkeling van laagspanningskabels voor industriële en andere gelijkstroomtoepassingen.

Afb.: Voorbeeldweergave van een productiehal met gelijkstroomvoeding

Wij kennen uw uitdagingen en bieden een hoogwaardig en state-of-the-art, op gelijkstroom gericht assortiment dat alle essentiële componenten voor een DC-netwerk omvat.

Meer nuttige informatie over de afzonderlijke producten vindt u in onze Online Shop.