Sweden
 
sv
en
 
SEK
Sweden
 
sv
en
 
SEK

Likström för morgondagens effektiva fabrik

Kunskap om likström och lämpliga kablar


Det har visat sig att strömförsörjningen till industriella fabriksgolv i framtiden i allt högre grad kommer att ske via likström. Genom att avvika från den tidigare AC-försörjningen (växelström) kan en högre energieffektivitet och många andra fördelar uppnås i ett ökande antal applikationer som redan internt förlitar sig på DC-mellankretsar (likström). Detta innebär att företagen också kan minska sina CO2-utsläpp.


Vilka fördelar och möjligheter erbjuder ett DC-försörjningssystem?


I följande text hittar du en översikt över målen för fabriker som levereras med likström (DC). Kablar och ledningar är viktiga komponenter när man planerar konstruktionen av sådan infrastruktur. Naturligtvis kan vi även erbjuda vårt sortiment av likströmskablar för lågspänningsområdet, som är perfekt anpassat till industrins krav.

Whitepaper ”Cable cross-section calculation for direct current” (beräkning av kabelns area för likström)

Våra DC-experter har skapat en rådgivare som kan hjälpa dig att beräkna och välja area för kablar i växelström- och likströmsystem. Fråga dig själv:

  • • Vilka formler kan användas för att beräkna ledarströmmen för ett likströmsnät?
  • • Hur fastställer du den önskade ledararean?
  • • Hur tar du hänsyn till den förväntade kabellängden i dina beräkningar?


Släck din kunskapstörst genom att ladda ner vårt detaljerade ”whitepaper”.

Ladda ner nu

LAPP är en av grundarna av ODCA


LAPP har varit aktivt involverat i forskningsprojekt om likström inom industrin i åratal och gick med i den nyligen bildade ODCA (Open Direct Current Alliance) 2022 som en av grundarna. ODCA betraktas som ett efterföljande projekt till DC-INDUSTRIE2. Fokus ligger nu på fördelarna med att försörja industriella energinät med likström och den nödvändiga internationella standardiseringen av befintliga begrepp. Likström är en lovande hjälp för att stödja en lyckad energiomställning och därmed ett viktigt bidrag till klimat- och resursskydd.

Flyer: likström

Branschens likströmsförsörjning för produktionsanläggningar – med världens första DC-kabelportfölj från LAPP
Ladda ner nu

Whitepaper

Beräkning och val av area för kablar och ledare i växelström- och likströmsystem
Ladda ner nu

Whitepaper

Jämförelse av kopparareor och överföringsförluster för kablar och ledare i växelströms- och likströmssystem
Ladda ner nu

Mål för ett industriellt försörjningsnätverk med likström


Genomföra energiomställningen och minska koldioxidutsläpp

Idén att konvertera industriella produktionsanläggningar till likström är ingen slump, utan snarare resultatet av framgångsrikt genomförda likströmsprojekt, som DC-INDUSTRIE och DC-INDUSTRIE2, där industri och forskning arbetar med att implementera energiomställningen inom industriell produktion. Konceptet hållbarhet spelar en viktig roll här. Det beror på att elmotorer och drivenheter är de i särklass största orsakerna till energiförbrukningen i industriell produktion. Om deras energikrav skulle kunna minskas eller deras effektivitet skulle öka, skulle detta ha en direkt inverkan på ett företags koldioxidutsläpp.

Större flexibilitet och försörjningsstabilitet genom integrering av förnybara energikällor

Likströmnät är dock också lovande eftersom de, jämfört med växelströmnät, erbjuder större flexibilitet samtidigt som de ger större stabilitet. När förnybara energikällor integreras, drar särskilt högautomatiserade och digitalt nätverkade produktionsmiljöer nytta av en decentraliserad och autonom strömförsörjning och den permanent stabila anläggningstillgängligheten som det medför.

Storskaligt engagemang från industrin påskyndar standardiseringen för likströmsystem. Genom ett nära samarbete mellan användare, planerare, tillverkare, leverantörer, forskningsinstitut, standardiseringsorganisationer och föreningar är förhoppningen att påskynda omställningen av den industriella strömförsörjningen.

När och för vem är likström ett alternativ?


I huvudsak bör alla som bygger en ny anläggning idag utforska ämnet strömförsörjning med likström.


Vilka produktionsanläggningar är lämpliga för ett likströmssystem?

  • Anläggningar med höga effektkrav, t.ex. ljusbågs- eller svetsapplikationer
  • Fabriker som genererar el på plats med förnybar energi
  • Anläggningar som exakt styr, positionerar, accelererar och bromsar enheter och maskiner med en mängd olika servodrivningar
  • Anläggningar med robotapplikationer där dynamiska rörelser utförs
  • Stora kontorsbyggnader

Oavsett om det gäller anläggnings- och maskinteknik, datacenter, logistik eller förnybara energikällor – likstömsnät nät gör sitt intåg i många branscher. Vi ger dig information om fördelarna med att försörja anläggningar med likström.

Låt oss tillsammans dyka ner i omvandlingsprocessen!

Växelström (AC) och likström (DC) – en enkel förklaring


Förkortningarna AC/DC betecknar mer än bara ett australiskt rockband. Inom elektroteknik har dessa förkortningar alltid stått för de två typerna av ström: växelström (AC) och likström (DC).

Vad är växelström och växelspänning?


De flesta klassiska maskiner eller hushållsapparater fungerar med växelström. Växelström är en ström som ständigt ändrar sin flödesriktning.


En växelspänning genereras i stora kraftverksgeneratorer (t.ex. i vatten-, kol- eller kärnkraftverk). Detta är en elektrisk, sinusformad spänning med periodiskt förändrad polaritet. Om förbrukare (i elnätet) är anslutna, flödar en sinusformad ström.


Förutom system med en enfasig växelspänning finns det även system med trefasström. Istället för bara en, finns det tre strömbärande ledare med 120° fasförskjutna växelspänningar för att kunna leverera el till stora maskiner och enheter som kräver mer ström.

Vad är likström och likspänning?


Datorer, mobiltelefoner och till och med lysdioder arbetar med likström. En likström är en ström som inte ändrar sin flödesriktning.


En likström genereras endast när en likspänning är närvarande. Detta är en elektrisk spänning som alltid har samma polaritet.

5 starka skäl att använda likström i fabriken


Att byta industriella produktionsanläggningar från växelström till likström kommer samtidigt med flera fördelar:

Den exakta accelerationen och bromsningen av maskiner och enheter med servodrivning frigör mycket energi på fabriksgolvet. Denna energi som matas tillbaka kan tillfälligt ”lagras” via batterier och andra lagringssystem. Det innebär att oanvänd energi inte går förlorad, utan snarare kan nås snabbt vid ett senare tillfälle om det behövs. Denna ökning av effektiviteten är också märkbar om anläggningen har kortsiktiga belastningstoppar.

Den nödvändiga energimängden behöver inte längre hämtas från det lokala nätet, utan kan hämtas från anläggningens egna interna lagring.

Många olika energikällor som batterier, bränsleceller eller förnybar energi, särskilt solcellssystem, används för att etablera strömförsörjning som är oberoende av nätet. Deras anslutning i likströmsnätet är avsevärt enklare eftersom de redan i sig levererar likström.

I produktionsanläggningar finns det en mängd olika varvtalsreglerade servodrifter som styrs av frekvensomvandlare. Frekvensomvandlare kräver alltid likström i sin interna mellankrets. För detta ändamål genereras en direkt spänning tillfälligt från en växelspänning och omvandlas sedan till en växelspänning med en variabel frekvens beroende på hastigheten (princip: AC -> DC -> AC).

Jämfört med produktion som drivs via växelström finns det betydligt färre punkter i ett likströmssystem där energi måste omvandlas från AC till DC eller från DC till AC.

Eftersom varje energiomvandling generellt orsakar omvandlingsförluster kan det fastställas att färre omvandlingspunkter leder till större energibesparingar. Exempelvis kan omvandlingsförluster mellan AC och DC i det ensiffriga procentintervallet sparas beroende på applikationen.

Färre energiförluster i likströmsnätet uppnås också tack vare den lägre ledarströmmen [A] som flödar genom likströmskablarna i likströmsnät. Detta beror på den i grunden högre nätspänningen i likströmsnätet och att tomgångseffekt undviks. På grund av den periodiska uppbyggnaden och avledningen av elektriska och/eller magnetiska fält i maskiner stannar motsvarande energi kvar i ledarna i form av en extra tomgångsström, som orsakar ytterligare förluster utöver det faktiska strömflödet (aktiv ström). Dessa fält är dock nödvändiga för att driva maskiner. Denna process sker i en kontinuerlig slinga och resulterar i oönskade energiförluster i växelströmsnät.
En produktionsanläggning som endast har en enda anslutning till det offentliga växelströmsnätet och som annars drivs med likström internt påverkas mindre av externa energifluktuationer och spänningsfel. Särskilt datacenter eller produktionsanläggningar med exakt tidsbestämd produktion är starkt beroende av en oavbruten strömförsörjning. I det mycket mer oberoende likströmsnätet med svarstider i nanosekundområdet kan spänningsfluktuationer snabbt kompenseras. Oplanerade driftstopp i anläggningar är därmed enklare att undvika och tillgången till och funktionaliteten hos anläggningskomponenter eller maskinkomponenter kan garanteras med större säkerhet.

Likströmförsörjning: vilka besparingar kan du förvänta dig?


En likströmsförsörjning medför inte bara många fördelar, utan också olika kostnadsbesparingar, vilket gör att installationskostnaderna kan amorteras i god tid.

Energibesparingar genom

  • Integrering av lagringssystem
  • Integrering av förnybara energikällor
  • Användning av all återvinningsenergi
  • Färre överföringsförluster

Resursbesparingar genom

  • Kablar med mindre area och färre ledare (lågt kopparbehov)
  • Färre omvandlare, mindre omvandlare (innebär mer utrymme)

    
 

Skydd mot driftstopp orsakade av externa nätfluktuationer

  • Dyra driftstopp i produktionsprocessen och höga reparationskostnader undviks.

Vad är skillnaden mellan likströms- och växelströmskablar?


På LAPP är vi globala marknadsledare inom kabel- och anslutningsteknik och har goda kunskaper om egenskaperna hos kablar för lågspänningsområdet. Vår förklaring ger dig en kort översikt över de viktigaste skillnaderna mellan växelströms- och likströmskablar:

Skillnader i design

5-ledarkablar krävs för kraftöverföring med växelspänning (system med trefasström); vid likspänning krävs 1 eller 2 färre ledare. En likströmskabel består av en DC+ och DC- ledare och, i det enklaste fallet, en neutral ledare.

Skillnader i färgkodning

Ledarna i en kabel som är speciellt utformad för likström är färgkodade annorlunda än växelströmskablar. Enligt DIN EN 60445 måste de yttre ledarna identifieras i rött och vitt, medan de yttre ledarna för likströmskablar är kodade i grått, brunt och svart.

Materialanvändning

På grund av ett lägre antal ledare och mindre ledararea krävs vanligtvis mindre koppar för likströmskablar än för växelströmskablar. Man måste ta hänsyn till högkvalitativ ledarisolering för intakt likspänningsförsörjning i linje med relevanta omständigheter. Det finns dock inga ytterligare specifikationer i detta avseende jämfört med användning med växelspänning.

Val av ledararea

Genom att välja rätt ledararea dimensioneras kablarna till den märkström som krävs. Med de tillhörande skyddselementen skyddas de anslutna enheterna mot överbelastning och kortslutningar. I många fall kan samma process som för växelströmskablar användas för att bestämma den area som krävs. Bestäm ledarströmmen, ta hänsyn till installationstyp och kabellängd och kontrollera om det kabelmaterial som används är lämpligt för dess temperaturbeständighet.

Kablar och ledningar från LAPP för ett fullfjädrat likströmsnät


På LAPP har vi forskat på isoleringsmaterialens långsiktiga stabilitet för kablar och isoleringsstyrkan hos ledarisolering i årtionden. Vi är nu också en pionjär inom utvecklingen av lågspänningskablar för industriella och andra likströmsapplikationer.

Fig.: Example depiction of a factory floor with a direct current supply

Vi förstår dina utmaningar och har en högkvalitativ, toppmodern portfölj som är inriktad på likström med de väsentliga komponenterna för ett likströmsnät.

Ytterligare värdefull information om de enskilda produkterna finns i vår Online Shop.