Ökad komplexitet utmanar kretskyddslösningar
Hur du kan minska CO2-utsläpp genom att välja rätt typ av kretskyddsenhet
När du arbetar inom industriell automation krävs det för att ligga i framkant inte bara effektivitet och tillförlitlighet utan också ett åtagande för hållbarhet. Många företag har olika typer av hållbarhetsmål som de arbetar mot, såsom Agenda 2020-målen.
Genom att framtidssäkra dina industriautomationssystem är de en av de viktiga delarna för att nå dessa mål. Industriautomation har kommit långt från de tidiga dagarna av mekanisk automation till dagens sofistikerade och sammankopplade system. Denna utveckling medför dock nya utmaningar, särskilt när det gäller kretskyddslösningar.
Fördelar med att välja rätt typ av kretskyddslösningar
- Förebyggande av driftstopp:
Kretskyddslösningar, såsom automatsäkringar och överspänningsskydd, spelar en avgörande roll för att förebygga driftstopp genom att snabbt isolera felaktiga komponenter och förhindra skador på hela systemet.
- Förbättra systemets tillförlitlighet
Tillförlitlighet är en hörnsten i industriautomation. Kretskyddsanordningar skyddar känsliga elektroniska komponenter från överströmmar och kortslutningar, vilket säkerställer systemets livslängd och tillförlitliga drift.
- Kontrollera energiförbrukningen
Att välja energieffektiva kretskyddslösningar, såsom smarta automatsäkringar med effektövervakning, hjälper till att minska den totala energiförbrukningen. Dessa lösningar möjliggör exakt hantering av kraftdistributionen och bidrar till mer hållbar drift.
- Anpassning till förändrade teknologier
Att framtidssäkra industriautomationssystem kräver förmåga att anpassa sig till utvecklande teknologier. Kretskyddslösningar måste vara tillräckligt mångsidiga för att rymma nya komponenter, kommunikationsprotokoll och framväxande standarder. Med modulära lösningar och delar som enkelt kan bytas minskar du också avfallet eftersom ditt system får längre livslängd.
Minska CO2-utsläppen med rätt typ av kretskyddslösning
När du utformar industriella tillämpningar har du möjlighet att fatta små beslut om komponenterna som får stor påverkan på slutprodukten. Här är några exempel på hur du, genom att välja rätt typ av kretskyddsenhet, kan minska CO2-utsläppen.
Effektreläer som minskar CO2 och TCO (totala ägandekostnaden)
Den permanenta effektförbrukningen för ett konventionellt monostabilt relä är upp till 10 eller till och med 15 watt. Vid en driftstid på 2500 h per år leder detta till ett betydande slöseri med resurser. Å andra sidan förbrukar tvålägesreläer som MPR10 från E-T-A ingen energi under drift, vilket minskar driftskostnader och CO2-utsläpp avsevärt. Det extra priset för ett energibesparande relä betalar sig mycket snabbt och OEM kan lättare nå utsläpps- och bränsleförbrukningsmål.
Minskning av koldioxidavtryck i siffror:
- Konventionellt monostabilt relä:
Följande beräkning: 15 W x 2500 h = 37,5 kWh per relä och år
Verkningsgrad diesel (30 %) x verkningsgrad lätt maskin (70 %) x energiinnehåll diesel (9,7 kWh/l) = 2,04 kWhel/l diesel ⇒ ca. 18 liter diesel per år ca. 20 € per år
- Bistabilt relä MPR10
Genom att byta till ett bistabilt relä MPR10 sparar du 18 liter diesel per år.
Årlig CO2-reduktion = 18 x 2640 g = cirka 47 kg CO2
Jämför andra E-T-A strömrelämodeller:
MPR20 = 1,4 W | EPR10 = mindre än 0,1 W
Tumregel: 100 W el = 0,1 l/100 km
Solid state-reläer
Konventionella elektromekaniska reläer använder en hållspole som måste vara permanent spänningssatt. Denna energi måste tillföras av batteriet eller generatorn via bränslet. Verkningsgraderna för generatorn och motorn måste beaktas.
En dieselmotor har en verkningsgrad på ungefär 40 %. Generatorn har en verkningsgrad på ungefär 50 %. Detta leder till en förlust på cirka 80 % av energin i dieselbränslet (total verkningsgrad 40 % x 50 % = 20 %) som omvandlas till elektrisk energi. Det gör det värt att optimera även de minsta elektriska lasterna.
För växlande komponenter innebär det att hållströmmen och effektförlusten via den inre resistansen bör vara så liten som möjligt. Dessa krav kan endast uppfyllas med en annan teknik: solid state reläer. Dessa reläer har inga rörliga delar eller elektriska växlande kontakter.
De har också en längre livslängd jämfört med elektromekaniska reläer tack vare den låga inre resistansen på endast 1 mOhm och de utsätts dessutom för betydligt mindre temperatursvängningar. Allt detta kräver mycket lägre växlingsenergi. Typiskt är hållströmmen för ett elektromekaniskt relä 30 mA upp till 200 mA. Ett solid state-relä, däremot, kräver endast en styrström på 10 mA.
Genom att byta ut fem elektromekaniska reläer mot solid state-reläer kan du spara nästan 1 A i strömförbrukning. Detta motsvarar cirka 0,3 g CO₂/km. Om CO₂‑värdena överskrider gränsen skulle detta utsläpp motsvara en påföljd på 28,50 €, det vill säga 5,70 € per relä. Fem solid state-reläer motsvarar endast 0,015 g CO₂/km. De potentiella besparingarna vid användning av solid state-reläer är enorma.
Automatsäkringar och kraftreläer för DC 48 V ombordssystem
Den ökande mängden elektriska laster kommer snart att få konventionella ombordelektriska system att nå sina gränser. Alternativt gör moderna DC 48 V-system det möjligt att spara avsevärt i vikt genom att använda mindre kabeltvärsnitt. För denna utrustning erbjuder E-T-A ett brett utbud av automatsäkringar och kraftreläer för DC 48 V ombordelektriska system i personbilar och nyttofordon.
48 V-teknik ger dokumenterade bränslebesparingar på ungefär 21 procent vid verklig stadstrafik.
Den högre driftspänningen jämfört med ett 12V/24V fordonselsystem minskar resistansförluster vid energitransmission. För det andra möjliggör den högre ombordspänningen kraftfullare elmotorer och generatorer. För det tredje ligger 48 V under säkerhetströskeln 60 VDC, över vilken standardiseringsorgan kräver större avskärmning och fysiskt skydd för elsystem.
Elektrifiering C02 reduktionsstege:
- 12V mikrohybrid 3-4% CO2-reduktion
- 48V mildhybrid 13-21% CO2-reduktion
- Fullhybrid 20-30% CO2-reduktion
- Plug-inhybrid 50-75% CO2-reduktion
- Elfordon 100% CO2-reduktion
Kraftreläer som minskar CO2 och TCO (Total Cost of Ownership)
Den permanenta effektförbrukningen hos ett konventionellt monostabilt relä är upp till 10 eller till och med 15 Watt. Vid en driftstid på 2500h per år resulterar detta i betydande resursslöseri. Å andra sidan förbrukar bistabila reläer som MPR10 från E-T-A ingen energi under drift, vilket minskar driftkostnader och CO2-utsläpp avsevärt. Den extra kostnaden för ett energisparande relä betalar sig mycket snabbt och OEM kan lättare nå utsläpps-/bränsleförbrukningsmål.
Minskning av koldioxidavtrycket i siffror:
- Konventionellt monostabilt relä:
Följande beräkning: 15W X 2500h = 37,5 kWh per relä per år
Dieseleffektivitet (30%) x effektivitet lätt maskin (70%) x energiinnehåll diesel (9,7 kWh/l) = 2,04 kWhel/l diesel ⇒ ca. 18 liter diesel per år ca. 20 € per år
- Bistabilt relä MPR10
Genom att byta till ett bistabilt relä MPR10 sparar du 18 liter diesel per år.
Årlig CO2-reduktion = 18 X 2640g = ungefär 47 kg CO2.
Jämför andra E-T-A kraftrelämodeller:
MPR20 = 1,4W | EPR10 = Mindre än 0,1W
Tumregel: 100 W el = 0,1l/100km
Solid State-reläer
Konventionella, elektromekaniska reläer använder en hållspole som måste vara permanent strömförsatt. Denna energi måste tillföras av batteriet eller generatorn via bränsle. Verkningsgraderna för generatorn och motorn måste beaktas.
En dieselmotor har en verkningsgrad på ungefär 40 %. Generatorn har en verkningsgrad på ungefär 50 %. Detta leder till en förlust på ungefär 80 % av energin i dieselbränslet (total verkningsgrad 40 % x 50 % = 20 %) när den omvandlas till elektrisk energi. Detta gör det lönsamt att optimera även de minsta elektriska lasterna.
För bryt-/kopplingselement innebär det att hållströmmen och effektförlusten via den inre resistansen bör vara så liten som möjligt. Dessa krav kan bara uppfyllas med en annan teknik: solid state-reläer. Dessa reläer har inga rörliga delar eller elektriska brytkontakter.
De har också en längre livslängd jämfört med elektromekaniska reläer på grund av den låga inre resistansen på endast 1 mOhm och utsätts också för avsevärt mindre temperaturförändringar. Allt detta kräver mycket lägre växlingsenergi. Typiskt är hållströmmen för ett elektromekaniskt relä 30 mA upp till 200 mA. Ett solid state-relä, däremot, kräver endast en styrström på 10 mA.
Genom att ersätta fem elektromekaniska reläer med solid state-reläer kan du spara nästan 1 A i energi. Det motsvarar ungefär 0,3 g CO₂/km. Om CO₂-värden överskrider gränsen skulle detta utsläpp motsvara en böter på € 28,50, € 5,70 per relä. Fem solid state-reläer motsvarar endast 0,015 g CO₂/km. Den potentiella besparingen vid användning av solid state-reläer är enorm.
