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Überblick
Elektrische Gleichrichterschränke sind zentrale Stromversorgungseinrichtungen, die Wechselstrom (AC) in stabilen Gleichstrom (DC) umwandeln und in Branchen wie Industrie, Energie und Verkehr eingesetzt werden.
AC/DC-Umwandlung: Gleichrichter-Module wandeln elektrische Energie effizient in stabile Gleichspannungen um (z. B. 24 V, 48 V und 220 V Gleichstrom).
Energiemanagement: Als „Zwischenstation“ des Stromversorgungssystems verbindet es die übergeordnete Verteilungstechnik mit den nachgeschalteten Verbrauchern (z. B. Motoren, Energiespeichern und Ladestationen).
Intelligente Steuerung: Integrierte digitale Steuerungssysteme überwachen und regeln die Ausgangsparameter in Echtzeit, um die Stromqualität sicherzustellen.
Kernkomponenten
Gleichrichtung: Dreiweg-Brückengleichrichterschaltung (wahlweise mit Thyristoren/Dioden)
Transformator: 1000kVA Drei-Phasen-Trenntransformator (mit Mittelpunktspannungsregelung)
Gleichrichtermodul: Thyristormodul (z. B. MFC1000-16, Nennstrom 1000A, Spannungsfestigkeit 1600V)
Steuerung: PLC-Intelligentsteuerung (unterstützt Fernüberwachung und lokale Touchscreen-Bedienung)
Schutz: Überstrom/Kurzschlussschutz (Leistungsschalter-Automatikauslösung), Überspannungsschutz (Varistor), Unterspannungsschutz, Überhitzungsschutz (Temperatursensor gekoppelt mit Luft/Wasser-Kühlsystem)
Flussdiagramm des Wirkprinzips
Netzanschluss (380V AC)
↓
Energieverteilung Steuerschrank (Leistungsschalter schließen → Steuertransformator-Stromversorgung → Systemeinschaltung)
↓
Hauptschrank Gleichrichter (Drei-Phasen-Transformator-Spannungsregelung → Gleichrichtermodul AC→DC-Wandlung)
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Stabile DC-Ausgangsspannung (anpassbar an die Lastanforderungen, z. B. 520V DC, 1600A Hochstrom)
↓
Nachgeschaltete Last (Elektrolyse/Galvanik/DC-Motorbetrieb)
↓
Fehlerauslöser (Überlast/Kurzschluss) → Leistungsschalter ausgelöst → Systemstromausfall
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Hauptvorteile
Hohe Effizienz und Energieeinsparung
Wirkungsgrad ≥ 95 % (IGBT Lösung ), Ersparnis von über 15 % an Energie im Vergleich zu herkömmlichen Thyristor-Lösungen;
Leistungsfaktor ≥ 0,95, Reduzierung der Netzverluste;
Hohe Zuverlässigkeit
Mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) ≥ 100.000 Stunden (Vertiv-Daten);
Überlastkapazität: 150 % des Nennstroms für 2 Stunden, 200 % des Nennstroms für 1 Minute;
Flexible Anpassbarkeit
Weiter Eingangsspannungsbereich (380 V ± 15 %) passt sich instabilen Netzumgebungen an;
Anpassbare Ausgangsspannung (24 V~1500 V Gleichstrom) erfüllt unterschiedliche Lastanforderungen.
Grundparameter
| Kategorie | TECHNISCHE DATEN |
|---|---|
| Eingangsspezifikationen | - Spannung: 380 V Wechselstrom ±10 % (Drehstrom, Fünfleiter) - Frequenz: 50/60Hz - Leistungsfaktor: ≥0,95 (mit Leistungsfaktorkorrektur) |
| Ausgangsspezifikationen | - Spannungsbereich: 0 - 520V Gleichstrom (kontinuierlich einstellbar) - Nennstrom: 1600A (Dauerbelastung langfristig) - Maximale Leistung: 832kW (520V x 1600A) - Stromregelgenauigkeit: ≤±0,5% (bei Lastschwankungen von ±10%) - Welligkeitsfaktor: ≤3% (typisch) |
| Maschinelle Parameter | - Gehäusestruktur: Doppelgehäusedesign (Verteilungs- und Steuerungskombination + Gleichrichter-Hauptgehäuse) - Material: Rittal SPCC-Kaltwalzstahl, Pulverbeschichtung (RAL 7035) - Schutzart: IP54 (staub- und spritzwassergeschützt) - Abmessungen: Verteilersteuerschrank: 800 (B) × 600 (T) × 2000 (H) (mm) Gleichrichter-Hauptschrank: 1000 (B) × 800 (T) × 2200 (H) mm - Gewicht: Ca. 500 kg (Gesamtgewicht der beiden Schränke) |
Anwendungsszenarien
Industrielle Fertigung
Galvanisieren/Elektrolyse: Liefert stabile Gleichstromleistung (z. B. 1000 A bei 24 V), um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten;
Gleichstrommotorantrieb: Wird bei Geräten wie Walzwerken und Kränen eingesetzt, Regelgenauigkeit ≤0,1 %;
Schienenverkehr
U-Bahn-Traktionsstromversorgung: Ausgang 750 V/1500 V Gleichstrom, unterstützt dynamische Zug-Start- und Stoppreaktion;
Hochgeschwindigkeitsbahn-Zusatzstromversorgung: Liefert stabile 220 V Gleichstromleistung für Klima- und Beleuchtungssysteme.
Erneuerbare-Energien-Sektor
Photovoltaik-Netzanschluss: Wandelt die Wechselstromleistung des Wechselrichters in stabile Gleichstromleistung um, um Batteriespeicher oder das Netz anzuschließen;
Windenergieumwandlung: Wird zusammen mit einem Frequenzumrichter verwendet, um die drehzahlgeregelte Frequenzsteuerung eines doppelt gespeisten Motors zu realisieren. Rechenzentrum
UPS-Unterstützung: Funktioniert mit Eaton/Schneider-UPS-Systemen zusammen, um Unterstützung für Doppelwandler-Stromversorgung zu bieten;
Server-Stromversorgung: Liefert 48V Gleichstrom, unterstützt HVDC-Architektur (Hochvolt-Gleichstrom) und steigert die Effizienz um 3 %;
Elektromobilitätsladung
Schnellladestation: Liefert 1000V/600A Gleichstrom, lädt bis zu 80 % in 30 Minuten vollständig auf;
Batteriewechselstation: Schnellladung von Batteriemodulen, unterstützt gleichzeitigen Betrieb mehrerer Ladegeräte.
Energie- und Chemieindustrie
Wasserstoffherstellung durch Wasserelektrolyse: Liefert Gleichstrom mit hoher Reinheit (z. B. 5000A@48V), reduziert den Energieverbrauch auf 4,2kWh/Nm³;
Ölbohrung: Treibt Schlammkreiselpumpen, Winchen und andere Ausrüstungen an, kann bei Temperaturen von bis zu -40°C betrieben werden.
Durch die Integration effizienter Leistungsumwandlung, intelligenter Steuerung und hochzuverlässiger Konstruktion sind Stromrichter-Systemelektrikschranken zu Schlüsselkomponenten moderner Stromversorgungssysteme geworden und tragen zu industriellen Modernisierungen und Energieumwandlung bei.
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