Rynek niskonapięciowych przetwornic częstotliwości przechodzi obecnie głębokie zmiany. Tradycyjnie przetwornice były traktowane i sprzedawane jako samodzielne komponenty, jednak obecne wymagania konstruktorów maszyn i użytkowników końcowych wymusiły bardziej holistyczne postrzeganie przetwornic jako części całego rozwiązania systemowego.

Mówiąc dokładniej, popyt na bardziej modułowe, kompaktowe maszyny zwiększył innowacyjność na rynku napędów, prowadząc do opracowania rozwiązań oszczędzających miejsce. W niniejszym artykule przeanalizujemy kilka innowacji na rynku niskonapięciowych przetwornic częstotliwości, a mianowicie napędy wieloosiowe, zintegrowane napędy silnikowe i półprzewodniki szerokopasmowe, a także ich potencjalny wpływ na rynek.

Kompaktowe napędy wieloosiowe rewolucjonizują konstrukcję i elastyczność maszyn

Koncepcja wieloosiowości była historycznie cechą charakterystyczną serwonapędów i nie była powszechnie kojarzona z niskonapięciowymi napędami silnikowymi. Jednak niedawno wydane oferty Delta Electronics i Inovance zmieniły ten stan rzeczy. Na targach SPS 2022 firma Inovance zaprezentowała kompaktowy napęd wieloosiowy MD-800, a w sierpniu następnego roku Delta Electronics ogłosiła premierę MX300.

Napędy te umożliwiają jednej jednostce napędowej sterowanie wieloma silnikami.Według Delta Electronics, pojedynczy moduł prostownika może obsługiwać do 6 modułów falownika i kontrolować do 15 osi.Oznacza to znaczną oszczędność miejsca w porównaniu z tradycyjnymi konfiguracjami z jednym napędem i jednym silnikiem. Delta Electronics i Inovance twierdzą, że wykorzystanie tych kompaktowych napędów wieloosiowych może zaoszczędzić 50% miejsca w szafie, ułatwiając instalację. W rezultacie ten typ produktu pozwala na znacznie wyższy poziom elastyczności w projektowaniu maszyn.

Podobny trend zaobserwowaliśmy w naszym inauguracyjnym badaniu dotyczącym napędów ultraniskonapięciowych (<60 V).Wcześniejszy nacisk na projektowanie maszyn pod kątem optymalnej wydajności w celu osiągnięcia wysokiej przepustowości przesunął się w kierunku projektowania elastycznych maszyn.Nasza analiza wskazuje, że kompaktowy typ produktu wielonapędowego może stać się konkurentem zdecentralizowanych i montowanych na silniku napędów w zastosowaniach i procesach wymagających dodatkowej elastyczności.

Rozwój wysokowydajnych silników napędza trend integracji

W tym samym duchu, umożliwiającym większą elastyczność maszyn, integracja napędów i silników jest od dawna omawiana na rynku niskonapięciowych przetwornic częstotliwości.Podczas gdy trend ten był powszechny w niskich zakresach mocy z silnikami komutowanymi elektronicznie (EC) (poza zakresem naszych obecnych badań), niektórzy gracze robią postępy w kierunku integracji silników i napędów o większej mocy.

Firmy Rockwell Automation i Infinitum ogłosiły niedawno utworzenie spółki joint venture w celu opracowania nowej klasy wysokowydajnych, zintegrowanych napędów i silników niskonapięciowych.Ich współpraca, która łączy technologię napędową Rockwell PowerFlex z ultra-wysokowydajnym systemem silników z rdzeniem powietrznym Infinitum, ma na celu stworzenie produktu, który oszczędza energię i obniża koszty dla klientów przemysłowych, pomagając im jednocześnie stać się bardziej zrównoważonymi. Oczekuje się, że zintegrowany system silnika będzie miał o 50% mniejszy rozmiar i wagę niż tradycyjny system silnika, skutecznie zmniejszając ślad napędu.

W przeszłości głównym wyzwaniem związanym z integracją silników i napędów o wyższych zakresach mocy było nadmierne wytwarzanie ciepła. Ostatnio jednak półprzewodniki o szerokiej przerwie energetycznej zostały wymienione jako obiecujące rozwiązanie tego problemu.

Wyzwania i możliwości dla półprzewodników szerokoprzerwowych

Półprzewodniki szerokoprzerwowe, charakteryzujące się dużą przerwą energetyczną pomiędzy pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa, oferują szereg zalet w porównaniu z ich tradycyjnymi odpowiednikami. Zdolność tych półprzewodników do pracy w wyższych temperaturach, napięciach i częstotliwościach czyni je idealnymi do zastosowań w energoelektronice, takich jak pojazdy elektryczne, systemy energii odnawialnej i urządzenia komunikacyjne o wysokiej częstotliwości.