Kierunek rozwoju napędów o zmiennej częstotliwości (VFD) wyznacza obecnie przejścia od uniwersalnych sterowników silników, które już spełniają wymagania rynku, do redukcji kosztów instalacyjnych.
Ponad 40 lat temu zbudowane na tranzystorach napędy o zmiennej częstotliwości (VFD) szybko zademonstrowały swoją zdolność do oszczędzania energii i usprawnienia procesu regulacji parametrów pracy silników elektrycznych. Kolejne generacje napędów VFD coraz lepiej sterowały pracą silników, zmniejszały swe rozmiary, a czas ich instalowania był sukcesywnie minimalizowany. Obecnie rozwój napędów VFD zmierza w kierunku przejścia od uniwersalnych sterowników silników, które już spełniają oczekiwania rynku, w stronę wykorzystania jedynego pozostającego czynnika napędzającego rynek ? zmniejszenia kosztów instalacyjnych. W obszarze tym można wyróżnić następujące trzy trendy:
1?? Oszczędność czasu
Aby skrócić czas uruchomienia, napędy VFD są projektowane dla konkretnych gałęzi przemysłu. Gotowe do pracy napędy są programowane za pomocą terminologii specyficznej dla przemysłu, parametry domyślne są dobierane pod kątem użytkownika, tworzone są nowe funkcje, a niepotrzebne usuwane. Ponadto napędy VFD są programowane z wykorzystaniem przeznaczonych dla przemysłu kreatorów, które prowadzą instalatora przez kolejne etapy prac, aż do uruchomienia napędu.
Te cechy oprogramowania mają na celu minimalizację czasu, który instalator spędza z napędem w miejscu pracy, aby zredukować koszty uruchomienia. Drugą korzyścią z opracowania dedykowanych dla przemysłu funkcji napędu jest minimalizacja czasu potrzebnego na przeszkolenie instalatorów. Realizowane jest to przez uproszczenie procedur konfiguracji napędu i wprowadzenie intuicyjnych narzędzi konfiguracyjnych.
2?? Oszczędność przestrzeni
Obudowy otwarte i o stopniu ochrony NEMA 1 są nadal standardem dla napędów VFD produkowanych w obydwu Amerykach. Są one powszechnie montowane na obudowach maszyn i ścianach budynków zakładowych lub dodawane do innej obudowy o wyższym stopniu ochrony. Jednak napędy o stopniu ochrony NEMA 12 (IP54) i NEMA 4/4X (IP66) gwałtownie zyskują na popularności, szczególnie w aplikacjach związanych z wentylatorami i pompami, gdzie układy sterujące obecnie rezydują raczej w oprogramowaniu napędu VFD, a nie logice zewnętrznej.
Napędy te są mniejsze i lżejsze od tych montowanych w innej obudowie. Ponadto sprzyjają one minimalizacji ogólnej liczby komponentów przez zredukowanie ilości oprzewodowania i złączek oraz dodatkowych elementów chłodzących. Tradycyjne pakiety sterowników z zabezpieczeniami nadprądowymi, kondycjonerami zasilania oraz układami We/Wy nadal mają mocną pozycję w przemyśle, jednak ich obudowy będą sukcesywnie stawać się bardziej wyspecjalizowane i tańsze.
3?? Ograniczanie zawartości wyższych harmonicznych
Spełnianie wymagań standardu IEEE 519-2014: Zalecana praktyka i wymagania dotyczące kontroli zawartości wyższych harmonicznych w elektrycznych systemach zasilania (Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems) stało się priorytetem w państwach leżących na wybrzeżu Pacyfiku i powoli przesuwa się na wschód. Ograniczanie wyższych harmonicznych prądu zwiększa koszty instalacyjne z perspektywy właściciela sprzętu, natomiast oszczędności kosztów pochodzą ze strony zakładu energetycznego. Redukcja harmonicznych prądu stała się tak ważna dla tych zakładów, że wiele z nich oferuje odbiorcom energii rabaty, które mają pomóc w zrekompensowaniu wyższych kosztów napędów VFD. Być może jest to obszar największej zmiany na rynku VFD w ciągu ostatnich pięciu lat. Konwencjonalne metody ograniczania harmonicznych, takie jak prostowniki 18-pulsowe i filtry wyższych harmonicznych, są obecnie zastępowane przez szeroki wachlarz aktywnych przekształtników matrycowych, które mają wyższą sprawność, zajmują mniej miejsca i są łatwiejsze w instalowaniu.
Producenci napędów VFD dokonują obecnie ewolucji swoich wyrobów i dodają do nich wiele funkcji, jednak podstawowym celem nabycia i zainstalowania takiego napędu jest redukcja kosztów. Napędy VFD, które służą zmniejszeniu całkowitych kosztów posiadania (TCO), będą nadal dominować na rynkach.
Jason Wellnitz jest menedżerem produktu w firmie Yaskawa America Inc.
