Falowniki - coraz większa konkurencja na krajowym rynku

Przemienniki częstotliwości produkcji Vacon z oferty Telko-Poland

Falowniki są stosowane coraz powszechniej ze względu na rosnące zapotrzebowanie i malejącą cenę przy coraz większych możliwościach technicznych. Obecnie rynek falowników jest chłonny, roczne tempo wzrostu wynosi 10 proc.

Na naszym rynku działa bardzo wielu dostawców tych urządzeń. Znajdują się one w ofercie firm sprzedających komponenty automatyki przemysłowej. Dostępny jest tak szeroki ich wybór, że można kupić falownik dokładnie spełniający oczekiwania pod względem parametrów, jakości i ceny.

Odbiorcami falowników są krajowi producenci i użytkownicy maszyn. – Szacunkowa wartość krajowego rynku przemienników częstotliwości wynosi około 30-35 mln euro. Roczny wzrost wartości rynku szacowany jest na około 10 proc.

Falowniki to urządzenia standardowe, stosowane coraz powszechniej ze względu na rosnące zapotrzebowanie i malejącą cenę przy coraz większych możliwościach technicznych.Obecnie rynek jest chłonny, w naszej ocenie rozwija się równomiernie we wszystkich sektorach: od najprostszych falowników skalarnych, przez falowniki wektorowe z otwartą pętlą sprzężenia i te bardziej zaawansowane, z zamkniętą pętlą sprzężenia, po serwonapędy.

Rynek rozwija się również od strony podażowej. Zwłaszcza na rynku urządzeń o mało zaawansowanej funkcjonalności działa coraz więcej firm, oferowanych jest coraz więcej typów coraz tańszych urządzeń, w tym importowanych z Chin. Zjawisko, które może cieszyć klientów, powoduje presję cenową na wszystkich dostawców w tym sektorze. 

Falowniki wektorowe serii ACS350 produkcji ABB

 Jak wybrać falownik?

Wybierając falownik spośród wielu modeli dostępnych na rynku należy kierować się przede wszystkim jakością i wymogami aplikacyjnymi, wynikającymi z potrzeb urządzenia w jakim przetwornica częstotliwości zostanie zastosowana. – Najważniejsze to umieć odpowiedzieć na pytanie, jakie potrzeby w danym procesie technologicznym są najbardziej istotne i dobrać najlepsze rozwiązanie. Najlepszym wyjściem jest kontakt z doświadczonymi przedstawicielami techniczno-handlowymi, którzy zapewnią i doradzą odpowiednie i optymalne rozwiązanie.

Wyznacznikami jakości przetwornic częstotliwości są przede wszystkim niezawodność i funkcjonalność oraz wysoka sprawność, która zapewnia energooszczędność poprzez optymalizacje zużycia energii i niskie straty eksploatacyjne. To wszystko prowadzi do wyraźnych oszczędności po stronie użytkownika. Często bowiem klienci nie zdają sobie sprawy iż tanie produkty są tanie tylko podczas zakupu. Natomiast zwiększone koszty wynikające z niskiej jakości muszą ponosić w trakcie całej ich eksploatacji.
W przypadku złożonych aplikacji i współpracy w systemach z nadrzędnymi sterownikami PLC, komputerami przemysłowymi, czy systemami typu SCADA, bardzo ważna jest możliwość pracy przetwornic częstotliwości z różnymi sieciami i protokołami komunikacyjnymi. Ważnymi cechami są możliwość komunikacji z falownikiem w języku polskim (wyświetlacz LCD z językiem polskim) oraz dostępność polskojęzycznej dokumentacji technicznej. – Warto też interesować się, czy falownik jest wyposażony w przeciwzakłóceniowy filtr RFI i czy w związku z tym spełnia odpowiednie normy z zakresu kompatybilności elektromagnetycznej EMC. Dzięki odpowiedniej filtracji zakłóceń falownik nie będzie zakłócał innych urządzeń elektronicznych pracujących w otoczeniu.

Do innych bardzo istotnych cech falowników zaliczyć można: obecność wewnętrznego dławika sieciowego ograniczającego THDiu zasilania i poprawiającego odporność na przepięcia pochodzące z sieci, informację o tym, z jak długim ekranowanym kablem silnikowym może pracować falownik bez stosowania dodatkowych filtrów silnikowych i czy dostępne są bezpłatne programy narzędziowe dla obsługi przemiennika częstotliwości z komputera PC.

Falowniki wektorowe Omron Electronics

 
„Specjalizacja" falowników

Falownika nie należy traktować jako produkt uniwersalny – ze względu na cechy i cenę poszczególne modele najczęściej stosowane są do określonych rodzajów aplikacji. – Dedykowanie przetwornicy częstotliwości polega na dopasowaniu urządzenia do potrzeb w danych gałęziach przemysłu. To znaczy np., że nie mają one funkcji, za które klient musiałby zapłacić, a nie będzie z nich korzystał.

Z tego powodu oraz aby ułatwić klientowi orientację w gąszczu ofert, większość dostawców kieruje komunikaty marketingowe do konkretnych branż. – Ze względu na zakres mocy czy sposób sterowania pewne modele są już na wstępie segmentowane i przypisywane danym kręgom użytkowników. Nie zmienia to faktu, że falowniki są opracowane głównie pod kątem posiadanych funkcjonalności, a nie konkretnych branż czy segmentów rynku.

Współczesne aplikacje wymagają często unifikacji kilku cech w jednym urządzeniu. Co więcej, rozwój technologiczny pozwala na powiększanie tego „arsenału" funkcjonalności, utrzymując stały poziom cen produkcji urządzeń lub wręcz je obniżając.

Chociaż obecnie najwięcej sprzedaje się prostych falowników skalarnych i wektorowych, to w przyszłości na naszym rynku dominować będą falowniki serwo. Krajowi producenci maszyn muszą inwestować w rozwój technologiczny swoich produktów, gdyż w przeciwnym razie nie będą oni w stanie wytrzymać konkurencji tanich produktów z Chin. Będą musieli dostarczać urządzenia bardziej zawansowane, np. pod względem dokładności i energooszczędności.
Za jakiś czas zwykłe falowniki zostaną wyparte przez serwonapędy, tak jak to miało miejsce wcześniej, gdy falowniki wyparły sterowniki silników prądu stałego. Stało się tak, ponieważ możliwości falowników powiększały się, a ich ceny malały. Tak samo będzie z serwonapędami, które w stosunku do falowników są dokładniejsze i bardziej dynamiczne, chociaż na razie pozostają droższe. 

Przemienniki częstotliwości produkcji Danfoss

O co pytają klienci?

Kryteria, którymi kierują się klienci, dokonując zakupu, zależą w dużym stopniu od zaawansowania technicznego układu, do którego falownik ma być włączony, wiedzy technicznej klienta oraz znaczenia danego napędu dla całości procesu technologicznego. Jeżeli głównym kryterium wyboru ma być niski koszt, najważniejszą rolę będzie odgrywać cena falownika, natomiast parametry techniczne, jak np. ilość generowanych harmonicznych do sieci, przeciążalność, oraz jakość regulacji mają tutaj nieco mniejsze znaczenie.

W sektorach rynku najprostszych falowników wektorowych i skalarnych wybór polega na wyborze ceny falownika. Rynek ten jest bardzo nasycony, operuje na nim wielu dostawców, dostępne są liczne produkty.
Dobierając falownik do układów o znacznym stopniu zaawansowania technologicznego oraz dużej priorytetowości, klienci kierują się parametrami technicznymi, możliwościami konfiguracyjnymi zarówno samego falownika, jak i oprogramowania, niezawodnością, dostępnością części zamiennych i serwisu, a dopiero następnym kryterium, chociaż bardzo ważnym, jest cena.

W przypadku falowników bardziej zaawansowanych, wymagających zaprogramowania, wraz z produktem sprzedaje się wiedzę poprzez doradztwo i wdrożenie, czyli zaprogramowanie falownika. Z klientami z tej grupy negocjuje się serwis posprzedażowy, w opinii klienta liczy się jakość i marka dostawcy.

Chociaż dostawcy udostępniają potencjalnym klientom szczegółowe specyfikacje techniczne oferowanych urządzeń, klienci komunikują się z nimi bezpośrednio i pytają o szczegóły. – To, czy dostępne informacje o parametrach technicznych są wystarczające, zależy od tego, czy klient ma doświadczenie z określonym typem falownika. Często klienci oprócz specyfikacji technicznej potrzebują praktycznej porady. 

Serwoprzemiennik 9400 z oferty Lenze

Bariery rozwoju rynku

Rynek jest mało otwarty na rozwiązania innowacyjne. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy jest brak dostatecznej wiedzy technicznej użytkowników. Nowoczesne przemienniki częstotliwości posiadają bardzo duże możliwości konfiguracji zarówno sprzętowej, jak i programowej, co często umożliwia eliminację zewnętrznych obwodów sterowania. Pozwalają też zaoszczędzić energię. Jednak czasami nawet takie argumenty nie wystarczają, aby przekonać klienta, od lat stosującego stare rozwiązanie, które według niego jest sprawdzone.

Kolejną przeszkodą na drodze do stosowania nowoczesnych rozwiązań jest brak dbałości o jakość i ilość zużywanej energii. Najnowsze rozwiązania w dziedzinie napędów oraz energoelektroniki sprawiają, że ilość harmonicznych wprowadzanych przez napędy do sieci zasilającej może być znikoma, co w znacznym stopniu wpływa na poprawę funkcjonowania innych odbiorów. Ale nawet wskazanie ilości energii, którą można zaoszczędzić, a w niektórych przypadkach nawet zwrócić do sieci przy zastosowaniu przemienników częstotliwości, i co za tym idzie szybszy zwrot poniesionych kosztów często nie są wystarczającymi argumentami, by użytkownicy zdecydowali się na zakup nowocześniejszego przemiennika.
Z tych powodów na rynku funkcjonuje sporo napędów wyprodukowanych nawet zupełnie niedawno, z rozwiązaniami, które nie należą do najnowszych. Niechęć do zmian oraz presja cenowa sprawiają, że wybierane są układy napędowe o gorszych parametrach i mniejszej funkcjonalności .

Dostawcy falowników dysponują narzędziami informatycznymi, które umożliwiają – po wprowadzeniu stosownych danych – obliczenie kwoty, jaką w czasie roku lub kilku lat można zaoszczędzić, zakupując nowoczesne urządzenie. – Skuteczność tych argumentów jest różna w zależności od tego, czy klient jest otwarty na nowe rozwiązania?

Rozwój funkcji bezpieczeństwa i integracja z PLC

Rozwój technologii falowników będzie przebiegał w dwóch kierunkach. Pierwszy z nich to integracja funkcji bezpieczeństwa w falowniku:
• w zakresie bezpieczeństwa procesu produkcyjnego to tzw. „bezpieczny moment" („safe stand still") – umożliwiający podtrzymanie momentu obrotowego silnika i wyłączenie go w odpowiednim czasie;
• w zakresie bezpieczeństwa użytkowania maszyny to funkcja „bezpiecznego pola" tworzonego np. z zastosowaniem fotokomórek (maszyna jest zatrzymywana na skutek niepożądanego zbliżenia się pracownika).

Drugi kierunek rozwoju technologii falowników to integracja ze sterownikiem PLC (obecnie zwykle sterownik kupuje się osobno), a obowiązującą tendencją jest miniaturyzacja falowników.

Bardzo dużą rolę odgrywa tutaj rozwój energoelektroniki, który sprawia, że półprzewodnikowe układy mocy, jak tranzystory, tyrystory czy diody, zajmują coraz mniej miejsca, przy jednoczesnym zwiększeniu mocy, szybkości i jakości przełączania. Równolegle zwiększenie możliwości obliczeniowych mikroprocesorowych układów sterowania umożliwia z jednej strony zaimplementowanie dokładniejszych i szybszych algorytmów sterowania, jak np. ciągłe doskonalenie metody DTC, a z drugiej strony zwiększenie funkcjonalności przemienników częstotliwości. To sprawia że komunikacja pomiędzy przemiennikiem częstotliwości a użytkownikiem, jak diagnostyka czy programowanie, staje się łatwiejsza.

Rozbudowane możliwości programowe, różnorodność interfejsów sterowania sprawiają, że przemienniki częstotliwości oprócz sterowania samym silnikiem coraz częściej sterują zewnętrznymi układami. W ten sposób mogą nadzorować część lub nawet cały proces technologiczny, eliminując zewnętrzne układy sterowania.

Tak więc rozwój technologii w układach napędowych jest ukierunkowany na zwiększenie funkcjonalności, dokładności sterowania przy jednoczesnym zmniejszaniu wymiarów – a co za tym idzie zmniejszeniu ilości materiałów potrzebnych do konstrukcji przemienników częstotliwości.

Artykuł powstał przy współpracy dystrybutorów i producentów falowników: ABB, Omron, Aniro Grupa Handlowa, Danfoss, Telko Poland, Zeltech, Lenze, CES.
 

Czytaj więcej o falownikach:

- Klasyfikacja przemienników częstotliwości

- Przemienniki częstotliwości jako źródło zasilania o regulowanym napięciu