wersja mobilna
Online: 745 Piątek, 2016.12.02

Raporty

Napędy i silniki prądu przemiennego

poniedziałek, 20 czerwca 2016 11:02

Branża silników i napędów elektrycznych to globalnie rynek o wartości bliskiej łącznej sprzedaży w sektorach automatyki dyskretnej i procesowej, a do tego obszar cały czas rozwijający się. Sprzyja temu dążenie do zwiększania energooszczędności oraz funkcjonalności układów napędowych. Polska nie pozostaje w tyle za resztą świata i na naszym rynku można znaleźć kompletną gamę nowoczesnych silników, przemienników częstotliwości oraz osprzętu - zarówno markowych, jak też w wykonaniach ekonomicznych. Przedstawiamy nową edycję raportu, w której analizujemy stan branży - perspektywicznej, ale też zmieniającej się i silnie konkurencyjnej.

Spis treści » Szeroka perspektywa
» Zmiany w obszarach aplikacji
» Preferencje zakupowe klientów
» Energooszczędność jest istotna, ale to nie wszystko
» Branża na fali wznoszącej
» Niewielkie zmiany po stronie podażowej
» Danfoss, ABB, Siemens oraz LSIS
» 2017 już niebawem
» Pokaż wszystko
SZEROKA PERSPEKTYWA

Około 40 mld dolarów rocznie - tyle jest wart, cytując analizę opublikowaną przez firmę IHS, globalny rynek silników i generatorów. Do tego dochodzą kolejne 24 mld dol. w sprzedawanych urządzeniach napędowych, co sumarycznie tworzy drugi największy po urządzeniach i systemach automatyki segment rynku automatyzacji przemysłowej. Ten ostatni był w zeszłym roku szacowany na 176 mld dolarów, zaś silniki i napędy stanowiły w nim wartościowo około 36% całości.

Główną grupą produktów są urządzenia niskiego napięcia - rocznie sprzedawanych jest ponad 55 mln sztuk takich silników elektrycznych i około 25 mln przemienników częstotliwości. Tego typu wykonania są również najbardziej rozpowszechnione w przemyśle i branżach pokrewnych. Zdaniem analityków IHS najpopularniejsze są tu zastosowania związane z szeroko rozumianą automatyzacją oraz obszarem HVAC, czyli systemami wentylacji, grzania i klimatyzacji. Z kolei biorąc pod uwagę typy aplikacji, dominują te technicznie najprostsze - w pompach, wentylatorach, kompresorach czy przenośnikach. Jedynie względnie niewielka część rynku związana jest z maszynami bardziej złożonymi.

Nasz kraj, pod względem wartości sektora dystrybucji urządzeń napędowych, to niecały jeden procent rynku globalnego. Jest to niewiele, jednak, porównując tę branżę z innymi obszarami rynku automatyki czy nawet elektrotechnicznego, całkiem sporo. W raporcie skupiamy się na omówieniu przede wszystkim dwóch grup produktów - przemienników częstotliwości oraz silników elektrycznych.

Wprawdzie pod hasłem "systemy napędowe" zazwyczaj rozumie się kompletne zespoły obejmujące również elementy mechaniczne (m.in. przekładnie), a także często aparaturę niskiego napięcia, jednak dwa wymienione typy urządzeń wykorzystywane są najczęściej i stanowią podstawę ofert większości firm branżowych.

Przemienniki częstotliwości służą do regulacji obrotów i momentu napędowego silników, zapewniają też łagodny rozruch i hamowanie silnika, do tego mają liczne funkcje dodatkowe - np. w zakresie monitorowania parametrów pracy. Jeżeli zaś chodzi o silniki, to tymi najpopularniejszymi w przemyśle są indukcyjne asynchroniczne trójfazowe - i na nich się skupiamy.

Są to typowo maszyny o mocach od kilku do kilkudziesięciu kilowatów, o różnej sprawności energetycznej i występujące w wielu wykonaniach. Jeżeli chodzi o trzecią z dużych grup produktów - serwonapędy, to zainteresowane osoby odsyłamy do osobnego raportu w APA, którego nową edycję opublikujemy w tym roku w listopadzie.

ZMIANY W OBSZARACH APLIKACJI

Rys. 1. Najczęstsze zastosowania przemienników częstotliwości (po lewej) i silników elektrycznych

Zacznijmy od statystyki dotyczącej najczęstszych zastosowań omawianych urządzeń. Została ona zawężona do czterech naszym zdaniem kluczowych obszarów - związanych z aplikacjami w prostszych maszynach i urządzeniach, maszynach złożonych - np. wieloosiowych, systemach automatyki oraz instalacjach technologicznych, a także systemach HVAC. Owa kategoryzacja, jak pokazują wyniki poprzednich raportów rynkowych, obejmuje zdecydowaną większość wszystkich zastosowań omawianych w raporcie systemów napędowych.

Wyniki badania ankietowego przedstawione zostały na rysunku 1 - na osobnych wykresach dla przemienników częstotliwości oraz silników elektrycznych. W pierwszym z przypadków podany został odsetek udzielonych odpowiedzi, w drugim zaś - ze względu na wykres kołowy - statystyka sumuje się do 100%.

Na pierwszych pozycjach obydwu zestawień znalazły się proste maszyny oraz systemy automatyki. Do tych pierwszych zaliczyć można głównie układy z pompami, filtry, mieszalniki, kompresory, sprężarki, młyny i różnego rodzaju inne urządzenia, gdzie wykonywany musi być ruch obrotowy. Warto zauważyć, że dotyczy to nie tylko przemysłu, ale też np. branży energetyki czy ochrony środowiska.

W przypadku "systemów" przemienniki częstotliwości i silniki stosowane są przede wszystkim jako elementy różnorodnych instalacji technologicznych - np. przenośników, układów pozycjonowania, transportu wewnątrzzakładowego czy taśmociągów w górnictwie i energetyce. Z kolei ostatnią pozycję zajmują maszyny wieloosiowe i inne o większym stopniu złożoności, w których wykorzystuje się w największym stopniu systemy serwonapędowe i inne z kontrolą pozycji. Należy dodać, że ważną grupą aplikacji są te związane z windami, wózkami szynowymi i podnośnikami.

Innym z ważnych spostrzeżeń jest to związane ze zmieniającym się w czasie trendem - patrząc na wyniki bieżącego (2016) i dwóch poprzednich raportów rynkowych (2014, 2012), widzimy wzrost udziału systemów bardziej złożonych kosztem tych najprostszych. Jest to zgodne z tezą wielokrotnie pojawiającą się w wypowiedziach przedstawicieli dostawców napędów elektrycznych - w Polsce wytwarza się coraz bardziej złożone maszyny i urządzenia.

Na koniec warto wreszcie zauważyć wzrost znaczenia obszaru związanego z systemami HVAC (48% wskazań w 2014 roku względem 57% obecnie). O tym, że nie jest to przypadek, przekonują dodatkowo wyniki pytania o najbardziej perspektywiczne branże będące odbiorcami przemienników częstotliwości i silników prądu przemiennego.

Rys. 2. Najbardziej perspektywiczne branże będące odbiorcami przemienników częstotliwości i silników prądu przemiennego

Ponad połowa dostawców wskazała tutaj zastosowania HVAC (patrz rys. 2), a liczba tych odpowiedzi znacznie przewyższała wskazania innych kategorii. Wyjątkami były tu: produkcja maszyn oraz przemysł motoryzacyjny, które uzyskały po kilkanaście głosów.

Nieco gorzej niż zawsze wypadł przemysł spożywczy, choć i tak znalazł się on na czwartej pozycji zestawienia. Do przyszłościowych branż należą też zastosowania ogólnoprzemysłowe - związane z transportem towarów / intralogistyką, aplikacjami pick & place czy robotami. W tym przypadku mamy do czynienia z tzw. długim ogonem - dużą liczbą specyficznych, nieraz niszowych zastosowań.

Mariusz Snowacki

HF Inverter Polska

  • Czy polscy odbiorcy napędów elektrycznych korzystają z rozwiązań analogicznych jak klienci w innych krajach? Jaki charakter ma rynek, gdy patrzy się na niego od strony dostawców?

Duża liczba producentów i dystrybutorów napędów prądu przemiennego działających na rynku krajowym może wskazywać na wysoki stopień jego nasycenia. Taki stan rzeczy przekłada się na silną konkurencję pomiędzy firmami, które wprowadzają na rynek krajowy wiele nowych produktów i rozwiązań. Naszą ofertę każdego roku poszerzamy o nowe rozwiązania techniczne, często te rozwiązania wprowadzane są równocześnie na nasz krajowy rynek i na świecie, co jeszcze dekadę temu było nie do pomyślenia.

Powoduje to, że nasi klienci stosują te same, nowoczesne technologie, które wykorzystywane są przez zagraniczne konkurencyjne firmy. Dzięki temu każdego roku Polska zmniejsza różnicę w rozwoju przemysłu w stosunku do rozwiniętych krajów Europy Zachodniej. Można śmiało stwierdzić, że najnowocześniejsze osiągnięcia techniki napędowej są szeroko dostępne na krajowym rynku.

PREFERENCJE ZAKUPOWE KLIENTÓW

Rys. 3. Główni krajowi odbiorcy przemienników częstotliwości i silników

Systemy napędowe wykorzystywane są praktycznie w każdym obszarze przemysłu i poza nim, przez co grupa odbiorców silników i napędów była zawsze silnie zdywersyfikowana. W klasyfikacji na producentów maszyn (OEM), usługodawców (integratorzy systemów) oraz odbiorców końcowych (end users) zwykle jednak dominowali ci pierwsi. Jest to zrozumiałe, bowiem system napędowy stanowi typowo element składowy jakiejś maszyny czy większej instalacji technologicznej.

Wynik tegorocznego badania profilu odbiorców, choć nadal rozpoczyna się od pierwszej z kategorii, nie jest przez nią zdominowany - każda z grup odbiorców jest dla krajowych firm równie ważna (patrz rys. 3). Warto przy tym zwrócić uwagę na różnicę pomiędzy przemiennikami częstotliwości (praktycznie te same wyniki procentowe), a silnikami (przede wszystkim klienci OEM, potem odbiorcy końcowi).

Różnorodność klientów sprawia, że lista wymogów z ich strony jest również zróżnicowana i jednocześnie dosyć obszerna (patrz rys. 4). Wprawdzie na jej początku znalazły się kryteria jak najniższej ceny oraz te związane z parametrami technicznymi, jednak decyzja o wyborze konkretnego przemiennika, softstartu, silnika czy całego systemu jest znacznie bardziej złożona.

Typowo liczą się tutaj parametry w zakresie sprawności i kosztów użytkowania, regulacji, odporności środowiskowej oraz długości gwarancji. Dwa pierwsze są w wielu przypadkach ze sobą tożsame, szczególnie w przypadku silników elektrycznych, gdzie znalazły się na 3. i 4. pozycji zestawienia.

Dla odbiorców liczy się też marka, a lokalni klienci cechują się tu dużą lojalnością - wybierają produkty, które znają i z którymi mieli wcześniej pozytywne doświadczenia. Marka to również lokalne wsparcie producenta - szczególnie w obszarze posprzedażowym, związanym z serwisem i supportem technicznym. Z drugiej strony ten stan rzeczy zakłóca ofensywa dostawców dalekowschodnich, którzy oferują nie tylko produkty zazwyczaj tańsze, ale też jakościowo coraz lepsze. O zmianach świadczy m.in. wysoka pozycja firmy LSIS na liście najpopularniejszych w kraju marek napędów (patrz rys. 7).

Preferencje zakupowe każdorazowo związane są również z zastosowaniem urządzeń i cechami szczególnymi aplikacji. Obejmuje to algorytmy sterowania pracą silników, oczekiwane parametry, dynamikę czy też wiele innych cech i funkcji. Dodatkowo producenci maszyn będą mieli prawdopodobnie zupełnie inne oczekiwania względem poziomu cen, dostępności czy wsparcia udzielanego przez dostawcę, niż np. klienci końcowi - inżynierowie utrzymania ruchu poszukujący komponentu na potrzeby wymiany serwisowej.

Rys. 4. Najważniejsze dla lokalnych klientów cechy urządzeń napędowych

Producenci silników i, przede wszystkim, napędów elektrycznych wychodzą naprzeciw potrzebom klientów z różnych branż, oferując urządzenia o funkcjonalności dopasowanej do konkretnych zastosowań. Doskonałym przykładem są przemienniki do aplikacji wod-kan, w szczególności pompowych.

Takimi są opisywane w zeszłym raporcie urządzenia VLT Aqua Drive firmy Danfoss, które mają szereg funkcji związanych z przyspieszaniem uruchomiania systemów pompowych i zapewnianiem bezpieczeństwa ich pracy. Przykładami są m.in. automatyczne strojenie, regulacja w układach kaskadowych czy zabezpieczenie przed suchobiegiem pomp.

Wielu dostawców, przedstawiając swoje oferty, podkreślało też rolę zapewnianego przez nich wsparcia technicznego. To ostatnie jest istotne zarówno przy doborze urządzeń napędowych, jak też podczas ich uruchamiania i użytkowania.

Część z respondentów informowała również, że ich firma zapewnia możliwość stworzenia kompletnego systemu napędowego na potrzeby klientów. Doliczyć tu można też aktywność w zakresie organizacji szkoleń technicznych. Wskazania te nie znalazły się na rysunku 4, natomiast zdecydowanie należy o nich wspomnieć jako o dopełniających całości obrazu współpracy omawianych podmiotów na rynku.

Piotr Chościński

Lenze Polska

  • Jakie są najczęstsze zastosowania przemienników częstotliwości oraz silników przez klientów Lenze Polska?

Ostatnie lata pokazują, że zarówno przemienniki częstotliwości, jak też silniki elektryczne mają coraz szersze zastosowanie w zasadzie w każdej gałęzi przemysłu, wypierając stare rozwiązania bazujące między innymi na mechanicznej regulacji obrotów. Szeroki wybór przemienników częstotliwości oraz silników Lenze, a także coraz nowsze możliwości techniczne sprawiają, że nasze rozwiązania można znaleźć wszędzie - od prostych układów wentylacyjnych i pompowych, przez zdecentralizowane układy transportowe, aż po zaawansowane systemy zbudowane na serwonapędach, takie jak manipulatory czy roboty.

  • Jakich klientów obsługujecie i jak wygląda współpraca z nimi?

Wśród naszych klientów znajdują się integratorzy, producenci maszyn i użytkownicy końcowi, jednak priorytetem są dla nas odbiorcy typu OEM. Podczas pracy z nimi jesteśmy na każdym etapie projektu - zaczynając od idei, a kończąc na gotowym rozwiązaniu. Klienci doceniają nasze długoletnie doświadczenie oraz to, że mogą zbudować cały układ kompleksowo w oparciu o komponenty jednego dostawcy, co stanowi dla nich wygodę oraz oszczędność czasu i pieniędzy.

Sądzę również, że w ostatnim czasie rośnie świadomość klientów, którzy w wyborze konkretnego rozwiązania coraz częściej przestają kierować się ceną, a przede wszystkim patrzą na jakość oferowanych produktów i solidność dostawcy.

ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ JEST ISTOTNA, ALE TO NIE WSZYSTKO

Oferta dostawców przemienników częstotliwości, softstartów i silników

Dyskusję dotyczącą preferencji zakupowych odbiorców w naturalny sposób można przenieść na obszary nowości technicznych oraz czynników kształtujących branżę. Jednym z kluczowych trendów jest dzisiaj miniaturyzacja urządzeń napędowych. Zagadnienie to jest o tyle istotne, że przemienniki są często stosowane w systemach rozproszonych, gdzie dodawane są do niewielkich szafek sterowniczych, montowane obok siebie (side-by-side) czy wręcz nadbudowywane bezpośrednio na silnikach.

Stąd też mniejszy przemiennik jest zazwyczaj bardziej preferowany. Z drugiej strony, odmiennie od miniaturyzacji innych podzespołów - np. sterowania, te napędowe są z zasady urządzeniami elektroenergetycznymi, generującymmi podczas pracy ciepło, które musi być (skutecznie) rozpraszane. Stąd też zmniejszanie ich rozmiarów jest ciągłym wyzwaniem technicznym i obszarem konkurowania producentów.

Oferta dostawców przemienników częstotliwości, softstartów i silników, ciąg dalszy

Wraz z miniaturyzacją następuje integracja w przemiennikach częstotliwości dodatkowych podzespołów, a także ich samych z silnikami. W pierwszym z przypadków dotyczy to m.in. wbudowywania w napędy elementów takich jak filtry harmonicznych, rezystory hamujące, interfejsy komunikacyjne, moduły logiczne czy nawet kompletne sterowniki PLC.

Dostawcy oferują też urządzenia modułowe, które mogą być konfigurowane przez użytkownika - np. w zakresie mocy czy funkcjonalności sieciowej. Zmiany są także "mniejszego kalibru" - dotyczą np. stosowania wielofunkcyjnych, dotykowych paneli operatorskich, modułów pozwalających na łatwą konfigurację seryjną czy integracji dodatkowej diagnostyki. Wbudowywane są też "funkcje" zapewniające możliwość odzysku energii i inne sprzyjające energooszczędności (choć trudno je zaliczyć do nowości).

Przemienniki częstotliwości - przykładowe produkty

Obszarem rozwojowym są możliwości komunikacyjne. Dzisiaj, w epoce Przemysłu 4.0, dostęp do transmisji danych z wykorzystaniem sieci wysokiego poziomu takiej jak Ethernet jest czymś nie tylko mile widzianym przez klientów, ale po prostu obowiązkowym. Dotyczy to również urządzeń napędowych - zarówno tych prostszych, jak też serwonapędów, które są coraz częściej sterowane z wykorzystaniem sieci ethernetowych czasu rzeczywistego.

W omawianym zakresie zmiany idą jeszcze dalej, bowiem coraz więcej dostawców rozbudowuje możliwości komunikacji i sterowania z wykorzystaniem urządzeń mobilnych. Stosowane mogą być tutaj różne standardy, przy czym preferowana jest komunikacja na bliskie odległości - np. z wykorzystaniem interfejsów Bluetooth czy NFC. Z tych ostatnich korzysta przykładowo firma Lenze w swoich Smart Motor.

Silniki prądu przemiennego - przykładowe produkty

Ważną cechą nowoczesnych napędów, którą wymieniło kilku respondentów, są wreszcie zintegrowane funkcje bezpieczeństwa. W uproszczeniu obejmuje to zawarcie w przemiennikach szeregu funkcji takich jak bezpieczne wyłączanie momentu, bezpieczne zatrzymanie, kontrolowanie prędkości bezpiecznej i innych.

Stosowanie tego typu rozwiązań upraszcza budowę całego systemu napędowego, gdyż jego bezpieczeństwo (i zgodność z przepisami) może być zapewnione bez stosowania dodatkowych podzespołów - np. elementów służących do monitorowania funkcji unieruchomienia oraz sterowników bezpieczeństwa.

Warto zauważyć, że praktycznie nikt nie wymieniał zmian takich jak popularyzacja sterowania wektorowego czy praca bezczujnikowa - można sądzić, że są one dzisiaj czymś standardowym i mówiąc "przemiennik częstotliwości", większość osób myśli o urządzeniu uniwersalnym, łączącym pakiet funkcji i wielu trybów sterowania pracą silników.

"Podstawowa funkcjonalność przemienników znacząco się nie zmienia - producenci kładą natomiast nacisk na elementy ergonomii i konfiguracji", stwierdził jeden z respondentów, wymieniając jako przykłady zmiany w oprogramowaniu, dodawanie kolejnych wersji językowych czy nowe możliwości montażu urządzeń.

Listę nowości w zakresie silników elektrycznych zdominowały natomiast wskazania związane z energooszczędnością. To ona jest dzisiaj osią rozwoju branży, a sprzedawcy stawiają ją na pierwszych miejscach listy argumentów kierowanych do swoich klientów. W tym zakresie najczęściej pojawiały się wskazania klasy sprawności IE3 oraz IE4. Reszta krótkiej listy nowości dotyczyła przede wszystkim zmniejszania wymiarów silników, możliwości ich pracy z enkoderami oraz, w zakresie tendencji rynkowych, wydłużania okresów gwarancyjnych.

Romuald Lis

Bosch Rexroth

  • Jakie rozwiązania napędowe sprzyjające oszczędności energii dostarczacie? Jak rozwija się dzisiaj rynek krajowy?

Branża dystrybucji komponentów i rozwiązań automatyzacji fabryk rozwija się w Polsce bardzo dynamicznie. Na tle słabej koniunktury światowej potencjał rynku w Polsce jest duży i rośnie. Dzisiaj istotnym trendem jest zgodność z Przemysłem 4.0, dla którego również dostarczamy rozwiązania, w tym te energooszczędne.

Serwonapędy IndraDrive pozwalają na inteligentne zarządzanie energią, w tym jej odzyskiwanie celem powtórnego wykorzystania. Urządzenia IndraDriveMi nie wymagają natomiast stosowania szafy sterowniczej, co eliminuje konieczność chłodzenia tej ostatniej, a więc też redukuje część zużywanej energii.

Z kolei platforma Open Core Engineering, która łączy świat automatyki ze światem IT, pozwala rejestrować przepływy energii oraz bezpośrednio je regulować. Oznacza to otwarcie nowych możliwości zwiększania sprawności energetycznej w całym strumieniu tworzenia wartości - nie tylko w poszczególnych maszynach, lecz także w obrębie całych systemów.



 

Powiązane artykuły

Rozwój technologiczny wzmacnia rynek przetworników położenia

LSLV serii S100 - przemiennik częstotliwości ogólnego przeznaczenia w ofercie firmy ANIRO

Przekładnie Transtecno IRON - moc w żeliwnej obudowie

Zastosowanie SIMOCODE pro w celu ochrony pompy przed zablokowaniem

Beckhoff prezentuje wydajny i łatwy w uruchomieniu serwosystem AX8000

Przegląd przemienników częstotliwości EURA Drives

ODE-3 i Microcompact 2 firmy Invertek - nowe, ekonomiczne przemienniki częstotliwości do wszystkich typów silników

Przemienniki częstotliwości typu Matrix

Elastyczne pozycjonowanie

Przetwornica częstotliwości Danfoss VLT Lift Drive LD302 do napędu wind

Wyzwanie: maksymalna niezawodność przy minimalnych kosztach

Efektywność silników elektrycznych, a jakość energii elektrycznej

Bez zakłóceń i przestojów

Przewody do aplikacji w ruchu

Mniej znaczy więcej!

Elastyczność, niezawodność i prostota, czyli napędy AC30 firmy Parker o mocy maksymalnej aż do 250 kW

Zestawy serwomotorowe Parkera pozwalają na zmniejszenie gabarytów i poprawę osiągów maszyn

Przemienniki częstotliwości EVO

Przyszłość leży w napędach

Silniki ABB poinformują użytkownika o koniecznym serwisie

Wydajny i łatwy w uruchomieniu system napędowy

Do 2020 r. sprzedaż napędów o zmiennej prędkości osiągnie 25 mld dolarów

W bieżącym roku w Ropczycach ruszy produkcja przekładni do silników lotniczych Rolls-Royce'a

Rynek zabezpieczeń silników rośnie

Czy będą nowe wymogi w zakresie sprawności silników elektrycznych?

Sterowanie, zabezpieczanie oraz monitoring pola silnikowego – 140G, SMC-Flex, E300

Silniki energooszczędne - czyli jak być zgodnym z przepisami od stycznia 2015 roku

Prezentacje firmowe

zobacz wszystkie Nowe produkty

Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

2016-12-02   |
Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

Nowe poliestrowe przywieszki do kabli B-7598 firmy Brady zaprojektowano do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych. Po zadruku taśmą barwiącą R-6000 zapewniają one odporność na promieniowanie UV, ekstremalnie wysokie i niskie temperatury, pył, deszcz i środki chemiczne.
czytaj więcej

Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

2016-12-02   |
Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) powiększa ofertę komputerów przemysłowych rodziny SEL-3360 o nowy model z sufiksem "E" różniący się od wcześniejszych modeli dwoma wbudowanymi slotami dla kart PCI. Jest to komputer bezwentylatorowy o szerokim dopuszczalnym zakresie temperatur pracy od -40 do +75°C, odporny na wyładowania ESD do 15 kV i udary mechaniczne do 15 g.
czytaj więcej

Nowy numer APA