Nidec Netherlands B.V.

CONTROL TECHNIQUES BESTAAT 50 JAAR: DE CONSTANT VERANDERENDE WERELD VAN AANDRIJFTECHNIEK

26-09-2023

De wereld is de afgelopen 50 jaar veel veranderd. Sinds 1973 heeft de automatisering zich bijvoorbeeld zodanig ontwikkeld en verbeterd dat de industriële productie is getransformeerd. Elektrische aandrijvingen hebben die transformatie geleid.

Frequentieregelaars veroveren de wereld
De jaren 70 waren een uitdagende tijd met een energietekort en ongebreidelde inflatie. Een uitgelezen kans voor frequentieregelaars om de wereld te veranderen. Elektromotoren zijn de motoren van de moderne industrie en met een frequentieregelaar verminder je energieverbruik en vergroot je de prestaties en de precisie van de motor.

Elektromotoren zijn ontwikkeld in de 19e eeuw en om ze effectief te gebruiken, waren er altijd tandwielen en andere mechanische apparaten nodig. In de jaren vijftig werden SCR/thyristor-halfgeleiders uitgevonden die spanning en stroom konden schakelen, wat leidde tot de productie van de eerste moderne frequentieregelaars. Deze nieuwe elektrische aandrijvingen waren nog groot, duur en onbetrouwbaar, dus hun commerciële toepassing in de jaren zestig was beperkt.


Video 1: What is a VFD (Variable Speed Drive)?

Innovaties in power electronics transistors 
Vooruitgang in de vermogenselektronica zoals de komst van de bipolaire junctietransistor (BJT) en MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) culmineerde in de ontwikkeling in de jaren 70 en 80 van de IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

De IGBT combineert de voordelen van de eenvoudige bediening van de MOSFET's met het hoge vermogen van de BJT. De belangrijkste voordelen van IGBT's zijn een hoge schakelsnelheid, snelle aanpassing van de toegepaste motorspanning en een hoog rendement met lage schakelverliezen. Bovendien maken IGBT’s het gebruik van pulsbreedtemodulatie (PWM) mogelijk en verminderen ze problemen met harmonischen.

Pulse Width Modulation (PMW) en harmonischen
Bij frequentieregelaars wordt PWM gebruikt om de gelijkspanning snel in en uit te schakelen met een vaste frequentie en met variërende pulsbreedtes. Hierdoor kan de invertertrap van een frequentieregelaar  een DC-spanning omzetten in AC met een variabele spanning en frequentie, waardoor het toerental van de motor kan worden geregeld..

Nieuwe besturingsmethoden voor frequentieregelaars
Frequentieregelaars zijn altijd in ontwikkeling om te zorgen voor meer precisie en flexibiliteit. Zo zijn we van een V / f Control doorgegroeid naar Flux Vector Control en Sensorless Flux Vector Control.

Programmable Logic Controllers (PLCs) en Microprocessors
Sinds de jaren 70 worden PLC’s gebruikt als de vervanger van relais techniek. De PLC en de frequentieregelaar werken samen om industriële processen efficiënt te regelen. In de jaren 80 en 90 werden op microprocessor (MPU) gebaseerde digitale frequentieregelaars geïntroduceerd. Hierdoor werd het gebruik van meerdere interfaces bij één frequentieregelaar mogelijk. Interfaces werden ook gebruiksvriendelijker. Dankzij deze ontwikkelingen namen de mogelijkheden en ook de acceptatie van frequentieregelaars toe. Vanaf de jaren 90 nam dit alleen maar toe. Tegenwoordig hebben frequentieregelaars vaak onboard PLC en universele besturings- en communicatiemogelijkheden voor het regelen van complexe applicaties. Moderne Control Techniques frequentieregelaars gebruiken seriële of Ethernet communicatieprotocollen en andere gangbare industriële bussystemen om met andere apparaten te communiceren. Dit alles zorgt voor snelle, nauwkeurige en geavanceerde motorbesturing, ongeacht de applicatie.

Een wereldmarkt ter waarde van 20 miljard dollar per jaar
Sinds de jaren 70 is de ontwikkeling van frequentieregelaars hard gegaan. Inmiddels wordt de wereldwijde markt voor frequentieregelaars geschat op een marktwaarde van meer dan 20 miljard dollar per jaar. In deze dynamische wereld blijft constante ontwikkeling noodzakelijk. Frequentieregelaars zullen de vaak onbezongen helden van toekomstige technologische hoogstanden blijven. U gaat de naam Control Techniques nog heel vaak tegenkomen.


Afbeelding 1: Drive Basics – What does a drive do anyway?

5523-frame-blog-3-ct50.jpg