Motor-kommandant på fremmarsj

  • produksjon

Behovet for å kunne regulere hastigheten på elektromotorer øker.

Den enkleste og vanligste typen er asynkronmotoren, som går på vekselstrøm og er både billig og robust.

Hastigheten kan bli styrt trinnløst ved å variere nettspenningens frekvens. Det tar elektromotorenes kommandant - frekvensomformeren - seg av.

På grunn av prisen og størrelsen har slike omformere hittil vært mest brukt på store motorer i industrien. Nå er de i ferd med å bli så kompakte at de svinger seg inn på helt nye anvendelsesområder.

I takt med at utstyret blir mindre, kryper også prisen nedover fordi det går med mindre materiale. Men også på grunn av økt integrering av komponentene som inngår. Det fører til at omformerne består av færre deler.

Hvitevarer og treningsutstyr

Kompakt format og lav pris betyr at en helt ny verden åpner seg, ifølge Ilpo Ruohonen, teknisk sjef for ABBs forretningsområde for motorer og frekvensomformere.

Nå kan frekvensomformere styre utstyr som verken leverandører eller brukere hittil har vært inne på, så som motorer vaskemaskiner, kjøleskap, pizzaovner, treningsapparater og medisinsk utstyr.

Hittil har kontaktorer, mykstartere, girmotorer, toveis likerettere (triacer) og stegtransformatorer dominert disse områdene.

For tavlebyggere betyr forminskningen at de kan stable flere omformere inn i hvert koblingsskap. Kontrollrommene skapene skal stå i blir dermed mindre og billigere. Dessuten går det an å bygge omformerne inn i utstyr hvor det er dårlig plass, for eksempel i kraner og roboter.

Ikke ferdigkrympet

De siste ti årene er størrelsen på frekvensomformere redusert ned til en tidel. Men minstegrensen er langt ifra nådd, hvis vi skal tro på Ruohonen spådommene.

- I dag har frekvensomformere et volum på en liter og en vekt på en kilo pr. kilowatt. De kommende ti årene kommer de til å krympe ytterligere 70 prosent. Den eneste begrensningen er kabeltilkoblingene. Det må være plass til kabler som tåler effekten, sier han.

Miniatyrisering av mikroelektronikk vil bidra til en ytterligere forminskning, tror Ruohonen. Det innebærer at vi i fremtiden får mindre halvledere med lavere energitap. Dermed går behovet for kjøling også ned. Både kjøleflatene og luftvolumet inne i frekvensomformerne blir mindre.

Nye kjølemetoder

Mye tid blir også brukt på å utvikle bedre kjølemetoder. I fremtiden kommer kjølelegemene til å bli integrert med effektmodulene. Variabel viftestyring kommer til å forbedre vifteytelsen, og væskekjøling blir mer vanlig ved store effekter. Kjøleteknologier som fører varmen direkte ut av omformerne med hjelp av fordamping og kondensering, er også på gang.

Interessante løsninger basert på nanoteknologi er under utvikling. Cool Chop er en løsning hvor varme blir overført fra den ene til den andre siden av en vakuumdiode. Prinsippet kan bli brukt til å lede varme direkte fra en halvleder til et varmeelementet.

En tilført elektrisk spenning får elektroner til å hoppe over et lite gap mellom varmekilden og kjøleflaten og dermed overføre varmeenergi. Imidlertid er det fortsatt en del problemer som må løses før Cool Chop-kjøling kan bli realisert.