Vysokonapěťové motory ve víru optimalizací

Tomáš Kraus

Přestože každý výrobce má léty prověřenou konstrukci elektromotorů, v současnosti stále dochází k zásadním inovacím.

Elektrické motory jsou v technologickém procesu zřejmě tou součástí, které se vůbec nejméně týkají nejnovější trendy čtvrté průmyslové revoluce. V porovnání s moderními technologiemi řízení, komunikace, či vývojem výkonové elektroniky a robotiky, zůstává motor pořád tím prostým kusem železa, který se na základě dvě stě let známých principů točí podle toho, jaké napětí vidí na svorkách. Zdánlivě jediné, co se dá nějak modernizovat, jsou různá čidla a diagnostika, kterou se dá motor ověsit. Přesto stále dochází ke zcela zásadním optimalizacím produktového portfolia motorů, které se týkají jak jejich konstrukčního řešení, tak způsobu jejich prodeje.

V dnešní době je snaha veškerá nabízená řešení nějak vzájemně porovnávat, optimalizovat a vyhodnocovat podle mnoha faktorů. Na výrobce elektromotorů jsou kladeny nároky, aby nabízeli „všestranně ideální“ produkt, tj. aby motor měl příznivou jak pořizovací cenu, tak účinnost, hmotnost, rozběhový proud, účiník či hlučnost. Na základě fyzikálních principů jsou některé z uvedených parametrů vzájemně přímo protichůdné, a ve skutečnosti jsou často jen skrytým vyjádřením té pořizovací ceny. Výrobci jsou tedy nuceni hledat nějaký ideální kompromis, zejména co do poměru cena/výkon. Tomu napomáhají moderní počítačové simulace, které umožňují namodelovat termické procesy či mechanické namáhání v každém bodě motoru, a tím navrhnout optimální tvar všech součástí, aby byl motor optimálně výkonově využit.

Účinnost motoru, tak často zmiňovaná v souvislosti s úsporami energie, které často stojí za návratností projektu a rozhodnutím o jeho realizaci, není tak přímočarým parametrem. Zjednodušeně řečeno, motor pracující na hranici svých konstrukčních možností má předpoklad být nejlevnější, ale zároveň nebude mít nejvyšší účinnost, protože nebude dostatečně „studený“. Většina nových vysokonapěťových motorů se prodává tzv. OEM firmám, což jsou výrobci vlastních zařízení, například čerpadel, ventilátorů nebo kompresorů. Účinnost motoru je zajímá zpravidla jen do té míry, aby byla splněna zadávací specifikace projektu, ale primárním cílem je prodat svůj produkt s nějakým motorem, aby celková nabídka byla konkurenceschopná.

Pokud kupuje motor přímo koncový uživatel, který účty za elektřinu platí, účinnost ho samozřejmě zajímá. Ale zároveň se pro dodavatele motoru rozhoduje i podle jiných parametrů, jako konstrukční řešení motoru vzhledem k požadavkům aplikace, možnosti modifikace motoru na místě, snadná údržba a diagnostika, dostupnost a kvalita technické podpory a servisních služeb dodavatele, sjednocení s instalovanou bází, nebo v případě havárií dodací doba. Celkově je trendem poslední doby ale to, že koncovým uživatelům na konkrétním dodavateli motoru čím dál méně záleží, a často rozpoutají cenovou válku, například pomocí elektronické aukce. Tím jdou všechna výše zmíněná kritéria včetně účinnosti pryč ze stolu a rozhoduje opět jen cena.

Pro výrobce motorů to znamená, že musí mít nejen k dispozici ten „optimální“ produkt, ale zároveň musejí svým zákazníkům, zejména OEM firmám a distributorům, umožnit flexibilní konfiguraci produktu podle kritérií, která oni sami právě považují za rozhodující. Důležitý je rovněž čas na vytvoření nabídky, protože vysokonapěťový motor se sice objednává v průměru cca půl roku od prvotní poptávky, ale přesto ten, kdo dokáže nabídnout vhodné řešení „obratem“, získává obvykle konkurenční výhodu. Proto se výrobci snaží dostat možnosti svého produktového portfolia doslova na pracovní stoly svých zákazníků, zejména pomocí různých online konfigurátorů, které během několika minut vygenerují pro dané zadání jak technickou specifikaci motoru a standardní výkres, tak i rozpočtovou cenu.

Přední světoví výrobci v poslední době také rozdělují své portfolio vysokonapěťových asynchronních motorů na dvě části – motory s omezenými možnostmi konfigurace, které se dají navrhnout na „pár kliknutí myši“, a díky limitované nabídce úprav a omezené technické podpoře disponují konkurenceschopnou cenou a dodací dobou, a dále na motory pro komplexní řešení, které výrobce navrhuje na míru složitějšímu zadání.

Dosavadní vývoj výpočetní techniky a komunikačních možností také zvýšil nároky zákazníků na technickou dokumentaci. Před deseti lety se někteří zákazníci nechávali slyšet, že když výrobce nemá k dispozici 3D model motoru, je to jako by neměl e-mailovou schránku. To se ale jednalo o malé servomotory, které zákazník instaluje dovnitř komplikované strojní linky, kde rozhoduje každý centimetr, a proto ji celou kreslí ve 3D. V dnešní době je ale běžné požadovat 3D model i u velkých strojů, kde na místě instalace často žádná kolize nehrozí. Pro dodavatele motorů to znamená zajistit prostředky k vytvoření 3D modelů svých produktů, a to jak standardních ve fázi nabídky, tak závazných ve fázi realizace.

Dá se očekávat, že za dalších deset let nám budou dnešní zdánlivě nadstandardní požadavky připadat jako nutný základ, a že výrobci motorů budou čelit dalším výzvám, aby udrželi konkurenceschopnost své produkce.

O autorovi

Tomáš Kraus

Technická studia na ČVUT v Praze v oboru elektrických strojů a pohonů, včetně jednoho semestru na univerzitě v Rostocku, zakončil v roce 2008. Následně začal pracovat u společnosti ABB jako aplikační inženýr se zaměřením na servopohony a výtahy. Později přešel do oddělení technické podpory prodeje frekvenčních měničů a motorů a postupně se začal více zaměřovat na vysokonapěťové motory. Tato činnost získala časem přesah do dalších zemí v regionu. V současné době je členem týmu globální podpory prodeje velkých asynchronních motorů, zodpovědným za lokální jednotky ABB v České republice, Polsku, Maďarsku a dalších zemích východní a jihovýchodní Evropy. Spolupracuje také s novým týmem MVD TEC v Lodži, který pro různé evropské země zpracovává složitější projekty s vysokonapěťovými měniči frekvence, jejichž součástí jsou často i příslušné motory.
Přidat komentář k tomuto článku
Zásady blogování