Menjejaki Punca Perniagaan Tenaga dan Persekitaran Kami
Sejarah Penyongsang Tujuan Am (Bahagian 1)

Penyongsang ialah peranti yang mengawal kelajuan putaran motor. Sepanjang tahun, mereka telah menjadi sangat diperlukan untuk infrastruktur perindustrian, kerana keperluan mereka terus berkembang dalam automasi pelbagai jenis mesin dan peralatan, termasuk kipas dan pam penjimatan tenaga yang digunakan di loji dan kilang, lif, kren, penghantar dan peralatan mesin. Penyongsang membolehkan motor beroperasi dengan tenaga minimum dengan mengawal bilangan pusingan yang diperlukan. Oleh itu, mereka mencirikan produk yang menyumbang kepada penjimatan tenaga, dan dengan itu membantu mengurangkan pelepasan CO2. Fuji Electric melancarkan barisan penyongsang guna am FRENIC5000 Series pada tahun 1976, dan sejak itu telah menghasilkan lebih daripada 18 juta penyongsang guna am (sehingga Mac 2023) secara keseluruhan. Dalam artikel ini, kita akan membincangkan cara penyongsang tujuan umum dicipta dan bagaimana ia telah berkembang untuk memenuhi pelbagai keperluan pasaran. Khususnya, kami akan merungkai sejarah penyongsang daripada Fuji Electric Review* edisi lepas, sebuah penerbitan yang terus memperkenalkan teknologi terkini setiap generasi selama hampir 100 tahun sejak Fuji Electric ditubuhkan.

＊: Penerbitan bermula pada tahun 1924 sebagai Jurnal Elektrik Fuji. Jurnal itu kini dirujuk sebagai Kajian Elektrik Fuji.

1960-an: Kemunculan penyongsang

Penyongsang pertama kali muncul sebagai produk dalam Kajian Elektrik Fuji seawal tahun 1966. Sebelum itu, penerus merkuri digunakan untuk mengawal kelajuan putaran motor. Pada tahun 1950-an, kami mula membekalkan banyak penerus ini kepada kilang penggulung keluli. Pada masa yang sama, diakui bahawa motor DC yang digunakan dalam aplikasi ini mempunyai kelebihan untuk menjadikannya mudah untuk mengawal kelajuan putaran. Sebaliknya, mereka juga mempunyai kelemahan kerana memerlukan penyelenggaraan berkala kerana kehausan berus dan masalah lain.

(Diketepikan) ... Kami menghantar banyak penyongsang fasa tunggal menggunakan thyristor kepada pelbagai syarikat kuasa elektrik, Tokuyama Soda, Ube Industries dan pelanggan lain. Selain itu, kami mengeluarkan penyongsang tiga fasa 200 V 50 Hz 3 kVA untuk memacu pam pengangkat air untuk Biro Kerja Air Kerajaan Metropolitan Tokyo.
Petikan daripada Fuji Electric Journal Vol. 39, No. 1 (1966)

*: Petikan ini adalah terjemahan bahasa Inggeris dari bahasa Jepun asal (yang sama akan digunakan selepas ini).

Perkembangan thyristor membawa kepada beberapa perubahan besar dalam bidang penukaran kuasa. Akibatnya, penyongsang yang mampu mengawal output AC kepada sebarang frekuensi yang dikehendaki, berkat ciri pensuisan yang sangat baik, mula semakin digunakan dalam aplikasi kawalan motor AC. Memandangkan motor AC tidak menggunakan berus, ia menawarkan kelebihan yang ketara dari segi penyelenggaraan, terutamanya semasa operasi berterusan. Ini menggalakkan penggunaan meluas motor AC dengan penyongsang dalam aplikasi industri.

Peralatan thyristor untuk kilang gelek keluli. Petikan daripada Fuji Electric Journal Vol. 42, No. 1 (1969)

Permintaan untuk penyongsang thyristor telah meningkat dalam aplikasi yang memerlukan bekalan kuasa penstabil AC untuk komputer dan pelbagai alat pengukur. Akibatnya, ia kini digunakan secara meluas menggantikan mesin berputar konvensional. Di samping itu, penyongsang yang digunakan dalam bekalan kuasa kelajuan berubah-ubah untuk motor elektrik, seperti yang digunakan dengan mesin berputar, telah menjadi standard sebagai tindak balas kepada permintaan. ... (Diketepikan) ... Kami telah menghantar sejumlah besar sistem kendalian motor yang menggunakan penyongsang yang mengujakan sendiri, terutamanya untuk digunakan dalam loji berputar.
Petikan daripada Fuji Electric Journal Vol. 44, No. 1 (1971)

Pada masa itu, industri tekstil adalah industri utama Jepun. Memandangkan kendur atau pemotongan bahan dalam proses pengeluaran boleh mengakibatkan kecacatan kualiti, adalah perlu untuk menyegerakkan putaran berbilang motor, dan penyongsang thyristor digunakan untuk mengawal motor ini. Aplikasi komputer memanfaatkan keluaran stabil kawalan penyongsang untuk menstabilkan kuasa, yang membawa kepada pembangunan sistem kuasa tanpa gangguan yang seterusnya. Teknologi penyongsang menggunakan thyristor berkelajuan tinggi secara mendadak mengembangkan kemungkinan operasi kelajuan berubah-ubah.

Penyongsang thyristor telah digunakan dalam pelbagai aplikasi untuk mengawal operasi motor AC. Walau bagaimanapun, adalah sukar untuk mendapatkan faedah ekonomi pada kapasiti kecil, jadi ia digunakan terutamanya dengan motor dalam kapasiti tertentu atau untuk aplikasi di mana satu penyongsang digunakan untuk mengawal banyak motor secara serentak.

1970-an: Daripada kejutan minyak kepada penjimatan tenaga

Pada tahun 1970-an, terdapat dua kejutan minyak yang mendatangkan malapetaka kepada ekonomi dunia. Industri di Jepun juga mengalami inflasi yang disebabkan oleh harga minyak yang melambung tinggi dan ini membawa kepada kegawatan ekonomi. Akibatnya, menstabilkan bekalan tenaga menjadi keutamaan. Pengalaman ini menimbulkan minat yang meluas dalam "pemuliharaan tenaga" di Jepun, yang pada asalnya berasaskan budaya "mottainai," perkataan bernuansa bermaksud "pembaziran akibat penggunaan berlebihan." Sehingga hari ini, konsep ini telah menggalakkan penjimatan tenaga dalam perniagaan dan di rumah.

Penyongsang thyristor FRENIC 1000VG

Menjelang pertengahan 1970-an, barisan produk penyongsang thyristor kami telah berkembang kepada kapasiti 12.5 kVA hingga 200 kVA, dan permintaan telah meningkat kepada lebih daripada seratus unit setahun, terutamanya dalam bidang aplikasi tekstil. Penyongsang thyristor memungkinkan untuk mengendalikan motor dengan kawalan yang lebih besar, yang membawa kepada jangkaan untuk kapasiti yang lebih kecil dan kos yang lebih rendah untuk menggunakannya untuk pelbagai keperluan yang lebih luas.

Kemunculan penyongsang transistor

Pemacu kelajuan berubah-ubah AC semakin menjadi tunjang utama pemacu kelajuan berubah-ubah hari ini, dan trend ini memberi inspirasi kepada pelbagai perkembangan dan penambahbaikan pada tahun lalu. ... (Diketepikan) ... Kami membangunkan barisan penyongsang terkawal voltan (FRENIC5000) yang menampilkan transistor yang menawarkan kelebihan ekonomi pada kapasiti kecil daripada 2 kVA hingga 12.5 kVA, dan bertindak balas kepada permintaan daripada industri tekstil melalui penyelesaian gangguan kuasa serta-merta proprietari kami.
Petikan daripada Fuji Electric Journal Vol. 50, No. 1 (1977)

Penyongsang guna umum pertama 5 kVA (dikeluarkan pada tahun 1976)

Pada tahun 1976, kami memperkenalkan Siri FRENIC5000 kami sebagai barisan yang menggunakan transistor kuasa dan menawarkan faedah kapasiti kecil dan kos yang lebih rendah. Penyongsang menggunakan litar pensuisan semikonduktor untuk mengawal voltan dan frekuensi keluaran. Kitaran pensuisan yang lebih pendek (iaitu, frekuensi tinggi) mengurangkan kapasiti semasa dan kapasiti kapasitor, mengakibatkan pengecilan. Siri FRENIC5000 berjaya mengurangkan saiz penyongsang dengan menggunakan transistor dalam elemen semikonduktor untuk mencapai pensuisan yang lebih pantas daripada thyristor. Barisan produk ini memenuhi keperluan untuk kos yang lebih rendah, sesuatu yang sangat dinanti-nantikan, terutamanya dalam kapasiti kecil. Penggunaan transistor untuk membangunkan satu siri penyongsang berkapasiti kecil adalah satu langkah besar ke hadapan dalam apa yang boleh dianggap sebagai kemunculan penyongsang tujuan umum.

Sejarah penyongsang transistor telah dicirikan oleh pengembangan kapasiti, prestasi yang lebih tinggi, dan kos yang lebih rendah. Pada masa ini, prestasi mereka berbanding kos telah diterima dengan baik, membolehkan mereka memasuki era penggunaan yang meluas. Penyongsang diperlukan untuk menukar kelajuan motor AC dengan cekap tanpa langkah. Penyongsang thyristor secara konvensional menjadi pilihan popular, tetapi julat kapasitinya yang kecil telah menyukarkan penggunaan praktikal dari segi ekonomi. Walau bagaimanapun, pembangunan transistor kuasa untuk aplikasi kuasa tinggi dan pembangunan penyongsang ekonomi yang menggunakan transistor kuasa ini telah menyumbang kepada penciptaan pemacu kelajuan berubah-ubah dalam bidang motor elektrik berkapasiti kecil.
Petikan daripada Fuji Electric Journal Vol. 58, No. 4 (1985) "Pandangan untuk Penyongsang Transistor" (ringkasan separa)

Selepas kejutan minyak, pelbagai sektor perindustrian mula mempertimbangkan penjimatan tenaga. Berlatarkan latar belakang ini, penyongsang Siri FRENIC5000 memenuhi keperluan untuk penjimatan tenaga dengan memacu kipas, peniup dan pam pada kelajuan berubah-ubah. Selain reka bentuk fungsi yang padat dan ringan, mereka mendapat populariti sebagai penyongsang tujuan umum yang boleh dikendalikan oleh sesiapa sahaja, berkat litar keselamatan dan litar operasi automatik mereka.

(Bersambung)