Elementy indukcyjne

Za główne czynniki rynkowe sprzyjające wzrostowi popytu na podzespoły indukcyjne można wymienić trendy proekologiczne, a więc dążenie do minimalizacji strat energii w systemach zasilających oraz miniaturyzację wywierającą duży wpływ na wiele sektorów elektroniki. Oba te trendy napędzają od lat rynek zasilania impulsowego, w którego sercu zawsze są transformatory impulsowe i dławiki.

Zasilanie impulsowe stało się podstawą elektroniki przenośnej, systemów oświetlenia energooszczędnego i wielu aplikacji stacjonarnych, zarówno tych konsumenckich, jak i profesjonalnych. Niemniej rynek elementów indukcyjnych rozwija się nie tylko od strony zasilaczy, bowiem drugą ważną częścią jest filtracja napięć, wynikająca z konieczności zapanowania nad wymaganiami narzucanymi przez EMC.

Impulsowe systemy zasilające stają się także znamienną częścią aplikacji takich, jak regulatory prędkości obrotowej silników, balasty lamp wyładowczych, korektory współczynnika mocy, a więc obszarów, gdzie do niedawna wykorzystywano inne rozwiązania, jak na przykład przełączanie uzwojeń lub takich udogodnień i funkcjonalności po prostu nie było. Takich nowych otwarć jest dość dużo, co znacząco poszerza rynek sprzedaży dla tych elementów.

W przypadku transformatorów sieciowych zapotrzebowanie rynku kreują aplikacje wymagające wysokiej jakości i niezawodności oraz długoterminowej dostępności źródeł zasilania, czego przykładem mogą być systemy alarmowe, zasilacze buforowe do akumulatorów, systemy kontroli dostępu do obiektów. W takich aplikacjach transformatory zapewniają dużą odporność na zaburzenia pojawiające się w sieci zasilającej (zwłaszcza na przepięcia podczas burz) i potrafią pracować bezawaryjnie przez długie lata.

Druga grupa urządzeń, która w dużej części bazuje na tradycyjnych zasilaczach z transformatorami, to wszelkiego rodzaju precyzyjna aparatura pomiarowa lub sprzęt medyczny, gdzie elementy te wybiera się z uwagi na to, że nie generują zaburzeń EM. Elementy te sprawdzają się też tam, gdzie trzeba zapewnić dobrej jakości separację galwaniczną obwodów od sieci lub zapewnić kilka separowanych od siebie obwodów zasilających.

Zestawienie opinii specjalistów na temat tego, jak zmienia się popyt na transformatory sieciowe w obliczu rosnącego potencjału systemów impulsowych. Jak widać, liczba wskazań na to, że popyt nadal maleje, przeważa nad liczbą osób, którzy dostrzegają już w tym procesie stabilizację. Prawdopodobnie konkretne opinie wynikają z tego, jaki asortyment tych elementów weźmie się pod uwagę, ale średnio wydźwięk jest właśnie taki, jak pokazuje wykres.

W wielu systemach i urządzeniach nie ma też problemu z dostępnością miejsca ani konieczności minimalizacji wagi. W takich aplikacjach nierzadko wykorzystuje się transformatory sieciowe, bo tak dla wielu specjalistów jest prościej i efektywniej. W dzisiejszych czasach coraz większą wagę przykłada się do jakości, niezawodności, a w przypadku wpadek koszty serwisu potrafią być bardzo dotkliwe, dlatego projektanci i integratorzy wybierają zasilacze z transformatorami sieciowymi, nawet jeśli są one droższe w zakupie. Specjaliści wolą dmuchać na zimne, unikają eksperymentów i doskonale pamiętają problemy, z jakimi borykali się w przeszłości.

Znaczący potencjał krajowych producentów

Produkcja transformatorów (sieciowych i impulsowych) oraz dławików bazuje na stosunkowo prostej technologii, dostępnych powszechnie materiałach, jak druty, lice, karkasy, rdzenie i maszynach do nawijania. W efekcie w kraju funkcjonuje kilkunastu producentów takich elementów. W ogromnej większości są to firmy z dużym doświadczeniem, zajmujące się tą działalnością od lat i działające w wielu niszach, jakie tworzą się wokół szerokiego frontu aplikacyjnego.

Wysoka jakość produkcji i poziom techniczny, relatywnie niskie koszty produkcji w stosunku do pozostałych krajów EU są atutami krajowych przedsiębiorstw tego typu, korzystających z tego, że nawet jeśli w większości aplikacji daje się zastosować elementy z katalogu, to cała pozostała reszta i tak jest dość duża i atrakcyjna. Co więcej, wiele projektów urządzeń specjalistycznych, jakie są cechą szczególną naszego rynku, wymaga takich elementów wykonanych na zamówienie, zwłaszcza transformatorów impulsowych.

Przegląd ofert dostawców transformatorów sieciowych i elementów indukcyjnych

Wprawdzie wszyscy wytwórcy dostarczają takie indywidualnie dopasowane komponenty, niemniej krajowi wytwórcy mają tu przewagę w postaci szybkości, możliwości zamówienia niewielkich partii i świadczą wysokiej jakości wsparcie techniczne, co w przypadku tematyki zasilania impulsowego ma spore znaczenie. Stabilna cena i dostępność jest podstawą dla tej branży oraz także pewność, że zamawiane produkty spełniają wymogi norm obowiązujące w Europie oraz na świecie. W przypadku dostawców z Dalekiego Wschodu ten aspekt zazwyczaj jest pomijany.

Nowości

Z uwagi na charakter rynku w zakresie transformatorów sieciowych nowości nie ma wiele. Producenci podejmują próby zaprojektowania i wprowadzenia do seryjnej produkcji transformatorów sieciowych i dławików na rdzeniach z materiałów nanokrystalicznych, co pozwoliłoby na ich wyraźną miniaturyzację i poprawiłoby sprawność. Inni eksperymentują z transformatorami wysokiej jakości, przeznaczonymi np. do układów audio typu high-end, gdzie nabywca na cenę patrzy w ostatniej kolejności. Rośnie także liczba typów transformatorów, które są dostępne w wykonaniu zalewanym oraz z montażem na szynie DIN - to ukłon w stronę aplikacji przemysłowych.

W ofertach pojawia się coraz więcej autotransformatorów (zarówno odczepowych, pozwalających na regulację skokową napięcia wyjściowego, jak i z regulacją płynną). Elementy te wykorzystuje się przede wszystkim do regulacji prędkości obrotowej wentylatorów.

Silniki indukcyjne wykorzystywane w tych zastosowaniach przy regulacji fazowej na triaku nieprzyjemnie brzęczą a nawet drżą, zwłaszcza przy małych prędkościach, stąd coraz powszechniej obroty reguluje się autotransformatorem zapewniającym płynność. Ponieważ autotransformatory do takich celów pojawiają się w ofertach wielu producentów, jest to znak, że rynek w tym wąskim segmencie jest na razie odporny na elektronizację.

Wąską niszą rynkową dla producentów było od dawna wykonywanie miniaturowych cewek powietrznych dla potrzeb układów RFID, anten ferrytowych do układów kontroli i synchronizacji czasu i podobnych aplikacji. Aktualnie katalog cewek powietrznych poszerza się o rozwiązania wielozwojowe do układów bezprzewodowego ładowania akumulatorów, jakie coraz częściej spotykane są na rynku oraz cewki powietrzne do impulsowych systemów zasilania, gdyż na skutek wzrostu częstotliwości pracy układów indukcyjności tych elementów, jakie są potrzebne, stają się coraz mniejsze.

Z tego samego powodu w ofertach pojawiają się transformatory impulsowe planarne o wielkiej mocy, bo są one płaskie i dają jeszcze lepsze możliwości upchania całości. Transformatory nawija się drutami w potrójnej izolacji, a podnoszenie częstotliwości pracy zasilaczy impulsowych wymusza stosowanie wielodrutowych lic w.cz.

W zakresie elementów indukcyjnych przeznaczonych do pracy z wyższymi częstotliwościami niż napięcie sieci większość nowości to zminiaturyzowane wykonania SMD. Miniaturyzacja jest silnym trendem wśród tych komponentów, co zapewniają nowe materiały magnetyczne i precyzyjne nawijarki.

Zestawienie wartościujące poszczególne cechy ofert handlowych w omawianej tematyce z pewnością można uznać za zestawienie wręcz modelowe. Ale to, że na pierwszej pozycji jest cena, a na drugiej jakość, z pewnością nie jest dziwne, gdyż dotyczy większości produktów z rynku przemysłowego i profesjonalnego w naszym kraju. Krótki termin dostawy to odbicie tego, że w Polsce produkuje się głównie małe i średnie serie, różnorodne wyroby i wielowariantowe rozwiązania. W takim przypadku produkcja realizowana jest wręcz na żądanie, co wymusza ograniczanie stanów magazynowych. Wiele podzespołów w takim przypadku kupuje się po uzyskaniu zamówienia, stąd krótki czas dostawy jest pożądany.

Technologia powlekania transformatorów polimerami zamiast ich zalewania żywicami znacznie poprawia trwałość i odporność transformatorów na czynniki chemiczne i warunki atmosferyczne oraz pozwala na skuteczniejsze i łatwiejsze odprowadzanie ciepła.

Dużym impulsem do zmian w dziedzinie elementów indukcyjnych jest rozwój oświetlenia LED oraz ograniczanie zużycia energii elektrycznej. Wykorzystanie nowoczesnych rozwiązań zasilających jest głównym rozwiązaniem w takich obszarach, stąd uwaga konstruktorów kieruje się dzisiaj na optymalizację energetyczną urządzeń oraz zrównoważenie ceny i jakości.

Rośnie liczba wersji katalogowych

Podobnie jak jest to z wieloma innymi grupami elementów, takimi jak złącza lub przekaźniki, tak samo w przypadku elementów indukcyjnych daje się zaobserwować, że z czasem w ofertach dystrybutorów jest coraz więcej podzespołów gotowych (katalogowych). Widać to przede wszystkim w dławikach, gdzie liczba typów szybko się zwiększa i dobranie do danej aplikacji czegoś gotowego jest coraz łatwiejsze. Podobne zjawiska widać w transformatorach sieciowych małej mocy, w znacznie mniejszym stopniu w transformatorach impulsowych.

Coraz większa liczba elementów katalogowych w założeniu ma ograniczać popyt na wersje indywidualne, które są domeną i specjalizacją wszystkich krajowych producentów tych elementów od wielu lat. Mimo szerokiej oferty produktów gotowych popyt na wersje na zamówienie można ocenić jako duży i niesłabnący. Jest to też ważny czynnik przewagi krajowego sektora wytwórczego i nie wydaje się, aby w istniejących realiach rynkowych poszerzająca się oferta katalogowa zmieniła znacząco istniejący układ sił.

Struktura obrotów firm produkujących elementy indukcyjne i transformatory oraz dystrybutorów tych elementów z ich sprzedaży w skali rocznej. Najwięcej firm (32%) ma sprzedaż na poziomie 1–5 mln zł, ale poza tym przedziałem rozkład obrotów jest w miarę równomierny we wszystkich innych przedziałach. Proporcje są zbliżone, co można odczytywać tak, że mamy całe spektrum dostawców, firmy o różnej wielkości i stopniu zaangażowania w omawianej tematyce i branża nie ma liderów dyktujących warunki i mających dużą część udziałów w rynku. Takie rozproszenie można odczytywać zarówno jako wadę jak i zaletę. Jest ono cechą charakterystyczną branży od lat i się nie zmniejsza, zatem nie należy oczekiwać, aby w najbliższej przyszłości doszło do jakiejś konsolidacji.

Powodem jest głównie dobra dostępność usług. Nawijanie na zamówienie dostępne jest w przypadku zamawiania małych ilości, również pojedynczych sztuk przeznaczonych do układów prototypowych, co zdecydowanie ułatwia prace konstrukcyjne. Linia podziału między produktami gotowymi a dopasowanymi do projektu przebiega najczęściej w powiązaniu z wielkością zamówienia.

Duże projekty związane z zasilaniem impulsowym częściej opierają się na produktach nieseryjnych, gdyż koszt indywidualizacji jest wówczas niski, a korzyści z dobrego dopasowania podzespołu do projektu są znaczące. A tych dużych serii też w kraju nie wytwarza się wiele. Drugi powód to dobre wsparcie techniczne większości firm tego typu, które faktycznie pełni funkcję konsultacji i weryfikacji inżynierskich pomysłów. Wybierając element katalogowy, takich szerokich możliwości konsultacji zwykle się nie ma.

Trzeci czynnik to czas oczekiwania na komponenty. Krajowi producenci wygrywają zdecydowanie szybkością liczoną w dniach, a nie w tygodniach. A w zakresie oferty katalogowej na wszystkie mniej popularne typy zwykle czeka się długo.

Złącza silnoprądowe - innowacyjne i różnorodne, a także cenne dla dystrybutorów

Najważniejszym obszarem aplikacyjnym dla złączy silnoprądowych jest przemysł. Elementy te potrzebne są do realizowanych inwestycji (krajowych i zagranicznych), rozwoju rynku elektroniki i automatyki przemysłowej, modernizacji starych maszyn i linii, remontów maszyn oraz utrzymania ich w ruchu. Ogólnie można powiedzieć, że skala produkcji przemysłowej w Polsce rośnie, przez co sprzętu i urządzeń technicznych potrzeba coraz więcej. Elektronika odgrywa coraz większe znaczenie w tych zmianach, a jej znaczenie w aplikacjach dużej mocy szybko się zwiększa.

Obszar zastosowania półprzewodników w aplikacjach dużej mocy w ostatnich latach znacznie się zwiększył, głównie za sprawą dostępności nowoczesnych tranzystorów IGBT z węglika krzemu, zdolnych do pracy z napięciem rzędu 1,5 kV i prądem 1 kA. Nowoczesne napędy silników, zgrzewarki, siłowniki, spawarki i inne podobne aplikacje mają sterowanie wykonane na takich tranzystorach, wymagają też wiązek kablowych oraz złączy, oczywiście o doskonałych parametrach i jakości.

Wspólny rynek na terenie UE jest pozytywnym stymulatorem wielu zmian jakościowych, o których tak wiele się dzisiaj mówi. Skoro polskie firmy wytwarzają innowacyjne urządzenia i sprzedają je za granicą, to z tej prostej zależności wynika wiele implikacji dla jakości, znaczenia certyfikatów, wymaganych parametrów itd.

Złącza podążają też za ogólnymi zmianami w samej elektronice: coraz większą miniaturyzacją urządzeń, także tych dużej mocy, bo wyjątków nie ma. Coraz więcej aplikacji ma konstrukcję modułową, gdzie bloki funkcjonalne łączone są w jednej obudowie za pomocą dobranych komponentów połączeniowych. Łatwiejszy montaż i demontaż zapewniany przez logiczny podział aplikacji na części, liczne systemy szybkich połączeń niewymagających stosowania narzędzi, to obecnie nie fanaberia, ale konkretne oszczędności w serwisie, utrzymaniu ruchu, instalacji, modernizacji.

Szeroki asortyment osłabia dostawców azjatyckich

Silna konkurencja firm azjatyckich jest normą biznesu związanego z podzespołami i komponentami elektronicznymi oraz usługami. Tamtejsze firmy konkurują ceną na rynku, dostarczają zamienniki i kopie produktów markowych, zaostrzając relacje w łańcuchu dostaw. Niemniej dla złączy silnoprądowych ta zależność jest słabsza niż gdzie indziej.

Owszem, konkurencja z Dalekiego Wschodu jest silna, ceny są wyśrubowane w dół, a klienci decydują się na zakupy mimo, że nie mają żadnych informacji o producencie, jakości i parametrach. Niemniej, takich sygnałów nie ma aż tak wiele. Wydaje się, że główna oś rywalizacji o klienta w tym obszarze przebiega między renomowanymi markowymi firmami i producentami mniej znanymi, ale niekoniecznie od razu pochodzącymi z Azji.

Uwagę zwraca także mała standaryzacja tych produktów. Ujednolicenie dotyczy niewielkiego obszaru produktów do zastosowań wojskowych, a w pozostałych obszarach aplikacyjnych "standard" to faktycznie popularne złącze mające wiele odpowiedników.

Mimo że rynek złączy silnoprądowych z uwagi na uniwersalność tych produktów wydaje się wartościowy, gdy patrzy się na niego jako na całość, z uwagi na dużą liczbę dostawców tych produktów, a także na aktywność polskich biur producentów, koncentrujących się na obsłudze największych zleceń, sprzedaż wielu firm dystrybucyjnych (32%) nie wychodzi poza 100 tysięcy złotych rocznie. Świadczy to o szerokim froncie sprzedaży i rozproszeniu rynku na wiele, nierzadko drobnych firm. Warto dostrzec, że nikt z pytanych dostawców nie zadeklarował, że obroty jego firmy przekraczają 10 mln złotych, niemniej zapewne jest to efekt tego, że wiele dużych firm nie podaje takich informacji nawet w przybliżeniu.

Najwięksi producenci uważają, że mają na tyle szerokie oferty i zaawansowane produkty, że są one standardem przemysłowym i aplikacyjnym. Uważają się za na tyle silne, że oczekują od mniejszych podmiotów dopasowania się do siebie np. przez licencjonowanie patentów. Wiodący producenci złączy uciekają też do przodu przed konkurencją, wprowadzając liczne nowe produkty, wersje dopasowane do aplikacji i inwestują w systemy modułowe pozwalające im na stworzenie unikalnej przestrzeni dla swoich wyrobów.

Niemniej takie działania powodują, że liczba typów, wykonań, marek jest ogromna i sprawia klientom problemy z zaopatrzeniem. Gdy produktów jest mniej, daje się wyróżnić popularne i często używane typy, a czasy ich dostaw są krótkie, bo dystrybutorzy mają je często w lokalnych magazynach buforowych. W przeciwnej sytuacji trzeba czekać dłużej. Sytuacja ta sprzyja niestety dostawcom zamienników i wyrabia w klientach konserwatywne zachowania, bo nowe produkty kojarzą się z kłopotami.

Złącza silnoprądowe są też relatywnie kosztowne, bo do ich produkcji konieczne są metale szlachetne i tworzywa sztuczne wysokiej jakości, a także materiały kompozytowe. Pośrednio oddziałuje to pozytywnie na wzrost liczby rozwiązań modułowych oraz popularność złączy hybrydowych, takich, które oprócz sygnałów dużej mocy przenoszą też sygnały sterujące, realizują połączenie sieciowe miedziane lub optyczne. Dzięki temu złączy w aplikacji może być mniej, co łagodzi problemy wynikające z wysokich cen.

Wspólny mianownik wielu nowości

Kryzys ostatnich lat zmienił wiele przyzwyczajeń klientów i utartych szlaków zaopatrzenia. Bezsprzecznie klienci zaopatrujący się w złącza częściej zwracają teraz uwagę na ceny i na jakość tych elementów, a ich wiedza techniczna, znajomość rynku i orientacja w branży jest dzisiaj znacznie lepsza niż jeszcze kilka lat temu. Ta wiedza i umiejętności powiązania jakości z ceną sprzyjają producentom może rzadziej spotykanym na rynku, jednak oferującym złącza nie gorszej jakości niż liderzy.

Szukając oszczędności, klienci decydują się częściej na produkty wykonane np. z tworzyw sztucznych, gdzie cena np. poliuretanu nie jest zależna od koniunktury na rynku, jak np. cena aluminium lub miedzi. Bezsprzecznie cały czas metal kojarzy się z trwałością, ale w tworzywach sztucznych postęp jest olbrzymi, co zmienia rynek od strony technologii. Proces zastępowania metalowych obudów złączy tworzywem jest widoczny w nowych produktach, ale jak to w wielu elementach elektromechanicznych bywa, zmiany nie są szybkie i obejmują jedynie wybrane komponenty.

Zwiększa się popularność złączy zaciskanych umożliwiających szybki montaż oraz wersji sprężynowych, czyli ogólnie wersji niewymagających korzystania z narzędzi. Opcja szybkiego wykonywania połączenia dotyczy też złączy okrągłych. Zauważalny także jest trend do stosowania terminal bloków w obwodach, gdzie płyną prądy o bardzo dużym natężeniu - pojawiają się więc na rynku terminale przyłączeniowe przenoszące prądy powyżej 100 A, które można przylutować bezpośrednio do PCB.

Terminal bloki zdobywają popularność zwłaszcza w wersji rozłączalnej, takiej, gdzie jest stała część wlutowana w płytkę, w którą wkłada się wtyk razem z kablami. Taka możliwość coraz częściej brana jest pod uwagę, bo projektanci myślą też o pracy serwisu.

Rozwój złączy kieruje się w stronę kompaktowości i miniaturyzacji, czego skutkiem są też wersje kabel-płytka dostępne do montażu powierzchniowego oraz THR. Do niedawna elementy połączeniowe z uwagi na gabaryty, wymaganą wysoką odporność mechaniczną połączenia na wielokrotne mocowanie i demontaż wtyku były przeznaczone do montażu przewlekanego. Montaż powierzchniowy w przypadku złączy o dużych wymiarach może sprawiać problemy z utrzymaniem jakości, stąd producenci ostrożnie wypuszczają na rynek złącza do montażu automatycznego na duże prądy, asortyment się powiększa, ale nie oznacza to przełomowych lub jakościowych zmian ani też jakiegoś wielkiego tempa dla tego obszaru napięć i prądów.

Terminal bloki

Ważną część rynku złączy silnoprądowych, zwłaszcza w aplikacjach z elektroniki, tworzą terminal bloki. Są to modułowe złącza kabel-PCB z zaciskiem śrubowym lub sprężynowym. Są wersje kątowe, rozłączalne, do montażu SMT, pozwalające zamontować więcej niż jeden przewód w styku, a nawet wersje uszczelnione lub z ekranem elektromagnetycznym.

Ilustracja, które typy złączy silnoprądowych przynoszą największe dochody firmom (u góry), na jakie jest największy zbyt (w środku) oraz w których typach na rynku jest największa konkurencja (u dołu). Widać, że prawie we wszystkich tych trzech zobrazowaniach na czołowym miejscu lokują się terminal bloki. Kolejne charakterystyczne zjawiska to takie, że złącza specjalistyczne wybijają się w dochodach, niemniej jest w nich słaba konkurencja na rynku i sprzedaż też relatywnie nie jest duża. Drugim takim wyróżnikiem są listwy łączeniowe, używane w skrzynkach instalacyjnych, systemach automatyki, rozdzielniach oraz złożonych i rozległych instalacjach, gdzie trzeba łączyć wiele przewodów.

Terminal bloki to produkty o dużej uniwersalności trafiające do branży oświetleniowej, producentów zasilaczy, sterowników, regulatorów (tzw. mała automatyka i automatyka budynkowa), producentów systemów alarmowych, domofonowych i systemów rejestracji, urządzeń kontrolnych, AGD i wielu innych. Szeroki obszar aplikacyjny jest tu źródłem ich popularności od wielu lat, ale widać, że z czasem znaczenie wersji zapewniających szybki montaż przewodów, a także wersji rozłączalnych, takich, w których można rozpiąć złącze jednym ruchem, bez mozolnego rozpinania pojedynczych kabli, jest coraz większe.

Złącza na szynę DIN

Inną ważną grupę złączy silnoprądowych stanowią elementy przeznaczone do montażu na szynie DIN. Są one bazą do tworzenia systemów i instalacji w przemyśle, automatyce, energetyce i można je znaleźć w wielu obudowach, szafach technicznych, rozdzielniach itp. Zainteresowanie nimi to pochodna i konsekwencja ogólnego zainteresowania urządzeniami tego typu, do których zaliczają się przekaźniki, sterowniki, wyłączniki, transformatory i inne podobne komponenty, które dzięki opakowaniu w wąską standardową obudowę, którą się prosto i łatwo zatrzaskuje na metalowym wsporniku, zyskały uznanie wśród wielu specjalistów.

Przegląd ofert dostawców złączy silnoprądowych

Produkty na szynę są na rynku cenione, bo pozwalają szybko i bez konieczności korzystania ze specjalistycznych narzędzi stworzyć system, instalację lub nawet całą aplikację. Zapewniają niezbędną indywidualność, bo każdy projekt może być inny, możliwość modernizacji i zmian w dowolnym momencie.