Energia eletrônica: minúscula, mas muito potente

Nitreto de gálio em energia eletrônica

Os micro drives são usados para mover, posicionar ou processar automaticamente as coisas. Graças à nova energia eletrônica, eles tornaram-se verdadeiras formigas, medindo apenas alguns centímetros de tamanho.

"Estamos vendo uma demanda crescente por micro drives, especialmente na faixa de baixa potência", diz Johannes Fürst, gerente de projetos da Siemens Digital Industries (DI). "Os sistemas de servo drives para baixas tensões, ou seja, tensões muito baixas de 24 ou 48 volts, devem garantir movimentos precisos, devem ter uma pequena área útil e precisam atender a altos padrões de segurança". A solução com melhor desempenho tem atualmente apenas dois centímetros de largura e não necessita de arrefecimento adicional.

O conversor como componente chave

Estes tipos de micro drives estão tornando possíveis novos desenvolvimentos cruciais na energia eletrônica. O conversor é um componente importante das unidades. Os conversores transformam a tensão CA - sua forma de onda, frequência e amplitude. A tensão CA exata, que pode ser adaptada com precisão em frações de segundo, é necessária para permitir o controle preciso dos motores.

 

"Em vez dos semicondutores usados até agora, silício (Si) e carboneto de silício (SiC), estamos usando nitreto de gálio (GaN) na nova geração de conversores Siemens, um material que antes não era usado para semicondutores na tecnologia de acionamento", diz Fürst. "No nosso trabalho de desenvolvimento, colaboramos estreitamente com colegas de investigação (Siemens Technology)"

A ideia de um concurso aberto de inovação

Há alguns anos, os pesquisadores da Siemens apresentaram o Tapas, seu primeiro conversor universal controlado por software, baseado em nitreto de gálio. Embora a versatilidade da Tapas seja clara, não existiam aplicações específicas na altura. Isto levou ao lançamento do Tapas CommunityChallenge em 2018, um concurso aberto de inovação, onde mentes criativas de toda a Europa receberam este novo hardware e foram convidadas a utilizá-lo no seu trabalho e atividades de investigação. A competição foi um sucesso estrondoso. Milhares de placas de Tapas foram distribuídas, e mais de 200 ideias, algumas delas extremamente criativas, foram submetidas nas áreas de energia, áudio, saúde, drives, análise de materiais, e muito mais.

O novo semicondutor alcança um avanço na tecnologia de acionamento

"O GaN permite aplicações totalmente novas e o desafio trouxe um avanço na tecnologia de acionamento para o novo semicondutor", diz Andreas Gröger, do departamento de Tecnologia da Siemens. Especialista em eletrônica de potência e armazenamento elétrico, ele esteve envolvido no início do concurso e na promoção de um maior desenvolvimento com a tecnologia de automação de fábrica das Indústrias Digitais. Fürst também expressa satisfação: "Isso nos permite oferecer aos clientes um produto que pode ser facilmente adaptado às suas necessidades em termos de modularidade, escalabilidade, e capacidade de IOT. Claro, também se encaixa com os produtos Siemens Simatic e MindSphere"

Sandra Maria Wild, Oktober 2020

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