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偉創(chuàng)變頻器在注塑機(jī)中的應(yīng)用

2016-12-03

半個(gè)世紀(jì)以來,塑料已成為工農(nóng)業(yè)和民用主要的材料之一。注塑機(jī)就是一種專用的塑料成型機(jī)械。它利用塑料的熱塑性,經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后,加高壓快速流入模腔經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻。成為各種型材和塑料制品。在注塑機(jī)上推廣應(yīng)用變頻器可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低油污染和噪聲污染,延長機(jī)器使用壽命等優(yōu)點(diǎn),因此將逐步推廣使用。

注塑機(jī)的工藝步驟如下:

1、鎖合模:模板快速,接近定模板,且確認(rèn)無異物存在時(shí),系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓,將模板鎖合。

2、注射臺(tái)前移:噴嘴與模具緊貼。

3、注射:注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔。

4、保壓、冷卻:通過此動(dòng)作,使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形。

5、預(yù)塑:傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿并后退,料斗中加入的塑料粒子被前推進(jìn)行預(yù)塑。螺桿后退到預(yù)定位置,停止轉(zhuǎn)動(dòng),準(zhǔn)備下一次注射。

6、注射臺(tái)后退,開模。

7、頂出制品。

以上這些動(dòng)作在傳統(tǒng)的注塑機(jī)上都是以液壓系統(tǒng)來完成的。由油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生的壓力和流量,提供油缸和液壓馬達(dá)所要求的推動(dòng)力和移動(dòng)速度。

眾所周知,油泵的輸出功率

Pt=p*qt=p*V*n       (1)

而油泵的理論轉(zhuǎn)矩:

Tt=1/2pi*p*V         (2)

式中p為壓力,qt為流量,V為油泵排量,n為油泵轉(zhuǎn)速,pi=3.14

將(2)式代入(1)式得:

Pt=2pi* Tt *n         (3)

如果忽略機(jī)械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失,則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率與電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。因此可以看出,當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時(shí),系統(tǒng)要求的功率其實(shí)是非常低的。但是實(shí)際情況卻是,由于電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在工頻50Hz狀態(tài)上,并不能根據(jù)實(shí)際的需求來降低其轉(zhuǎn)速,從而減小流量。因此多余的液壓油通過溢流閥流回油箱,造成能源的白白浪費(fèi)。

偉創(chuàng)SF81、SF91系列注塑機(jī)伺服控制器,采用系統(tǒng)壓力、流量單閉環(huán)或雙閉環(huán)的方式,液壓系統(tǒng)按照實(shí)際需要的流量和壓力來供油,克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗,在預(yù)塑、合模、射膠等高流量工作階段電機(jī)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速工作,在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機(jī)轉(zhuǎn)速或電機(jī)不轉(zhuǎn),油泵電機(jī)實(shí)際能耗大大降低了。

且SF81、SF91系列注塑機(jī)伺服控制器響應(yīng)速度快,壓力上升時(shí)間和流量上升時(shí)間快至50mS,提高了液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度,減少了動(dòng)作轉(zhuǎn)換時(shí)間,加快了整機(jī)的運(yùn)行節(jié)拍;注塑機(jī)液壓系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí),當(dāng)有閥門打開時(shí),系統(tǒng)壓力會(huì)瞬間下降,伺服系統(tǒng)可以在50MS以內(nèi)迅速補(bǔ)充油量,恢復(fù)壓力至設(shè)定值。系統(tǒng)穩(wěn)壓精度高,重復(fù)精度高、省料,油溫溫升低,安裝調(diào)試簡單方便。

普通的VVVF調(diào)速方式,即變壓變頻,當(dāng)頻率與電壓的比率保持恒定,則電機(jī)的磁通不變。由于此種方式?jīng)]有速度反饋裝置,即不能準(zhǔn)確反映電機(jī)的真實(shí)轉(zhuǎn)速,而電機(jī)亦采用的是三相異步電機(jī),轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速同定子旋轉(zhuǎn)磁場間存在轉(zhuǎn)差,當(dāng)外部負(fù)載發(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)差率也隨之變化,但變頻器并不能對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償,致使油泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,造成了流量的誤差,直接導(dǎo)致制品質(zhì)量的下降。

而且,變壓變頻的另一缺陷在于,當(dāng)輸出頻率為0Hz時(shí),理論輸出電壓為0V,電機(jī)定子的磁通Фm近似為0,從而影響了電機(jī)的起動(dòng)特性,加速響應(yīng)相對(duì)比較緩慢。而對(duì)于注塑機(jī)而言,往往在完成某些例如注射等動(dòng)作時(shí),需要瞬時(shí)提供高壓力、大流量,如果采用開環(huán)通用變頻器,其起壓響應(yīng)難以達(dá)到要求,影響注塑壓力。

偉創(chuàng)SF81、SF91系列伺服控制器采用了轉(zhuǎn)子磁場定向的控制理論,即對(duì)異步電機(jī)的電流進(jìn)行坐標(biāo)變換,等效成直流電機(jī)的控制方式。在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流ia、ib、ic通過三相/兩相變換,可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流iα,iβ,在通過按轉(zhuǎn)子磁場定向的旋轉(zhuǎn)變換,可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流it、im。im相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁電流,it相當(dāng)于直流電機(jī)中同轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。由于無論電機(jī)處在什么狀態(tài),運(yùn)行或靜止,其勵(lì)磁電流im始終存在,而轉(zhuǎn)矩的大小只要獨(dú)立調(diào)節(jié)電樞電流it,故可以使異步電機(jī)始終處于高動(dòng)態(tài)的狀態(tài),其從0rpm加速至1000rpm的時(shí)間只需50ms,改變了變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性差的不足,對(duì)于注塑機(jī)整個(gè)運(yùn)行循環(huán)的跟隨性非常高。

通過系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的自學(xué)習(xí),精確測量了定子的電阻和電感,從而使勵(lì)磁電流im恒定,從而恒定磁通Фm。再由于電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率

ωs=K*it/Фm           (4)

即當(dāng)磁通Фm恒定時(shí),矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差頻率在動(dòng)態(tài)中與轉(zhuǎn)矩成正比,則定子磁場頻率

ω1=ω+ωs             (5)

(ω為轉(zhuǎn)子頻率)可以受控。這就意味著,當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生波動(dòng),變頻器控制部分可迅速計(jì)算出實(shí)際轉(zhuǎn)差頻率ωs,從而給出定子精確的旋轉(zhuǎn)頻率,使電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變,提高了電機(jī)面對(duì)負(fù)載變化的運(yùn)行穩(wěn)定性。

綜上所述,偉創(chuàng)SF81、SF91系列伺服控制器因其高動(dòng)態(tài)性、穩(wěn)定性好、安裝調(diào)試簡易等特性,很適于注塑機(jī)的節(jié)能應(yīng)用。

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怎樣消除變頻器凝露?變頻器凝露的消除方法

 

變頻器若出現(xiàn)凝露現(xiàn)象,會(huì)嚴(yán)重影響和威脅變頻器的正常穩(wěn)定運(yùn)行,一旦變頻器工作于潮濕的環(huán)境之中,就一定要采取正確的措施來預(yù)防和消除凝露現(xiàn)象。那么,怎樣消除變頻器凝露,變頻器凝露的消除方法有哪些呢?

通過對(duì)溫差和濕度等凝露形成條件的破壞,可以起到從根本上消除凝露現(xiàn)象發(fā)生的目的。破壞了任何一個(gè)形成條件,變頻器都不會(huì)出現(xiàn)凝露現(xiàn)象。

目前,較為通行和常用的凝露消除方法有:溫度控制法和濕度控制法,前者旨在降低相對(duì)溫度,而后者旨在降低相對(duì)濕度。

1、溫度控制

阻止凝露的形成,可以通過破壞溫差這一凝露形成條件來實(shí)現(xiàn)。由于變頻器柜體內(nèi)部相對(duì)封閉,若可以讓柜體溫度始終高于露點(diǎn)溫度,就不會(huì)產(chǎn)生凝露。

受該思想的影響,現(xiàn)階段主要有兩種溫度控制方案:

第一種方案包括通風(fēng)口和加熱器等。一般情況下通風(fēng)口都設(shè)置了過濾器,不僅能夠杜絕大量灰塵進(jìn)入變頻器內(nèi)部,而且還能夠確保IP防護(hù)等級(jí)。該方案的主要要點(diǎn)在于一旦濕度過大即開始加熱,溫度提升時(shí)就加大通風(fēng)。在濕度超過預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí),促發(fā)加熱動(dòng)作,提高變頻器內(nèi)部溫度,進(jìn)而有效控制相對(duì)濕度條件,在溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值之后,起動(dòng)通風(fēng),從而使得變頻器內(nèi)部進(jìn)入一定量的外部新風(fēng),從而確保變頻器內(nèi)外始終保持一致的空氣相對(duì)濕度,溫度始終保持在正常的范圍之內(nèi)。一般情況下,當(dāng)溫度超過40℃就起動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng),相對(duì)濕度超過80%就起動(dòng)加熱器。

第二種方案的主要思路為:變頻器內(nèi)部冷卻能力相對(duì)可控,確保柜內(nèi)溫度始終保持在一定的范圍之內(nèi),當(dāng)濕度超過閥值,就降低變頻器的散熱能力,通過變頻器所產(chǎn)生的功耗來提高變頻器柜內(nèi)溫度,從而杜絕凝露現(xiàn)象的出現(xiàn);當(dāng)溫度超過閥值,就提高散熱能力,杜絕溫度過高影響變頻器的正常運(yùn)行。該方案下的變頻器柜體大多采用的是完全密封的形式,有效杜絕了鹽霧、有害氣體和灰塵進(jìn)入柜體內(nèi)部,便于變頻器長期、可靠和正常的運(yùn)行。

2、濕度控制

通過減少水汽含量,有效降低空氣相對(duì)濕度,從而杜絕凝露現(xiàn)象的產(chǎn)生。主要包括以下三種方案:溫差除濕法、吸附及膜式除濕法和冷凝除濕法。

溫差除濕法:在變頻器內(nèi)部安裝有利于凝露的散熱器,從而使得凝露僅形成于該散熱器之上,從而不會(huì)在變頻器內(nèi)部其他部位形成凝露,散熱器上形成的冷凝水通過出口向外排出,以便確保柜內(nèi)始終保持相對(duì)干燥的環(huán)境。

吸附及膜式除濕法:在變頻器柜內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的吸附材料來起到水汽吸附的目的,確保柜內(nèi)始終保持相對(duì)干燥的環(huán)境;也可以通過膜過濾器的設(shè)置,來起到阻隔水汽的目的,只讓干空氣通過過濾器,使變頻器內(nèi)部只流入相對(duì)干燥的空氣。

冷凝除濕法:在變頻器內(nèi)部設(shè)置溫度最低點(diǎn),使得凝露僅產(chǎn)生于該處,從而有效降低變頻器內(nèi)部的相對(duì)濕度,使得變頻器內(nèi)部始終保持相對(duì)干燥的環(huán)境。

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