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偉創變頻器在注塑機中的應用

偉創變頻器在注塑機中的應用

半個世紀以來,塑料已成為工農業和民用主要的材料之一。注塑機就是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性,經適當加熱熔化后,加高壓快速流入模腔經一定時間保壓、冷卻。成為各種型材和塑料制品。在注塑機上推廣應用變頻器可以實現節約電能、提高生產率和產品質量,降低油污染和噪聲污染,延長機器使用壽命等優點,因此將逐步推廣使用。

    注塑機的工藝步驟如下:

1、鎖合模:模板快速,接近定模板,且確認無異物存在時,系統轉為高壓,將模板鎖合。

2、注射臺前移: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:通過此動作,使模腔內的塑料制品冷卻成形。

5、預塑:傳統上應用液壓馬達驅動螺桿并后退,料斗中加入的塑料粒子被前推進行預塑。螺桿后退到預定位置,停止轉動,準備下一次注射。

6、注射臺后退,開模。

7、頂出制品。

     以上這些動作在傳統的注塑機上都是以液壓系統來完成的。由油泵和不同閥門的配合產生的壓力和流量,提供油缸和液壓馬達所要求的推動力和移動速度。

     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為油泵轉速,pi=3.14 將(2)式代入(1)式得:

Pt=2pi* Tt *n          (3)

    如果忽略機械能到液壓能轉換過程中的能量損失,則可近似認為油泵的輸出功率與電機的輸出轉矩與電機轉速成正比。因此可以看出,當系統要求低流量時,系統要求的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是,由于電動機始終運行在工頻50Hz狀態上,并不能根據實際的需求來降低其轉速,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。

     偉創SF81、SF91系列注塑機伺服控制器,采用系統壓力、流量單閉環或雙閉環的方式,液壓系統按照實際需要的流量和壓力來供油,克服了普通定量泵系統高壓溢流產生的高能耗,在預塑、合模、射膠等高流量工作階段電機按照設定的轉速工作,在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機轉速或電機不轉,油泵電機實際能耗大大降低了。

     且SF81、SF91系列注塑機伺服控制器響應速度快,壓力上升時間和流量上升時間快至50mS,提高了液壓系統的響應速度,減少了動作轉換時間,加快了整機的運行節拍;注塑機液壓系統自動運行時,當有閥門打開時,系統壓力會瞬間下降,伺服系統可以在50MS以內迅速補充油量,恢復壓力至設定值。系統穩壓精度高,重復精度高、省料,油溫溫升低,安裝調試簡單方便。

     普通的VVVF調速方式,即變壓變頻,當頻率與電壓的比率保持恒定,則電機的磁通不變。由于此種方式沒有速度反饋裝置,即不能準確反映電機的真實轉速,而電機亦采用的是三相異步電機,轉子的實際轉速同定子旋轉磁場間存在轉差,當外部負載發生變化時,轉差率也隨之變化,但變頻器并不能對此進行補償,致使油泵轉速發生變化,造成了流量的誤差,直接導致制品質量的下降。      而且,變壓變頻的另一缺陷在于,當輸出頻率為0Hz時,理論輸出電壓為0V,電機定子的磁通Фm近似為0,從而影響了電機的起動特性,加速響應相對比較緩慢。而對于注塑機而言,往往在完成某些例如注射等動作時,需要瞬時提供高壓力、大流量,如果采用開環通用變頻器,其起壓響應難以達到要求,影響注塑壓力。

     偉創SF81、SF91系列伺服控制器采用了轉子磁場定向的控制理論,即對異步電機的電流進行坐標變換,等效成直流電機的控制方式。在三相坐標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系下的交流電流iα,iβ,在通過按轉子磁場定向的旋轉變換,可以等效成同步旋轉坐標系下的直流電流it、im。im相當于直流電機的勵磁電流,it相當于直流電機中同轉矩成正比的電樞電流。由于無論電機處在什么狀態,運行或靜止,其勵磁電流im始終存在,而轉矩的大小只要獨立調節電樞電流it,故可以使異步電機始終處于高動態的狀態,其從0rpm加速至1000rpm的時間只需50ms,改變了變壓變頻調速系統動態性差的不足,對于注塑機整個運行循環的跟隨性非常高。

    通過系統對電機的自學習,精確測量了定子的電阻和電感,從而使勵磁電流im恒定,從而恒定磁通Фm。再由于電機轉差頻率 ωs=K*it/Фm            (4) 即當磁通Фm恒定時,矢量控制系統的轉差頻率在動態中與轉矩成正比,則定子磁場頻率 ω1=ω ωs              (5) (ω為轉子頻率)可以受控。這就意味著,當負載產生波動,變頻器控制部分可迅速計算出實際轉差頻率ωs,從而給出定子精確的旋轉頻率,使電機轉速保持不變,提高了電機面對負載變化的運行穩定性。

      綜上所述,偉創SF81、SF91系列伺服控制器因其高動態性、穩定性好、安裝調試簡易等特性,很適于注塑機的節能應用。

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