注塑機用三相異步電動機

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，能源問題越來越成為了發(fā)展的瓶頸。近期國家也將節(jié)能降耗作為一項非常重要的工作來抓，節(jié)能成為當(dāng)前熱門的話題。特別是一些能耗比較大的行業(yè)如注塑機、空壓機等行業(yè)，成為了節(jié)能事業(yè)關(guān)注的焦點。

目前我國正在應(yīng)用的及新生產(chǎn)的絕大多數(shù)的注塑機都屬于液壓傳動注塑機。液壓傳動系統(tǒng)中的動力由電機帶動油泵提供，液壓油泵為容積式油泵，其供油量與油泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)油泵馬達以50 Hz恒速運轉(zhuǎn)時，油泵的供油量是不變的，所以稱為定量泵。

一般塑件的生產(chǎn)過程有下面幾個環(huán)節(jié):鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模。注塑機在不同工序下需要的流量和壓力不同，須依靠流量閥和壓力閥調(diào)節(jié)不同工序所需的流量和壓力。當(dāng)工作所需流量較小時，油泵供油量大于執(zhí)行元件所需的油量，多余的處于高壓狀態(tài)下的液壓油全部經(jīng)溢流閥回流，大量的能量通過油的溫升消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，而且為了降低油溫，往往還需要配額外的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，造成能量的進一步浪費。合理的使注塑機利用能源是一個值得關(guān)注的技術(shù)問題。

注塑機行業(yè)的節(jié)能方式通常有四種:全電動模式、伺服模式、比例變量泵及變頻定量泵模式。

1)全電動模式用伺服電機作為驅(qū)動方式，傳動結(jié)構(gòu)采用滾動絲桿及同步皮帶。此模式節(jié)能效果明顯、加工精度高，但成本高，多應(yīng)用在對工件精度要求高的場合。

2)比例變量泵方式比例流量閥及比例壓力閥可按照負載變化情況，調(diào)節(jié)比例變量泵的斜盤傾角，向系統(tǒng)輸出精確的壓力及流量，避免能量的浪費。這種方式存在的問題是起動用Y-△模式，起動沖擊電流大。另外節(jié)能效果弱于全電動及變頻定量泵，而且泵易磨損，維護成本高。

3)變頻器定量泵方式用變頻器控制油泵馬達轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量及壓力，在規(guī)定的時間內(nèi)泵的出油量剛好滿足各個動作環(huán)節(jié)的流量及壓力需要，可以將溢流量控制在最小狀態(tài)，從而節(jié)約能源。利用注塑機本身的比例流量閥的電流信號來控制變頻器，使得變頻器自動跟蹤注塑機的工作狀態(tài)、工作壓力及流量。即通過變頻器準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)油泵的轉(zhuǎn)速，使油泵的實際供油量滿足注塑機需要的工作流量，既滿足生產(chǎn)需要，又達到節(jié)能目的。節(jié)能效果與所加工工件的周期相關(guān)，通常油泵馬達的節(jié)電效果為25%~65%。存在的問題是，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、過載能力弱、低頻時壓力不穩(wěn)定等。

變頻器從原理上來講具有較好的節(jié)能效果，但是目前行業(yè)應(yīng)用過程中卻存在很多問題。注塑機行業(yè)變頻器使用之初因為國外變頻器成本過高，所以大量使用了國產(chǎn)變頻器。而前期國內(nèi)變頻器性能及可靠性普遍較差，使得注塑機行業(yè)出現(xiàn)了配套廠家對配變頻器失去信心，而客戶端因為對變頻器了解不夠，聽信一些廠家片面宣傳節(jié)能的說法，沒有意識到變頻器改造后帶來的加工周期延長、設(shè)備經(jīng)常保護等問題，造成行業(yè)糾紛較多。目前大的用戶如長虹、海爾、富士康等均選用性價比好的變頻器，而一些中小客戶出于成本的考慮，還在繼續(xù)使用一些性能較差的品牌。

1)由于變頻器存在加、減速過程，導(dǎo)致注塑過程經(jīng)常處于加、減速的過程中，注塑產(chǎn)品對工藝過程比較敏感，往往在加速過程中會使產(chǎn)品產(chǎn)生嚴(yán)重缺陷

所以要求加速過程要非?？?，即要求變頻器動態(tài)響應(yīng)非?？欤駝t會造成成品率下降的情況。

2)變頻器控制的注塑機產(chǎn)品周期會有所加長，使得產(chǎn)能下降。這是目前很多變頻器特別是V/f 控制變頻器在注塑機行業(yè)的技術(shù)瓶頸。因此要求變頻器有很好的動態(tài)響應(yīng)特性。

3)注塑機在合模時需要很大的壓力，采用變頻器控制時經(jīng)常會出現(xiàn)過流情況，所以要求變頻器有強的過載能力。

4)變頻器作為一個干擾源經(jīng)常對注塑機的溫度板、動作順序會有一定程度的干擾，所以要求變頻器一定要作抗干擾處理。

變頻器的選型

在對變頻器選型時應(yīng)根據(jù)負荷的性質(zhì)和要求來定。因注塑機的負載性質(zhì)是恒轉(zhuǎn)矩類，機械特性較硬,動態(tài)特性要求較高，所以應(yīng)選用高性能矢量控制變頻器，一般的V/f控制變頻器很難滿足快速響應(yīng)的要求。

變頻器容量的選擇

在選配變頻器容量前，應(yīng)實測一下注塑機在各個工序過程中，油泵電機工頻狀態(tài)運行的最大負荷電流，以此作為選擇變頻器容量的依據(jù)。變頻器的額定電流最好為控制電機額定電流的1.1~1.5 倍，電壓等級應(yīng)與控制電機相符。

變頻器的調(diào)試

矢量控制對電機參數(shù)有一定的依賴性，在使用設(shè)備之前，要求變頻器對電機進行空載參數(shù)辨識，以保證變頻器獲得準(zhǔn)確的電機參數(shù)，達到良好的控制效果。

變頻器的安裝環(huán)境

因為塑膠廠環(huán)境溫度高，塑料粉塵多，因此節(jié)能裝置的柜體要設(shè)計合理，柜內(nèi)變頻器周圍應(yīng)留足夠的空間，保證良好的通風(fēng)渠道，并加裝冷卻風(fēng)扇以強迫風(fēng)冷。現(xiàn)場需安裝在通風(fēng)良好，遠離熱源和塵埃多的地方。

變頻器對注塑機工作的干擾處理

變頻器的輸入和輸出電流中都會有一定量的高次諧波成分，因此便形成了干擾注塑機正常工作的信號。應(yīng)采取以下措施:

1)不要將變頻器的輸入、輸出電纜與變頻器的控制信號線(包括其它設(shè)備的控制信號線)平行走線或捆扎在一起;

2)在變頻器的輸出側(cè)加裝磁環(huán)(抗共模干擾零相電抗器)減小高次諧波電流，特殊情況輸入側(cè)也需要加裝磁環(huán);

3)變頻器的外殼必須可靠接地。