注塑
變頻器在注塑機(jī)中的應(yīng)用
2016-05-12
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(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，準(zhǔn)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(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(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)。
奕創(chuàng)飛ECF330S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ECF330S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)自動運(yùn)行時(shí)，當(dāng)有閥門打開時(shí)，系統(tǒng)壓力會瞬間下降，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)的起動特性，加速響應(yīng)相對比較緩慢。而對于注塑機(jī)而言，往往在完成某些例如注射等動作時(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。
奕創(chuàng)飛ECF330S系列伺服控制器采用了轉(zhuǎn)子磁場定向的控制理論，即對異步電機(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)動態(tài)性差的不足，對于注塑機(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，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)面對負(fù)載變化的運(yùn)行穩(wěn)定性。