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关键词：异步伺服、注塑机、节能控制

 

一、注塑机设备简介

名称：将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。

 

注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式，可分为立式、卧式和立卧复合式。注塑机由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。注塑机，又名注射成型机或注射机

 

原料（输入）：热塑性塑料或热固性塑料颗粒。

产出（输出）：塑料成型制品。

 

二、注塑机工艺过程

n  锁合模（动模板快速接近定模板，慢—快—慢，然后系统提供高压将模板锁合）

n  射台前移（射台前进到指定位置，使喷嘴贴紧模具的浇口道）

n  注射（向注射缸通入压力油，使螺杆向前推进，从而以很高的压力和较快的速度将熔料注入温度较低的闭合模具内）

n  保压和冷却（经过一定时间和压力保持，防止模腔中熔料反流，同时模腔冷却，使其固化成型）

n  冷却和预塑（模腔内制品继续冷却，同时螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定背压下后退，当螺杆推到设定位置后，预塑结束，为下次注射备料）

n  射台后退（预塑结束后，射台后退到指定位置）

n  开模（动模板退回到原位）

n  顶出（顶针顶出制品）

 

 

三、注塑机设备简介

四、注塑机的主要技术参数

五、注塑机的电能消耗

注塑机运行时电能消耗情况：

注塑机在市电运行时，由于电动机的转速不变，从定量泵（叶片泵或齿轮泵）泵出的压力油的油流量不变。

•  大压力、大流量时，溢流阀不动作，压力油不回流，电动机的电能全部用于油路做功，无电能损耗；

•  中压力、中流量时，溢流阀动作，压力油回流，电动机的电能大部分用于油路做功，小部分回流，存在少量电能损耗；

• 小压力、小流量时，溢流阀动作，压力油回流，电动机的电能小部分用于油路做功，大部分回流，存在较大电能损耗；
•   低压力、低 流量时，溢流阀动作，压力油回流，电动机的电能几乎不用于油路做功，绝大部分回流，存在很大电能损耗。

 因此，要使注塑机能够节能，关键是要让溢流阀少动作或不动作，减少压力油的回流溢流。

 

六、注塑机节能控制目标

注塑机加工效率不降低：塑料制品的加工周期不延长。

注塑机塑料制品的品质不降低：外观质量，包括完整性、颜色、光泽不降低；尺寸和相对位置间的准确性不降低；物理性能、化学性能、电性能不降低。

25%~70%的节电率：加工周期越长，节电效果越好，塑料制品的加工周期在15s以上，节能较为明显。

较短的投资回报周期：10~12个月收回投资。以30kW电机为例，市电时，耗电75%，假设节电率为30%，0.8元/度，每天12小时，一年按300天计算，则每天节电=30*0.75*0.3*12=81度，一年节省电费=81*0.8*300=19440元。

七、注塑机现有节能改造方案

1、变频器节能改造方案

2、同步伺服节能方案

更换交流异步电动机，选用同功率的交流永磁同步电动机，速度检测为旋转变压器，油泵选用定量齿轮泵；

油路中增加压力传感器，检测系统的压力，维持压力的恒定，一般为15~17MPa。压力传感器的型号为德国BD公司生产，范围0~100MPa，输出4~20mA，二线制；

    关闭原油路中的溢流阀，依据压力自动调整流量，达到节能的目的；

 

八、变频器、同步伺服节能方案优缺点

•   V/F变频器+异步电机，即变频节能，没有反馈系统、控制精度低、降低生产效率，影响产品的品质，属于淘汰型。
•    2003年前后，是注塑机变频节能改造的高峰，经过其后数年的实际验证，该方案变频器的故障高，同时降低塑胶制品的生产效率。目前，已基本被市场淘汰。

•  同步机矢量伺服驱动器+同步电机+流量和压力反馈，即同步伺服节能，节电效果好、生产效率高。

•   但安装复杂、价格高、维护成本高、回收周期长。针对配置为异步电机注塑机的同步改造方案复杂，对技术人员的专业技能要求高。

•   同步电机长期大电流运行，电机发热严重，同步电机的永磁体有退磁失效的风险。

九、正弦异步伺服节能控制方案

1、节能控制目标：

注塑机加工效率不降低：

    要求驱动器加速时间尽可能短，0.1s加速，电机以最大力矩达到要求的转速；

减速时，不损耗输入电能，不加制动单元和制动电阻，制动时直流母线电压略高于市电电压驱动器减速时间一般为0.3s~0.5s。

注塑机塑料制品的品质不降低：

    系统的压力要恒定，交流电机的高中低速运行时，输出转矩恒定，与要求的压力一致。

25%~70%的节电率：

    驱动器快启、快停，保证油路及时所需的流量和压力，低流量、低压力及时低速或0速运行，保证节电效果。

较短的投资回报周期：

    合理的驱动器价格

 

2、正弦异步伺服驱动器能够完美实现注塑机节能控制目标

快速加减速

    0.1s/180%电流加速，最快加速度加速，电动机运行平稳，不过流；

    0.1s/180%电流减速，最快加速度减速，电动机运行平稳，不过压；

    0.25Hz/180%，转矩恒定，电动机运行不抖动。

    20.00Hz/180%，转矩恒定，电动机运行不抖动。

    40.00Hz/180%，转矩恒定，电动机运行不抖动。

0~1A流量与转速成线性关系

    0~1A对于0rpm~1000rpm

注塑机工作状态显示

    电机转速显示

 电机电流显示

    母线电压显示

市电、节电切换

    市电、节电切换，方便客户使用、测试。

 

十、什么是异步伺服

正弦异步伺服驱动器：应用矢量控制技术，通过驱动器内部速度和电流闭环控制，对交流异步电动机的转速和转矩实施有效的无滞后控制。

矢量：有大小，有方向的物理量。异步伺服特指的是电流矢量。

伺服：SERVO英文的译音。表示服从，跟随的含义。

注塑机异步伺服驱动器：注塑机异步伺服驱动器根据注塑机的流量和压力指令，在最短时间内，使得系统的实际压力和流量跟随到达注塑机要求的流量和压力目标值（指令值），以便满足塑料制品的加工要求。

异步：交流异步电动机。

控制异步电动机的转速和转矩即控制了注塑机的流量和压力！

 

正弦异步伺服快速响应和带载能力

0.1s加速，电机转速和输出电流波形

正弦异步伺服快速响应和带载能力

0.1s减速，电机转速和输出电流波形

十一、正弦异步伺服节能控制方案

•  由于油路的流量由异步伺服控制电机的转速实现，因此，将流量比例阀开合到最大位置；

•  注塑机电脑板的流量和压力指令通过接口卡，送至异步伺服驱动器；

•   溢流阀维持不变。

十二、产品型号

十三、异步伺服驱动器参数设定

 

 

十四、产品尺寸

 

十五、产品选型

EA90C-XXX-3		三相380V恒转矩/重载应用
功率（kW）		11	15	18.5	22	30	37	45	55	75
输出	电压（V）	3相0~额定输入电压
	额定电流（A）	26	34	41	48	60	75	90	115	150
	过载能力	150% 1分钟，180% 12秒，200% 0.5秒，间隔10分钟（反时限特性）
输入	额定电压/频率	3相380V；50Hz/60Hz
	允许电压范围	304V~456V；电压不平衡度：≤3%；允许频率波动：±5%
	额定电流（A）	39	50.3	60	69.3	86	104	124	150	201
防护等级/冷却方式		IP20/强制风冷

 

 

十六、产品信息

产品特点：

•   优异的电流矢量控制技术，以0.1S指令加速、减速，驱动器稳定无故障运行。

•   低频率大转矩输出：以0.25Hz，180%额定转矩启动，运行无跳闸。

•   低噪音运行：低谐波PWM驱动方式，电机全速段运行平滑无噪音。

•  低速运行、中速运行、高速运行的输出力矩的稳定，波动范围小，可使注塑机的压力稳定，保证塑料制品的工艺质量。

•   三行数码管状态显示，便于注塑机的实时监测。

产品优点：

•   节电效果好，节电率一般达到25%~70%；

•   不降低甚至可提升注塑机或压铸机的生产效率；

•   短期（一般不到一年）可收回项目投资；

•   采用三相异步电机无退磁隐患；

•   安装简单，不需要更换电机和油泵，性价比高。