變頻器在精密擠出機械上的應用

分類：技術教程日期：2007-07-13 00:00:00

摘要：本文介紹安邦信G11變頻器在精密擠出機械上的應用，討論了精密擠出機械的系統要求及安邦信G11變頻器在精密擠出機械上的良好性能。
英文摘要：In this paper, application of AMB-G11 inverter in exact extruding machine is presented, the requirements of exact extruding machine control system and good performance of AMB-G11 inverter for exact extruding machine are discussed.
關鍵詞： AMB變頻器精密擠出機械無級調速
1 引言
中國2004年塑料制品的增長仍達12％，塑料樹脂銷量增長達10.1％，塑料機械銷量增長10.6％，但是塑料原材料和鋼材價格的不斷攀升給塑料加工業以及塑機行業帶來了嚴峻的考驗，進一步提高擠出機械的精密度和質量是塑料行業發展的必然趨勢。
2 擠出機概述
塑料通過擠出機塑化成均勻的熔體，并在塑化中建立的壓力作用下，并使螺桿連續地定溫，定量，定壓地擠出機頭。大部份熱塑性塑料均采用此方法，螺桿擠出機有多種不同的型號和規格，最常用的擠出機就是螺桿擠出機。

3 傳統擠出機傳動的特點
3.1 擠出成型設備的組成部分
一臺擠出設備通常由主機(擠出機)、輔機及其控制系統組成。通常這些組成部分統稱為擠出機組。
(1) 主機
一臺擠出機主機由擠壓、傳動、加熱冷卻三部分系統組成;
擠壓系統主要由螺桿和機桶組成，是擠出機的關鍵部分;
傳動系統中起作用是驅動螺桿，要保證螺桿在工作過程中具備所需要的扭矩和轉速;
加熱冷卻系統主要來保證物料和擠壓系統在成型加工中的溫度控制。
(2) 輔機
擠出設備輔機的組成根據制品的種類而定。一般說來，輔機由劑透定型裝置、冷卻裝置、牽引裝置、切割裝置以及制品的卷取或堆放裝置等部分組成。
3.2 控制系統
擠出機的控制系統主要由電器、儀表和執行機構組成，其主要作用為:
(1) 控制主、輔機的拖動電機，滿足工藝要求所需的轉速和功率，并保證主、輔機能協調地運行;
(2) 控制主、輔機的溫度、壓力、流量和制品的質量;
(3) 實現整個機組的自動控制。
3.3 精密擠出機傳動的特點
要有能跟直流系統相媲美的大轉矩特性，而且在速度變化的情況下也能保持轉矩的連續特性，否則會造成擠出的產品有瑕疵，增加產品的次品率。
要求變頻器的控制精度高，起碼要求萬分之五以上，才能維持為此高精度的恒定壓力。
3.4 V/F變頻器的缺陷
以往使用V/f控制型變頻器，由于要考慮負載的啟動轉矩，要設定相應的轉矩提升值，如果轉矩提升設置過高，在低頻輕載時會勵磁太大，容易引起電機嚴重發熱，影響到設備的穩定運行，甚至燒毀電機。如果不設定應的轉矩提升值，則又無法滿足擠出機械對轉矩的要求，造成擠出的產品有瑕疵，增加產品的次品率。

3.5 傳統螺桿擠出機的控制
(1) 在傳統的螺桿擠出機系統中，螺桿由直流電機驅動。在直接傳動情況下螺桿直接由齒輪箱驅動;在間接傳動情況下，螺桿由皮帶和牽引盤驅動。傳統的直流電機本身存在著一定的缺點:例如直流電機的電刷每個月就要更換一次，在多粉塵或腐蝕性環境中直流電機需要經常清洗，有時甚至還需要從車間外為直流電機通入潔凈的冷卻空氣。
(2) 間接傳動螺桿擠出機的缺點在于:存在于皮帶滑差，皮帶會造成一定的能量損失，更多的機械裝置增加了磨損和發生故障的可能性。而直流電機最大的弊端噪音過大，電刷打火，轉子污染，電機溫度過高，排氣不充分和電機震動。因此使用直流電機的螺桿擠出機維護費用更高，直流電動機的最初成本也更高一些。
(3) 安邦信G11系列變頻器在精密擠出機上的的應用
設備型號:廣州XX機械廠生產的高精度擠出機
生產產品:汽車配件
設備要求:壓力誤差±0.01bar，主機馬達轉速精度±0.05%
變頻器型號:AMB-G11-055-T3
其電氣接線如附圖所示。

附圖精密擠出機變頻器電氣接線圖

采用高精度的電位器進行對螺桿驅動電機進行調速,為滿足控制精度的要求，在電機側加裝旋轉編碼器，實現G11變頻器的高精度、大力矩控制。
4 安邦信G11系列變頻器在大功率擠出機上的的應用優勢
G11變頻器用于擠出設備, 有高質量的運行特性，這是因矢量控制型變頻器本身可提供的良好的產品性能決定的。
采用高性能電流矢量控制和磁通矢量控制，不但徹底克服了通用型變頻器低頻轉矩差，控制精度不高的缺陷，而且處理器提供更高更快速頻率響應。
(1) G11高性能變頻器內置的處理器，提供高控制精度、快響應頻率及好的動性能。擠出機的工藝要求主要是控制出口的壓力恒定，設備在剛開始工作時，進行轉速控制，在達到需求壓力時，要切換為壓力控制。切換過程應該無沖擊，需要變頻器高的控制精度，來接應壓力信號。
(2) 矢量控制提供低頻時高扭矩輸出
采用G11矢量控制型變頻器，使用自學習功能可觀測電機參數，建立交流電機的直流模型，獲得跟直流電機相媲美的特性，0Hz附近獲得200%的啟動扭矩，不但能保證電機在低頻時良好的輸出特性，而且在1:100(1:100Hz)的速度變化下也能保證100%的連續轉矩。
(3) G11矢量控制型變頻器具有轉矩限定和轉差補償功能，轉速控制精度在有速度反饋的情況下高達萬分之二，使擠出機械的壓力得到更精確的控制。
(4) 自動節能控制，持續優化電機效率
擠出機的主驅動電機主要通過平行軸斜齒輪減速器減速后帶動螺桿轉動，在基頻以下改變運行速度時為恒轉矩調速。
采用G11系列變頻器具有自動節能控制功能，能根據負載情況自動調整電壓，使電機運行在最高效率狀態下，比市場上的通用型變頻器節電率增加10%以上。
5 結束語
>采用安邦信新一代高性能矢量變頻器使用在精密擠出機上，不僅節省了電能，更為重要的是改善了工藝，提高了產品質量，增強了產品的競爭力。