伟创变频器在注塑机中的应用

半个世纪以来，塑料已成为工农业和民用主要的材料之一。注塑机就是一种专用的塑料成型机械。它利用塑料的热塑性，经适当加热熔化后，加高压快速流入模腔经一定时间保压、冷却。成为各种型材和塑料制品。在注塑机上推广应用变频器可以实现节约电能、提高生产率和产品质量，降低油污染和噪声污染，延长机器使用寿命等优点，因此将逐步推广使用。

    注塑机的工艺步骤如下：

1、锁合模：模板快速，接近定模板，且确认无异物存在时，系统转为高压，将模板锁合。

2、注射台前移：喷嘴与模具紧贴。

3、注射：注射螺杆以一定的压力和速度将料筒前端的熔料注入模腔。

4、保压、冷却：通过此动作，使模腔内的塑料制品冷却成形。

5、预塑：传统上应用液压马达驱动螺杆并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推进行预塑。螺杆后退到预定位置，停止转动，准备下一次注射。

6、注射台后退，开模。

7、顶出制品。

     以上这些动作在传统的注塑机上都是以液压系统来完成的。由油泵和不同阀门的配合产生的压力和流量，提供油缸和液压马达所要求的推动力和移动速度。

     众所周知，油泵的输出功率

 Pt=p*qt=p*V*n        (1)

而油泵的理论转矩：

Tt=1/2pi*p*V          (2)

式中p为压力，qt为流量，V为油泵排量，n为油泵转速,pi=3.14 将（2）式代入（1）式得：

Pt=2pi* Tt *n          (3)

    如果忽略机械能到液压能转换过程中的能量损失，则可近似认为油泵的输出功率与电机的输出转矩与电机转速成正比。因此可以看出，当系统要求低流量时，系统要求的功率其实是非常低的。但是实际情况却是，由于电动机始终运行在工频50Hz状态上，并不能根据实际的需求来降低其转速，从而减小流量。因此多余的液压油通过溢流阀流回油箱，造成能源的白白浪费。

     伟创SF81、SF91系列注塑机伺服控制器，采用系统压力、流量单闭环或双闭环的方式，液压系统按照实际需要的流量和压力来供油，克服了普通定量泵系统高压溢流产生的高能耗，在预塑、合模、射胶等高流量工作阶段电机按照设定的转速工作，在保压、冷却等低流量工作阶段降低了电机转速或电机不转，油泵电机实际能耗大大降低了。

     且SF81、SF91系列注塑机伺服控制器响应速度快，压力上升时间和流量上升时间快至50mS，提高了液压系统的响应速度，减少了动作转换时间，加快了整机的运行节拍；注塑机液压系统自动运行时，当有阀门打开时，系统压力会瞬间下降，伺服系统可以在50MS以内迅速补充油量，恢复压力至设定值。系统稳压精度高，重复精度高、省料，油温温升低，安装调试简单方便。

     普通的VVVF调速方式，即变压变频，当频率与电压的比率保持恒定，则电机的磁通不变。由于此种方式没有速度反馈装置，即不能准确反映电机的真实转速，而电机亦采用的是三相异步电机，转子的实际转速同定子旋转磁场间存在转差，当外部负载发生变化时，转差率也随之变化，但变频器并不能对此进行补偿，致使油泵转速发生变化，造成了流量的误差，直接导致制品质量的下降。      而且，变压变频的另一缺陷在于，当输出频率为0Hz时，理论输出电压为0V，电机定子的磁通Фm近似为0，从而影响了电机的起动特性，加速响应相对比较缓慢。而对于注塑机而言，往往在完成某些例如注射等动作时，需要瞬时提供高压力、大流量，如果采用开环通用变频器，其起压响应难以达到要求，影响注塑压力。

     伟创SF81、SF91系列伺服控制器采用了转子磁场定向的控制理论，即对异步电机的电流进行坐标变换，等效成直流电机的控制方式。在三相坐标系下的定子交流电流ia、ib、ic通过三相/两相变换，可以等效成两相静止坐标系下的交流电流iα，iβ，在通过按转子磁场定向的旋转变换，可以等效成同步旋转坐标系下的直流电流it、im。im相当于直流电机的励磁电流，it相当于直流电机中同转矩成正比的电枢电流。由于无论电机处在什么状态，运行或静止，其励磁电流im始终存在，而转矩的大小只要独立调节电枢电流it，故可以使异步电机始终处于高动态的状态，其从0rpm加速至1000rpm的时间只需50ms，改变了变压变频调速系统动态性差的不足，对于注塑机整个运行循环的跟随性非常高。

    通过系统对电机的自学习，精确测量了定子的电阻和电感，从而使励磁电流im恒定，从而恒定磁通Фm。再由于电机转差频率 ωs=K*it/Фm            (4) 即当磁通Фm恒定时，矢量控制系统的转差频率在动态中与转矩成正比，则定子磁场频率 ω1=ω ωs              （5） （ω为转子频率）可以受控。这就意味着，当负载产生波动，变频器控制部分可迅速计算出实际转差频率ωs，从而给出定子精确的旋转频率，使电机转速保持不变，提高了电机面对负载变化的运行稳定性。

      综上所述，伟创SF81、SF91系列伺服控制器因其高动态性、稳定性好、安装调试简易等特性，很适于注塑机的节能应用。