ACI-珠峰电气 变频器在塑料机械上的应用
供稿：广州珠峰电气股份有限公司
- 关键词：变频器,自动节能
- 摘要：采用无速度传感器矢量型变频器ACI V11系列，使用电机辨识功能可建立电机模型，不但能保证电机在低频时良好的输出特性，变频器本身的自动节能运行功能会随转矩的改变而减少输出电流，不但能节省电能，还能消除由于低频运行时励磁电流的增加而使电机发热的现象，提高系统的稳定性。
塑料通过挤出机的挤压系统加热塑化成均匀的熔体，并在塑化中建立的压力作用下，由螺杆连续地定温、定量、定压挤出机头。大部份热塑性塑料均采用此方法，挤出机有多种不同的型号和规格，最常用的挤出机就是螺杆挤出机。采用交流变频器拖动挤出机主机，能够完全满足挤出机的工艺要求，达到必要的工艺控制指标，经过各地多年的实际运行来看，运行稳定，产品的适应性强，经济效益明显。
一.塑料挤出机的主机是挤塑机，它由挤压系统、传动系统和加热冷却系统组成。
1. 挤压系统 挤压系统包括螺杆、机筒、料斗、机头、和模具，塑料通过挤压系统塑化成均匀的熔体，并在这一过程中所建立压力下，被螺杆连续的挤出机头。
2. 传动系统 传动系统的作用是驱动螺杆，供给螺杆在挤出过程中所需要的力矩和转速，通常由电动机、减速器和轴承等组成。
3. 加热冷却装置 加热与冷却是塑料挤出过程能够进行的必要条件。
二. 辅助设备
塑料挤出机组的辅机主要包括放线装置、校直装置、预热装置、冷却装置、牵引装置、计米器、火花试验机、收线装置。挤出机组的用途不同其选配用的辅助设备也不尽相同。如还有切断器、吹干器、印字装置等。
三. 控制系统
塑料挤出机的控制系统包括加热系统、冷却系统及工艺参数测量系统，主要由电器、仪表和执行机构（即控制屏和操作台）组成。其主要作用是：控制和调节主辅机的拖动电机，输出符合工艺要求的转速和功率，并能使主辅机协调工作；检测和调节挤塑机中塑料的温度、压力、流量；实现对整个机组的控制或自动控制。
挤出机组的电气控制大致分为传动控制和温度控制两大部分，实现对挤塑工艺包括温度、压力、螺杆转数、螺杆冷却、机筒冷却、制品冷却和外径的控制，以及牵引速度、整齐排线和保证收线盘上从空盘到满盘的恒张力收线控制。其中螺杆转速的控制是整套设备的核心。
螺杆转速的调节与稳定是主机传动的重要工艺要求之一。螺杆转速直接决定出胶量和挤出速度，正常生产总希望尽可能实现最高转速以实现高产，对挤塑机要求螺杆转速从起动到所需工作转速时，可供使用的调速范围要大。而且对转速的稳定性要求高，因为转速的波动将导致挤出量的波动，影响挤出质量，所以在牵引线速度没有变化情况下，就会造成线缆外径的变化。同理如牵引装置线速波动大也会造成线缆外径的变化，螺杆和牵引线速度可通过操作台上相应仪表反映出来，挤出时应密切观察，确保优质高产。
传统控制系统的缺点：
（1）在传统的螺杆挤出机控制系统中，螺杆由直流电机驱动。在直接传动情况下螺杆直接由齿轮箱驱动；在间接传动情况下，螺杆由皮带和牵引盘驱动。传统的直流电机本身存在着一定的缺点：例如直流电机的碳刷每个月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机需要经常清洗，有时甚至还需要从车间外为直流电机通入洁净的冷却空气。
（2）间接传动螺杆挤出机的缺点在于：存在于皮带滑差，皮带会造成一定的能量损失，更多的机械装置增加了磨损和发生故障的可能性。而直流电机最大的弊端噪音过大，碳刷打火，转子污染，电机温度过高，排气不充分和电机震动。因此使用直流电机的螺杆挤出机维护费用很高，直流电动机的最初成本也更高一些。
四，变频改造的实现。
ACI V11系列变频器用于挤出设备，有高质量的运行特性，这是因矢量控制型变频器本身可提供的良好的产品性能决定的。
1）高性能CPU提供更高频率响应
ACI V11系列变频器内置的高速CPU，具有高控制精度、快速响应频率的性能。
挤出机的工艺要求主要是控制出口的压力恒定，设备在刚开始工作时，进行转速控制，在达到需求压力时，要切换为压力控制。切换过程应该无冲击，需要变频器高的控制精度，来接收压力信号。
2）矢量控制提供低频时高转矩输出
挤出机的主驱动电机主要通过平行轴斜齿轮减速器减速后带动螺杆转动，在基频以下改变运行速度时为恒转矩调速。
以往使用V/F控制型变频器，由于要考虑负载的启动转矩，要设定相应的转矩提升量，如果转矩提升设置过高，在低频轻载时励磁会太大，容易引起电机严重发热，影响到设备的稳定运行。
采用无速度传感器矢量型变频器ACI V11系列，使用电机辨识功能可建立电机模型，不但能保证电机在低频时良好的输出特性，变频器本身的自动节能运行功能会随转矩的改变而减少输出电流，不但能节省电能，还能消除由于低频运行时励磁电流的增加而使电机发热的现象，提高系统的稳定性。
3）转矩限制和转差补偿根据电机构造自动设定，转速控制精度高达0.1%。