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變頻器在擠出機上的應用簡介
點擊次數：1435 發布時間：2010-7-29
多數螺桿擠出機一般是由直流電機驅動，但近幾年來，交流電機調速以其技術和成本上的優勢，而得到了越來越多的應用。
擠出機的直流驅動
螺桿擠出機的結構如圖1所示。塑料粒料從漏斗喂入后被加熱塑化，經螺桿旋轉推向擠出機的出口，由擠出模頭決定zui終的產品形狀。常見的單螺桿擠出機的典型螺桿轉速約100 r/min，而混料用雙螺桿擠出機的典型轉速為200~500r/min，用于型材擠出的低速雙螺桿擠出機的轉速通常為10~40r/min。
傳統擠出機所采用的直流電機需要定期更換電刷，并且其對惡劣環境的耐受能力較差，有時還需要獨立干凈的冷卻空氣。在日常使用中，直流電機的典型故障包括電刷打火、電樞變色、散熱不足、劇烈噪聲和振動等，使其日常維護保養費比交流電機高，同時其造價也更高。
擠出機的交流驅動
幾年前，交流驅動還不能提供類似直流驅動的優異性能，而且價格昂貴。但隨著近年來功率電子器件和微處理器技術的快速發展、交流控制理論的提出以及交流控制軟件的完善，使交流驅動技術在很多應用領域比直流驅動有了更佳的成本效益。例如，丹佛斯FC302系列變頻器應用于擠出機，具有比直流驅動更好的轉速控制性能和轉矩響應速度，其中，開環轉速控制精度優于0.5%，閉環轉速控制精度優于0.1%。
由于擠出機的起動轉矩可能達到其運行轉矩的200%~250%，比丹佛斯FC300系列變頻器zui大的180%起動轉矩值高，因此，一種解決辦法是選擇功率較大的驅動器，另一種辦法是，使設備額定轉速工作于交流電機恒功率區域（因為擠出機全速時的負載轉矩并不需要電機的額定轉距）。
圖2 工作于恒功率區域示意
當采用使設備額定轉速工作于交流電機恒功率區域的方法時（如圖2所示），可通過適當選取減速比，令電機的一般工作速度為70Hz，此時，負載轉矩為T負載，按理論計算電機的額定轉矩為：
這樣就能夠滿足擠出機的起動轉矩要求。否則，如果按傳統的選型辦法，選擇電機一般工作速度為50Hz，為滿足250%的zui大起動轉矩要求，就必須選擇功率為原來1.4倍的電機和驅動器。
使用交流驅動器的優點
1.提率
使用丹佛斯FC300交流驅動系統后，可比同功率的直流驅動系統的效率高5%左右。同時，由于交流電機的效率比直流電機高，FC300驅動器可保證電機輸出性能優異而不會發生過熱。一般，工廠里擠出機的能耗占總生產能耗的相當大的比例，而丹佛斯FC300驅動器的輸入諧波電流比直流驅動器及其他通用變頻器都小，保證總輸入功率因數大于0.9，因此無需放大工廠供電變壓器和電纜的容量。
2.提高防護等級
一般，擠出機常在高溫或含腐蝕性氣體的惡劣環境下工作，對此，直流電機防護等級較低，而交流電機的防護等級相對較高，使得用于惡劣環境的設備維護成本大大降低。
FC302變頻器應用于擠出機的優點
丹佛斯FC302驅動器內置電機反饋編碼器接口，內建轉速閉環磁場定向磁通矢量控制功能。通過*的靜止電機自適應，能測出各種電機的電氣參數。FC302的內建電機模型和電流檢測非常，電流被解耦為轉矩電流和勵磁電流，矢量控制理論*，系統運算能力*，內部運算循環時間只有1ms，因此能快速檢測、控制和補償負載轉矩。FC302驅動器磁通矢量控制建立160%輸出轉矩只需約3ms，比通用變頻器快1~2個數量級（如圖3所示）。
圖3 FC302的轉矩響應速度
當應用于擠出機時，FC302驅動器具有如下優點：高轉速精度和低轉速脈動，即使在低速運行和零速時也是如此；伺服級的響應速度，適用于負載轉矩變化劇烈的擠出機；優異的轉矩限制功能，從零速直到恒功率控制區域，都能平滑地從轉矩限制模式切換到轉速控制模式，反之亦然；適用于各種特性的異步電機和永磁同步伺服電機；通過轉矩限制功能提供螺桿保護；過轉矩能力強等。標準的FC300驅動器集成了許多通用變頻器需要外置的附件，如直流電抗器、RFI濾波器、通訊卡和屏蔽電纜夾等，能大大節省安裝空間，并降低成本。