注塑机伺服电机如何节能.doc

注塑机伺服电机如何节能除了塑料以外,电费是注塑成品的最大成本,有必要节约。节能的本质: 注塑机要产生如锁模及注塑等动作,亦要产生热量将料筒内的塑料加热/ 塑化。动能及热能的节约, 只能从减少浪费着手, 别无它法。让我们先温习热力学的两大定律。热力学第一定律: 热力学的第一定律就是能量守衡。在能量的转换中, 能量只从一种型态变做另一种型态,但转换之前及之后的能量是相等的,既没有增加也没有减少。热力学第二定律: 热力学第二定律认为在转换过程中,热熵(entropy) 只会增加,不会减少。热熵这个概念很难用几句话讲得清楚。对于这个讨论来说, 第二定律可以简化为“无用”输出能量就是热能。异步电机: 传统的注塑机是用异步( 鼠笼式) 电机来驱动油泵的。异步电机的定子在三相电的驱动下产生旋转磁场。以四极定子及 50 Hz 的供电为例, 磁场以 1500 rpm 的速度转动。转子上有多条斜放的铜枝,它们都是在末端短接的。鼠笼由此得名。在旋转的磁场下, 铜枝上感应出电流。电流与磁场相互作用下产生扭力, 转动转子。转子的转速比旋转磁场低 20~60 rpm ,故称为异步(非同步)电机。矽铁片重叠起来支撑着转子的铜枝及定子的线圈。异步电机将电能转换为动能。在转换过程中, 由于线圈的电阻、涡流在矽铁片中的产生及轴承的摩擦,输出的“有用”动能只是输入电能的 9 成左右(在满载时) ,其他便转换为热能。故电机都会自带风扇,将热能带走,以免电机过度升温。异步电机都能短暂过载达两倍。过载时, 电流增加, 故发热也增加。在没有过载保护之下,线圈会烧毁。油泵: 油泵将旋转的动能转换为液能( 压力及流量)。油泵内的摩擦力会降低输出压力。油泵的内漏会降低输出流量。故输出的( 有用) 液能是比输入的旋转动能低, 而无用的热能便跑到压力油去,使其升温,是注塑机为何要安装压力油冷却器的原因之一。油马达、油缸: 油马达及油缸分别将液能转回旋转动能及线形动能, 来驱动如螺杆的塑化及注射动作。如油泵一样,转换过程中产生了热量,提高了油温。油管: 压力油在油管内流动,在管接头处转弯,都会与管壁及自相摩擦而降低了压力, 产生了热能。廉价的注塑机都会用小的管径来降低成本,但必然便提高了油在管内的流速, 摩擦的损失增加,油温便升得更高,便浪费更多的能量。定量泵为何耗能? 用恒定转速的异步电机来带动定量泵, 油泵是输出恒定的流量的, 但注塑周期中的各个动作, 如开合模、顶出、塑化、注射及保压, 甚至待机状态对流量的要求都不同。动作用不着的流量便在当时的设定压力下流回油箱。所需动作越慢, 流回油箱的量越多, 浪费的能量便越多。同样, 设定的压力越大, 流回油箱的浪费便越大。浪费了的能量都变为热能, 将油温提高。在注塑周期中, 保压所需的油量很低, 因螺杆前行的速度只需要足够填补成品冷却时的收缩量,估计不会超过油泵流量的 5% ,那油泵 95% 以上的流量便在保压压力下流回油箱。成品壁厚越大, 保压时间便越长, 浪费的能量便越多。从另一角度看, 可以节能的幅度便越大,或节能的额外投资的回本期越短。一般来讲, 当动作的速度离全速越远、动作的时间越长、压力越大, 潜在节能的幅度便越大。变量泵如何变量? 从以上得知, 节能的钥匙在于能够改变流量。变量泵能提供从零到最大的流量, 而且是在异步电机恒速转动下能提供的。最常用