丹佛斯變頻器在擠出機(jī)上的應(yīng)用

　　引言：
　　
　　擠出機(jī)塑料工業(yè)和化纖工業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備。許多材料如陶土、食品、金屬、塑料等都能被擠出。zui常見的擠出機(jī)是螺桿擠出機(jī)。不久以前擠出機(jī)還多數(shù)是用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，但是近來交流調(diào)速用得越來越多。相比直流調(diào)速，交流調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，成本也很有競爭力。
　　
　　螺桿擠出機(jī)工作原理：
　　
　　固態(tài)粒子原料首先從漏斗喂入，然后被加熱塑化或熔化，螺桿旋轉(zhuǎn)將熔化為膠態(tài)的原料推向擠出機(jī)的出口，擠出機(jī)出口裝有特定的模具，決定了zui終產(chǎn)品的形狀。塑料薄膜、塑料管、型材和化纖等產(chǎn)品都可以用擠出機(jī)生產(chǎn)。
　　
　　zui常見的螺桿擠為單螺桿擠出機(jī)，典型螺桿轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘；雙螺桿擠出機(jī)用于需要將兩種原料混合擠出的產(chǎn)品，典型的高速雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速為200-500轉(zhuǎn)/分鐘。用于型材擠出的低速雙螺桿擠出機(jī)通常轉(zhuǎn)速在10-40轉(zhuǎn)/分鐘。　　
　　傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)辦法
　　
　　傳統(tǒng)擠出機(jī)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。但是直流電機(jī)需要定期更換電刷，直流電機(jī)耐惡劣環(huán)境的能力也較差，有的時(shí)候需要獨(dú)立的干凈的冷卻空氣。日常使用中直流電機(jī)的典型故障現(xiàn)象為電刷打火、電樞變色、散熱不足、劇烈噪聲和振動(dòng)等。因此直流電機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用比交流電機(jī)高得多，直流電機(jī)的造價(jià)也比交流電機(jī)要高。
　　
　　交流驅(qū)動(dòng)辦法
　　
　　僅在數(shù)年以前交流驅(qū)動(dòng)還不能提供直流驅(qū)動(dòng)那么優(yōu)異的性能，而且價(jià)格還很貴。但隨著近年功率電子器件和微處理器技術(shù)的快速發(fā)展，交流控制理論的提出以及實(shí)際交流控制軟件的具體完善，交流驅(qū)動(dòng)技術(shù)在很多應(yīng)用領(lǐng)域有了比直流驅(qū)動(dòng)更佳的成本效益。目前的丹佛斯FC302系列變頻器用在擠出機(jī)上有比直流驅(qū)動(dòng)更好的轉(zhuǎn)速控制性能和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，開環(huán)轉(zhuǎn)速控制精度優(yōu)于0.5%，閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制精度優(yōu)于0.1%。　　
　　擠出機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可能達(dá)到運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的200%-250%，比丹佛斯FC300系列變頻器zui大180%的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩值高，因此需要選大一點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器，但也可以令設(shè)備額定轉(zhuǎn)速工作于交流電機(jī)恒功率區(qū)域的辦法予以解決，因?yàn)閿D出機(jī)全速時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩并不需要電機(jī)的額定轉(zhuǎn)距。
　　
　　如通過適當(dāng)選取減速比，令電機(jī)一般工作速度為70Hz，這時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為T負(fù)載，按理論計(jì)算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩：
　　
　　T電機(jī)額定==1.4T負(fù)載
　　
　　電機(jī)zui大轉(zhuǎn)矩：
　　
　　Tzui大=1.8T電機(jī)額定=252%T負(fù)載
　　
　　滿足擠出機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求。
　　
　　否則如果還是按傳統(tǒng)的選型辦法，選擇電機(jī)一般工作速度為50Hz，為滿足250%的zui大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求，必須選擇功率為原來1.4倍的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器。　　
　　使用交流驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)
　　
　　提率：
　　
　　丹佛斯FC300交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比同功率的直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率高5%左右控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，交流電機(jī)的效率也比直流電機(jī)高，F(xiàn)C300驅(qū)動(dòng)器保證電機(jī)輸出性能優(yōu)異而且不會(huì)發(fā)生過熱。一般工廠里擠出機(jī)耗能要占到總耗能相當(dāng)大的比例，丹佛斯FC300驅(qū)動(dòng)器有比直流驅(qū)動(dòng)器和其他通用變頻器的輸入諧波電流小很多，保證總輸入功率因數(shù)大于，因此無需放大工廠供電變壓器和電纜的容量
　　
　　提高防護(hù)等級(jí)
　　
　　擠出機(jī)通常工作于惡劣、高溫或含腐蝕性氣體的環(huán)境，交流電機(jī)的防護(hù)等級(jí)比較高，而直流電機(jī)防護(hù)等級(jí)較低，用于惡劣環(huán)境維護(hù)成本將大大提高。
　　
　　丹佛斯FC302變頻器在擠出機(jī)應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)
　　
　　FC302驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置電機(jī)反饋編碼器接口控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，內(nèi)建轉(zhuǎn)速閉環(huán)磁場定向磁通矢量控制功能。通過*的靜止電機(jī)自適應(yīng)，能測出各種電機(jī)的電氣參數(shù)。FC302的內(nèi)建電機(jī)模型和電流檢測非常，電流被解耦為轉(zhuǎn)矩電流和勵(lì)磁電流，矢量控制理論*，系統(tǒng)運(yùn)算能力*，內(nèi)部運(yùn)算循環(huán)時(shí)間只有1mS，因此能快速檢測、控制和補(bǔ)償負(fù)載轉(zhuǎn)矩。FC302驅(qū)動(dòng)器磁通矢量控制建立160%輸出轉(zhuǎn)矩只需約3mS，比通用變頻器快1至2個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　
　　FC302驅(qū)動(dòng)器用于擠出機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　高轉(zhuǎn)速精度、低轉(zhuǎn)速脈動(dòng)，即使在低速運(yùn)行和0速時(shí)；
　　
　　伺服級(jí)的響應(yīng)速度，適用于負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化劇烈的擠出機(jī)；
　　
　　優(yōu)異的轉(zhuǎn)矩限制功能，從0速直到恒功率控制區(qū)域，能平滑地從轉(zhuǎn)矩限制模式切換到轉(zhuǎn)速控制模式，反之亦然；
　　
　　適用于各種特性的異步電機(jī)和永磁同步伺服電機(jī)；
　　
　　通過轉(zhuǎn)矩限制功能提供螺桿保護(hù)；
　　
　　過轉(zhuǎn)矩能力強(qiáng)
　　
　　標(biāo)準(zhǔn)的FC300驅(qū)動(dòng)器集成了許多通常其他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(jié)省安裝空間，降低成本。