半個世紀以來，塑料已成為工農(nóng)業(yè)和民用主要的材料之一。注塑機就是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當加熱熔化后，加高壓快速流入模腔，經(jīng)一定時間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。
在注塑機上推廣應(yīng)用變頻器可以實現(xiàn)節(jié)約電能、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低油污染和噪聲污染，延長機器使用壽命等優(yōu)點。因此將逐步推廣使用。
一、注塑機變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案
注塑機的工作循環(huán)如下: 1) 鎖合模:模板快速接近定模板，且確認無異物存在時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合。 2) 注射臺前移:噴嘴與模具緊貼。 3) 注射:注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔。 4) 保壓、冷卻:通過此動作，使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形。 5) 預塑:傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達驅(qū)動螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推，并進行預塑。螺桿后退到預定位置，停止轉(zhuǎn)動，準備下一次注射。 6) 注射臺后退，開模 。7) 頂出制品 以上這些動作在傳統(tǒng)的注塑機上都是以液壓系統(tǒng)來完成的。由油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生不同的壓力方向和流量，提供油缸和液壓馬達所要求的推動力和移動速度。
眾所周知，油泵的輸出功率 Pt=p×Qt=p×V×n
(1) 而油泵的理論轉(zhuǎn)矩: Tt=1/2π×p×V (2) 式中p為壓力，Qt為流量，V為油泵排量(油泵每轉(zhuǎn)排出的油量)，n為油泵轉(zhuǎn)速 將(2)式代入(1)式得: Pt=2π×Tt×n
(3) 如果忽略機械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認為油泵的輸出功率等于電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)速的乘積。因此可以看出，當系統(tǒng)要求低流量時，系統(tǒng)需要的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是，由于電動機始終運行在工頻50Hz狀態(tài)上，并不能根據(jù)實際的需求來降低其轉(zhuǎn)速，從而減小流量。因此多余的液壓油只能通過比例流量閥流回油箱，造成能源的白白浪費。
二、油泵變頻調(diào)速此種方案采用富士矢量變頻器。將控制比例流量閥的電流信號同時輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機的轉(zhuǎn)速，油泵的實際流量正比于電機的轉(zhuǎn)速，油泵的輸出功率因此也正比于電機的轉(zhuǎn)速(見公式3)，起到了節(jié)能的目的。根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其整體節(jié)能效果從35%至70%的范圍內(nèi)不等。同時與始終運行在工頻轉(zhuǎn)速上的電機和油泵相比較，伴隨著電機轉(zhuǎn)速的降低，系統(tǒng)平均音量降低3-5分貝。減少3分貝的噪音可使實際噪音降低50%，因此工廠的環(huán)境和員工的勞動條件得到改善
電動預塑機構(gòu)(電液混合式注塑機)作為電液混合式注塑機，是采用電動機構(gòu)來替代一部分液壓系統(tǒng)，這樣既保留了液壓系統(tǒng)的動力強、響應(yīng)快等優(yōu)點，同時又增加了電動系統(tǒng)的高效率、節(jié)省能源的優(yōu)勢，使機器本身的性能有了很大的提高。圖2示出電動預塑機構(gòu)，是電液混合式注塑機中最常見的一種方式。它使用了變頻器和電機矢量控制，以取代傳統(tǒng)的液壓馬達。其帶來的優(yōu)點:除了節(jié)約(25%以上)和降低噪音以外(3分貝)，還大大縮減了原有的液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的功率可因此平均降低了30%。相關(guān)的液壓設(shè)備安裝及維護費用大幅降低。由于使用F4-F矢量控制變頻器，對于預塑螺桿的速度控制較之液壓馬達更為精確，故能保證每模注塑量的一致性，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高。并且電動預塑機構(gòu)是一個獨立系統(tǒng)，因此預塑動作可在開合模時同時完成，對于一些冷卻時間較短的制品，其每模的生產(chǎn)周期可以大幅縮短，從而提高了制品的產(chǎn)量。
三、油泵變頻調(diào)速方案的探討 由于現(xiàn)今在中國對注塑機節(jié)能改造的方案主要集中于油泵變頻調(diào)速，而針對油泵電機采用的變頻器，也有幾種不同類型的應(yīng)用。例如:采用編碼器速度反饋的閉環(huán)矢量控制變頻器 ，以及采用無速度傳感器矢量控制變頻器。現(xiàn)對以上不同類型的變頻器在油泵調(diào)速性能方面作一比較，并加以探討。
