擠塑機(jī)主機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與穩(wěn)定直接影響著整機(jī)的工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量，是主機(jī)傳動(dòng)的重要工藝之一，本文以某電機(jī)廠生產(chǎn)的擠塑機(jī)永磁同步電機(jī)為例，詳細(xì)介紹了英威騰電氣股份有限公司開發(fā)的GE600系列變頻器在擠塑機(jī)專用上的應(yīng)用。
變頻器 永磁同步電機(jī)
擠塑機(jī)有多種不同的型號和規(guī)格，最常見的是螺桿擠塑機(jī)。塑料經(jīng)過擠塑機(jī)塑化成均勻的熔體，通過螺桿連續(xù)地定溫、定量、頂壓地?cái)D出機(jī)頭。具體模型可見圖1。螺桿轉(zhuǎn)速直接決定生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，對轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性要求很高，同時(shí)在擠塑機(jī)啟動(dòng)時(shí)阻力非常大，這就需要電機(jī)在低頻時(shí)候能輸出足夠大的扭矩。永磁同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率和功率因數(shù)高，而且具有調(diào)速精度高，調(diào)速比大，輸出特性硬，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)，為此，永磁同步電機(jī)越來越廣泛應(yīng)用于擠塑機(jī)擠出系統(tǒng)中。
圖1 擠出機(jī)模型
2.金松GE600變頻器介紹
金松變頻器是深圳希望金松變頻技術(shù)有限公司新開發(fā)的一款高性能開環(huán)矢量變頻器，具有V/F和無PG矢量兩種控制模式，其中在突加減載荷的情況下，速度波動(dòng)非常輕微；可支持永磁同步電機(jī)、變頻器電機(jī)、直驅(qū)電機(jī)等，可以為用戶減少庫存，不再需要為不同的電機(jī)備用不同變頻器的庫存；具有準(zhǔn)確的電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)功能，支持旋轉(zhuǎn)自學(xué)習(xí)與靜態(tài)自學(xué)習(xí)，其中靜態(tài)自學(xué)習(xí)可以在電機(jī)無法脫開負(fù)載的場合準(zhǔn)確的學(xué)習(xí)電機(jī)的參數(shù)；具有先進(jìn)的全程三相調(diào)制方式，使電機(jī)運(yùn)行更平穩(wěn)，噪音更小；其他的特性參數(shù)、功能如下表所示：
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調(diào)速比 |
異步機(jī)1：200（SVC），同步機(jī)1：20（SVC） |
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速度控制精度 |
±0.2%（無PG矢量控制） |
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速度波動(dòng) |
± 0.3%（無PG矢量控制） |
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轉(zhuǎn)矩響應(yīng) |
<20ms（無PG矢量控制） |
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轉(zhuǎn)矩控制精度 |
≤10%（無PG矢量控制） |
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起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 |
異步機(jī)：0.25Hz/150%（無PG矢量控制） 同步機(jī)：2.5 Hz/150%（無PG矢量控制） |
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過載能力 |
150%額定電流1分鐘，180%額定電流10秒，200%額定電流1秒 |
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頻率設(shè)定方式 |
數(shù)字設(shè)定、模擬量設(shè)定、脈沖頻率設(shè)定、多段速運(yùn)行設(shè)定、簡易PLC設(shè)定、PID設(shè)定、MODBUS通訊設(shè)定、PROFIBUS通訊設(shè)定等。 實(shí)現(xiàn)設(shè)定的組合和設(shè)定通道的切換。 |
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自動(dòng)電壓調(diào)整功能 |
當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，能自動(dòng)保持輸出電壓恒定 |
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故障保護(hù)功能 |
提供三十多種故障保護(hù)功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護(hù)功能 |
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轉(zhuǎn)速追蹤再起動(dòng)功能 |
實(shí)現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)的無沖擊平滑起動(dòng) |
3.現(xiàn)場電機(jī)參數(shù)、特點(diǎn)以及用戶要求
現(xiàn)場擠塑機(jī)專用電機(jī)為一臺(tái)永磁同步電機(jī)，容量為30kW，極對數(shù)為15對極，隱極式，額定頻率為15HZ，額定電壓為380V，額定電流為49A，額定額定轉(zhuǎn)速60r/m，冷卻方式為水冷。用戶具備外部加載設(shè)備，可以對永磁同步電機(jī)進(jìn)行變載荷加載。
根據(jù)電機(jī)特性，配置的變頻器為37KW，變頻器輸入電壓為400V±15%，，額定輸入電流為76A，額定輸出功率為37KW，額定輸出電流為75A。
用戶要求：能進(jìn)行參數(shù)靜止自學(xué)習(xí)；不帶編碼器使用開環(huán)控制；電機(jī)在3HZ以下的低
頻時(shí)能輸出2倍的扭矩；運(yùn)行過程中不出現(xiàn)失步情況；能讀取變頻器數(shù)據(jù)，能顯示電流、轉(zhuǎn)速、電壓波型。
用戶曾經(jīng)試用過其他國內(nèi)外公司的變頻器，達(dá)不到客戶的需求，主要是因?yàn)樵陂_環(huán)低頻大負(fù)荷時(shí)電機(jī)無法啟動(dòng)，其次是在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)失步情況。
4.金松變頻器參數(shù)設(shè)置
按照主回路與控制回路接線完畢，上電后設(shè)置變頻器參數(shù)，設(shè)置控制模式為無傳感器矢量控制模式、運(yùn)行指令為鍵盤設(shè)定、運(yùn)行頻率根據(jù)需求設(shè)置，加減速時(shí)間設(shè)置為5秒、電機(jī)類型設(shè)置為同步電機(jī)，根據(jù)電機(jī)銘牌參數(shù)輸入電機(jī)參數(shù)組，電機(jī)反電動(dòng)勢根據(jù)估算得出，估算公式見注1，電機(jī)參數(shù)自學(xué)習(xí)設(shè)置為靜止自學(xué)習(xí)。
注1：額定反電勢=電機(jī)額定功率/（額定電流*sqrt(3)），注意用該公式計(jì)算額定反電勢時(shí)，需要正確的設(shè)置電機(jī)額定功率，額定頻率，額定電流，即在額定頻率時(shí)，加額定電流的負(fù)載時(shí)電機(jī)的輸出功率。
5.調(diào)試結(jié)果
自學(xué)習(xí)完畢后運(yùn)行變頻器，按照如下幾個(gè)步驟分別調(diào)試：
在頻率為15HZ條件下加100%負(fù)荷，起動(dòng)停止和加減均平穩(wěn)，電流波型正常，功率因數(shù)0.98，變頻器輸出電流40多安。
在頻率為10HZ條件下加150%負(fù)荷，變頻器輸出電流70多安，電流波形正常。
在頻率為7.5HZ條件下加200%負(fù)荷，變頻器輸出電流90~100安，電流波形正常。
使電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速提高到最高100r/m，以便于考驗(yàn)電機(jī)的極限特性，電流波形正常。
將電機(jī)負(fù)荷分別增加到1.7倍和2倍，均在3Hz以下的低頻啟動(dòng)、停止，變頻器輸出電流波形均正常。
通過金松變頻器的上位機(jī)軟件，可以非常方便的監(jiān)控變頻器輸出的電流、電壓以及轉(zhuǎn)速參數(shù)。
通過如上的現(xiàn)場調(diào)試，用戶對以上調(diào)試結(jié)果非常滿意，配置金松變頻器控制該臺(tái)擠塑機(jī)專用電機(jī)，完全達(dá)到了擠塑機(jī)對電機(jī)輸出特性的要求。
6.結(jié)束語
金松變頻器是深圳希望金松變頻器技術(shù)有限最新研發(fā)的高性能開環(huán)矢量變頻器，具有無PG矢量開環(huán)控制永磁同步電機(jī)的功能，其卓越的性能和豐富的功能使其在擠塑機(jī)上得到了非常好的應(yīng)用。
