Jak wybrać system zasilania wtryskarki (część 1)

Ładunek elektryczny jest największym kosztem przetwarzania produktów formowanych wtryskowo, z wyjątkiem surowców.W przypadku większości wtryskarek energia elektryczna jest najpierw przekształcana w energię kinetyczną przez silnik, a następnie w energię hydrauliczną przez pompę olejową, która napędza każde działanie w cyklu formowania wtryskowego, aby zakończyć proces formowania wtryskowego.Wszyscy znamy prawo „zachowania energii”.Energia nie zwiększy się ani nie zmniejszy w procesie zmiany z jednej formy na drugą, ale w rzeczywistości w procesie konwersji dochodzi do utraty energii, ponieważ proces konwersji wytwarza „bezużyteczną” energię wyjściową, taką jak energia cieplna.Istotą oszczędzania energii jest zmniejszenie „bezużytecznej” energii wyjściowej.

Pompa o stałej wydajności z silnikiem asynchronicznym

Tradycyjne wtryskarki napędzane są silnikami asynchronicznymi (typu klatkowego).Silnik asynchroniczny o stałej prędkości przekształca energię elektryczną w energię kinetyczną.„Użyteczna” wyjściowa energia kinetyczna to tylko około 90% wejściowej energii elektrycznej (przy pełnym obciążeniu), a reszta staje się energią cieplną.Dlatego silnik będzie miał własny wentylator do odbierania energii cieplnej.

Z jednej strony silnik asynchroniczny napędza pompę o stałej wydajności, zapewniając stały przepływ;Z drugiej strony każda czynność w cyklu formowania wtryskowego, taka jak otwieranie i zamykanie formy, wyrzucanie itp., ma inne wymagania dotyczące przepływu, a przepływ, który nie jest wykorzystywany, powróci do zbiornika oleju pod aktualnie ustawionym ciśnieniem .Im wolniejsze działanie lub im wyższe ustawione ciśnienie, tym więcej energii popłynie z powrotem do zbiornika oleju i tym więcej energii zostanie zmarnowane.Zmarnowana energia stanie się energią cieplną, która zwiększy temperaturę oleju.Dlatego ogólnie rzecz biorąc, gdy prędkość działania jest dalej od pełnej prędkości, czas jest dłuższy, a ciśnienie jest większe, potencjalna oszczędność energii będzie większa.

Pompa o zmiennej wydajności silnika asynchronicznego

Z powyższego widać, że kluczem do oszczędzania energii jest zmiana przepływu.Pompa o zmiennej wydajności może zapewnić przepływ od zera do maksimum i jest zapewniona przy stałej prędkości obrotowej silnika asynchronicznego.W najczęściej stosowanej pompie o zmiennym wydatku zastosowano osiowy tłok z tarczą sterującą.Dobrym zwyczajem jest wyłączanie światła podczas wychodzenia z domu.Gdy przełącznik światła i ciemności jest szeroko stosowany, możemy pracować i odpoczywać w ciemnym, ale wystarczającym świetle, aby oszczędzać energię.Pompa o zmiennym wydatku jest jak przełącznik światła i ciemności.Istnieją również dwa urządzenia, które mogą zmniejszyć przepływ: przetwornica częstotliwości i serwomotor.

Pompa olejowa z przetwornicą częstotliwości z silnikiem asynchronicznym

Przetwornica częstotliwości zmienia częstotliwość prądu przemiennego, dzięki czemu prędkość silnika asynchronicznego zmienia się w zakresie 10-100%.W przypadku pompy o stałej wydajności objętość oleju zmienia się o 10-100%.

Jednak przetwornica częstotliwości jest urządzeniem elektronicznym o dużym natężeniu prądu, które również zużywa energię elektryczną, a jej efekt oszczędzania energii jest gorszy niż w przypadku pompy o zmiennym wydatku.Ponadto silnik asynchroniczny jest zaprojektowany na stałą prędkość, bez uwzględnienia optymalizacji bezwładności wirnika.Jeśli każde przyspieszenie i opóźnienie wirnika zajmuje 0,1 sekundy, to nie mniej niż 20 zmian prędkości w cyklu zajmuje 2 sekundy.Ogólnie rzecz biorąc, użytkownicy stwierdzą, że korzystanie z przetwornicy częstotliwości spowalnia produktywność.Wreszcie, większość pomp o stałej wydajności to pompy łopatkowe.Gdy prędkość spada, siła odśrodkowa również maleje.Dlatego przy niskim przepływie wzrasta nieszczelność wewnętrzna, a wydajność pompy olejowej maleje.

Dlatego, gdy wtryskarka jest odnawiana i ulepszana, bardziej odpowiednie jest zastosowanie przetwornicy częstotliwości i podłączenie jej do silnika asynchronicznego.Ponieważ wiąże się to tylko ze zmianą przewodu elektrycznego, zajmuje mniej czasu i jest znacznie prostsze niż zmiana pompy o stałej wydajności na pompę o zmiennej wydajności.Ponadto jest to udana aplikacja do zmiany prędkości obrotowej ślimaka ekstrudera za pomocą przetwornicy częstotliwości.Ponieważ ekstruder nie pracuje okresowo, nie musi często przyspieszać ani zwalniać, a jego ślimak napędzany jest przez skrzynię biegów, więc nie angażuje pompy olejowej.

Pompa olejowa serwomotoru

Silnik serwo może optymalizować przyspieszanie i zwalnianie.Jego wirnik wykorzystuje małą średnicę, aby zmniejszyć bezwładność, a następnie wykorzystuje długi wirnik, aby odzyskać utracony moment obrotowy.Oczywiście bezwładność również rośnie wraz z długością wirnika, ale tylko liniowo.Z wyglądu serwomotoru wynika również, że jego średnica jest niewielka, ale jego długość jest duża.Zmiana prędkości obrotowej silnika serwo z 0-2000 obr./min zajmuje tylko 0,05 sekundy.Dlatego serwosilnik o zmiennej prędkości służy do napędzania pompy olejowej, co spowalnia wydajność tylko wtedy, gdy cykl jest krótszy niż 5 sekund.Magnes trwały służy do generowania pola magnetycznego wirnika, co również zapobiega utracie miedzi i żelaza w wirniku.

Zmienna prędkość silnika serwo jest realizowana przez sterownik z zasadą konwersji częstotliwości.Prąd przemienny 50 Hz lub 60 Hz zostanie po wyprostowaniu przekształcony na prąd przemienny o wymaganej częstotliwości w celu napędzania serwomotoru.Dlatego dopóki napięcie jest odpowiednie w obszarach o różnych częstotliwościach, nie wpłynie to.Różni się to od silnika asynchronicznego.Prędkość obrotowa silnika asynchronicznego przy 60 Hz jest o 20% większa niż przy 50 Hz.Sterownik ma również kontrolę ciśnienia i prędkości ze sprzężeniem zwrotnym oraz kontrolę PID wzrostu i spadku ciśnienia i przepływu.

Serwosilnik nie różni się niczym od generatora.Która funkcja ma grać, zależy od tego, jak ją prowadzić.Jeśli dostarczane jest zasilanie trójfazowe, jest to silnik;Jeśli zasilanie jest dostarczane do obracania jego głównego wału, jest to generator.Gdy serwomotor jest hamowany (na przykład podczas otwierania i zatrzymywania formy), staje się on generatorem.Bezwładność (energia kinetyczna) ruchomego szablonu i ruchomego szablonu napędza cylinder blokujący formę, a następnie napędza pompę olejową (w tym czasie pompa olejowa staje się silnikiem olejowym), który napędza główny wał "generatora" do generowania napięcia.Po przejściu przez opór hamowania staje się prądem, a następnie energią cieplną, która jest rozprowadzana w atmosferze.Chociaż energia ta nie jest odzyskiwana, służy również do szybkiego i dokładnego hamowania.

Pompa zębata lub pompa nurnikowa

Istnieją dwa rodzaje pomp olejowych stosowanych z serwomotorami, a mianowicie ilościowa pompa zębata i pompa o zmiennym nurniku.Pompa o stałej wydajności do wtryskarki to głównie pompa łopatkowa.Siła odśrodkowa pompy łopatkowej zmniejsza się przy niskiej prędkości, a wewnętrzny wyciek wzrasta, więc nie nadaje się do serwomotoru o zmiennej prędkości.

Sprawność objętościowa pompy zębatej wynosi poniżej 90%, konstrukcja jest stosunkowo prosta, koszt nie jest wysoki, hałas nie jest duży, a tolerancja zanieczyszczenia olejem jest duża.Sprawność objętościowa pompy nurnikowej wynosi około 95%, konstrukcja jest precyzyjna, tolerancja na zanieczyszczenie olejem nie jest wysoka, a hałas jest duży.Jednak jego zmienną charakterystykę można wykorzystać do zmniejszenia obciążenia momentu obrotowego serwosilnika, zmniejszenia prądu i ciepła, dzięki czemu czas utrzymywania ciśnienia może być dłuższy.Zostało to uwzględnione w projekcie firmy badawczej z podwójnym wyporem.

Przepływ wymagany do utrzymania ciśnienia i zamykania formy pod wysokim ciśnieniem jest niski, ale ciśnienie jest wysokie, co może przekształcić pompę o zmiennym wydatku w małą pojemność skokową, zmniejszając ciepło wytwarzane przez duży prąd serwosilnika przy niskiej prędkości.Ta funkcja nie jest nawet dostępna dla wszystkich silników.Jeśli nie zostanie zastosowane podwójne przemieszczenie, utrzymywanie ciśnienia i zamykanie formy pod wysokim ciśnieniem przekroczy zakres przepływu ciśnienia pierwotnego przemieszczenia, ale nadal mieści się w zakresie przeciążenia i może być używane do tymczasowego utrzymywania ciśnienia i zamykania formy pod wysokim ciśnieniem.Jeśli metoda blokowania formy przyjmuje zawias maszynowy, zamknięcie formy pod wysokim ciśnieniem jest naturalnie krótkotrwałe.Jeśli bezpośrednia siła blokowania formy pod ciśnieniem nie jest blokowana przez zawór jednokierunkowy, pompa oleju silnikowego musi pracować nieprzerwanie, aby utrzymać siłę blokowania formy.Pompa olejowa o podwójnym wydatku może być postrzegana jako dwubiegowa skrzynia biegów samochodu.Niski bieg jest używany podczas powolnej jazdy pod górę.Chociaż prędkość obrotowa silnika nie spadła znacznie, poprawiła się siła napędowa samochodu.