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[2018-4-14 11:41:43]

永磁同步電動機動態響應性好,輸出扭矩大,其性能與效率是使用異步電機和變頻器的組合無法超越的。在國外尤其是在日本,同步電機不僅使用在全電動注塑機上,而且在普通注塑機上的應用也越來越廣。目前,日本的油研、大金、德國的BUCHER等眾多公司都加大了對電液混合系統的研發。中國豐富的稀土資源使電機的生產成本大大降低,目前永磁同步電機與異步電機在價格上已十分接近。隨著國內塑料市場對產品質量以及精度的要求,廠商對注塑機的控制精度也有了相應的提高,同步電機將越來越多的被使用到注塑機上。

 二、同步電機和異步電機
 異步電機(感應電機)的工作原理是通過定子的旋轉磁場在轉子中產生感應電流,產生電磁轉矩,轉子中并不直接產生磁場。因此,轉子的轉速一定是小于同步速的(沒有這個差值,即轉差率,就沒有轉子感應電流),也因此叫做異步電機。而同步電機轉子本身產生固定方向的磁場(用永磁鐵或直流電流產生),定子旋轉磁場"拖著"轉子磁場(轉子)轉動,因此轉子的轉速一定等于同步速,也因此叫做同步電機。永磁同步電動機的轉速n始終為n=60f/p不變,式中f為設定頻率,p為電機極對數。

 由于不需要從電網吸收無功電流,轉子上既無銅耗又無鐵耗,所以同步電機在很寬的負載范圍內能保持接近于1的功率因數,機器效率比同容量的異步電動機提高8%左右,力能指標(ηXcosΦ )提高18%左右。稀土永磁同步電動機的功率密度比同容量的異步電動機提高5%左右。

 三、節能性比較
 1、永磁同步電機和異步電機在不同負載情況下的運轉效率比較: 
 2、實際測試
 1).測試條件:
 在兩臺注塑機上使用相同的模具注塑測試樣品(光盤狀薄片),原料為普通PP。兩臺注塑機分別為HTF86X1/J2(使用同步伺服電機、定量齒輪泵)、HTF80/J1(使用異步電機、變量泵)。
 2).永磁同步伺服電機測試功率曲線
 兩臺注塑機的測試時間均為一個小時,注塑循環周期為19.0s,其中冷卻時間為3s,托模進退停頓時間為2秒。通過電度表實際測得HTF86X1/J2耗電量為2.12度,HTF80/J1耗電量為2.75度。計算可得,HTF86X1/J2比HTF80/J1每小時省電0.63度,大約能節省22.9%的電能。
 3)節能效果分析:
 在相同情況下,使用變頻器控制同步電機比控制異步電機要省電20%以上。變頻器控制比起變量泵控制的節能效果主要由空閑時間和機器運行時間的比值決定。隨著變頻控制技術的發展,控制方法的完善以及控制精度的提高,其節能性也將更加突出。根據上面的數據,在空閑時間只占了總周期四分之一的情況下,其節能效果已經非常明顯。
 四、電機控制
 單純使用變頻器加同步電機并不能獲得良好的控制效果,為此,海天公司科技部開發了具有閉環控制功能的變頻器控制模塊,并申請了專利。
 圖3是該技術的大致原理。圖中流量信號與壓力信號是由主控制器給出的輸入信號,壓力傳感器將系統壓力的實際值實時反饋給控制算法模塊,計算后輸出驅動信號給變頻器。當壓力傳感器信號與壓力信號進行疊加補償后,與流量信號進行P、Q轉換。工作中,注塑機的系統壓力不高于給定的壓力,流量不大于給定的流量。當壓力反饋信號小于壓力給定信號時,輸出流量等于流量信號給定流量;當壓力反饋信號接近壓力給定信號,而輸出流量小于流量給定時,進行壓力閉環控制。
 在該算法的控制下,實際壓力可以很好地跟隨給定壓力。同時用速度和壓力兩個方面同時控制機器運行過程,使得控制的更為全面,整機的響應速度和控制精度都有了非常大的改善
 五、小結
 盡管異步電機的控制技術也日漸完善,但其自身的功率因數、效率以及發熱問題始終無法克服。同步電機技術越來越成熟,制造成本上也與異步電機越來越接近,正在越來越多的場合取代異步電機。隨著電力資源的日趨緊張,政府和企業都越來越重視環保與節能產品的開發和推廣,同步電機在注塑機上的應用將成為趨勢。
 交流異步電動機以其結構簡單、價格便宜、適應各種工業條件等優點,被廣泛應用于工業生產各個領域。變頻器的出現,打破了異步電機無法進行無級調速的局面,改善了其使用效果。但是變頻調速仍受限于異步電動機的效率低、低速運轉時轉矩變小、諧波損耗大、速度變動率大、動態性能不佳等缺點。而且異步電機的效率低,功率因素小,低速發熱等問題仍然無法改善。
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