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注塑機伺服電機節能問(wèn)題分析
作者：
時(shí)間：2012-03-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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伺服電機
伺服電機是為加速減速優(yōu)化的。伺服電機如何能在維持扭矩之下降低慣性？原來(lái)是利用了以下的物理關(guān)系。（∝是代表“正比于”的數學(xué)符號。）
扭矩 ∝ 轉子直徑 （線(xiàn)性比例）
慣性 ∝（轉子直徑)2 （平方比例）
扭矩 ∝ 轉子長(cháng)度 （線(xiàn)性比例）
平方比例較線(xiàn)性比例提升得快。如轉子直徑增加20%，（轉子直徑)2便增加44%（1.22 = 1.44）。
伺服電機的轉子設計用小直徑來(lái)降低慣性，再以長(cháng)的轉子來(lái)回復失去的扭矩。伺服電機的外觀(guān)也明顯看見(jiàn)是直徑小但長(cháng)度大的。
某日本供應商采用釹(neodymium)磁鐵(是稀土磁鐵的一種)來(lái)產(chǎn)生轉子的磁場(chǎng)，比一般的鐵氧體磁鐵(ferrite magnet)強，故扭矩便能提高。此供應商更采用了磁阻扭矩(reluctance torque)來(lái)產(chǎn)生額外的扭矩。
采用永磁來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)亦比用電磁或電感產(chǎn)生磁場(chǎng)的效率更高，因為就避免了線(xiàn)圈的損失及渦流的損失。
伺服電機從0 rpm速到2000 rpm，只需要0.05 秒。因此，用變速伺服電機來(lái)驅動(dòng)油泵，拖慢生產(chǎn)力的情況只在短于5秒周期時(shí)才能察覺(jué)。
伺服電機在制動(dòng)時(shí)變了發(fā)電機，驅動(dòng)制動(dòng)電阻，而動(dòng)能則在制動(dòng)電阻上變?yōu)闊崮?，散發(fā)在大氣中。有瑞士注塑機廠(chǎng)在其全電機中采用儲能電池吸收了制動(dòng)的動(dòng)能，然后釋放出來(lái)驅動(dòng)電機。這充分體現了節能的本色：利用額外的設備來(lái)節?。ㄔ谶@里應稱(chēng)為回收再用）能源。
全電機
全電機的省電效果是眾所周知的。全電機的驅動(dòng)也是用伺服電機的，只不過(guò)它最少用四個(gè)伺服電機來(lái)直接驅動(dòng)注射、塑化、開(kāi)合模及頂出動(dòng)作。其余的動(dòng)作如抽芯/旋脫，射臺及調模有用伺服電機，亦有用較便宜的電機來(lái)驅動(dòng)。
直接驅動(dòng)采用螺絲或曲臂將旋轉的動(dòng)能變?yōu)榫€(xiàn)性的動(dòng)能，或采用皮帶或齒輪將高速的旋轉動(dòng)能變?yōu)榈退俚男D動(dòng)能。
伺服電機驅動(dòng)油泵，油流過(guò)管道到達油缸或油馬達，再轉換為動(dòng)能與全電機比較，直接驅動(dòng)節省了兩個(gè)轉換過(guò)程，估計可節約10%的能量。兩者之間的比較，表列于后。
待機狀態(tài)
啟動(dòng)了注塑機的電機后而注塑機沒(méi)有動(dòng)作的狀態(tài)稱(chēng)為待機狀態(tài)。
在以下的情況下，注塑機是處于待機狀態(tài)的。
1. 當冷卻時(shí)間比塑化時(shí)間長(cháng)，多出來(lái)的冷卻時(shí)間中，注塑機是處于待機狀態(tài)的。產(chǎn)品越厚，待機狀態(tài)時(shí)間便越長(cháng)。
2. 機械手取出成品/水口時(shí)。
3. 半自動(dòng)操作時(shí)操作員打開(kāi)安全門(mén)取出成品/水口或插件時(shí)。
異步電機驅動(dòng)變量泵在待機狀態(tài)時(shí)是恒速轉動(dòng)但沒(méi)有流量的，但在一臺11 kW的注塑機上測出電機的電流是7 A，比11 kW電機的24 A額定電流是一個(gè)大的比例（29%）。
伺服電機驅動(dòng)變量泵在待機狀態(tài)時(shí)是不轉動(dòng)的。虛耗的只是伺服電機（電子）驅動(dòng)器的能量。以11 kW伺服電機為例，電流不到1 A。
油溫作指示
伺服電機驅動(dòng)油泵的節能效果，從壓力油油溫可見(jiàn)一班。
采用一臺50噸注塑機注塑單腔的航空杯，在華南的夏季及沒(méi)有壓力油冷卻的條件下，油溫只有37度攝氏。
如壓力油的升溫是節能的指示，這一點(diǎn)是連異步電機驅動(dòng)變量泵都望塵莫及的。
電機效率
效率是輸出功率除以輸入功率的比例。
效率 = 輸出功率/輸入功率
電機的輸入功率是用電的功率。
電機的輸出功率是轉動(dòng)的功率。
在理想的沒(méi)有損失的情況下，輸出功率等于輸入功率，效率便等于100%。損失了的功率變了熱的功率。
異步電機在額定負荷時(shí)效率約90%，但在負荷低于50%時(shí)，效率大幅下降，也就是前述的待機狀態(tài)消耗29%額定電流的原因。
有英國公司提供“節能寶”在異步電機低負荷時(shí)降低供應電壓，從而減少銅線(xiàn)圈產(chǎn)生過(guò)量的磁通，降低損失，達節能之效。留意電機的轉速不變，故不影響注塑周期。
能節能多少？
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