擠塑機主機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與穩(wěn)定直接影響著整機的工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量，是主機傳動的重要工藝之一，本文以某電機廠生產(chǎn)的擠塑機永磁同步電機為例，詳細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專用上的應用。
變頻器 永磁同步電機
擠塑機有多種不同的型號和規(guī)格，最常見的是螺桿擠塑機。塑料經(jīng)過擠塑機塑化成均勻的熔體，通過螺桿連續(xù)地定溫、定量、頂壓地擠出機頭。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，同時在擠塑機啟動時阻力非常大，這就需要電機在低頻時候能輸出足夠大的扭矩。永磁同步電機運轉(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，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點，為此，永磁同步電機越來越廣泛應用于擠塑機擠出系統(tǒng)中。
圖1 擠出機模型
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，速度波動非常輕微；可支持永磁同步電機、變頻器電機、直驅(qū)電機等，可以為用戶減少庫存，不再需要為不同的電機備用不同變頻器的庫存；具有準確的電機參數(shù)自學習功能，支持旋轉(zhuǎn)自學習與靜態(tài)自學習，其中靜態(tài)自學習可以在電機無法脫開負載的場合準確的學習電機的參數(shù)；具有先進的全程三相調(diào)制方式，使電機運行更平穩(wěn)，噪音更??；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1：200（SVC），同步機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 |
± 0.3%（無PG矢量控制） |
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轉(zhuǎn)矩響應 |
<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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起動轉(zhuǎn)矩 |
異步機：0.25Hz/150%（無PG矢量控制） 同步機：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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頻率設定方式 |
數(shù)字設定、模擬量設定、脈沖頻率設定、多段速運行設定、簡易PLC設定、PID設定、MODBUS通訊設定、PROFIBUS通訊設定等。 實現(xiàn)設定的組合和設定通道的切換。 |
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自動電壓調(diào)整功能 |
當電網(wǎng)電壓變化時，能自動保持輸出電壓恒定 |
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故障保護功能 |
提供三十多種故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫、缺相、過載等保護功能 |
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轉(zhuǎn)速追蹤再起動功能 |
實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)中的電機的無沖擊平滑起動 |
3.現(xiàn)場電機參數(shù)、特點以及用戶要求
現(xiàn)場擠塑機專用電機為一臺永磁同步電機，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備，可以對永磁同步電機進行變載荷加載。
根據(jù)電機特性，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：能進行參數(shù)靜止自學習；不帶編碼器使用開環(huán)控制；電機在3HZ以下的低
頻時能輸出2倍的扭矩；運行過程中不出現(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，達不到客戶的需求，主要是因為在開環(huán)低頻大負荷時電機無法啟動，其次是在運行過程中會出現(xiàn)失步情況。
4.金松變頻器參數(shù)設置
按照主回路與控制回路接線完畢，上電后設置變頻器參數(shù)，設置控制模式為無傳感器矢量控制模式、運行指令為鍵盤設定、運行頻率根據(jù)需求設置，加減速時間設置為5秒、電機類型設置為同步電機，根據(jù)電機銘牌參數(shù)輸入電機參數(shù)組，電機反電動勢根據(jù)估算得出，估算公式見注1，電機參數(shù)自學習設置為靜止自學習。
注1：額定反電勢=電機額定功率/（額定電流*sqrt(3)），注意用該公式計算額定反電勢時，需要正確的設置電機額定功率，額定頻率，額定電流，即在額定頻率時，加額定電流的負載時電機的輸出功率。
5.調(diào)試結(jié)果
自學習完畢后運行變頻器，按照如下幾個步驟分別調(diào)試：
在頻率為15HZ條件下加100%負荷，起動停止和加減均平穩(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%負荷，變頻器輸出電流90~100安，電流波形正常。
使電機運行轉(zhuǎn)速提高到最高100r/m，以便于考驗電機的極限特性，電流波形正常。
將電機負荷分別增加到1.7倍和2倍，均在3Hz以下的低頻啟動、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擠塑機專用電機，完全達到了擠塑機對電機輸出特性的要求。
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)控制永磁同步電機的功能，其卓越的性能和豐富的功能使其在擠塑機上得到了非常好的應用。
