Principio de ahorro de energía del servomotor
El motor síncrono de imán permanente tiene una buena respuesta dinámica y un gran par de salida. Su rendimiento y eficiencia no pueden ser superados por la combinación de un motor asíncrono y un convertidor de frecuencia. En el extranjero, especialmente en Japón, los motores síncronos no sólo se utilizan en máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas, sino que también se utilizan cada vez más en máquinas de moldeo por inyección convencionales. En la actualidad, muchas empresas como Yuken y Daikin en Japón y BUCHER en Alemania han aumentado su investigación y desarrollo de sistemas híbridos electrohidráulicos. Los abundantes recursos de tierras raras de China han reducido considerablemente el costo de producción de los motores. En la actualidad, los precios de los motores síncronos de imanes permanentes y los motores asíncronos están muy cerca. Con los requisitos del mercado nacional de plásticos en cuanto a calidad y precisión del producto, los fabricantes también han mejorado la precisión del control de las máquinas de moldeo por inyección. Los motores síncronos se utilizarán cada vez más en las máquinas de moldeo por inyección.
2. Motor síncrono y motor asíncrono
El principio de funcionamiento de un motor asíncrono (motor de inducción) es generar una corriente inducida en el rotor a través del campo magnético giratorio del estator, generando así un par electromagnético. No genera directamente un campo magnético. Por tanto, la velocidad de rotación del rotor debe ser menor que la velocidad síncrona (sin esta diferencia, es decir, deslizamiento, no habría corriente inducida por el rotor), por eso se llama motor asíncrono. El propio rotor del motor síncrono genera un campo magnético en una dirección fija (generado por imanes permanentes o corriente continua), y el campo magnético giratorio del estator "arrastra" el campo magnético del rotor (rotor) para girar, por lo que la velocidad del rotor debe ser igual a la velocidad sincrónica, por lo que se llama motor síncrono. La velocidad n del motor síncrono de imán permanente es siempre n=60f/p, donde f es la frecuencia establecida y p es el número de pares de polos del motor.
Dado que no es necesario absorber corriente reactiva de la red eléctrica y no hay pérdida de cobre ni de hierro en el rotor, el motor síncrono puede mantener un factor de potencia cercano a 1 en un amplio rango de carga, y el índice de eficiencia de la máquina. El motor asíncrono con la misma capacidad aumenta aproximadamente un 8% y el índice de potencia (ηXcosΦ) aumenta aproximadamente un 18%. La densidad de potencia de los motores síncronos de imanes permanentes de tierras raras es aproximadamente un 5% mayor que la de los motores asíncronos de la misma capacidad.
3. Comparación de la conservación de energía
1. Comparación de la eficiencia operativa del motor síncrono de imán permanente y del motor asíncrono en diferentes condiciones de carga:
Como se puede ver De la figura resulta que la eficiencia operativa de los motores síncronos de imanes permanentes es significativamente mayor que la de los motores asíncronos.
2. Prueba real
1). Condiciones de prueba:
Utilice el mismo molde para inyectar la muestra de prueba (lámina en forma de disco) en dos moldes por inyección. Máquinas. La materia prima es PP ordinario. Las dos máquinas de moldeo por inyección son HTF86X1/J2 (que utiliza un servomotor síncrono y una bomba de engranajes de caudal fijo) y HTF80/J1 (que utiliza un motor asíncrono y una bomba variable).
2) Curva de potencia de prueba del servomotor síncrono de imán permanente (consulte la figura siguiente)
El tiempo de prueba de las dos máquinas de moldeo por inyección es de una hora y el ciclo de moldeo por inyección es de 19.0s, donde el tiempo de enfriamiento es de 3 segundos, y el tiempo de pausa para el avance y retroceso del molde es de 2 segundos. El consumo de energía real de HTF86X1/J2 medido por el medidor eléctrico es de 2,12 kilovatios-hora y el consumo de energía de HTF80/J1 es de 2,75 kilovatios-hora. Se puede calcular que el HTF86X1/J2 ahorra 0,63 grados de electricidad por hora que el HTF80/J1, lo que representa aproximadamente el 22,9% de la energía eléctrica.
3) Análisis del efecto de ahorro de energía:
En las mismas circunstancias, utilizar un convertidor de frecuencia para controlar un motor síncrono ahorra más del 20% de energía que controlar un motor asíncrono. El efecto de ahorro de energía del control inversor en comparación con el control variable de la bomba está determinado principalmente por la relación entre el tiempo de inactividad y el tiempo de funcionamiento de la máquina. Con el desarrollo de la tecnología de control de conversión de frecuencia, la mejora de los métodos de control y la mejora de la precisión del control, su ahorro de energía también será más destacado. Según los datos anteriores, cuando el tiempo de inactividad sólo representa una cuarta parte del ciclo total, el efecto de ahorro de energía ya es muy evidente.
4. Control del motor
El simple uso de un convertidor de frecuencia más un motor síncrono no puede lograr buenos resultados de control. Por esta razón, el Departamento de Ciencia y Tecnología de Haitian Company ha desarrollado un convertidor de frecuencia. Control con función de control de bucle cerrado y solicitó una patente.
La figura 3 es el principio general de esta tecnología. La señal de flujo y la señal de presión en la figura son señales de entrada proporcionadas por el controlador principal. El sensor de presión devuelve el valor real de la presión del sistema al módulo de algoritmo de control en tiempo real y luego envía la señal de activación al convertidor de frecuencia. cálculo. Cuando la señal del sensor de presión y la señal de presión se superponen y compensan, se convierten en P y Q con la señal de flujo. Durante el trabajo, la presión del sistema de la máquina de moldeo por inyección no es mayor que la presión dada y el caudal no es mayor que el caudal dado. Cuando la señal de retroalimentación de presión es menor que la señal de presión dada, el flujo de salida es igual a la señal de flujo dada cuando la señal de retroalimentación de presión está cerca de la señal de presión dada, y el flujo de salida es menor que el flujo dado, presión cerrada; -Se realiza el control de bucle.
Bajo el control de este algoritmo, la presión real puede seguir bien la presión dada. Al mismo tiempo, la velocidad y la presión se utilizan para controlar el proceso operativo de la máquina al mismo tiempo, lo que hace que el control sea más completo. La velocidad de respuesta y la precisión del control de toda la máquina se han mejorado enormemente.
5. Resumen
Aunque la tecnología de control de los motores asíncronos se ha vuelto cada vez más perfecta, sus propios problemas de factor de potencia, eficiencia y calentamiento nunca se han superado. La tecnología de motores síncronos es cada vez más madura y su coste de fabricación se acerca al de los motores asíncronos y está sustituyendo a los motores asíncronos en cada vez más ocasiones.
A medida que los recursos energéticos se vuelven cada vez más escasos, los gobiernos y las empresas prestan cada vez más atención al desarrollo y promoción de productos respetuosos con el medio ambiente y que ahorran energía. La aplicación de motores síncronos en máquinas de moldeo por inyección se convertirá en una tendencia.
Los motores asíncronos de CA se utilizan ampliamente en diversos campos de la producción industrial debido a su estructura simple, bajo precio y adaptabilidad a diversas condiciones industriales. La aparición de convertidores de frecuencia ha roto la situación de que los motores asíncronos no pueden realizar una regulación continua de la velocidad y ha mejorado sus efectos de uso. Sin embargo, la regulación de velocidad de frecuencia variable todavía está limitada por las deficiencias de los motores asíncronos, como baja eficiencia, pequeño par cuando funcionan a baja velocidad, gran pérdida armónica, gran tasa de cambio de velocidad y bajo rendimiento dinámico. Además, todavía no se pueden mejorar problemas como la baja eficiencia, el pequeño factor de potencia y la generación de calor a baja velocidad de los motores asíncronos.