優利康（Yolico）變頻器在螺桿擠壓機上的應用

概述
在塑料和人造纖維的加工過程中，螺桿擠壓機有著非常廣泛的應用。螺桿擠壓機屬于恒轉距負載，所以要求低頻轉距比較高。本文介紹應用優利康YD5000高性能電流矢量變頻器后螺桿擠壓機獲得的性能提高。
引言
螺桿擠壓機能夠將各種原料從一個鋼摸中擠壓出，可供擠壓的原料包括黏土、食品、金屬、化學原料和塑料。根據所擠壓原料的種類和應用情況，螺桿擠壓機有多種不同的型號和規格。最常用的擠壓機為螺桿擠壓機，它被廣泛應用于塑料和人造纖維的加工工業；原料通常以固體顆粒的形式加入到螺桿擠壓機中，經過塑煉或融化過程后被螺桿擠壓到塑摸或噴絲頭。最終產品的形狀和尺寸由塑摸或噴絲頭的情況決定。代表產品包括：塑料吹膜、塑料管、塑料型材和人造紡織纖維。這種裝置是一種典型的螺桿擠壓機，它可以應用于塑料加工工業。原料從進料截面到螺桿擠壓機后，旋轉的螺桿將原料推送到壓縮截面。在這個部分壓力會逐漸增大，顆粒間的摩擦力將對原料進行塑煉。液態原料經過計量界面后被擠壓出塑摸。
直接傳動螺桿擠壓機
下圖所示裝置為直接傳動式螺桿擠壓機，一臺螺桿擠壓機可以有一個螺桿?(單螺桿擠壓機)，或多個螺桿。單螺桿擠壓機在塑料加工中的應用最為廣泛。一臺單螺桿擠壓機的速度通常為100rpm，而雙螺桿擠壓機可根據具體情的情況選擇速度的高低。
高速雙螺桿擠壓機主要用于擠壓兩種原料的混合物，此時速度大約為：200-500rpm;低速雙螺桿擠壓機的速度大約為10-40rpm，通常用于擠壓型材。
如果電機和齒輪箱之間是直接耦合的，這種螺桿擠壓機為直接傳動螺桿擠壓機，如下圖。直接傳動螺桿擠壓機的優點包括：
不存在皮帶滑差
能效效率更高
機械部件更少
直接傳動螺桿擠壓機的缺點是，難以調節產品的減速比。
間接傳動螺桿擠壓機
如果電機和齒輪箱之間有一個皮帶連接，這種螺桿擠壓機為間接螺桿擠壓機。
間接傳動螺桿擠壓機的優點為：
便于調節減速比
易于安裝電機
減少了轉距波動
傳統結構
在傳統的螺桿擠壓機系統中，螺桿由直流電機驅動。在直接傳動情況下螺桿直接由齒輪箱驅動；在間接傳動情況下，螺桿由皮帶和牽引盤驅動。傳統的直流電機本身存在著一定的缺點：例如直流電機的電刷每六個月就要更換一次，在多粉塵或腐蝕性環境中直流電機經常需要清洗，有時甚至還需要從車間外為直流電機通入潔凈的冷卻空氣。
間接傳動螺桿擠壓機的缺點在于
存在皮帶滑差
皮帶會造成一定的能量損失
更多懂得機械裝置增加了磨損和發生故障的可能性
而直流電機最大的弊端是噪音過大、電刷打火、轉子污染、電機溫度過高，排氣不充分和電機震動。因此使用直流電機的螺桿擠壓機維護費用更高，直流電機的最初成本也更高一些。
新標準
技術改進
在幾年前，變頻器的電力電子器件還無法使交流電機的軸輸出性能達到直流電機的水準，而且交流變頻器也比較昂貴。但是近年來，由于電力電子和微處理器技術的發展，交流變頻系統在許多應用中都表現出了一定的優勢。
性能提高
配備優利康YD5000變頻器的交流變頻調速系統可以提供和直流系統相同的性能和速度控制能力。在安裝了編碼器反饋的情況下，YD5000的速度控制精度為0.02%，這個性能已經優于大多數直流電機。
螺桿擠壓機螺桿的制動轉距要求達到額定轉距的200~250%。所以在實際使用中變頻器的容量要放大一個等級。
更高的能量效率
交流系統中安裝了YD5000后，其效率比類似的直流系統要高出5%。這是因為交流電機比直流電機有更高的效率。另外YD5000特有的節能功能，使電機在輕負載時降低輸出電壓，使電機工作在最佳工作狀態。
螺桿擠壓機運行占用了工廠的大部分電能。與一個直流調速系統相比，YD5000產生的諧波電流失真要小的多（具有更高的功率因數），也就提高了能量效率。
更加適應環境
由于螺桿擠壓機所在的工廠通常都具有腐蝕性氣體、高溫和很多粉塵，所以電機必須能夠抵抗環境的各種影響。交流電機的密封性比直流電機的要好的多，防護等級高得多，因此，交流系統的可靠性要高得多。
YD5000的特性
YD5000采用了一種通用變頻器的設計方案，這種變頻器可以控制任何機器或生產線上的所有操作，從開環V/F控制到閉環矢量控制
性能可靠的YD5000不僅可以智能化地顯示出用戶的操作和本身的運行情況，還能在發出警報之前自行調整以盡量延長正常運轉時間
YD5000基于模塊化的開放式技術平臺，這使它具有優異的適應性和可控性
性能可靠的YD5000不僅可以智能化地顯示出用戶的操作和本身的運行情況，還能在發出警報之前自行調整以盡量延長正常運轉時間
輸出回路采用晶體管IGBT（絕緣基極雙向晶體管）。和高載波頻率正弦波PWM方式，從電機發出的金屬聲大大減低。用變頻器拖動三相異步電動機時，其噪音幾乎等同于商用電源。
以先進技術的控制理論為基礎，真正的電流矢量控制變頻器。同時控制電機的一次電流及其相位，獨立控制磁場電流和力矩電流，磁場與力矩互不干涉，安指令控制力矩，實現了在極低速時的平滑運行和高力矩高精度的力矩速度控制
準確使用矢量控制功能，可使電機在低速甚至零速時實現150%的力矩輸出，自學習功能在矢量控制方式時有效，[電機的使用受到限制][電機參數的設定非常困難]那樣的問題用獨特的自學習功能已經解決。
變頻器能自動設定電機銘牌值范圍的電機參數。由此從變頻器專用電機到通用電機都可以進行矢量控制運行，電機可最大限度地發揮作用。
在這個示例中，螺桿擠壓機配備了一個編碼器反饋和一個壓力開關，當壓力過高時，這個壓力開關將停止螺桿擠壓機的運行。變頻器工作在閉環矢量控制方式，在低轉速狀態下就能獲得額定轉距輸出，并且能準確地控制速度。
在參數L6-02過力矩檢出值中可以設定螺桿擠壓機的最大轉距，如果螺桿擠壓機超過了這個轉距，一個警告或警報將在LCP上顯示，或通過輸出繼電器輸出，這樣就能有效的避免過載的發生。
總結：使用交流變頻器YD500的全部優點
減少維護過程
節約能源
提高交流電機效率
提高啟動轉距
更好的動態性能
可以安裝在腐蝕性環境中
交流電機價格更為便宜
諧波電流失真小
交流系統更易與安裝和調試