变频调速技术在压铸机节能设计中的应用探究

刘大生 李小亚

【摘 要】压铸机被广泛应用于机械加工以及模具成型等方面，其工作过程较为复杂，并且具有耗能高的问题，需要运用变频调速技术，降低耗能。基于此，本文提出了变频改造的电路、变频器的保护功能、变频器的接线、对异常情况的处理四个方面应用，提高压铸机的工作效率，节省能源。

【关键词】变频调速技术；压铸机节能；电路

压铸机在制造业是较为有代表意义的设备，现如今各行各业都在尽力降低耗能，压铸机在运行过程中容易出现较高的电能消耗，需要技术人员加以研究，将变频调速技术应用在压铸机中，减少能源消耗，增加压铸机的使用寿命，促进制造业的发展。

一、变频调速技术在压铸机节能设计中的重要性

压铸机属于周期性变负荷设备，一个生产周期有锁模、冷却等几个环节，在运行过程中会消耗较多的电能，增加电机负荷，将变频调速技术应用在其中，具有以下重要作用：第一，降低电机启动的电流冲击。传统的压铸机在启动过程中，会存在大电流启动的现象，给压铸机带来较大的冲击，在运用变频调速技术后，会避免上述情况出现，进而增加压铸机的稳定性与安全性，同时对变压器起到增容的作用，缓解增容压力[1]。第二，延长设备寿命。传统压铸机的电机会在轴承上产生应力负载，影响轴承的使用寿命，运用变频调速技术，可以有效解决应力负载的问题。另外，运用变频调速技术，对电动机有多种智能保护功能：如欠压、过压、缺相等几个方面。第三，减低噪音。压铸机在使用过程中，会出现较大噪音，其中的主要原因是调节阀在运行过程中，会产生噪音，技术人员通过运用变频调速技术，在电泵及运行过程中，不需要调节阀，从而解决噪音的问题。

二、变频调速技术在压铸机节能设计中的应用

（一）变频改造的电路

压铸机中液压传动装置主要由油泵、液压控制阀、压力电磁比例阀等几种组成，在压铸机工作过程中，会有节流损耗和设计余量损耗。采用变频节能柜改造后，可以大量减少以上损耗，实现节电。因此，对压铸机阀控电液模式进行变频节能改造很有必要。压铸机具有工作环境复杂的问题，所以在设计过程中，需要改變压铸机的运用环境，包括散热、通风等功能。在进行电路改造时，主要运用变频加工频的方式。设计人员应针对压铸机的具体工作情况进行变频节能柜电路设计，为了保证变频器在运行过程中，出现故障时能够对压铸机的生产工作不造成影响，设计师应运用工频变频可切换模式，一旦变频部分出现问题时可以很方便地切换到工频状态，这样不会影响生产的正常进行。在变频改造的时候，设计师不需要改动其原来的电气线路，只需将变频节能柜串进电路即可。另外，在设计过程中，设计师应加强对输入电抗器的使用，用来限制电网电压突变和操作过电压引起的电流冲击，平滑电源电压中包含的尖峰脉冲，或平滑桥式整流电路换相时产生的电压缺陷，有效地保护变频器和改善功率因数，它既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流单元产生的谐波电流对电网的污染。同时运用直流电抗器，将叠加在直流电流上的交流分量限定在某一规定值，保持整流电流连续，减小电流脉冲值，使逆变环节运行更稳定及改善变频器的功率因数[2]。

（二）变频器的保护功能

在将变频调速技术应用在压铸机的过程中时，需要保证变频器具有故障检测、缺相、过负荷等方面的保护作用，避免在压铸机在运行过程中出现安全事故，在设计过程中，保证变频器有以下几种保护功能：第一，变频器的输出有电压检测功能。变频器能自动调整输出电压，使电机不承受过电压。即使在输出电压调整失效和输出电压超过正常电压的110%时，变频器也会通过停机对电机起到保护作用。第二，在运行过程中，负荷起伏变化较大时，意味着生产机械的工作发生了意外，变频器立即停止工作。第三，变频器监测电机电流。当电机电流超过额定电流的120%/1分钟时，变频器通过停机来保护电机。例如，某品牌变频器应用于塑料泡沫压铸机上时，设备为塑料泡沫压铸机，由1.5KW行程电机驱动链条式传送带，气缸压膜成型，全自动控制，为提高生产效率，链条式传送带电机采用EN600-4T0022G/0037P变频器驱动，成型的原料到传送带后，中速到达位置后，形成开关动作，变频器迅速停机，关联红外传感器动作，气缸带动压膜成型，红外传感器断开信号后，传送带快速退回到指定位置，再慢速把成型好的产品移动到终点，流入下一道工序。具有以下优势：1.较高的响应速度，明显提高了生产效率；2.完善的保护方案，过流、过压、通电对地保护；3.输入输出缺项检测，具有性能卓越，长时间稳定运行的重要作用。

（三）变频器的接线

在对变频器进行设计时，工作人员应对变频器的接线进行充分考虑。在压铸机中，变频器主要应用变频技术和微电子技术，设计人员通过改变电机工作电源频率的方式，控制交流电动机，变频器主要由整流、滤波、检测单元微处理单元等组成。在进行接线设计时，工作人员需要注意以下几个方面：第一，变频器的控制电路主要分为模拟和数字两种。控制电路端子的接线应使用屏蔽线或双绞线，而且必须与主回路、强电回路分开布线。由于控制电路的频率输入信号是微小电流，所以在接点输入的场合，为了防止接触不良，微小信号接点应使用两个并联的节点或使用双生接点。第二，在进行接线过程中，需要注意主电路，其中导线本身存在阻抗，所以，在设计过程中，保证变频器与电机之间的接线不应过长、变频器的输入输位置不能相反。在进行控制信号的连接时，运用屏蔽电缆，并保证有一端呈现悬空的状态，避免接触地面，或被其他因素干扰。第三，在设计过程中，设计师需要注意在输出过程中，会产生谐波干扰，所以需要在变频器中引用电抗器，降低谐波干扰，保证压铸机的运行。

（四）对异常情况的处理

变频器由主回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。其结构多为单元化或模块化形式。由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。在针对压铸机进行变频调速设计的过程中，工作人员需要对其中会发生的异常情况进行处理，保证实现节能的功能。第一，主回路常见故障。主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、接触器等元件组成。在压铸机运行过程中，变频器的电解电容，容易引起故障，需要设计人员对直流电压和内部温度进行成分的考虑，在进行变频器的设计时，选择合适的电容器型号，增加变频器的使用寿命。此外，设计人员需要充分考虑安装的环境，采取相应的措施减少脉动电流。第二，控制回路故障。在压铸机运行过程中，电源部分会影响控制回路，从而导致变频器的使用寿命减少，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，所以其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难，所以设计师需要根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。

三、结语

综上所述，将变频调速技术应用在压铸机中，能够有效地降低能量消耗，同时能够加强压铸机的可靠性、具有延长设备寿命、减少维修成本的重要作用，能够为企业带来更高的经济效益。

【参考文献】

[1]陈灏.变频技术在电力传动节能领域的应用[J].集成电路应用，2019，36（06）：80-81.

[2]虞华祥. 压铸机节能技术应用概述[A]. 重庆铸造行业协会、重庆市机械工程学会铸造分会.2018重庆市铸造年会论文集[C].重庆市机械工程学会铸造分会，2018：3.