ALPHA6000变频器在螺杆挤压机上的应用
一、概述
在塑料和人造纤维的加工过程中，螺杆挤压机有着非常广泛的应用。传统的螺杆挤压机系统，螺杆由直流电机驱动。在直接传动情况下螺杆直接由齿轮箱驱动，在间接传动情况下，螺杆由皮带和牵引盘驱动。传统的直流电机本身存在着一定的缺点：例如直流电机的电刷每6个月就要更换一次，在多粉尘或腐蚀性环境中直流电机需要经常清洗，有时甚至还需要从车间外为直流电机通入洁净的冷却空气。而直流电机最大的弊端是噪音过大、电刷打火、转子污染、电机温度过高、排气不充分和电机震动。因此使用直流电机的螺杆挤压机制造成本较高，维护费用更高。应用ALPHA6000变频器后螺杆挤压机性能获得很大提高。
二、工作原理
根据所挤压原料的种类和应用情况，螺杆挤压机有多种不同的型号和规格。最常用的螺杆挤压机为单螺杆挤压机，它被广泛应用于塑料和人造纤维的加工工业。螺杆挤压机能够将各种原料从一个钢模中挤压出，可供挤压的原料包括粘土、食品、金属、化学原料和塑料，原料通常以固体颗粒的形式被加入到螺杆挤压机中，经过塑炼或融化过程后被螺杆挤压到塑模或喷丝头。最终产品的形状和尺寸由塑模或喷丝头的情况决定。代表产品包括:塑料吹膜、塑料管、塑料型材和人造纺织纤维。下图的装置是一种典型的螺杆挤压机，它可以应用于塑料加工工业。原料从进料截面入螺杆挤压机后，旋转的螺杆将原料推送到压缩截面。在这个部分压力会逐渐增大，颗粒间的摩擦力将对原料进行塑炼，液态原料经过计量界面后被挤压出塑模。
三、系统配置
1、原系统特点
如果电机和齿轮箱之间是直接耦合的，这种螺杆挤压机为直接传动螺杆挤压机，如下图：
直接传动式螺杆挤压机可以有一个螺杆(单螺杆挤压机)或多个螺杆。单螺杆挤压机在塑料加工中的应用最为广泛。一个单螺杆挤压机的速度通常为100rpm，而双螺杆挤压机可以根据具体的应用情况选择速度的高低。
高速双螺杆挤压机主要用于挤压两种原料的混合物，此时速度大约为200-500rpm;低速双螺杆挤压机的速度大约为10-40rpm，常用于挤压型材。
直接传动螺杆挤压机的优点包括:
●不存在皮带滑差
●能量效率更高
●机械部件更少
直接传动螺杆挤压机的缺点是(更)难于调节产品的减速比。
如果电机和齿轮箱之间由一个皮带连接，这种螺杆挤压机为间接传动螺杆挤压机。
间接传动螺杆挤压机的优点在于:
●便与调节减速比
●易于安装电机
●减少了转矩波动
间接传动螺杆挤压机的缺点在于
●存在皮带滑差
●皮带会造成一定的能量损失
●更多的机械装置增加了磨损和发生故障的可能性。
2、技术改进
在几年前，变频器的电力电子器件还无法使交流电机的轴输出性能达到直流电机的水平，而且交流电机也更为昂贵。但是近年来，由于电力电子和微处理器技术的发展，交流系统在许多应用中都表现出了一定的优势。配备ALPHA 6000变频器的交流电机可以提供和直流电机相同的性能和速度控制功能。
3、接线图
四、系统优点
1、更高的能量效率:
螺杆挤压机运行占用了工厂的大部分电能。交流系统中安装了ALPHA6000变频器后，其效率比类似的直流系统要高出5%。这是因为高质量的交流电机比直流电机具有更高的效率，另外ALPHA6000控制系统与一个直流调速器相比，具有更高的功率因数。电机采用软启动，减少了电机启动时对电网的冲击，因此就不需要更大的变压器和电缆。
2、准确的速度控制
经过变频改造后的系统能根据产品工艺要求准确的进行速度控制。ALPHA6000变频器在控制一个感应电机的过程中为其提供可变的频率及与之相匹配的电压。如果电机的负载发生了变化，它的磁化强度也会改变，因此它的速度也会跟着发生变化。控制系统会保持对电流的测量并根据一个电机模型计算出所需的电压。这样就可以保证在各种条件下电机的频率和电压都能够达到最理想的状态，在低速状态下同样也可以获得额定转矩和精确的速度控制，电机也达到了其最佳性能。
3、完善的保护功能
这套系统可以在整个速度范围内都可以提供可靠的轴转矩保护，包括弱磁范围，从而保护螺杆挤压机螺杆。在电网电压非正常时系统能提供过压、欠压、缺相保护。当电机出现过流、过载时变频器能提供快速保护，从而有效保护电机。
4、更低的故障率
由于螺杆挤压机所在的工厂通常都具有腐蚀性气体、高温和很多粉尘，所以电机必须能够抵抗环境的各种影响。交流电机与直流电机相比更能抵抗腐蚀性环境的影响。在一个腐蚀性环境中直流电机通常需要更多地维护，因为油、粉尘和化学蒸汽都会对换向片和电刷造成不利影响。
5、更好地满足生产工艺要求
配有ALPHA6000变频器的螺杆挤压机能根据挤压产品的工艺要求自由调速。由于ALPHA6000变频器在低频时在每次生产前的调试创造了条件
●准确的速度控制，甚至在低速状态也能实现。
●接收信号后电机可迅速达到额定转矩输出。
●对阶跃负载有很好的补偿
●可以控制正常操作和限电流操作之间的转换
●在整个速度范围内都可以提供可靠的转矩保护，包括弱磁范围。
●可适用各种电机。
●可以限制轴转矩，从而保护螺杆挤压机螺杆。
●全保持转矩(闭环)。
螺杆挤压机系统的其它应用
变频器的控制功能还包括温度控制、泵控制和给料控制。
在整个生产过程中必须要对螺杆挤压机的温度进行正确的控制，温度控制一般都是通过风扇实现的。如果把温度传感器的信号作为变频器的一个反馈信号，用户就可以将温度控制在一个设定的值。
由于螺杆挤压机本身性能具有一定的局限，所以很难获得一个稳定的输出。提高输出稳定性的最好方法是在螺杆挤压机上安装一个齿轮泵，泵可以安装在螺杆挤压机和塑模之间。泵的速度可以通过变频器进行精确控制。
在螺杆挤压机中，塑料颗粒或粉末通过给料斗加入到进料截面。变频器可以控制这个给料斗，从而使原料均匀地从给料斗流入到进料截面。
使用交流变频器的全部优点
●减少维护过程
●节约能源
●提高交流电机效率
●提高启动转矩
●更好的动态性能
●可以安装在腐蚀性环境中(气体、粉尘等等)
●交流电机价格更为便宜
●谐波电流失真小
