注塑機伺服電機節(jié)能問題分析

節(jié)能的本質: 注塑機要產生如鎖模及注塑等動作，亦要產生

圖1 異步電機及風扇

圖2 鼠籠（顯示銅枝及三片矽鋼片）

圖3 轉子及定子的矽鋼片及轉子

異步電機將電能轉換為動能。在轉換過程中，由于線圈的電阻、渦流在矽鐵片中的產生及軸承的摩擦，輸出的“有用”動能只是輸入電能的9成左右（在滿載時），其他便轉換為熱能。故電機都會自帶風扇，將熱能帶走，以免電機過度升溫。

異步電機都能短暫過載達兩倍。過載時，電流增加，故發(fā)熱也增加。在沒有過載保護之下，線圈會燒毀。

油泵: 油泵將旋轉的動能轉換為液能（壓力及流量）。油泵內的摩擦力會降低輸出壓力。油泵的內漏會降低輸出流量。故輸出的（有用）液能是比輸入的旋轉動能低，而無用的熱能便跑到壓力油去，使其升溫，是注塑機為何要安裝壓力油冷卻器的原因之一。

油馬達、油缸：油馬達及油缸分別將液能轉回旋轉動能及線形動能，來驅動如螺桿的塑化及注射動作。如油泵一樣，轉換過程中產生了熱量，提高了油溫。

油管: 壓力油在油管內流動，在管接頭處轉彎，都會與管壁及自相摩擦而降低了壓力，產生了熱能。廉價的注塑機都會用小的管徑來降低成本，但必然便提高了油在管內的流速，摩擦的損失增加，油溫便升得更高，便浪費更多的能量。

定量泵為何耗能？

用恒定轉速的異步電機來帶動定量泵，油泵是輸出恒定的流量的，但注塑周期中的各個動作，如開合模、頂出、塑化、注射及保壓，甚至待機狀態(tài)對流量的要求都不同。動作用不著的流量便在當時的設定壓力下流回油箱。所需動作越慢，流回油箱的量越多，浪費的能量便越多。同樣，設定的壓力越大，流回油箱的浪費便越大。浪費了的能量都變?yōu)闊崮?，將油溫提高?

在注塑周期中，保壓所需的油量很低，因螺桿前行的速度只需要足夠填補成品冷卻時的收縮量，估計不會超過油泵流量的5%，那油泵95%以上的流量便在保壓壓力下流回油箱。成品壁厚越大，保壓時間便越長，浪費的能量便越多。從另一角度看，可以節(jié)能的幅度便越大，或節(jié)能的額外投資的回本期越短。

一般來講，當動作的速度離全速越遠、動作的時間越長、壓力越大，潛在節(jié)能的幅度便越大。

變量泵如何變量？

從以上得知，節(jié)能的鑰匙在于能夠改變流量。變量泵能提供從零到最大的流量，而且是在異步電機恒速轉動下能提供的。

最常用的變量泵采用斜盤軸向柱塞設計。當斜盤的角度是零（最大），柱塞的排量便是零（最大）。按流量的需要將斜盤的角度改變，從而達到流量的調節(jié)。

變頻器如何變量？

變頻器改變交流電的頻率，將市電的50 Hz變?yōu)? ~ 50 Hz，使異步電機的轉速在10% ~ 100%中改變。配上定量泵后，油流量便在10% ~ 100%中改變。

由于變頻器是一臺強電流電子設備，它本身亦消耗電能，故節(jié)能效果較變量泵遜色。

異步電機的設計是為了恒速使用的，便沒有考慮轉子慣性的優(yōu)化。轉子每次加速減速如需要0.1秒，一個周期內不下20次的變速便需要2秒。一般用家都會發(fā)覺變頻器的使用拖慢了生產率，再降低它的吸引性。

定量泵多數是葉片泵。葉片泵利用離心力將葉片壓緊泵殼做成密封，才能將油泵出來。當轉速降下來時，離心力也降下來，故在低流量時，內漏增加，油泵的效率下降。

其實變頻器只是在注塑機翻新改進時加進去，因只涉及接線的改動，比定量泵改為變量泵的工夫少及簡單很多。新購買注塑機時是不會用定量泵配變頻器的。