2.1.5. Керування часом нагрівання для еКструЗії й молдинга

Процеси екструзії й молдинга знаходять відображення при обробці металів, пластику, у керамічній промисловості. Деякі традиційні пристрої для контролю теплоти/часу - міксери, збудники й екструдери. Температура й час є критичним у цих процесах, тому що вони підвищують якість матеріалу й підтримують необхідне ковзання між частинами, що рухаються. Двигуни змінного струму звичайно використовуються разом з яким-небудь типом електричного або гідравлічного сполучення для керування швидкістю.

Рис. 2.9

Гвинтовий екструдер пластику із традиційним керуванням показаний на мал. 2.9. Двигун змінного струму з постійною швидкістю обертає лопати усередині труби машини для просування пластику через вихідний отвір. Індукційна муфта регулює швидкість обертання лопат, щоб погодити зміни температури й составу пластику.

Зовнішня частина (статор) індукційної муфти подібна по конструкції з обмоткою двигуна постійного струму. Внутрішня частина (ротор) схожа на ту ж частину асинхронного двигуна, однак, і статор, і ротор обертаються. Статор з'єднаний з вихідним валом двигуна, а ротор сполучений із приводним валом екструдера. Коли до обмоток статора прикладають струм, створюється магнітне поле, яке проникає в ротор і індукує у ньому струм. Цей струм забезпечує магнітне сполучення між двома валами. Ковзання між ними назад пропорційно величині струму, прикладеного до котушок статора. При високому ступені екструзії по котушках протікає максимальний струм. При низьких рівнях струм зменшується для забезпечення ефективного ковзання.

Індукційна муфта має прийнятну ефективність поблизу номінальної швидкості. Вона стає неефективною при зменшенні швидкості, особливо у випадках роботи протягом тривалих періодів часу й при менш ніж 90% номінальної швидкості. Втрати ковзання індукційної муфти розсіюються як теплова енергія. У випадках більших розмірів потрібне водяне охолодження. Ці муфти також вимагають обережного обслуговування через малі повітряні зазори між статором і ротором.

Частотно-регульований привод забезпечує високу якість керування швидкістю без використання тахогенератора, застосовуваного для контролю швидкості індукційної муфти. Рівень екструзії підлаштовується до швидкості обертання гвинта екструдера.

Рис. 2.10

На мал. 2.10 замість традиційного привода (двигун і індукційна муфта) представлено частотне керування. Частотно-регульований привод управляє швидкістю гвинта екструдера, відповідно до змін у температурі пластику або рівнем продуктивності. З використанням частотного керування можна уникнути більших втрат ковзання в індукційній муфті, що приведе до більшої ефективності процесу. Також зникають вимоги до обслуговування індукційної муфти.

2.1.6. Регулювання швидкості для підвищення якості й точності при механічній обробці матеріалів

Якість і точність дуже важливі при опоряджувальних роботах у таких процесах, як заточення, полірування й ін. Звичайно використовуване для цих цілей устаткування - це круглі й безцентрові шліфувальники. Керування швидкістю необхідно для регулювання рівня заточення в комбінації зі швидкістю подачі. Звичайно використовуються шунтові двигуни постійного струму, тому що їх швидкість регулюється й мало міняється залежно від навантаження. Регулювання швидкості в такому двигуні здійснюється зміною струму збудження.

На мал. 2.11 показаний круглий шліфувальник із традиційним приводом, що обробляє довгий сталевий прут. ДПТ із шунтовою обмоткою приводить два точильні колеса з відповідної кожному з них швидкістю. Регулювання струму шунтової обмотки приводить до зміни швидкості. Струм поля збільшують для зменшення швидкості двигуна й зменшують для її збільшення. Недоліками такого привода є: обслуговування двигуна, особливо комутатора й щіток, висока первісна вартість контролера швидкості.

Рис. 2.11

Необхідність підвищення якості й точності процесу механічної обробки матеріалів вимагає застосування частотно-регульованого привода, що підходить для оздоблювальних операцій, особливо коли здійснюється регулювання багатодвигунних приводів.

Рис. 2.12

Для круглого шліфувальника на мал. 2.12 точне регулювання швидкості може бути досягнуте використанням системи частотно-регульованого привода, що полягає з окремих двигунів для кожного точильного колеса, що й живляться від загального перетворювача частоти. Двигуни можуть бути асинхронними двигунами з низьким ковзанням. Синхронні двигуни використовуються, коли точність є основною вимогою. Тому що швидкість кожного точильного колеса пропорційна частоті живлення напруги двигуна, обоє точильних колеса можуть управлятися одночасно регулюванням частоти загального перетворювача.

Особливу увагу необхідно приділити двигунам, що живляться від загального перетворювача. Важливо взяти до уваги відносні зміни швидкості при різних моментах навантаження на валах двигунів. У таких випадках необхідно використовувати асинхронні двигуни з низьким ковзанням. Нерівномірно розподілене навантаження може привести до критичного значення моменту окремих двигунів. Через цю причину необхідний індивідуальний захист від перевантаження кожного двигуна.