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交流伺服曲柄压力机的节能分析

点击次数:  更新时间:2020-6-16 10:06:51  【打印此页

1 曲柄压力机的能耗分析与能量回收法

1.1 能耗分析

在压力机工作的过程中,其所消耗的总能量用A来表示,其中 A 的组成部分为:A=A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7,其中 A1代表的是工件变形功;A2代表的是工作过程中受曲柄滑块机构摩擦产生的能量消耗;A3代表的是压力机在空程上下运动时产生的能量消耗;A4代表的是单次行程的过程中,离合器接合的过程中产生的能量消耗;A5代表的是拉延垫工作功;A6代表的是工作过程中受压力系统的作用,在弹性变形的过程中产生的能量消耗;A7代表的滑块在飞轮空转的过程中产生的能量消耗。

工件变形功可以表示为材料成形的过程中产生的能量消耗,属于有用功,而剩余的六种能量消耗均为无用功,对于任意一种能量消耗来说都能够采用相应的方式来达到节能效果。在普通的压力机当中,所产生无用功所消耗的能量占总量的比例较大,空形成所占的比例大约为10~35%之间,飞轮空转占的比例在6~30%之间,离合器接合占的比重大约为20%。如若将伺服电机驱动引入其中,便能够减少飞轮与离合器产生的能耗,其他能量也将在一定程度上减少,最终达到了节能效果。

1.2 能量回收的方式

交流伺服压力机采用电磁制动实现减速,运动部件在减速后动能开始逐渐向电能转变,如若这部分电能无法得到有效回收,便只能借助电阻的力量进行消耗,这样不但会使效率显著降低,还需要将电阻箱与冷却系统加入其中。在能量回收方面主要可以采用三种方式来实现。

(1)反馈电网。此种方式虽然可以节约部分电能,但是需要将逆变系统加入其中,从而使成本得到显著提升;

(2)多机直流互联。如若在车间中同一时间段内有多个伺服压力机工作,则需要对直流层中的联网进行驱动,这样便能够使峰值电流的冲击减少,从而达到节能的效果。同时,还可以无需将电容器与逆变装置加入其中,但事实上这种应用受到外界条件的制约较为严重;

(3)电容储存。在驱动电路当中将大容量电容加入其中,在制动的过程中能够形成大量的电能;在压制的过程中电能由此释放出来,为电机的运行提供动力。此种方式不但能够节省大量电能,更重要的是能够尽可能的减少工作过程中产生大量电流对电网产生的冲击。此种方式的缺陷在于这种大容量电容的价格较高,体积也较大,因此在应用时对场地大小的要求较高[1]。

2 交流伺服驱动与压力机优势分析

2.1 交流伺服驱动

该系统能够使输出量随着输入量的变化而做出动态改变,交流电机的控制精度十分准确、过载能力较强、矩频性能较强。近年来,伺服电机驱动曲柄压力机已经在锻压机械方面的研究十分广泛。随着大功率交流伺服电机的不断发展,加之控制技术不断更新优化,使其性价比逐渐提升,已经开始逐渐替代普通电机在工程中所处位置,实现滑块运动的动态转变,并且获得较为显著的节能效果。


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