中国报告大厅网讯，在当今制造业领域，压铸机作为关键设备，广泛应用于众多行业。随着全球能源形势的日益紧张以及对生产效率要求的不断提高，压铸机行业技术的创新与发展至关重要。2025年，压铸机行业技术呈现出多样化的发展态势，其中变频调速技术在压铸机中的应用备受关注。这一技术的应用有望为压铸机带来显著的节能效果和性能提升，从而推动整个压铸行业向更加高效、环保的方向发展。
《2025-2030年全球及中国压铸机行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，压铸机在运行过程中，尤其是在加工磁芯时，会遭受突发的负荷冲击。这种冲击会传递到电机侧，导致电流出现不稳定波动，甚至可能引发电流峰值过高的情况。在传统的工频电网供电系统中，只要开关和热继电器等保护设备的设定与电机规格适配，就能有效降低因过载引发断路的风险。然而，当压铸机采用变频调速时，所使用的鼠笼式电机缺乏即时的过流限制功能。一旦遇到超过额定负荷的冲击，电机的转差率会迅速上升，进而引发过电流现象，触发变频器的过流保护机制，致使系统暂停运行。在 V/F 控制模式下，当变频器驱动的鼠笼电机遭遇冲击负荷时，还会产生明显的速度波动，而这些速度波动与电机转差率密切相关，共同影响着系统的动态性能。
压铸机的变频器在高频脉冲宽度调制技术的驱动下，实现了精准的频率转换。其输入端整合了不控整流桥，但这会导致整流二极管导通的电流并非完美的正弦波，而是产生显著的非线性谐波。同时，在输出端采用相桥式逆变电路的变频器，其输出电压伴随着大量的高阶谐波。这些高频谐波如同无形的电波噪声，对压铸机周围的精密电子设备，如计算机系统及通讯设备，构成了潜在的电磁干扰威胁。
中国报告大厅网讯，在压铸机的变频调速系统中，采用 V/F 控制策略时，特别是在较低频率区段，电机性能会受到定子电阻压降的显著影响。这会导致气隙磁通下降，使得电机在低频时的扭力输出呈现下滑趋势。此外，变频器传输的高频成分加剧了电机内部的能效损失。而当电机运行于低速时，轴端的通风设备转速相应减缓，散热效率降低，电机工作温度升高，面临潜在的过热风险。
压铸机的机械结构主要参数包括扩力倍数、行程比、速度比。优化后的压铸机机械结构在锁模状态下应具备更大的扩力系数和行程比。在压铸机运行过程中，行程中段速度较大，行程初段、末段速度较小。压铸机采用了大量的多连杆机械结构，在肘杆数量、肘杆与动型座板、尾板铰接位置不变的情况下，肘杆的长度和刚度成为影响压铸机性能的主要因素。通过设计变量控制各肘杆的长度，可实现对压铸机机械结构的优化设计。从优化前后机械结构性能指标对比曲线来看，优化后压铸机的扩力倍数由 21.45 提升至 24.57，在驱动油缸直径、压力不变的状态下，最大锁模力达到 31546kN;在锁模力不变的情况下，驱动油缸压力可适当降低，从而达到节能降耗的效果。优化后的行程比由 1.03 提升至 1.08，虽然变化并不显著，但优化后行程相比曲线前段有所降低且中段更高，合模时间显著缩短，有效降低了机械结构由收缩至展开阶段前段时驱动油缸受到冲击的风险。优化后速度曲线更加平滑，中段更高，末段更低且平滑，表明优化后动型座板在合模阶段中期、初期速度明显下降，中间速度明显提升，临近锁模状态下速度明显下降，有效降低了驱动油缸、模板受到冲击的风险，提升了模具及压铸机整机的可靠性。
采用二维输入一维输出结构的自适应模糊 PID 控制器，确定二维输出量为电液比例阀位移量 e、偏差变化率 ec，一维输出量为电液比例阀的控制电流 I0。其工作过程如下：首先对比预先设定值与实际检测值，得到偏差信号 e，经过求导运算获得偏差变化率 ec，再对它们进行模糊处理，得到模糊量 E、Ec，然后通过模糊推理获得模糊决策;接着确定 PID 控制器的参数 KP、Ki、Kd，使用 PID 算法得到电液比例阀的控制电流 I0。
为提升压铸机的控制效果，鉴于不同检测电路具有相同的检测原理且检测数据变化频率较低的特点，选用 TLP512 光耦作为光电隔离方式。为进一步增强检测电路的稳定性，降低光耦误动作发生率，将稳压管 4148 作为压铸机控制系统电路稳压装置，并在输出端配备 RC 滤波电路，以提升电路的抗干扰能力。由于压铸机快速压射单位时间较短，对控制系统的实时性有一定要求，因此选择输出脉冲频率更高的旋转编码器来检测速度信号。采用高速光电隔离器 6N137 作为检测电路隔离装置，使用 104 电容作为电源管脚与地间的滤波装置。
压铸机实时控制系统软件设计在 Window 环境下使用 ADS1.2 完成，联合运用 C 与 C++ 混合编程，以提高开发效率。软件设计以模块化为主，各模块相互独立。控制系统的主要逻辑功能包括完成系统初始化，以及循环查询控制系统工况信息、处理数据。
由于压铸机的工作特性决定了其在运行过程中对油压和流量需求的多样性，因此改造策略需依据压铸机不同阶段的需求，通过精密的信号处理系统进行调控。首先从压力或流量比例控制阀获取实时的电信号，这些信号经电信号变送器精细转化后，精准输入到变频器的控制系统中。变频器据此调整输出功率，进而调节油泵电机的转速，间接控制油泵的流量输出 Q，以适应压铸机在各种工况下的需求。在改造时，将变频器巧妙接入电机供电电路，把比例阀的信号，如 4 - 20mA 或 0 - 10V，转换并精准对接到变频器的接口，使流量能随生产过程动态调整。在选择流量信号时，优先选取相对值变化显著的信号，以便更好地匹配控制需求。若遇到超出预设频率范围的情况，可利用变频器的频率增益功能扩展调整区间。对于 1450r/min 的交流异步电动机，设计要求在间歇期间，变频器的输出频率保持在 10Hz，而在工作周期内提升至 50Hz。通过变频器的信号处理、回路反馈以及显示屏实时显示，实现对电机转速的精准调控，从而优化压铸机的工作效率和性能。
在压铸机的操作流程中，各个组件对变频器的性能需求各不相同，其容量配置的关键在于确定油泵电机的最大负载峰值。选择变频器时，首要参考电机在满载运行时的电流强度，通常情况下，变频器的额定电流应略高于控制电机的额定电流，具体比例建议维持在 1.1 - 1.5。同时，变频器与电机之间的电压等级匹配也至关重要，以确保系统稳定运行。
鉴于压铸机在运作中面临的多元化环境挑战，其工作场所的周边条件需格外关注，尤其是设备柜体设计中冷却系统的优化。目标是确保充足的散热区域和高效的空气流通，为此可引入专业的风扇和空调设施以维持适宜的温度。针对油泵电机实施节能改造的电路设计也有相应要求。
在进行变频器接线操作时，首先要重视主电路的连通性。由于电线存在电阻特性，务必确保变频器与电机间的连线长度适宜，并严格遵循电源正负极的正确连接，防止混淆。在连接信号线时，推荐使用屏蔽电缆，其中一端保持无接触，远离地面或其他可能的干扰源，屏蔽层连接至公用输入接口，以保证信号纯净。在安装变频器时，还需关注变压器运作中可能出现的谐波效应，这可能对系统产生干扰，尤其威胁到压铸机数字化仪表。为防范此问题，安装时应采取以下策略：引入电抗器抵制输入输出电流产生的谐波;在设计线路布局时，尽量避免变频器输入、输出线路以及控制信号线平行或捆绑，同时确保控制信号线实施屏蔽，优先使用 4 - 20mA 的电流信号传输;确保变频器机壳可靠接地，以降低电磁干扰。对于油泵电机变速改造项目，虽然改为可调速模式可能带来电机温度上升的风险，但由于油泵电机工作性质为间歇式，温度上升幅度有限。因此，是否增设恒速风扇以控制温度，需根据电机实际运行时的温度状况灵活判断。
设计的变频器不仅要有灵活的调速性能，还应内置高级保护机制，包括电压监控、电流均衡、相位完整性以及负载管理。一旦出现电压过高或过低、电流异常、相位缺失或负载超载等情况，变频器应能迅速响应，通过警告信号或自动断开电路，确保设备安全并预留足够的安全裕度。为提升维护效率，变频器还需具备故障诊断和实时警报功能。一旦遭遇故障或参数偏离预设范围，变频器会立即发出警报，以便维护人员及时了解问题并采取相应措施，确保系统稳定运行。
在压铸机采用变频调速技术后，实施了严谨的检验流程，包括对运行状态的监控以及对电机、油泵等关键部件温度的测量，以确保所有改动均能使设备稳定高效地运行。通过灵活调整加速时间策略，借助变频器智能化的 “S” 启动曲线模式，其支持无限可调速度，适应各种需求的加速周期，从而在保护设备的同时，实现电机启动阶段的平滑过渡，避免了传统硬启动可能导致的电流冲击问题。
压铸机完成变频调速革新后，可通过对比改造前后的电力消耗来评估其节能效益。具体做法是让变频器在常规运行模式(非节能)和节能模式下各运行一段时间，记录下各自初始和最终的电表读数。然后利用公式：节电率 =[(非节电状态用电量 - 节电状态用电量)÷ 非节电状态用电量]× 100%，来计算节能效率，进而得出每小时平均节省的电量以及改造实施的成效。以一台 800t 压铸机制造 DY100 发动机左曲轴箱体的生产过程为例，单件产品分析，变频器启用前，每件产品耗电为 0.3351 度，启用后降至 0.2299 度，节能率达到 31.39%。按照运行时间计算，先前每小时耗电高达 73.8 度，采用变频器后降至 50.5 度，节能比例达 31.57%，这充分体现了改造带来的显著节能效果。
2025年，变频调速技术在压铸机行业的应用展现出了巨大的潜力和优势。通过对压铸机在变频调速过程中面临的冲击负载、变频器干扰、低频区电机运行等问题的深入分析，提出了从机械机构到控制系统的全面优化设计方案。在实际应用实施方面，详细阐述了变频器改造方案、容量选择、安装环境、接线以及保护功能等关键要点。节能分析结果表明，压铸机经过变频调速改造后，不仅设备运行更加稳定高效，电机的电流消耗和温升显著下降，而且在节电方面取得了显著成效，节能率高达 31.39%(单件产品)和 31.57%(按运行时间计算)。这一系列成果不仅为压铸机行业的技术升级提供了有力支撑，也为企业降低生产成本、提高市场竞争力提供了切实可行的途径。未来，随着技术的不断发展和完善，变频调速技术有望在压铸机行业得到更广泛的应用，推动整个行业向更高水平迈进。
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