Regolatori di tensione SCR per macchine per la termoformatura della plastica: controllo della temperatura

La temperatura è regina nel mondo della lavorazione delle materie plastiche. È fondamentale mantenere una temperatura precisa del materiale: se troppo elevata, questo inizia a bruciare e perde la propria integrità strutturale, mentre se troppo bassa si ottengono pezzi incompletamente riempiti. I riscaldatori presenti nelle macchine per lo stampaggio a iniezione, negli estrusori e nelle macchine per lo stampaggio a soffiaggio richiedono una potenza stabile e precisa per garantire una distribuzione uniforme della temperatura lungo il cilindro e nello stampo. I regolatori di tensione a SCR (tiristore) offrono tempi di risposta nell’ordine dei microsecondi, consentono un controllo proporzionale della potenza ed eccellono per affidabilità. In questo articolo esamineremo perché l’impiego della tecnologia SCR risulta così fondamentale nelle applicazioni di lavorazione delle materie plastiche.

Nella lavorazione della plastica mediante stampaggio, anche una tolleranza di temperatura stretta di 1 °C rispetto al valore target può risultare insufficiente. I contattori elettromeccanici convenzionali (o relè) forniscono un semplice controllo on/off: la potenza massima viene erogata agli elementi riscaldanti fino al raggiungimento della temperatura target, dopodiché l’alimentazione viene interrotta finché la temperatura non scende al di sotto di una banda di isteresi. Si tratta del classico controllo "bang bang", che genera andamenti a dente di sega nelle variazioni di temperatura. La bassa stabilità termica nel cilindro provoca fluttuazioni nella qualità del prodotto e un aumento degli scarti. Gli elementi riscaldanti sulle macchine per lo stampaggio possono danneggiarsi a causa del controllo on/off, dovuto ai bruschi cicli di riscaldamento e raffreddamento. I continui sbalzi di potenza causati dal controllo on/off, uniti all’elevato picco di corrente all’accensione, possono provocare un guasto prematuro degli elementi riscaldanti, danneggiandoli fisicamente (ad esempio, crepe nei collegamenti delle fasce riscaldanti o rottura dell’elemento stesso). Gli SCR regolano la tensione e forniscono un riscaldamento graduale e proporzionale, evitando danni agli elementi riscaldanti e garantendo una temperatura precisa e stabile.

Gli SCR (tiristori) regolano la potenza fornita ai carichi in corrente alternata. Per un carico riscaldante resistivo, come quelli utilizzati nelle macchine per lo stampaggio a iniezione, ciò viene ottenuto attivando l’SCR in un determinato punto di ciascun semiperiodo della corrente alternata. L’attivazione anticipata dell’SCR fornisce maggiore potenza al riscaldatore, mentre un’attivazione ritardata ne riduce la potenza erogata. I regolatori di tensione SCR consentono di variare la potenza da 0 a 100% senza ricorrere a interruttori meccanici, necessari invece nei relè o negli interruttori magnetici.

Per le applicazioni di stampaggio della plastica, la modalità di controllo per angolo di fase offre un controllo preciso e uniforme della temperatura. L'uscita verso i riscaldatori è una risposta proporzionale uniforme determinata da un segnale di controllo della temperatura, solitamente 4-20 mA o 0-10 V. A differenza di un relè elettromeccanico che commuta ogni pochi secondi, un SCR può commutare migliaia di volte al secondo per controllare con precisione la temperatura entro un decimo di grado. Molti SCR offrono inoltre il controllo in modalità burst-fire (base temporale variabile), che può ridurre significativamente il rumore udibile generato da alcuni carichi.

L’installazione di un regolatore di tensione SCR su una macchina per lo stampaggio a iniezione o su un estrusore apporterà miglioramenti tangibili nella qualità del prodotto e nei costi operativi.

Uniformità della temperatura è il vantaggio più importante. Poiché il regolatore SCR fornisce sempre esattamente la quantità di potenza necessaria per mantenere ogni fascia riscaldante alla temperatura desiderata, vengono eliminate le oscillazioni di temperatura tipiche dei contattori. Ciò impedisce che ciascuna zona del cilindro diventi eccessivamente calda o fredda, evitando così bruciature o riempimenti incompleti dello stampo.

Riduzione dei guasti delle resistenze riscaldanti riduce in modo significativo il costo complessivo di esercizio. I regolatori SCR possono applicare un avviamento graduale alle nuove resistenze riscaldanti, evitando riscaldamenti e raffreddamenti eccessivi che generano sollecitazioni termiche sulle fasce riscaldanti, causandone il guasto. Molti clienti riferiscono che la durata delle resistenze riscaldanti passa da alcuni mesi a diversi anni dopo l’installazione dei nostri regolatori.

Risparmio energetico compresa tra il 5% e il 15%. Non viene praticamente consumata alcuna potenza durante le fasi di transizione e l’uscita di temperatura costante evita i superamenti della soglia (overshoot) e il conseguente raffreddamento. Su una grande macchina per termoformatura funzionante 24 ore su 24, i risparmi possono ammontare a migliaia di dollari all’anno.

La scelta del regolatore di tensione SCR corretto da integrare nella vostra macchina per lo stampaggio a iniezione in plastica richiede di considerare alcuni semplici aspetti.

Classificazione di carico devono essere noti. Dobbiamo garantire che il dispositivo sia dimensionato con un margine minimo del 20% rispetto alla corrente a pieno carico, per proteggere l'unità dalle sovratensioni. I carichi resistivi monofase, come le fasce riscaldanti presenti nella maggior parte delle macchine per lo stampaggio a iniezione, funzionano bene con pannelli SCR standard. Il riscaldamento trifase richiederà invece SCR trifase e una specifica modalità di accensione.

Compatibilità del segnale di controllo deve essere compatibile con il regolatore di temperatura della vostra macchina. La maggior parte dei regolatori di temperatura utilizza un’uscita 4-20 mA o 0-10 V. Alcuni offrono anche un ingresso per potenziometro. Utilizziamo un circuito di rilevamento automatico, in modo che il regolatore accetti ciascuna di queste uscite.

Necessità di raffreddamento dovranno essere presi in considerazione. Gli SCR generano calore direttamente proporzionale alla corrente di uscita; pertanto, per qualsiasi corrente superiore a 25-30 A per fase, sarà necessario fornire un dissipatore di calore dotato di ventola. Inoltre, la potenza deve essere ridotta del 20-30% qualora la temperatura all’interno del quadro di comando superi i 40 °C.

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I regolatori di tensione SCR sostituiscono il rudimentale controllo acceso/spento nelle applicazioni di stampaggio della plastica, trasformando tale concetto in un riscaldamento uniforme e preciso per ogni applicazione. Qualità del prodotto migliorata, riduzione dei costi di manutenzione e un utilizzo più efficiente dell’energia sono solo alcuni dei vantaggi ottenuti passando alla tecnologia di controllo SCR; per qualsiasi macchina per lo stampaggio operante 24 ore su 24, questi regolatori rappresentano una necessità. Vi invitiamo a contattarci già oggi per scoprire in che modo i nostri regolatori di tensione SCR di alta qualità possono potenziare la vostra macchina per lo stampaggio della plastica.