力矩電機控制器工作原理

1、一、力矩電機控制器工作原理:力矩電機控制器Y LJ-K-3-F系列是在原YKT-3，LTS系列力矩電機控制器的基礎上改制的一種新型的電子調壓（開、閉環(huán)）控制裝置，主要特點是在線速度變化后，張力仍能保持在所允許的范圍內，適用于卷繞產品時的張力基本保持不變，電機性能與卷繞性能協(xié)調匹配，因此能代替?zhèn)鹘y(tǒng)復雜的設備系統(tǒng)，可大大節(jié)省投資。是機電一體化力矩電機的理想配套裝置?？刂破鞑捎每煽毓鑼﹄姍C無級調速、電壓調節(jié)平穩(wěn)，起動性能好、體積小、重量輕、效率高、解決傳統(tǒng)設備維護困難的缺點，延長使用壽命。 本控制器有開環(huán)、閉環(huán)控制兩種模式。開環(huán)控制有系統(tǒng)簡單、調整方便等優(yōu)點，閉環(huán)控制是指系統(tǒng)中由檢測傳感器，如張力傳

2、感器、速度傳感器、電流傳感器、位移傳感器、溫度傳感器、流量傳感器等，將所需控制的物理量轉換成電壓訊號反饋到控制器中，控制器通過調壓方式對這些物理量實現(xiàn)閉環(huán)控制?？刂破鞑捎肎B3797-89及Q/JBHZ2-99標準。 主要技術數(shù)據(jù)1、 額定電壓：三相 380V±10%； 頻率 ： 50Hz或60Hz。2、 輸出電壓范圍：電壓從70V到365V。3、 輸出最大電流：6、8A、12、22、32、50、80A。4、 輸出電壓三相偏差：±3%。 5、 轉矩調節(jié)比：101。使用條件1、 環(huán)境溫度：-5+40，溫度變化率應不大于5/h。2、 相對濕度：在40時，不超過50%；在20以下

3、時，不超過90%，相對濕度的變化率不超過5%/h，且無凝露現(xiàn)象。3、 安裝使用地點的海拔高度不超過1000m。4、 控制器在使用環(huán)境中，不得有過量的塵埃和足以使電氣元器件金屬腐蝕的氣體。5、 控制器工作時，外部振動頻率150Hz，振動加速度不得超過5m/s2。6、 交流輸入電源a、 電壓持續(xù)波動范圍±10%；短暫波動不超過-10%+15%；b、 頻率波動不超過±2%,頻率的變化速度不超過±1%/S ;c、 三相電源的不平衡度不大于2%；d、 波形畸變不超過5%。工作原理與電路特性：控制器主要電路采用三相全波Y聯(lián)接，可任意選擇所需要的負載形式，即為三角形或星形（星形

4、負載中線不必聯(lián)接）；與其他類型電路相比這樣的電路優(yōu)點是輸出諧波分量低，使電機內部損耗小于任何一種其他類型的電路，則電路效率高，并對鄰近通訊電路干擾小，是控制器各種形式主電路中最為理想的一種。 控制器采用進口的雙向晶閘管，改變流過電機交流電流的導通角，從而使電機的工作電壓從70V365V連續(xù)可調，以適應不同的工作情況；控制電路中采用寬脈沖及光電耦合管來觸發(fā)主晶閘管，采用自動跟蹤控制方法，用三相網(wǎng)路相位同步控制，保證三相輸出自動平衡，并通過輸出反饋控制，能有效地防止電機在運行過程調壓失控；其次對電機起動、關機均采取了控制措施。因此產品性能優(yōu)良，具有抗干擾能力強，起動性能好，平穩(wěn)，無電流沖擊，運行穩(wěn)

5、定，可靠等優(yōu)點。本控制器除具有同類型控制器特點之外，還有以下獨具的特點。1. 控制器有二種工作模式選擇：即調壓工作模式、反饋控制模式。調壓工作模式：工作電壓從70V365V連續(xù)可調。反饋控制模式：可進行恒張力反饋或速度反饋控制，視反饋信號性質的不同。2. 缺相保護功能：當輸入三相電源電壓缺相時，控制器能自動中斷輸出，以避免因缺相電機長時間堵轉時，電機與控制器中的主晶閘管燒壞。3. 過熱保護功能：當控制器與電機配套不當而過載，或工作環(huán)境溫度超標及其他因素造成主晶閘管過熱超過限值時，控制器能自動中斷輸出。4. 在電路結構上有下面的特點。使本控制器工作更為可靠穩(wěn)定。 三相電壓與電流的平衡這是控制器重

6、要的性能指標，本控制器采用三相電壓自動同步移相控制方法，以及對電路與參數(shù)一次精心設計來保證輸出三相電壓與電流的自動平衡，無需通過電位器在控制器調試時進行調整，一般控制需通過多只電位器來調試，三相電壓電流的輸出平衡。用途：本產品適用于冶金、印刷、石油化工、紡織、塑料、電線電纜、造紙、鍋爐、起重、機床、通用機械等行業(yè)中的卷繞設備，卷繞直徑從開始階段到最后階段逐漸增大的整個過程中張力和線速度的變化保持在允許的范圍內。二、力矩電機 力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調速范圍的特種電機。這種電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力。力矩電機包括:直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機。構造

7、原理當負載增加時，電動機的轉速能自動的隨之降低，而輸出力矩增加，保持與負載平衡。力矩電機的堵轉轉矩高，堵轉電流小，能承受一定時間的堵轉運行。由于轉子電阻高，損耗大，所產生的熱量也大，特別在低速運行和堵轉時更為嚴重，因此，電機在后端蓋上裝有獨立的軸流或離心式風機（輸出力矩較小100機座號及以下除外），作強迫通風冷卻，力矩電機配以可控硅控制裝置，可進行調壓調速，調速范圍可達1：4，轉速變化率10%。本系列電機的特性使其適用于卷繞，開卷、堵轉和調速等場合及其他用途，被廣泛應用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機械等工業(yè)領域。 主要特點力矩電機的主要特點是具有軟的機械特性,可以堵轉.

8、當負載轉矩增大時能自動降低轉速,同時加大輸出轉矩.當負載轉矩為一定值時改變電機端電壓便可調速.但轉速的調整率不好!因而在電機軸上加一測速裝置,配上控制器.利用測速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比,來自動調節(jié)電機的端電壓.使電機穩(wěn)定! 具有低轉速、大扭矩、過載能力強、響應快、特性線性度好、力矩波動小等特點，可直接驅動負載省去減速傳動齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運行精度。為取得不同性能指標，該電機有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同結構形式，小氣隙結構，可以滿足一般使用精度要求，優(yōu)點是成本較低；大氣隙結構，由于氣隙增大，消除了齒槽效應，減小了力矩波動，基本消除了磁阻的非線性變化，電機線性度更好，電磁氣隙

9、加大，電樞電感小，電氣時間常數(shù)小，但是制造成本偏高；中氣隙結構，其性能指標略低于大氣隙結構電機，但遠高于小氣隙結構電機，而體積小于大氣隙結構電機，制造成本低于大氣隙結構電機。    控制器節(jié)能改造SAJ力矩電機專用變頻器特點： 低頻轉矩輸出180% ，低頻運行特性良好 輸出頻率最大600Hz，可控制高速電機 全方位的偵測保護功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動 加速、減速、動轉中失速防止等保護功能 電機動態(tài)參數(shù)自動識別功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性 高速停機時響應快 豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強 采用SMT全貼裝生產及三防漆處理工藝，產品穩(wěn)定度高 全系列采

10、用最新西門子IGBT功率器件，確保品質的高質量    調速器應用在機械制造、紡織、造紙、橡膠、塑料、金屬線材和電線電纜等工業(yè)中，需要將產品卷繞在卷筒（盤）上。卷繞的直徑從開始至末了是越卷越大，為保持被卷物張力均勻（即線速度不變），就要求卷筒轉速越卷越小，卷繞力越卷越大. 卷繞在電線電纜、紡織、金屬加工、造紙等加工時，卷繞是一個十分重要的工序。產品卷繞時卷筒的直徑逐漸增大，在整個過程中保持被卷產品的張力不變十分重要，因為張力過大會將線材的線徑拉細甚至拉斷，或造成產品的厚薄不均勻，而張力過小則可造成卷繞松弛。為使在卷繞過程中張力保持不變，必須在產品卷繞到卷盤上的盤徑增大時驅動卷

11、筒的電機的輸出力矩也增大，同時為保持卷繞產品線速度不變，須使卷盤的轉速隨之降低，力矩電動機的機械特性恰好能滿足這一要求。 開卷（制動恒功率特性）開卷亦稱松卷、放卷、放線等，見圖三。在工業(yè)生產中，有時需要把卷繞在滾筒上的產品輸送到下一個工序。在輸送過程中，要求施于產品一個與傳動方向相反的張力，同時要求隨著筒徑的變化，而保持產品傳動的線速度和反向張力恒定，這就要求電機具有制動恒功率特性。 無級調速力矩電機的機械特性可以在現(xiàn)代伺服驅動裝置的控制下實現(xiàn)較高的剛度，因此可以代替原來機械傳動裝置實現(xiàn)直接驅動（DD，Direct Drive）。目前已經(jīng)有采用力矩電機為核心動力元件的數(shù)控回轉工作臺和數(shù)控擺角銑

12、頭等產品。這些產品在體積功率比上還不如機械傳動裝置當，但由于其沒有傳動間隙，沒有磨損，傳動精度和效率高等優(yōu)勢，已經(jīng)開始在精密裝備上推廣使用行。 堵轉在某些特殊場合中，有時要求電機在一段時間內保持一靜止的力矩，如電纜收卷起始階段須保持張緊；大型鍛壓機的鍛件夾持裝置等。由于力矩電機的阻抗較大；其堵轉電流較小，同時采用了強迫通風，所以能滿足一定時間內的堵轉要求。允許堵轉時間應按銘牌上標定值，如需較長的堵轉時間，可選用較大的力矩電機，通過降低力矩電機的端電壓來獲得。 其它力矩電機還可根據(jù)其多種特點靈活應用，如本身具有直流串勵電機特性，可部分代替直流電機使用；又如根據(jù)其轉子具有高電阻特性，起動（堵轉）轉

13、矩大，故可應用在啟閉閘（閥）門以及阻力矩大的拖動系統(tǒng)中；也可利用其起動（堵轉）轉矩大，起動（堵轉）電流小，實心轉子的機械強度高的特點，而使用于頻繁正、反轉的裝置或其他類似動作的各種機械上。 電機種類1按工作電源分類 根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機。 2按結構及工作原理分類 根據(jù)電動機按結構及工作原理的不同，可分為直流電動機，異步電動機和同步電動機。 同步電動機還可分為永磁同步電動機、磁阻同步電動機和磁滯同步電動機。 異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機。感應電動機又分為三相異步電動機、單相異步電動機和罩極異步電動機等。

14、交流換向器電動機又分為單相串勵電動機、交直流兩用電動機和推斥電動機。 直流電動機按結構及工作原理可分為無刷直流電動機和有刷直流電動機。有刷直流電動機可分為永磁直流電動機和電磁直流電動機。電磁直流電動機又分為串勵直流電動機、并勵直流電動機、他勵直流電動機和復勵直流電動機。永磁直流電動機又分為稀土永磁直流電動機、鐵氧體永磁直流電動機和鋁鎳鈷永磁直流電動機。 3按起動與運行方式分類 根據(jù)電動機按起動與運行方式不同，可分為電容起動式單相異步電動機、電容運轉式單相異步電動機、電容起動運轉式單相異步電動機和分相式單相異步電動機。 4按用途分類 可分為驅動用電動機和控制用電動機。 驅動用電動機又分為電動工具

15、（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴孔等工具）用電動機、家電（包括洗衣機、電風扇、電冰箱、空調器、錄音機、錄像機、影碟機、吸塵器、照相機、電吹風、電動剃須刀等）用電動機及其它通用小型機械設備（包括各種小型機床、小型機械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機。 控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動機等。 5按轉子的結構分類 根據(jù)電動機按轉子的結構不同，可分為籠型感應電動機（舊標準稱為鼠籠型異步電動機）和繞線轉子感應電動機（舊標準稱為繞線型異步電動機）。 6按運轉速度分類 根據(jù)電動機按運轉速度不同，可分為高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調速電動機。 低速電動機又分為齒輪減速電動機、電磁減速電動機

16、、力矩電動機和爪極同步電動機等。 調速電動機除可分為有級恒速電動機、無級恒速電動機、有級變速電動機和無級變速電動機外，還可分為電磁調速電動機、直流調速電動機、PWM變頻調速電動機和開關磁阻調速電動機。 異步電動機的轉子轉速總是略低于旋轉磁場的同步轉速。 同步電動機的轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速。三、伺服電動機目錄伺服電動機概念 伺服電動機分類 伺服電動機的特點 伺服電動機概念用作自動控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機。又稱執(zhí)行電動機。其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。伺服：一詞源于希臘語“奴隸”的意思。人們想把“伺服機構”當個得心應手的馴服工具，服從控制信號的要求而動作。在訊

17、號來到之前，轉子靜止不動；訊號來到之后，轉子立即轉動；當訊號消失，轉子能即時自行停轉。由于它的“伺服”性能，因此而得名。 伺服電動機可以把輸入的電壓信號變換成為電機軸上的角位移或角速度輸出，在控制系統(tǒng)中常作為執(zhí)行元件，所以伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。改變輸入電壓的大小和方向就可以改變轉軸的轉速和轉向。 伺服電動機分類伺服電動機分交、直流兩類。交流伺服電動機的工作原理與交流感應電動機相同。在定子上有兩個相空間位移90°電角度的勵磁繞組Wf和控制繞組WcoWf接一恒定交流電壓，利用施加到Wc上的交流電壓或相位的變化，達到控制電動機運行的目的。交流伺服電動機具有運行穩(wěn)定、可控性好、響應快速、

18、靈敏度高以及機械特性和調節(jié)特性的非線性度指標嚴格（要求分別小于1015和小于1525）等特點。直流伺服電動機的工作原理與一般直流電動機相同。電動機轉速n為 nEK1j（UaIaRa）K1j式中E為電樞反電動勢；K為常數(shù)；j為每極磁通；Ua，Ia為電樞電壓和電樞電流；Ra為電樞電阻。改變Ua或改變，均可控制直流伺服電動機的轉速，但一般采用控制電樞電壓的方法。在永磁式直流伺服電動機中，勵磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通恒定。 直流伺服電動機具有良好的線性調節(jié)特性及快速的時間響應。 伺服電動機的特點一般分為直流伺服和交流伺服. 對于直流伺服馬達 優(yōu)點:精確的速度控制,轉矩速度特性很硬,原理簡單、使用方便,價格優(yōu)勢 缺點:電刷換向,速度限制,附加阻力,產生磨損微粒(對于無塵室) 對于交流伺服馬達 優(yōu)點:良好的速度控制特性，在整