力矩電機(jī)控制器工作原理

1、一、力矩電機(jī)控制器工作原理:力矩電機(jī)控制器Y LJ-K-3-F系列是在原YKT-3，LTS系列力矩電機(jī)控制器的基礎(chǔ)上改制的一種新型的電子調(diào)壓（開、閉環(huán)）控制裝置，主要特點(diǎn)是在線速度變化后，張力仍能保持在所允許的范圍內(nèi)，適用于卷繞產(chǎn)品時(shí)的張力基本保持不變，電機(jī)性能與卷繞性能協(xié)調(diào)匹配，因此能代替?zhèn)鹘y(tǒng)復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)，可大大節(jié)省投資。是機(jī)電一體化力矩電機(jī)的理想配套裝置。控制器采用可控硅對電機(jī)無級調(diào)速、電壓調(diào)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(shè)備維護(hù)困難的缺點(diǎn)，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(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，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(zhuǎn)換成電壓訊號反饋到控制器中，控制器通過調(diào)壓方式對這些物理量實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制?？刂破鞑捎肎B3797-89及Q/JBHZ2-99標(biāo)準(zhǔn)。 主要技術(shù)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(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)比：101。使用條件1、 環(huán)境溫度：-5+40，溫度變化率應(yīng)不大于5/h。2、 相對濕度：在40時(shí)，不超過50%；在20以下

3、時(shí)，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(diǎn)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(shí)，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(fù)載形式，即為三角形或星形（星形

4、負(fù)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(diǎn)是輸出諧波分量低，使電機(jī)內(nèi)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(jìn)口的雙向晶閘管，改變流過電機(jī)交流電流的導(dǎo)通角，從而使電機(jī)的工作電壓從70V365V連續(xù)可調(diào)，以適應(yīng)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(jī)在運(yùn)行過程調(diào)壓失控；其次對電機(jī)起動、關(guān)機(jī)均采取了控制措施。因此產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有抗干擾能力強(qiáng)，起動性能好，平穩(wěn)，無電流沖擊，運(yùn)行穩(wěn)

5、定，可靠等優(yōu)點(diǎn)。本控制器除具有同類型控制器特點(diǎn)之外，還有以下獨(dú)具的特點(diǎn)。1. 控制器有二種工作模式選擇：即調(diào)壓工作模式、反饋控制模式。調(diào)壓工作模式：工作電壓從70V365V連續(xù)可調(diào)。反饋控制模式：可進(jìn)行恒張力反饋或速度反饋控制，視反饋信號性質(zhì)的不同。2. 缺相保護(hù)功能：當(dāng)輸入三相電源電壓缺相時(shí)，控制器能自動中斷輸出，以避免因缺相電機(jī)長時(shí)間堵轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)與控制器中的主晶閘管燒壞。3. 過熱保護(hù)功能：當(dāng)控制器與電機(jī)配套不當(dāng)而過載，或工作環(huán)境溫度超標(biāo)及其他因素造成主晶閘管過熱超過限值時(shí)，控制器能自動中斷輸出。4. 在電路結(jié)構(gòu)上有下面的特點(diǎn)。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(biāo)，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(shè)計(jì)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(diào)試時(shí)進(jìn)行調(diào)整，一般控制需通過多只電位器來調(diào)試，三相電壓電流的輸出平衡。用途：本產(chǎn)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(jī)床、通用機(jī)械等行業(yè)中的卷繞設(shè)備，卷繞直徑從開始階段到最后階段逐漸增大的整個(gè)過程中張力和線速度的變化保持在允許的范圍內(nèi)。二、力矩電機(jī) 力矩電機(jī)是一種具有軟機(jī)械特性和寬調(diào)速范圍的特種電機(jī)。這種電機(jī)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(jī)包括:直流力矩電機(jī)、交流力矩電機(jī)、和無刷直流力矩電機(jī)。構(gòu)造

7、原理當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速能自動的隨之降低，而輸出力矩增加，保持與負(fù)載平衡。力矩電機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高，堵轉(zhuǎn)電流小，能承受一定時(shí)間的堵轉(zhuǎn)運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子電阻高，損耗大，所產(chǎn)生的熱量也大，特別在低速運(yùn)行和堵轉(zhuǎn)時(shí)更為嚴(yán)重，因此，電機(jī)在后端蓋上裝有獨(dú)立的軸流或離心式風(fēng)機(jī)（輸出力矩較小100機(jī)座號及以下除外），作強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻，力矩電機(jī)配以可控硅控制裝置，可進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：4，轉(zhuǎn)速變化率10%。本系列電機(jī)的特性使其適用于卷繞，開卷、堵轉(zhuǎn)和調(diào)速等場合及其他用途，被廣泛應(yīng)用于紡織、電線電纜、金屬加工、造紙、橡膠、塑料以及印刷機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。 主要特點(diǎn)力矩電機(jī)的主要特點(diǎn)是具有軟的機(jī)械特性,可以堵轉(zhuǎn).

8、當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)能自動降低轉(zhuǎn)速,同時(shí)加大輸出轉(zhuǎn)矩.當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時(shí)改變電機(jī)端電壓便可調(diào)速.但轉(zhuǎn)速的調(diào)整率不好!因而在電機(jī)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(diào)節(jié)電機(jī)的端電壓.使電機(jī)穩(wěn)定! 具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、過載能力強(qiáng)、響應(yīng)快、特性線性度好、力矩波動小等特點(diǎn)，可直接驅(qū)動負(fù)載省去減速傳動齒輪，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行精度。為取得不同性能指標(biāo)，該電機(jī)有小氣隙、中氣隙、大氣隙三種不同結(jié)構(gòu)形式，小氣隙結(jié)構(gòu)，可以滿足一般使用精度要求，優(yōu)點(diǎn)是成本較低；大氣隙結(jié)構(gòu)，由于氣隙增大，消除了齒槽效應(yīng)，減小了力矩波動，基本消除了磁阻的非線性變化，電機(jī)線性度更好，電磁氣隙

9、加大，電樞電感小，電氣時(shí)間常數(shù)小，但是制造成本偏高；中氣隙結(jié)構(gòu)，其性能指標(biāo)略低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，但遠(yuǎn)高于小氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，而體積小于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)，制造成本低于大氣隙結(jié)構(gòu)電機(jī)。    控制器節(jié)能改造SAJ力矩電機(jī)專用變頻器特點(diǎn)： 低頻轉(zhuǎn)矩輸出180% ，低頻運(yùn)行特性良好 輸出頻率最大600Hz，可控制高速電機(jī) 全方位的偵測保護(hù)功能(過壓、欠壓、過載)瞬間停電再起動 加速、減速、動轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能 電機(jī)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(jī)時(shí)響應(yīng)快 豐富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng) 采用SMT全貼裝生產(chǎn)及三防漆處理工藝，產(chǎn)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(zhì)的高質(zhì)量    調(diào)速器應(yīng)用在機(jī)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(chǎn)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(zhuǎn)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(shí)，卷繞是一個(gè)十分重要的工序。產(chǎn)品卷繞時(shí)卷筒的直徑逐漸增大，在整個(gè)過程中保持被卷產(chǎn)品的張力不變十分重要，因?yàn)閺埩^大會將線材的線徑拉細(xì)甚至拉斷，或造成產(chǎn)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(chǎn)品卷繞到卷盤上的盤徑增大時(shí)驅(qū)動卷

11、筒的電機(jī)的輸出力矩也增大，同時(shí)為保持卷繞產(chǎn)品線速度不變，須使卷盤的轉(zhuǎn)速隨之降低，力矩電動機(jī)的機(jī)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(chǎn)中，有時(shí)需要把卷繞在滾筒上的產(chǎn)品輸送到下一個(gè)工序。在輸送過程中，要求施于產(chǎn)品一個(gè)與傳動方向相反的張力，同時(shí)要求隨著筒徑的變化，而保持產(chǎn)品傳動的線速度和反向張力恒定，這就要求電機(jī)具有制動恒功率特性。 無級調(diào)速力矩電機(jī)的機(jī)械特性可以在現(xiàn)代伺服驅(qū)動裝置的控制下實(shí)現(xiàn)較高的剛度，因此可以代替原來機(jī)械傳動裝置實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動（DD，Direct Drive）。目前已經(jīng)有采用力矩電機(jī)為核心動力元件的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控?cái)[角銑

12、頭等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在體積功率比上還不如機(jī)械傳動裝置當(dāng)，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(zhuǎn)在某些特殊場合中，有時(shí)要求電機(jī)在一段時(shí)間內(nèi)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(jī)的鍛件夾持裝置等。由于力矩電機(jī)的阻抗較大；其堵轉(zhuǎn)電流較小，同時(shí)采用了強(qiáng)迫通風(fēng)，所以能滿足一定時(shí)間內(nèi)的堵轉(zhuǎn)要求。允許堵轉(zhuǎn)時(shí)間應(yīng)按銘牌上標(biāo)定值，如需較長的堵轉(zhuǎn)時(shí)間，可選用較大的力矩電機(jī)，通過降低力矩電機(jī)的端電壓來獲得。 其它力矩電機(jī)還可根據(jù)其多種特點(diǎn)靈活應(yīng)用，如本身具有直流串勵電機(jī)特性，可部分代替直流電機(jī)使用；又如根據(jù)其轉(zhuǎn)子具有高電阻特性，起動（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)

13、矩大，故可應(yīng)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(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大，起動（堵轉(zhuǎn)）電流小，實(shí)心轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)，而使用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的裝置或其他類似動作的各種機(jī)械上。 電機(jī)種類1按工作電源分類 根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。其中交流電動機(jī)還分為單相電動機(jī)和三相電動機(jī)。 2按結(jié)構(gòu)及工作原理分類 根據(jù)電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理的不同，可分為直流電動機(jī)，異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。 同步電動機(jī)還可分為永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)。 異步電動機(jī)可分為感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)又分為三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)等。

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

15、（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機(jī)。 控制用電動機(jī)又分為步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)等。 5按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類 根據(jù)電動機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不同，可分為籠型感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動機(jī)）。 6按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類 根據(jù)電動機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度不同，可分為高速電動機(jī)、低速電動機(jī)、恒速電動機(jī)、調(diào)速電動機(jī)。 低速電動機(jī)又分為齒輪減速電動機(jī)、電磁減速電動機(jī)

16、、力矩電動機(jī)和爪極同步電動機(jī)等。 調(diào)速電動機(jī)除可分為有級恒速電動機(jī)、無級恒速電動機(jī)、有級變速電動機(jī)和無級變速電動機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動機(jī)、直流調(diào)速電動機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動機(jī)。 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速。 同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與負(fù)載大小無關(guān)而始終保持為同步轉(zhuǎn)速。三、伺服電動機(jī)目錄伺服電動機(jī)概念 伺服電動機(jī)分類 伺服電動機(jī)的特點(diǎn) 伺服電動機(jī)概念用作自動控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機(jī)。又稱執(zhí)行電動機(jī)。其功能是將電信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)”當(dāng)個(gè)得心應(yīng)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(zhuǎn)子靜止不動；訊號來到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動；當(dāng)訊號消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。由于它的“伺服”性能，因此而得名。 伺服電動機(jī)可以把輸入的電壓信號變換成為電機(jī)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(jī)又稱執(zhí)行電動機(jī)。改變輸入電壓的大小和方向就可以改變轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 伺服電動機(jī)分類伺服電動機(jī)分交、直流兩類。交流伺服電動機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)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(dá)到控制電動機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、

18、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于1015和小于1525）等特點(diǎn)。直流伺服電動機(jī)的工作原理與一般直流電動機(jī)相同。電動機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)中，勵磁繞組被永久磁鐵所取代，磁通恒定。 直流伺服電動機(jī)具有良好的線性調(diào)節(jié)特性及快速的時(shí)間響應(yīng)。 伺服電動機(jī)的特點(diǎn)一般分為直流伺服和交流伺服. 對于直流伺服馬達(dá) 優(yōu)點(diǎn):精確的速度控制,轉(zhuǎn)矩速度特性很硬,原理簡單、使用方便,價(jià)格優(yōu)勢 缺點(diǎn):電刷換向,速度限制,附加阻力,產(chǎn)生磨損微粒(對于無塵室) 對于交流伺服馬達(dá) 優(yōu)點(diǎn):良好的速度控制特性，在整