一、力矩电机控制器工作原理: 力矩电机控制器 Y LJ-K-3-F 系列是在原 YKT-3,LTS 系列力矩电机控制器的基础上 改制的一种新型的电子调压(开、闭环)控制装置,主要特点是在线速度变化后,张力仍能 保持在所允许的范围内, 适用于卷绕产品时的张力基本保持不变, 电机性能与卷绕性能协调 匹配,因此能代替传统复杂的设备系统,可大大节省投资。是机电一体化力矩电机的理想配 套装置。 控制器采用可控硅对电机无级调速、 电压调节平稳, 起动性能好、 体积小、 重量轻、 效率高、解决传统设备维护困难的缺点,延长使用寿命。 本控制器有开环、闭环控制两种 模式。开环控制有系统简单、调整方便等优点,闭环控制是指系统中由检测传感器,如张力 传感器、速度传感器、电流传感器、位移传感器、温度传感器、流量传感器等,将所需控制 的物理量转换成电压讯号反馈到控制器中, 控制器通过调压方式对这些物理量实现闭环控制。 控制器采用 GB3797-89 及 Q/JBHZ2-99 标准。 主要技术数据 1、 额定电压:三相 380V± 10%; 频率 : 50Hz 或 60Hz。 2、 输出电压范围:电压从 70V 到 365V。 3、 输出最大电流:6、8A、12、22、32、50、80A。 4、 输出电压三相偏差:± 3%。 5、 转矩调节比:10﹕1。 使用条件 1、 环境温度:-5℃~+40℃,温度变化率应不大于 5℃/h。 2、 相对湿度:在 40℃时,不超过 50%;在 20℃以下时,不超过 90%,相对湿度的变化率 不超过 5%/h,且无凝露现象。 3、 安装使用地点的海拔高度不超过 1000m。 4、 控制器在使用环境中,不得有过量的尘埃和足以使电气元器件金属腐蚀的气体。 5、 控制器工作时,外部振动频率≦150Hz,振动加速度不得超过 5m/s2。 6、 交流输入电源 a、 电压持续波动范围± 10%;短暂波动不超过-10%~+15%; b、 频率波动不超过± 2%,频率的变化速度不超过± 1%/S ; c、 三相电源的不平衡度不大于 2%; d、 波形畸变不超过 5%。 工作原理与电路特性: 控制器主要电路采用三相全波 Y 联接,可任意选择所需要的负载形式,即为三角形或星形 (星形负载中线不必联接);与其他类型电路相比这样的电路优点是输出谐波分量低,使电 机内部损耗小于任何一种其他类型的电路,则电路效率高,并对邻近通讯电路干扰小,是控 制器各种形式主电路中最为理想的一种。 控制器采用进口的双向晶闸管, 改变流过电机交流电流的导通角, 从而使电机的工作电 压从 70V~365V 连续可调, 以适应不同的工作情况; 控制电路中采用宽脉冲及光电耦合管来 触发主晶闸管, 采用自动跟踪控制方法, 用三相网路相位同步控制, 保证三相输出自动平衡, 并通过输出反馈控制,能有效地防止电机在运行过程调压失控;其次对电机起动、关机均采 取了控制措施。因此产品性能优良,具有抗干扰能力强,起动性能好,平稳,无电流冲击, 运行稳定,可靠等优点。 本控制器除具有同类型控制器特点之外,还有以下独具的特点。 1. 控制器有二种工作模式选择:即调压工作模式、反馈控制模式。 调压工作模式:工作电压从 70V~365V 连续可调。 反馈控制模式:可进行恒张力反馈或速度反馈控制,视反馈信号性质的不同。 2. 缺相保护功能:当输入三相电源电压缺相时,控制器能自动中断输出,以避免因缺相电 机长时间堵转时,电机与控制器中的主晶闸管烧坏。 3. 过热保护功能:当控制器与电机配套不当而过载,或工作环境温度超标及其他因素造成 主晶闸管过热超过限值时,控制器能自动中断输出。 4. 在电路结构上有下面的特点。使本控制器工作更为可靠稳定。 三相电压与电流的平衡这是控制器重要的性能指标,本控制器采用三相电压自动同步 移相控制方法, 以及对电路与参数一次精心设计来保证输出三相电压与电流的自动平衡, 无 需通过电位器在控制器调试时进行调整, 一般控制需通过多只电位器来调试, 三相电压电流 的输出平衡。 用途:本产品适用于冶金、印刷、石油化工、纺织、塑料、电线电缆、造纸、锅炉、起重、 机床、 通用机械等行业中的卷绕设备, 卷绕直径从开始阶段到最后阶段逐渐增大的整个过程 中张力和线速度的变化保持在允许的范围内。 二、力矩电机 力矩电机是一种具有软机械特性和宽调速范围的特种电机。这种电机的轴不是以恒功率 输出动力而是以恒力矩输出动力。力矩电机包括:直流力矩电机、交流力矩电机、和无刷直 流力矩电机。 构造原理 当负载增加时,电动机的转速能自动的随之降低,而输出力矩增加,保持与负载 平衡。力矩电机的堵转转矩高,堵转电流小,能承受一定时间的堵转运行。由于转子 电阻高,损耗大,所产生的热量也大,特别在低速运行和堵转时更为严重,因此,电 机在后端盖上装有独立的轴流或离心式风机 (输出力矩较小 100 机座号及以下除外) , 作强迫通风冷却, 力矩电机配以可控硅控制装置, 可进行调压调速, 调速范围可达 1: 4,转速变化率≤10%。本系列电机的特性使其适用于卷绕,开卷、堵转和调速等场合 及其他用途,被广泛应用于纺织、电线电缆、金属加工、造纸、橡胶、塑料以及印刷 机械等工业领域。 主要特点 力矩电机的主要特点是具有软的机械特性,可以堵转.当负载转矩增大时能自动降 低转 速,同时 加 大输 出转 矩 .当 负载 转矩 为一 定 值 时改 变电 机端 电 压便 可 调速 .但转速 的调整 率不好 !因而 在电 机轴上 加一测 速装 置 ,配 上控制 器.利用 测速装 置 输出的 电压 和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压.使电机稳定! 具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点, 可直接驱动负载省去减速传动齿轮,从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指 标,该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式,小气隙结构,可以满足一 般使用精度要求,优点是成本较低;大气隙结构,由于气隙增大,消除了齿槽效应, 减小了力矩波动,基本消除了磁阻的非线性变化,电机线性度更好,电磁气隙加大, 电枢电感小,电气时间常数小,但是制造成本偏高;中气隙结构,其性能指标略低于 大气隙结构电机,但远高于小气隙结构电机,而体积小于大气隙结构电机,制造成本 低于大气隙结构电机。 控制器 节能改造 SAJ 力矩电机专用变频器特点: ■低频转矩输出 180% ,低频运行特性良好 ■输出频率最大 600Hz,可控制高速电机 ■全方位的侦测保护功能(过压、欠压、过载)瞬间停电再起动 ■加速、减速、动转中失速防止等保护功能 ■电机动态参数自动识别功能,保证系统的稳定性和精确性 ■高速停机时响应快 ■丰富灵活的输入、输出接口和控制方式,通用性强 ■采用 SMT 全贴装生产及三防漆处理工艺,产品稳定度高 ■全系列采用最新西门子 IGBT 功率器件,确保品质的高质量 调速器 应用 在机械制造、纺织、造纸、橡胶、塑料、金属线材和电线电缆等工业中,需要将 产品卷绕在卷筒(盘)上。卷绕的直径从开始至末了是越卷越大,为保持被卷物张力 均匀(即线速度不变) ,就要求卷筒转速越卷越小,卷绕力越卷越大. 卷绕 在电线电缆、纺织、金属加工、造纸等加工时,卷绕是一个十分重要的工序。产 品卷绕时卷筒的直径逐渐增大,在整个过程中保持被卷产品的张力不变十分重要,因 为张力过大会将线材的线径拉细甚至拉断,或造成产品的厚薄不均匀,而张力过小则 可造成卷绕松弛。为使在卷绕过程中张力保持不变,必须在产品 卷绕到卷盘上的盘径 增大时驱动卷筒的电机的输出力矩也增大,同时为保持卷绕产品线速度不变,须使卷 盘的转速随之降低,力矩电动机的机械特性恰好能满足这一要求。 开卷(制动恒功率特性) 开卷亦称松卷、放卷、放线等,见图三。在工业生产中,有时需要把卷绕在滚筒 上的产品输送到下一个工序。在输送过程中,要求施于产品一个与传动方向相反的张 力,同时要求随着筒径的变化,而保持产品传动的线速度和反 向张力恒定,这就要求 电机具有制动恒功率特性。 无级调速 力矩电机的机械特性可以在现代伺服驱动装置的控制下实现较高的刚度,因此可 以代替原来机械传动装置实现直接驱动(DD,Direct Drive) 。目前已经有采用力矩电 机为核心动力元件的数控回转工作台和数控摆角铣头等产品。这些产品在体积功率比 上还不如机械传动装置当,但由于其没有传动间隙,没有磨损,传动精度和效率高等 优势,已经开始在精密装备上推广使用行。 堵转 在某些特殊场合中,有时要求电机在一段时间内保持一静止的力矩,如电缆收卷 起始阶段须保持张紧;大型锻压机的锻件夹持装置等。由于力矩电机的阻抗较大;其 堵转电流较小,同时采用了强迫通风,所以能满足一定时间内的堵转要求。允许堵转 时间应按铭牌上标定值,如需较长的堵转时间,可选用较大的力矩电机,通过降低力 矩电机的端电压来获得。 其它 力矩电机还可根据其多种特点灵活应用,如本身具有直流串励电机特性,可部分 代替直流电机使用;又如根据其转子具有高电阻特性,起动(堵转)转矩大,故可应 用在启闭闸(阀)门以及阻力矩大的拖动系统中;也可利用其起动(堵转)转矩大, 起动(堵转)电流小,实心转子的机械强度高的特点,而使用于频繁正、反转的装置 或其他类似动作的各种机械上。 电机种类 1.按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动 机。 其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。 2. 按结构及工作原理分类 根 据电动机按结构及工作原理的不同,可分为直流电动机,异步电动机和 同步电动机。 同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。 异步电动机可分为感应电动机和交流 换向器电动机。感应电动机又分为三相异步 电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电 动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 直流电动机按结构及工作原理可分为 无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直 流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流 电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分 为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 3.按起动与运行方式分类 根据电动机按起动与运行方式不同,可分为电容起动 式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和 分相式单相异步电动机。 4.按用途分类 可分为驱动用电动机和控制用电动机。 驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工 具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影 碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备 (包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。 控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5. 按转子的结构分类 根据电动机按转子的结构不同, 可分为笼型感应电动机 (旧 标准称为鼠笼型异步电动机) 和绕线转子感应电动机 (旧标准称为绕线型异步电动机) 。 6.按运转速度分类 根据电动机按运转速度不同,可分为高速电动机、低速电动 机、恒速电动机、调速电动机。 低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电 动机等。 调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级 变速电动机外,还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、 PWM 变频调速电动机 和开关磁阻调速电动机。 异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。 同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。 三、伺服电动机 目录 伺服电动机概念 伺服电动机分类 伺服电动机的特点 伺服电动机概念 用作自动控制装置中执行元件的微特电机。又称执行电动机。其功能是将电信号 转换成转轴的角位移或角速度。伺服:一词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺 服机构”当个得心应手的驯服工具,服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前, 转子静止不动;讯号来到之后,转子立即转动;当讯号消失,转子能即时自行停转。 由于它的“伺服”性能,因此而得名。 伺服电动机可以把输入的电压信号变换成为电 机轴上的角位移或角速度输出,在控制系统中常作为执行元件,所以伺服电动机又称 执行电动机。改变输入电压的大小和方向就可以改变转轴的转速和转向。 伺服电动机分类 伺服电动机分交、 直流两类。 交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。 在定子上有两个相空间位移 90°电角度的励磁绕组 Wf 和控制绕组 WcoWf 接一恒定交 流电压,利用施加到 Wc 上的交流电压或相位的变化,达到控制电动机运行的目的。 交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节 特性的非线性度指标严格(要求分别小于 10%~15%和小于 15%~25%)等特点。 直流伺服电动机的工作原理与一般直流电动机相同。