摘要：
本文介紹了迅磊電氣有速度傳感器矢量變頻器替代力矩電機(jī)在塑料機(jī)械和印刷機(jī)械收卷設(shè)備上的應(yīng)用方案,，由于它具有寬闊的轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩設(shè)定范圍、運(yùn)行特性更加平滑,，已經(jīng)越來越多地被用于塑料包裝和印刷企業(yè),。
力矩電機(jī)概述：
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)。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),。
力矩電機(jī)的構(gòu)造原理：
當(dāng)負(fù)載增加時，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,，能承受一定時間的堵轉(zhuǎn)運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子電陰高,，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,。
力矩電機(jī)主要特點(diǎn)：
力矩電機(jī)的特點(diǎn)是具有軟的機(jī)械特性,可以堵轉(zhuǎn).當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時能自動降低轉(zhuǎn)速,同時加大輸出轉(zhuǎn)矩.當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為一定值時改變電機(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(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),。
力矩電機(jī)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。應(yīng)用特性卷繞,、開卷（制動恒功率特性）,、無級調(diào)速等。
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(chǎn)品卷繞時卷筒的直徑逐漸增大,，在整個過程中保持被卷產(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驅(qū)動卷筒的電機(jī)的輸出力矩也增大，同時為保持卷繞產(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。在工業(yè)生產(chǎn)中,，有時需要把卷繞在滾筒上的產(chǎn)品輸送到下一個工序,。在輸送過程中，要求施于產(chǎn)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(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。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)控擺角銑頭等產(chǎn)品,。這些產(chǎn)品在體積功率比上還不如機(jī)械傳動裝置的當(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,，有時要求電機(jī)在一段時間內(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，同時采用了強(qiáng)迫通風(fēng),，所以能滿足一定時間內(nèi)的堵轉(zhuǎn)要求,。允許堵轉(zhuǎn)時間應(yīng)按銘牌上標(biāo)定值，如需較長的堵轉(zhuǎn)時間,，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)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,。
代替力矩電機(jī)的配置
HC-V系列變頻器
變頻矢量電動機(jī)
旋轉(zhuǎn)編碼器
變頻器參數(shù)設(shè)置和接線
在實(shí)際工作使用過程中,，最常用的是只使用模擬量調(diào)節(jié)來控制轉(zhuǎn)矩大小，而速度極限控制使用固定值就可以了,，不低于設(shè)備要求的最高工作頻率,。
XL變頻器帶動變頻矢量電機(jī)的工作過程
xl變頻器與變頻電機(jī)取代力矩電機(jī)后，其完全可以達(dá)到力矩電機(jī)的功能：
開機(jī)空載時,，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩控制電位器來調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小,，通常客戶會有一個經(jīng)驗(yàn)值,，這時電機(jī)的轉(zhuǎn)速會升到所設(shè)置的速度極限值,。
當(dāng)帶上負(fù)載開始收卷后，收卷電機(jī)會由于加載而速度降低,，從牽引處到收卷軸處的塑料薄膜的張力達(dá)到電機(jī)所調(diào)的力矩時,，速度保持不變繼續(xù)收卷，若牽引速度加快,，那么這一段膜的張力就會減少,，少于電機(jī)的當(dāng)前力矩，那么變頻器的速度就會加快,，直至一致,。反之亦然。
若牽引電機(jī)停止工作,，那么收卷電機(jī)也會由于膜的張力過大而停機(jī),，變頻器的頻率降到零，同時保持現(xiàn)有的力矩大小以使膜不會松弛,。一旦牽引電機(jī)開始工作,，收卷電機(jī)會隨之加減速。
結(jié)束語：
用迅磊變頻器替代力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)恒張力收放卷功能,，具有優(yōu)越的轉(zhuǎn)矩特性,，而且大大提高了設(shè)備的可靠性，克服了電機(jī)的發(fā)熱情況，節(jié)約了電能,，也可減小電機(jī)的故障,。所以越來越多的客戶開始采用變頻器來替代力矩電機(jī)實(shí)現(xiàn)橫張力控制。