一,、摘要
本文介紹了歐瑞傳動(dòng)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),。
（1） 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)。
（2） 力矩電機(jī)的構(gòu)造原理
當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能自動(dòng)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(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(hào)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(chǎng)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,。
（3） 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(shí)能自動(dòng)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(cè)速裝置,配上控制器.利用測(cè)速裝置輸出的電壓和控制器給定的電壓相比,來自動(dòng)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(dòng)小等特點(diǎn),，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載省去減速傳動(dòng)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(dòng),，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(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),。
（4） 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(dòng)恒功率特性）、無級(jí)調(diào)速等,。
1,、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(huì)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(dòng)卷筒的電機(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(dòng)機(jī)的機(jī)械特性恰好能滿足這一要求,。
2,、開卷（制動(dòng)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(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(dòng)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(dòng)的線速度和反向張力恒定,，這就要求電機(jī)具有制動(dòng)恒功率特性。
3,、無級(jí)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(dòng)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(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)。目前已經(jīng)有采用力矩電機(jī)為核心動(dòng)力元件的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控?cái)[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(dòng)裝置的當(dāng),，但由于其沒有傳動(dòng)間隙，沒有磨損,，傳動(dòng)精度和效率高等優(yōu)勢(shì),，已經(jīng)開始在精密裝備上推廣使用行。
4,、堵轉(zhuǎn)
在某些特殊場(chǎng)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(zhǎng)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。
5,、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(lì)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(dòng)（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(dòng)系統(tǒng)中,；也可利用其起動(dòng)（堵轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)矩大,，起動(dòng)（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(dòng)作的各種機(jī)械上。

二 F3000代替力矩電機(jī)的配置
　　1 F3000系列變頻器
　　2 變頻矢量電動(dòng)機(jī)
　　3 旋轉(zhuǎn)編碼器

三 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,。

四 F3000變頻器帶動(dòng)變頻矢量電機(jī)的工作過程
F3000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：
1 開機(jī)空載時(shí),，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(huì)有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值,，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)升到所設(shè)置的速度極限值,。
2 當(dāng)帶上負(fù)載開始收卷后，收卷電機(jī)會(huì)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(shí),，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(huì)減少,，少于電機(jī)的當(dāng)前力矩，那么變頻器的速度就會(huì)加快,，直至一致,。反之亦然。
3 若牽引電機(jī)停止工作,，那么收卷電機(jī)也會(huì)由于膜的張力過大而停機(jī),，變頻器的頻率降到零，同時(shí)保持現(xiàn)有的力矩大小以使膜不會(huì)松弛,。一旦牽引電機(jī)開始工作,，收卷電機(jī)會(huì)隨之加減速,。

五　結(jié)束語
用歐瑞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。