收卷张力计算

直流调速器卷取张力控制原理 http://www.minyantech.com

卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为： 式中Km——比例系数，常数 ∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。 卷取张力T与电动机力矩的关系为： 式中 D——带卷直径。 带卷速度为：

式中行电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。 将式2-2、式2-4代入式2-3得： 电动机电枢电势E为： 或

式中K。——比例系数，常数； ∮——磁通量；

n电——电动机转数。

将式2-6代入式2-5则得：

其中：

欲使詈=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。换言

之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。张力控 制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持 张力恒定。

怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积

Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。一般采用电势调 整器调节电动机的磁通量①，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取 机的速度调节。

卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行 调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数咒基往下调； 而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。这样就可必最 大机组速度'Ornax和最大卷径D。诅x时的转速为基速挖基。因此，调激磁的调速范围 应保证满足下式：

式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速； D、d——分别为带卷的外径、内径。

综上所述，电枢电流j枢与卷取张力T成比例；磁通量①与卷径D成比例。在电器 上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。

上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷 取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力 矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不 得不增加电动机容量。近年来出现的最大力矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复 合张力调整系统的缺点。 电动机力矩M为： 电动机电势E为： 电动机功率N为：

式中E——电势，V；

I枢——电流，A。 卷取功率N为：

式中T——张力，N； v——卷取速度，m／s。 由式2-10得： T=K1磬：暑

=K1K2=常数 (2-12)

由上式可知，只要电枢电流J枢随着参值变化而变化，就可以保持张力恒定。

最大力矩张力调节系统，一部分在满磁通条件下工作，一部分在弱磁通条件下工作， 因此要合理选择转速咒基。在基数咒基以上调速时，属于调磁通调速，在弱磁通条件下 工作；在

图2-53卷取过程中E、k、圣的变化

基数n基以下调速时，属于调电压调速，始终保持满磁通(额定磁通)条件下工作，所以电动 机可发出最大力矩，最大力矩系统由此而得名。压缩电动机调速范围是有限制的，一般认为 电动机变磁场调速范围占整个卷取机调速范围的65％～85％为宜。过分压缩变磁场调速范 围，势必导致电动机容量的增加。卷取过程中电势E、电枢电流j权、磁通量①的变化情况， 如图2-53所示。

当卷取机电动机在基速以上运行

时，即D>D基，电动机保持电势-E为额定值，磁通量①随着卷径D的增加而增加，电动 机电枢电流J枢保持恒定；在基速以下运行时，即咒<，z基，卷径D增大到D基(此时 转速为咒基)，磁通量①达到最大值①一，即磁通量达到饱和值后，随着卷径的增大， 转速降低，电势减小，J枢增加。

最大力矩张力调速系统具有以下特点：

(1)电动机能处于满磁场运行，可产生较大的张力，它比电势电流复合张力调节系 统所发出的张力大1．2～1．3倍j； ，

(2)电动机调速范围不受卷径比的限制，可以用于大卷径比的卷取机。当卷径比大

于3时，采用最大力矩系统可以选用较小的电动机机座号，可降低电动机容量、飞轮力 矩和投资费用。2．3开卷机及上料、喂料机构

变频器张力控制 一、前言:

用变频器做恒张力控制的实质是闭环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收

卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。 同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间、加速、减速、停车， 大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定， 避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二、张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 2.1 传统收卷装置的弊端

纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷

都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴 传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的, 不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机 后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控

制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2.2 张力控制变频收卷的工艺要求

（1）在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 （2）在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 （3）在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 （4）要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 2.3 张力控制变频收卷的优点

（1）张力设定在人机上设定，人性化的操作，单位为力的单位：牛顿。

（2）使用先进的控制算法：卷径的递归运算；空心卷径激活时张力的线性递加； 张力锥度计算公式的应用；转矩补偿的动态调整等等。

（3）卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并 且在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 （4）因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加

速、减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。而进行了 变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒定。而且经过PLC的 处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施，使得收卷的性能更好。 （5）在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本 上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。 （6）克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。 更多的资料及相互交流请访问公司网站. http://www.minyantech.com

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