卷取张力原理

直流调速器卷取张力控制原理 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。