力矩電動機

力矩電動機,是一種具有軟機械特性寬調速範圍的特種電機,具有低轉速、大扭矩、過載能力強、回響快、特性線性度好、力矩波動小等特點。力矩電動機的軸不是以恆功率輸出動力而是以恆力矩輸出動力。

  • 中文名稱
    力矩電動機
  • 類型
    特種電機
  • 舉例
    直流力矩電機、交流力矩電機等
  • 特點
    低轉速、大扭矩、過載能力強等

分類

總述

力矩電機包括:直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機。它廣泛套用于機械製造、紡織、造紙、橡膠、塑膠、金屬線材和電線電纜等工業中。

直流力矩

一種特殊形式的直流伺服電動機。大多採用永磁勵磁。其基本要求與直流伺服電動機相似。為了獲得大的輸出轉矩和低的轉速,一般作成扁平結構(見圖)。電機電樞鐵心長度和外徑之比很小(圖中僅 0.2左右)。為了使電機工作穩定,電機的輸出轉矩不能超過最大堵轉轉矩。後者又稱峰值堵轉轉矩。與峰值堵轉轉矩相應的電樞電流稱為峰值堵轉電流。如果電樞電流超過峰值堵轉電流,電機便去磁,需要重新充磁才能正常工作。為了減小轉矩和轉速的脈動,定子採用多對磁極,電樞選用較多的槽數、換向片數和串聯導體數。力矩波動△M表示電樞處于不同位置時的輸出力矩的變化,

力矩電動機力矩電動機

直流力矩電動機採用大內孔扁平結構,有利于電機直接套在負載軸上,提高系統的耦合剛度,使系統反應迅速,頻帶展寬,穩定工作,滿足動態性能要求。

電機常數KL是力矩電動機的一個重要指標,它表示峰值堵轉轉矩與輸入峰值堵轉功率平方根之比

(千克力米/瓦1/2)。KL既反映了電機本身的利用率,又考慮到電機所消耗的功率。

直流力矩電動機的整體結構可分為分裝式和組裝式兩種。分裝式是由定子、電樞和刷架3大件組成,其餘支承部分由使用者根據整機安裝要求自行選定。組裝式與一般電機相同,電機成一獨立整體。

為了克服直流力矩電動機採用電刷、換向器帶來的弊病,70年代末發展了無刷直流力矩電動機,其原理、結構與無刷直流電動機相同。

交流力矩

其基本要求和交流伺服電動機相同。通過增加轉子電阻獲得寬廣的調速範圍和較軟的機械特徵。與一般同機座號非同步電動機相比,交流力矩電動機輸出功率要小好幾倍,堵轉轉矩大,堵轉電流小得多。

交流力矩電動機一般採用籠式轉子結構,靠增多極對數獲得低的轉速,主要運行在大負載、低轉速狀態,也可短期或長期運行在堵轉狀態。

交流力矩電動機的速度控製通過測速電機速度反饋和控製張力大小二種方法來實現。

70年代以來,交流力矩電動機已使用于電影膠片沖洗、輕工化纖、紡織、電纜、塑膠及造紙等卷繞裝置上。

結構

交流力矩電動機與一般鼠籠式非同步電動機的運轉原理是完全相同的,但結構上有所不同,它是採用電阻率較高的材料(例如黃銅、康銅等)作轉子的導條及端環。因此,力矩電動機的轉子電阻比普通鼠籠式電動機的轉子電阻大得多。力矩電動機的機械特徵與普通鼠籠式電動機是不同的。

由于採用不同的設計參數,力矩電動機的機械特徵和用途分為兩類:卷繞特徵的力矩電動機和恆轉矩特徵的力矩電動機。卷繞特徵力矩電動機,實現恆張力傳動,適用于生產過程中需要使產品維持恆定的張力和用恆定的線速度把產品卷繞在輥筒上的場合,例如,印染機械上,卷繞織物的輥筒,隨著織物不斷卷繞到輥筒上,輥筒直徑逐漸增大,負載也相應增加。由力矩電動機的機械特徵可見,負載增加,轉速自動下降,從而維持一定的線速度和張力,實現了工藝要求。這類力矩電機常用于紡織、印染、造紙、橡膠、電線電纜等方面。

原理

恆轉矩特徵力矩電動機,能在一般較寬的轉速範圍內,使轉矩基本恆定,適用二轉速變化時,要求恆定轉矩的傳動場合。例如,印染機械中,用若幹輥軸傳送織物時,由于織物並不卷繞在輥軸上,而隻是貼在輥軸表面上靠它來傳動,輥軸直徑是不改變的,這種場合宜使用恆轉矩特徵電動機,以保證在任何速度下,轉矩恆定,織物的張力恆定。

力矩電動機允許長期低速運轉(甚至堵住不動),它的發熱很嚴重,通常採用外加鼓風機強迫風冷。使用力矩電動機時應註意檢查鼓風機的運行情況是否良好,其周圍應有良好的通風環境,不允許有幹燥易燃物。易燃粉塵或揮發性可燃油類等靠近。

由于使用情況不同,由力矩電動機帶動的機械所卷繞或傳遞的材料種類和規格不同,需要的張力不同,要求調節力矩電動機的轉矩,或要求在一定範圍內變速,通常採用調節施加在力矩電動機上的電壓以實現這些要求。改變力矩電動機的輸入電壓通常使用調壓器,在要求提高機械特徵硬度和調節精度的場合,也可以採用可控矽速度負反饋控製電路進行無級調速,但系統較復雜。

套用

力矩電動機還可根據其多種特點靈活套用:可部分代替直流電機使用,可套用在啓閉閘(閥)門以及阻力矩大的拖動系統中,還可以使用于頻繁正、反轉的裝置或其他類似動作的各種機械上。

調節方法

調壓調節

使用調壓器調節的形式常見的有以下幾種:

(1)三相平衡調節。採用三相調節器,接成星形聯接,同軸控製,同時調節三相電壓使之平衡,力矩電動機能在平衡狀態下運行,調節範圍較廣,效果好,但需要使用三相調壓器,不甚經濟。

(2)兩相電壓調節。用兩隻單相調壓器作U形連線,同軸調節,例如,調節A、C兩相時,調壓器的滑動電刷a和c同時對稱滑動,也能實現平衡調節。但採用這種方法時必須註意,U形接法的單相調壓器的端電壓為電源線電壓,所使用的單相調壓器的額定電壓應適應于電源線電壓的要求。生產的單相調壓器的額定電壓大多為220V,所以不能用于普通的三相380V電源系統,而隻能用于電源電壓為三相220V的系統。

(3)單相調節。單相調節隻使用一個單相調壓器調節一相電壓。

調壓方法

力矩電動機在不平衡狀態下運行,調節性能較差,但由于設備簡單,這種調節形式套用較多,常用的單相調壓方法有以下兩種:

1、 調壓器接在兩相之間。

2、 調壓器接在一相和零線之間,採用單相調節時應註意,在調壓器調至電壓低于某一數值後,會在某一速度下出現負轉矩。當電壓調至0V時,整個速度範圍內都將出現負轉矩。如果力矩電動機所帶動的是紡織品或塑膠品、紙張等東西時,由于電動機此時存在一個製動力矩,會造成張力不正常。造成負轉矩的原因是由于力矩電動機的特徵較軟。

其它詞條