TD3300变频器在浆纱机卷绕张力控制中的应用
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TD3300变频器在浆纱机卷绕张力控制中的应用
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&&& 美国艾默生公司生产的TD3300变频器具有良好的纱线张力控制功能，受到了用户的好评。　　以某品牌双浆槽浆纱机为例，该设备原传动方案采用的是单变频+机械无级调速，即通过变频器调节主牵引电机的转速，主牵引电机再通过4个机械无级调速器到其他各自传动点，形成速度链，以保持各区间张力。但该设备在使用一段时间后陆续出现不少问题，主要是收卷部分的气动机械无级调速器极易磨损，引起收卷张力不稳定，要么纱线张力过小导致卷曲，要么纱线张力过大导致断裂，同时该部分的维修费时又费力，严重影响了后续织布的产量和质量。　　美国艾默生公司推出的TD3300系列张力控制专用变频器，内部具有卷径计算模块，能够自动计算卷径变化，可独立构成张力控制系统，完成开环、闭环恒张力控制。同时该系列变频器具有张力锥度控制功能，可保证收卷后各层形状均匀，极大地提高了张力控制的精度和速度，提高了生产效率。　　TD3300变频器张力控制有张力开环转矩模式、张力闭环速度模式和张力闭环转矩模式三种控制模式。张力开环转矩模式具有不需安装张力传感器，同时可以节约张力传感器成本的优势，被广泛应用于张力控制要求不高的场合，但要求电机的最小输出转矩最好控制在电机额定转矩的10%以上。由于不同纱线产品要求控制的张力差别较大，在选择电机时，企业须按最大卷径和最大张力给定值来计算电机的额定输出转矩。如果选择张力开环转矩模式，电机的最小输出转矩远低于电机额定输出转矩的10%，所以在生产小张力纱线时，要保证小卷径的收卷张力恒定是很困难的。张力闭环速度模式虽对PID参数有一定的依赖性，但相对于张力闭环转矩模式而言，调试要简单，且完全能达到控制要求。TD3300变频器控制方案采用张力闭环速度模式，在收卷辊和压纱辊之间增加张力传感器、张力辊和角度辊，通过张力传感器的信号反馈实现张力闭环控制，从而达到收卷张力恒定的目的。□　吴文
[ 资讯作者：佚名 资讯来源：不详] 更新时间：[ 13:57:00] []
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变频器在浆纱机卷绕张力控制中的闭环应用
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&&1​ ​前​言​
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​ ​ ​某​棉​纺​厂​使​用99​年​郑​纺​机​开​发​生​产​的​Z​G​A​-0双​浆​槽​浆​纱​机​,​可​对60​支​头​的​低​支​棉​到00​支​头​的​高​支​棉​、​张​力​从0N​到00​N​的​多​种​纱​线​进​行​浆​纱​,​该​设​备​属​当​时​国​产​同​类​设​备​中​的​先​进​产​品​.​
​
​ ​ ​该​设​备​原​传​动​方​案​采​用​的​是​单​变​频​+​机​械​无​级​调​速​,​即​通​过​台​达​V​D​F​-​A​变​频​器​(8​.K​W​)​调​节​主​牵​引​电​机​(5​K​W​)​的​转​速​,​主​牵​引​电​机​再​通​过个​机​械​无​级​调​速​器​(​可​人​工​微​调​机​械​变​比​)​到​其​他​各​自​传
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&变频器和变频调速技术是近十几年来迅速发展起来的一种高科技产品和新技术，可用于电机调速，与其它调速方法相比具有以下优点。　　（1）高度集成和多功能。变频器是微机和电力半导体结合的产品，具有多种功能，而这些功能主要是通过软件来实现的。目前先进的变频器可具有多种调整和操作功能，可适用于任何一种机械的交流变频调速。　　（2）高可靠性。高度集成的结果，使可靠性大大提高了，一般变频器可在3~5年无故障运行。交流异步电动机本身属于坚固耐用产品，故二者结合其可靠性就更佳。　　（3）保护功能强，维修方便。一般通用型变频器都有14种以上的错误检测，故障检测，故障保护功能。当遇到电源过压，欠压，电动机过热，升，降速中的过电流，输出短路等直接危害变频器自身正常运转时，变频器便会立即停机进行自身保护。维修人员通过变频器显示屏上显示和故障代码或字符，就能立即判断出故障发生的原因，并且迅速处理之。　　（4）高效，高功率因数。变频器本身效率很高，其总效率主要由电机决定。由于变频器内有电容滤波，故输入功率因数提高，不受电机感性负载影响。　　（5）操作简单，抗干扰能力强。变频器功能很多，用户可根据实际控制要求任意选择一种操作方式。除变频器的输入信号为模拟量外，其它控制信号均为数字量，故抗干扰能力强，不必考虑使用的环境因素。　　2用变频器替代双闭环直流调速系统的改造方案和方法　　21进口祖克浆纱机的概况　　该机是德国祖克公司80年代初开发的一种在世界上比较先进的机型，其拖动系统采用了当时比较先进的双闭环直流调速系统。该机多年不间断运行的情况表明，其直流电机经常出现故障，最常见的故障是直流电机的碳刷磨损严重，换相片打火，造成电机绕组匝间短路，系统过电流，保护停机。虽经多次检修，但是故障重复出现，给控制系统造成了损害，最后导致主控制板损坏。　　22祖克浆纱机的主控制系统　　祖克浆纱机的传动系统采用典型的双闭环直流调速系统，主控制采用三相全控桥整流电路，由3380V三相电源供电，而可控硅整流输出驱动他激直流电动机M.改变可控硅控制角的大小，就能改变电动机电枢电压。从而也就改变了电动机的转速。　　控制回路用来控制可控硅的导通角，由速度调节器，电流调节器，触发电路，速度反馈和电流反馈等部分构成一个双闭环调速系统。速度调节器与速度负反馈环节（测速发电机TG及可调电位器等）构成系统外环，即速度环，它将转速（电压）给定量与测速发电机反馈的实际转速（电压）量进行比较，对其偏差量进行运算，放大处理后，作为下一级电流调节器的输入量，其作用是保证转速稳定，消除转速静差。电流调节器与电流负反馈环节（电流互感器及整流装置等）构成电流环，即内环，它将速度调节器的输出信号（电流给定值）和实际电流反馈信号之间的差值进行运算，放大处理后，直接去控制触发电路，再去触发可控硅的导通与截止，电流环的作用是整定最大电流，缩短启动时的过渡过程时间，改善启动性能，并且通过电流调节器的作用可以有效地抑制电网电压波动的影响。　　祖克浆纱机采用的直流电动机可控硅调速系统主控电路板设计合理，结构紧凑，布局合理，工艺精良，抗干扰能力强，且有较完善的故障保护和显示电路（如电源故障保护，相序错误或缺相或电压过低保护等）。该系统具有恒转矩特性，调速范围大，全速范围内控制性能优良。　　23用通用型变频器改造进口祖克浆纱机的方案和方法　　虽然祖克浆纱机主控系统具有上述优点，但主控制板一经损坏，维修比较困难。若购买具有高质量的主控板需要从国外进口，时间长且比较昂贵，为了彻底解决上述问题，我们决心对其拖动系统进行交流变频调速改造。　　首先拆除原机主控电路板，短接原来继电器控制回路中与主控板紧密相连的保护环节和电路。改造后继电器控制回路，不影响整个系统的运行。变频器本身所具有的保护完全能够替代已拆除掉的原继电器控制回路中的保护功能。例如，原系统中可控硅和电机的过热保护开关1K60，1K601，1K602，短接和拆除它们的与系统运行有关的部分常开和常闭点。原系统中K3继电器（直流电动机励磁保护开关），K1继电器（系统保护开关）和温度保护继电器，在主控板拆除后，它们的保护作用也随之消失。　　将它们的常开点在端子上进行了短接，使得1K51继电器能够正常完成其它功能。　　为了不改变原浆纱机的运行操作顺序，需要将原机的电位器调节系统继续保留。电位器的三个端子直接接入变频器的模拟电压输入端，调节电位器的大小，就可改变电动机的运行速度。1K21，1K24分别是浆纱机的，%速控制继电器，将它们的常开触点并联，就能使得变频器在，%速的控制方式下都能正常运行。我们利用原机中紧急停车继电器1K65的常闭点作为紧急停车ES的控制接点。当停车时，1K65动作，常闭点断开，变频器停止工作。我们另加一个按钮作为变频器RST的控制触点。在变频器保护停机的情况下，维修人员按动按钮，使变频器复位重新工作。　　　　31容量选择　　由于浆纱机有加，减速的要求，因此变频器应适当扩大容量，主要是考虑电流和过载能力。如标称具有150%过载能力的变频器，基本上和电机匹配即可；标称120%或130%过载能力的则应使变频器的容量提高一档。最经济的方法是当负载容许时，使电动机功率降低一档。因为交流异步电动机具有较强的能力，其价格也便宜，而变频器一档差价较高，所以采用大变频器配小电机的办法，既经济又能充分发挥二者的过载能力。上述情况适用于工作电流一般低于额定值的场合，若电机本身已超载则另当别论，可按满载时电机电流为额定电流的80%左右作为参考标准
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四方电气V560变频器在浆纱机张力收卷中的应用
&& suixiang && 浏览：193 &&
浆纱机的主要工艺目的是给纱线上浆，系统主要由牵引和收卷两部分构成。传统浆纱机的收卷是由主电机带动气动机械无极调速器，收卷过程中的张力需人工调节，同时气动机械无极调速器极易磨损，引起收卷张力不稳定，严重影响后续织布的产量和质量。随着变频调速技术的推广，变频控制在传动及张力控制领域日渐得到了广泛应用。将变频控制引入浆纱机电控系统，可保证系统收卷张力的恒定，有效提高系统稳定性，提升产品产量和质量。
本文拟结合四方V560变频器，介绍一种针对浆纱机收卷的恒张力控制系统，在保证收卷工艺的同时可显著提高设备的可靠性和操作的简易性。
二、工艺介绍
浆纱机的收卷工艺：
1. 在整个收卷过程中都必须保持恒定的张力，且无需人工调节；
2. 空盘启动时不能张力过大，防止纱线因为张力过大而断裂，满盘运行时不能张力过小，防止纱线因为张力过小而卷曲；
3. 系统响应灵敏，加、减速过程中能够根据牵引部分速度及系统张力的变化快速调节，保证张力稳定；
4. 要求将系统所需张力量化且调节方便。即能根据不同纱线上浆的工艺要求来快速设定张力大小。
针对以上的几点要求，利用V560变频器搭载张力扩展卡设计了如下的控制系统。
三、系统方案
如下图1所示，收卷的恒张力控制，即采用张力卡的开环转矩控制模式，该模式下无需张力反馈，系统结构简单，能够获得平稳的张力。其具体原理是：按照工艺将系统收卷所需的张力及空、满盘卷径设置到张力卡，张力卡根据运行线速度，计算出当前卷径，进而得到收卷所需的转矩并将其给到变频器，再由变频器进行转矩控制。在收卷过程中，系统可自动实时计算当前的卷径，以保证收卷张力的恒定。同时系统张力锥度的设置可使材料较好的卷曲成型。
系统原理框图、接线图及控制原理说明
系统原理框图如下图2所示：