轉矩電機原理、種類與應用
轉矩電機常用于生產制造過程中的張力控制,在廣泛的電機應用范圍里是一種相對少見卻重要的應用。張力控制是指要沿著機器控制連續長度的薄片或薄膜狀的材料、電纜或電線等產品,需要讓產品保持一定的張力,以盡可能控制和保持恒定的產品厚度或伸長率。例如紙張卷筒、薄膜、塑料膠片、線材或織帶的收卷或拉伸力量控制。除了可使產品在收卷或放卷過程中保持對齊外,也有助于避免皺紋或斷裂。
轉矩電機原理介紹
轉矩電機是一種經過特殊設計的異步交流電機。它的運轉原理與一般的感應式電機相同,但是透過增加轉子電阻的方式來調整所需的轉速及機械性能。與相同等級的感應式電機相比,轉矩電機具備較大的靜止力矩(stall torque)以及在低轉速時穩定運轉的特性,所以適用于高負載低轉速的張緊應用,或是在短時間運轉后到達停止位置并且保持負載的場合。而且在電機轉速為零時,不會因為高溫而造成電機燒毀。
供給轉矩電機的電壓和施加在電機上的負載,決定了電機的輸出扭矩和轉速。改變供給電機的電壓,即可改變電機的轉速并且依據轉矩電機特有的垂下特性曲線,獲得相對應的輸出扭矩。
轉矩電機與感應式電機的差異
轉矩電機是專門為了需要電機在承受負載并保持轉矩的情形下能低速運轉,或是短時間運轉后到達靜止位置并且保持轉矩而設計的電機,在應用上與一般的感應式電機有顯著的不同。標準的感應式電機會在有負載的情況下嘗試保持轉速;而轉矩電機則是會在有負載的情況下降低轉速,甚至在轉速為零的情形下仍然輸出扭矩而不會因為大電流產生的高溫而燒毀。
轉矩電機與一般感應式電機的比較
項目 | 轉矩電機 | 一般感應式電機 |
運轉特性 | 在有負載時以低電壓、低轉速運轉 | 在有負載時以固定的電壓與轉速運轉 |
起動轉矩 | 高 | 低 |
額定轉速 | 較低 | 較高 |
改變轉速方式 | 改變供給電壓 | 改用調速電機或變頻器 |
轉矩電機 2 大不同種類
世協電機提供兩種類型的轉矩電機,分別為標準型及內建電壓調節器型。
標準型轉矩電機
利用外部設備來改變電機的輸入電壓,例如電源控制器,以調整電機轉速與扭矩。
內建電壓調節器型
電機的端子盒內已內建電壓調節器,可依附屬的可變電阻器,控制輸入電壓以調整電機轉速。
轉矩電機的應用領域有哪些?
轉矩電機適用于卷取作業、保持張力或是推動工具或設備至特定位置后保持定位等應用。在卷取作業中,無論電機是在卷取方或是被卷取方,保持適當的張力,可以避免卷取材料松馳或松脫。
卷繞:
在紡織設備、電線電纜、金屬加工與造紙等加工時,卷繞是非常重要的工序。在產品收卷過程中,當收卷的產品越多,產品卷繞到卷筒或卷盤上的直徑增加時,驅動卷筒或卷盤的電機的輸出力矩也必須增加,但電機的轉速要隨之降低,以保持固定的卷繞產品的速度與卷繞的張力。如果張力太大,線材線徑或產品厚度可能會太細或太薄,甚至被拉斷。如果張力不足則可能造成產品厚薄不均勻或卷繞松馳。轉矩電機特殊的機械特性,正好可以滿足這類型的應用。例如紡織纖維或布料卷取、條狀編織物或織帶卷繞機、纏繞膠帶作業、薄膜或膠帶卷繞、塑料或橡膠薄片卷取裝置等。
放線或放卷:
已卷繞在卷筒或卷盤上的產品或材料需要被拉出來前往下一個加工程序時,轉矩電機能夠在卷筒或卷盤上施加與輸送方向相反的張力,并且隨著筒徑或盤徑的變化,保持固定的反向張力和變化轉動速度。例如,印刷或包裝設備中整卷的標簽或貼紙張力保持。此時轉矩電機安裝在被卷取方,旋轉方向與卷取方的電機相反,轉矩電機當作制動器使用,具備煞車的功能并且保持適當的張力。
提供靜止扭力:
在某些應用場合中,有時需要電機運轉一段時間后,在轉速為零的情況下仍然提供靜止的轉矩(即所謂的堵轉,有交流電輸入但電機不轉動)。例如需要壓住物品、設置開關或電纜線收卷的起始與最后階段,必須在電機轉速為零的情形下同時保持張力。由于轉矩電機的阻抗較大,所以可以在所謂的失速狀態下運轉而不會因為溫度過高而燒毀。
結論
實務上,張力控制較常見的做法是采用伺服電機。但如果您只是單純地進行卷繞或放卷作業而不需要精準的定位與動作速度控制,那么轉矩電機是相當有效益的替代方案。世協電機不僅提供高質量的轉矩電機適用此類特殊的應用場合,更全面標配溫度控制開關與散熱風扇(40W輸出機型),讓電機在穩定的持續運轉下發揮功能,同時具備更長的使用壽命。此外,轉矩電機亦可與一般感應式電機同樣搭配模塊化規格的減速機,提升輸出扭力,應用的范圍亦更加廣泛。