铝带纵剪机张力测量电路

在南方铝业(中国)有限公司精整车间1＃纵剪机列上，开卷张力是由气动抱闸控制的，通过压在开卷机铝卷材上的随动小压轮随着卷径的减小而下降，从而控制刹车气压使摩擦转矩正比于卷径，保持张力恒定。机列线速度的调节由卷取机来完成。这样，通过操作台上的卷取电流表无法看出系统是否为恒张力，因为在卷取机电动机电枢两端电压小于其额定电压时，是通过调压来实现调速的，电动机磁场恒定。由于开卷张力是恒定的，则卷取机的电枢电流正比于卷径而增大，就不能反映张力的大小(这时，电流是变化的，而张力是恒定的)。根据生产需要，可以通过测量卷取机的运行参数和张力计算公式设计出一个张力检测电路。

1 张力测量原理

根据物理学原理，有如下关系式：

P=EI=UIη=FV(1)

式中 P为电动机的输入功率；U为电动机的工作电压；I为电动机的工作电流；E为电动机的反电动势；η为电动机的效率；TM为电动机的电磁转矩；CM为电动机的电磁常数；Φ为电动机的磁通；F为带材的张力；V为带材的线速度；D为卷径；i为机械系统的减速比。

(1)、(2)式经变换后可得如下二式：

在(4)式中，磁通Φ为励磁电流的模拟变换值，卷径D为计算值；而(3)式中，U、I、V都是直接测量值。所以，根据测量要求，选用(3)式较为准确，而且通过(3)式可以计算出该电动机所带设备产生的最大张力值，故(3)式就作为本电路的设计依据。

2 张力测量电路的设计

2.1 最大张力计算

纵剪机组卷取机电动机的参数如表1所示。

原设备有两种卷筒，分别为280mm和500mm，现只使用500mm这一种，因而电动机的弱磁倍数显得富余，经重新调整，励磁电流If=2.4～6.5A，转速n=556～1500r/min，以

适应于薄板生产(对于最大力矩控制方式，可选用弱磁倍数更小的电动机)。

机列最大线速度Vmax=π×nmax×Dmin/i=330m/min(由于系统是恒线速度的，最小卷径

时，转速最大)。

由于张力控制系统具有恒功率负载性质，Pe=FmaxVmax，则有最大张力

2.2 信号的选取

根据设备参数，可选用TT300－T/S电流互感器，额定电流为300A，额定输出为150mA；TV100－AW/500电压互感器，额定电压为500V，额定输出为40mA；测速机为原参数，330m/min对应输出DC37.5V。信号转换电路如图1所示。

2.3 张力测量电路设计

2.3.1张力表的选用

由选用检测元件的参数，计算实际满量程张力，η取88％。

故选用量程为10V的直流电压表，使10V对应24kN刻度来作为张力显示。

2.3.2张力测量电路

将U、I、V的转换信号进行乘除运算，实际电路如图2所示。

N5为乘法器，N6为除法器，N4作为最大输出工作点调整。当输入U、I、V的转换信号对应为最大值时，调整电位器RP7使张力表的指示为10V对应24kN。

3 应用效果

本电路自1996年10月在南方铝业(中国)有限公司1＃纵剪机列投入使用以来，已能实现带材实际张力的检测，与理论计算值相比，张力波动范围小于3％。使用方便，虽然在开卷机上调的是刹车气压，但都能从张力表上反映出来。