在南方鋁業(yè)(中國(guó))有限公司精整車間1＃縱剪機(jī)列上，開卷張力是由氣動(dòng)抱閘控制的，通過(guò)壓在開卷機(jī)鋁卷材上的隨動(dòng)小壓輪隨著卷徑的減小而下降，從而控制剎車氣壓使摩擦轉(zhuǎn)矩正比于卷徑，保持張力恒定。機(jī)列線速度的調(diào)節(jié)由卷取機(jī)來(lái)完成。這樣，通過(guò)操作臺(tái)上的卷取電流表無(wú)法看出系統(tǒng)是否為恒張力，因?yàn)樵诰砣C(jī)電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓小于其額定電壓時(shí)，是通過(guò)調(diào)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的，電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)恒定。由于開卷張力是恒定的，則卷取機(jī)的電樞電流正比于卷徑而增大，就不能反映張力的大小(這時(shí)，電流是變化的，而張力是恒定的)。根據(jù)生產(chǎn)需要，可以通過(guò)測(cè)量卷取機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和張力計(jì)算公式設(shè)計(jì)出一個(gè)張力檢測(cè)電路。
1　張力測(cè)量原理
　　根據(jù)物理學(xué)原理，有如下關(guān)系式：
　　P=EI=UIη=FV(1)

式中　P為電動(dòng)機(jī)的輸入功率；U為電動(dòng)機(jī)的工作電壓；I為電動(dòng)機(jī)的工作電流；E為電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)；η為電動(dòng)機(jī)的效率；TM為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；CM為電動(dòng)機(jī)的電磁常數(shù)；Φ為電動(dòng)機(jī)的磁通；F為帶材的張力；V為帶材的線速度；D為卷徑；i為機(jī)械系統(tǒng)的減速比。
　　(1)、(2)式經(jīng)變換后可得如下二式：

　　在(4)式中，磁通Φ為勵(lì)磁電流的模擬變換值，卷徑D為計(jì)算值；而(3)式中，U、I、V都是直接測(cè)量值。所以，根據(jù)測(cè)量要求，選用(3)式較為準(zhǔn)確，而且通過(guò)(3)式可以計(jì)算出該電動(dòng)機(jī)所帶設(shè)備產(chǎn)生的最大張力值，故(3)式就作為本電路的設(shè)計(jì)依據(jù)。
2　張力測(cè)量電路的設(shè)計(jì)
2.1　最大張力計(jì)算
　　縱剪機(jī)組卷取機(jī)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如表1所示。

　　原設(shè)備有兩種卷筒，分別為280mm和500mm，現(xiàn)只使用500mm這一種，因而電動(dòng)機(jī)的弱磁倍數(shù)顯得富余，經(jīng)重新調(diào)整，勵(lì)磁電流If=2.4～6.5A，轉(zhuǎn)速n=556～1500r/min，以適應(yīng)于薄板生產(chǎn)(對(duì)于最大力矩控制方式，可選用弱磁倍數(shù)更小的電動(dòng)機(jī))。

　　機(jī)列最大線速度Vmax=π×nmax×Dmin/i=330m/min(由于系統(tǒng)是恒線速度的，最小卷徑時(shí)，轉(zhuǎn)速最大)。
　　由于張力控制系統(tǒng)具有恒功率負(fù)載性質(zhì)，Pe=FmaxVmax，則有最大張力

2.2　信號(hào)的選取
　　根據(jù)設(shè)備參數(shù)，可選用TT300－T/S電流互感器，額定電流為300A，額定輸出為150mA；TV100－AW/500電壓互感器，額定電壓為500V，額定輸出為40mA；測(cè)速機(jī)為原參數(shù)，330m/min對(duì)應(yīng)輸出DC37.5V。信號(hào)轉(zhuǎn)換電路如圖1所示。

2.3　張力測(cè)量電路設(shè)計(jì)
2.3.1張力表的選用
　　由選用檢測(cè)元件的參數(shù)，計(jì)算實(shí)際滿量程張力，η取88％。

　　故選用量程為10V的直流電壓表，使10V對(duì)應(yīng)24kN刻度來(lái)作為張力顯示。
2.3.2張力測(cè)量電路
　　將U、I、V的轉(zhuǎn)換信號(hào)進(jìn)行乘除運(yùn)算，實(shí)際電路如圖2所示。

　　N5為乘法器，N6為除法器，N4作為最大輸出工作點(diǎn)調(diào)整。當(dāng)輸入U、I、V的轉(zhuǎn)換信號(hào)對(duì)應(yīng)為最大值時(shí)，調(diào)整電位器RP7使張力表的指示為10V對(duì)應(yīng)24kN。
3　應(yīng)用效果
　　本電路自1996年10月在南方鋁業(yè)(中國(guó))有限公司1?？v剪機(jī)列投入使用以來(lái)，已能實(shí)現(xiàn)帶材實(shí)際張力的檢測(cè)，與理論計(jì)算值相比，張力波動(dòng)范圍小于3％。使用方便，雖然在開卷機(jī)上調(diào)的是剎車氣壓，但都能從張力表上反映出來(lái)。