Нагрузочные диаграммы механизма и двигателя

Исходные данные для выбора двигателя обычно представляется в виде нагрузочных диаграмм механизма, т.е. зависимостей _{и и}

приведенного момента инерции (см. 2.2). Зависимость иногда называют тахограммой. Иногда зависит от пути, в этом случае при

известной скорости можно перестроить заданный график получив

его в виде

Нагрузочные диаграммы механизма, вообще говоря, могу_т иметь любой вид, однако всегда можно выделить цикл, т.е. промежу_ток времени через который диаграмма повторяется. Если характер работы таков, что режимы воспроизводятся плохо (лифт, подъемный кран и т.п.), строят нагрузочные диаграммы для наиболее вероятного или наиболее тяжелого цикла.

Следует особо подчеркнуть, что для обоснованного выбора двигателя требуемая нагрузочная диаграмма механизма должна быть известна. На рис. 7.2 в качестве примера приведены требуемые нагрузочная диаграмма и тахограмма некоторого механизма (верхние два графика).

Для предварительного выбора двигателя, если время цикла (_ц не очень велико

(минуты), по известной нагрузочной диаграмме механизма можно найти средний момент статической нагрузки

где — момент статической нагрузки на интервале; продолжительность интервала; число интервалов, где

Номинальный момент искомого двига-

геля с учетом динамических нагрузок может быть оценен как

В качестве номинальной скорости следует взять если регулирование однозонное вниз от основной скорости, или если регулирование однозонное вверх от основной скорости. По найденным таким образом величинам можно выбрать двигатель по каталогу и, следовательно, определить его момент инерции, построить механические характеристики, кривые переходных процессов.

одним из описанных в гл. 5 приемов.

После того, как двигатель предварительно выбран, можно перейти к построению нагрузочной диаграммы двигателя, т.е. зависимости Это построение сводится к решению уравнения движения

На рис. 7.2 внизу показана нагрузочная диаграмма двигателя, построенная в предположении, что при изменении скорости М~ const, а при набросе и сбросе нагрузки привод работает на линейной механической характеристике.

Нетрудно видеть, что нагрузочная диаграмма двигателя существенно отличается от нагрузочной диаграммы механизма. На рис. по-

казаны еще несколько типичных нагрузочных диаграмм и соответствующие динамические характеристики привода.

Рисунок 7.3 соответствует случаю, когда механизм с работает в режиме изменяющейся скорости. Идеализированная динамическая механическая характеристика показана справа. Следует отметить, что при построении нагрузочных диаграмм двигателя часто прибегают к подобной идеализации, так как для целей выбора двигателя детали диаграммы, обусловленные особенностями конкретной характеристики, обычно несущественны.

На рис. 7.4 показана нагрузочная диаграмма привода, работающего в режиме частых пусков и торможений, осуществляемых по характеристикам, приведенным справа. Графики построены в соответствии с правилами, изложенными в 5.2.

На рис. 7.5 показаны нагрузочные диаграммы электропривода с пиковым характером нагрузки при линейной механической характеристике двигателя. Момент статической нагрузки изменяется мгновенно от до Момент, развиваемый двигателем при приложении , выразится как

ний и благодаря тому, что энергия, запасенная во вращающихся

частях привода на интервале (, ), будет расходоваться на покрытие пика нагрузки на интервале ( ). При эта энергия

пропорциональна площадям, заштрихованным на рис. 7.5. «Спрямление» нагрузочной диаграммы двигателя при пиковом характере нагрузки часто оказывается весьма полезным, так как позволяет снизить требования к перегрузочной способности двигателя и уменьшить потери в двигателе. Увеличение в этих случаях достигается использованием маховика

с моментом инерции и выбором соответствую-

щей жесткости механической характеристики двигателя

Нагрузочная диаграмма двигателя, как отмечалось, служит основой для проверки предварительно выбранного двигателя по перегрузочной способности и по нагреву.

Проверка по перегрузочной способности сводится к проверке выполнения условия

где — максимальный момент из нагрузочной диаграммы двигателя;

— допустимый по перегрузке момент двигателя. Для двигателя постоянного тока нормального исполнения

для асинхронного двигателя с учетом возможного снижения напряжения питания на 10 %

для синхронного двигателя нормального исполнения

Асинхронные короткозамкнутые двигатели дополнительно проверяются по пусковому моменту; для нормального пуска должно выполняться условие

где — максимальный момент статической нагрузки, при котором

должен выполняться пуск привода; — пусковой момент двигателя.

Проверка по нагреву, сводящаяся к оценке фактической температуры изоляции обмоток двигателя и сравнению ее с допустимой, также выполняется с использованием нагрузочных диаграмм двигателя и тепловой модели двигателя.