Нагрузочные диаграммы электроприводов

При выборе двигателей по мощности в качестве исходного материала необходимо знать, как должна изменяться скорость электропривода во время во время рабочего процесса и как при этом изменяется во времени М_с механизма. Зависимости w_м=f(t) и М_с=f(t) называются, соответственно, тахограммой электропривода и нагрузочной диаграммой механизма. Они являются основой для расчета и построения нагрузочной диаграммы электропривода, т.е. зависимости М=f(t) электромагнитного момента двигателя от времени. Под нагрузочной диаграммой электропривода понимается также зависимость тока или мощности, развиваемой двигателем от времени. Нагрузочные диаграммы используются не только для проверки мощности предварительно выбранного электродвигателя, но и сопоставления перегрузочной способности двигателя с кратковременной перегрузкой.

Зависимости w_м=f(t) и М_с=f(t) при проектировании электропривода являются либо заданными, либо в задании на проектирование должны содержаться данные, достаточные для их расчета и построения.

Все многообразие производственных механизмов с точки зрения режимов работы электропривода можно разделить на механизмы непрерывного и механизмы циклического действия.

Особенностью механизмов непрерывного действия является продолжительный режим работы двигателя при неизменной заданной средней скорости w_ср=const. При этом время пуска и торможения электропривода ничтожно мало по сравнению с общим временем работы, на нагрев двигателя оно влияния не оказывает и при построении нагрузочных диаграмм может не учитываться. Тахограмма заданной скорости имеет вид прямой 1 (см. рисунок). Зависимости М_с=f(t) для механизмов непрерывного действия многообразны и это многообразие, можно подразделить на следую­щие типовые группы:

1. Механизмы с постоянной нагрузкой М_с=const.

2. Механизмы с переменной циклической нагрузкой М_с=f(t), регулярно повторяющейся в течение длительного времени.

3. Механизмы с переменной циклической нагрузкой, зависящей от пути М_с=f(a).

4. Механизмы со случайным характером нагрузки.

В большинстве случаев в случайной нагрузке рассматриваемых механизмов удается выделить регулярную циклическую составляющую. Кроме того, постоянство средней скорости w_ср=const дает основание для замены зависимости М_с=f(a) более удобной для расчетов зависимостью М_с=f(t).

Для рассматриваемой группы механизмов типовая зависимость М_с=f(t) в общем случае имеет вид циклической кривой 2. Частным случаем этой зависимости является работа с М_с=const (прямая 3). Обычно для удобства расчетов реальная зависимость М_с=f(t) заменяется ступенчатой зависимостью (ломанная 4).

Электропривод на изменение нагрузки реагирует изменением скорости двигателя и для достаточно удаленного от начала работы установившегося цикла тахограмма w=f(t) имеет вид кривой 5. Изменения скорости определяют значения динамического момента и, как следствие, нагрузочная диаграмма электропривода (двигателя) всегда отличается (кривая 6) от нагрузочной диаграммы механизма. Механическая инерция привода оказывает на нагрузку двигателя сглаживающее действие. При возрастании нагрузки скорость электропривода снижается и возрастающая нагрузка частично преодолевается, за счет освобождающейся из-за снижения скорости кинетической энергии, которая была запасена в период работы с малой нагрузкой, когда скорость возрастала.

Общим признаком механизмов циклического действия является наличие одного или нескольких включений двигателя и соответствующего числа пауз в каждом цикле. Зависимости w_м=f(t) для этих механизмов весьма разнообразны, причем на отдельных участках цикла работы возможно и изменение направления вращения механизма.

В виде примера на рисунке изображена тахограмма механизма циклического действия (ломаная 1). Ломаная 2 – примерный вид нагрузочной диаграммы механизма M_c=f(t). Нагрузочная диаграмма электропривода M=f(t) имеет вид ломаной 3. Из сравнения данного рисунка с предыдущим, можно сделать вывод, что механическая инерция электропривода механизмов циклического действия является фактором, увеличивающим нагрузку двигателя. Нагрузочная диаграмма электропривода этих механизмов является существенно неравномерней, чем у механизмов непрерывного действия.