3.4. Построение нагрузочных диаграмм. Проверка выбранного двигателя по нагреву

Для большинства механизмов, окончательный выбор приводных электродвигателей производится по тепловому нагреву на основе нагрузочных диаграмм – графиков изменения нагрузки во времени. Построение этих диаграмм ведется с учетом статической и динамической нагрузок, т.е. для всего периода (или цикла) работы электропривода определяются моменты (токи, мощности) в динамических режимах работы (при пуске, торможении и т.д.) и при установившемся движении.

Пример нагрузочной диаграммы представлен на рис. 4. Здесь же упрощенно изображена скоростная диаграмма .

Нагрузочная диаграмма (рис.4) соответствует циклической работе привода, например, крановых механизмов с использованием динамического торможения. Диаграмма содержит три характерные участка: пуска, установившегося движения и торможения. Участок пуска соответствует переходному режиму с изменяющейся нагрузкой. Построение этого участка диаграммы выполняется аналогично построение пусковой диаграммы при расчете переходных процессов электроприводов (см. п.3.3).

Рис. 4

Время работы при установившемся движении с заданной статической нагрузкой M_с для различных крановых механизмов можно рассчитывать, используя следующие формулы:

для механизма подъема при подъеме груза

, (27)

где – высота подъема груза;

– средняя скорость движения при спуске, определяется из пусковой диаграммы (рис. 4), ;

– время пуска;

– установившаяся скорость подъема, ;

для механизма передвижения

, (28)

где – половина длины подкранового пути;

– установившаяся (номинальная) скорость передвижения крана;

для механизма поворота

, (29)

где – угол наибольшего реального поворота стрелы;

– установившаяся (номинальная) скорость поворота.

Построение участка нагрузочной диаграммы, соответствующего динамическому торможению можно выполнять, произведя расчет переходного процесса торможения с использованием следующих формул [5]:

, (30)

, (31)

. (32)

Расчет по этим формулам аналогичен расчету, пусковых переходных процессов по формулам (19) и (20) в разделе 3.3.

Значения входящих в формулы параметров поясняются рис.5, на котором изображены механические характеристики: естественная – “1” и динамического торможения – “2”.

Рис. 5

Время динамического торможения можно определить по формулам:

, (33)

, (34)

где – электромеханическая постоянная времени при динамическом торможении, определяется по формулам (24) и (25).

Проверка предварительно выбранного двигателя по нагреву выполняется по эквивалентному моменту М_экв (можно также по эквивалентному току I_экв или эквивалентной мощности Р_экв).

Значение эквивалентного момента определяется на основании нагрузочной диаграммы по формуле

, (35)

где – соответственно значения моментов и продолжительностей времени на различных участках нагрузочной диаграммы.

Для расчетов обычно пользуются упрощенными нагрузочными диаграммами (на рис.4 изображена штриховой линией), на которых значения моментов (токов), изменяющиеся по сложным законам (например, при ступенчатом пуске), заменяются эквивалентным средним моментом (током).

Двигатель удовлетворяет условиям нагрева, если .

Если привод работает в повторно-кратковременном режиме, необходимо привести расчетный эквивалентный момент к моменту ближайшей стандартной продолжительности включения:

, (36)

где ПВ_р и ПВ_ст – продолжительности включения привода – расчетная и стандартная.

Условия проверки по нагреву при стандартной ПВ:

.