§ 19. Построение нагрузочной диаграммы электродвигателя

В § 13 для примера были названы рабочие режимы некоторых из проектируемых механизмов. Но на той стадии проектирования мы мо­гли лишь указать нагрузку двигателя в статическом (установившемся) режиме. Теперь, располагал конкретными условиями работы механизма и расчетными данными переходных процессов в электропроводе, можно с достаточной точностью построить нагрузочную диаграмму предвари­тельно выбранного двигателя. Это делается для того, чтобы прове­рить, не будет ли ориентировочно выбранный двигатель перегревать­ся при работе в расчетном режиме.

Построение нагрузочной диаграммы. Нагрузочные диаграммы, как известно, выражают зависимость тока, момента или мощности от времени. Для примера построим нагрузочную диаграмму М = f (t) для цикла работы механизмов подъема груза и передвижения тележки мостового крана (рис.20). Цикл рабо­ты общий для обоих механизмов. За начало отсчета времени цикла примем подъем номинального груза. Механизмы одновременно не рабо­тают. Электрическое торможение (методом противовключения) осущест­вляется при спуске номинального груза и перемещении тележки - без груза.

Как это видно на рис.20, весь цикл состоит из восьми перио­дов: 1) подъема номинального груза; 2) передвижения тележки с гру­зом; 3) спуска груза (двигатель работает в рекуперативном режиме); 4) расстроповки доставленного груза; 5) подъема холостого гака; 6) передвижения тележки без груза; 7) спуска (силового) холостого гака; 8) застроповки новой партии груза.

Моменты двигателя, действующие в направлении движения электропривода, считают положительными и на графике откладывают в положительном направлении оси моментов (вверх от оси времени t). Моменты, противодействующие движению (тормозные, отрицательные), откладывают вниз от оси t. Необходимые для построения нагрузоч­ной диаграммы моменты и скорости двигателя берут из механических характеристик или определяют расчетным путем.

Кратковременно действующие во время пуска и торможения момен­ты и токи при построении нагрузочной диаграммы можно заменить среднеквадратичными значениями этих величин, а скорости разгона и затормаживания - их средними значениями.

Следует иметь в виду, что к валу двигателя обычно приложено несколько моментов. Так, например, при торможении грузового при­вода с отключенным двигателем статический (тормозящий) момент на валу представляет собой сумму моментов, создаваемых в общем слу­чае подвешенным на гаке грузом, трением в передаче, механическим тормозом, а также постоянными потерями внутри самого двигателя. Поэтому важно детальным анализом физических процессов выявить на­личие и характер взаимодействия моментов в каждом режиме работы механизма.

Время пуска и торможения, откладываемое по горизонтальной оси, берут из расчета переходных процессов. Путь, отработанный механиз­мом за это время, определяют как произведение средней скорости на суммарное время разгона и торможения.

По заданным или принятым из условий работы механизма значе­ниям высоты подъема груза и пути передвижения тележки и расстояни­ям, отработанным за время пуска и торможения, определяют путь, от­работанный механизмом в установившемся режиме. По значению опре­деленного пути и скорости, взятой из механической характеристики двигателя, находят время установившегося режима работы механизма.

Продолжительность пауз выбирают в зависимости от конкретных условий, а именно: характера перерабатываемого груза, степени ме­ханизации работ, организации труда и других особенностей.

Аналогично строят нагрузочные характеристики и для других проектируемых механизмов.

Определение расчетной продолжи­тельности включения. Рассматриваемые в примере механизмы работают в повторно-кратковременном режиме, который характеризуется относительной продолжительностью включения, выражен­ной в относительных единицах

или в процентах:

Пользуясь построенным графиком нагрузки, определяем расчет­ные продолжительности включения механизма подъема груза

и механизма передвижения тележки

Из графика и уравнений (119) и (120) видно, что электропри­вод механизма подъема груза работает с большей относительной про­должительностью включения, чем электропривод механизма передвиже­ния тележки, так как первый включается за цикл четыре раза, а второй лишь два. Этим объясняется выбор электродвигателя механизма подъема груза с большей ПВ, чем двигателя механизма передвижения тележки.

Отечественной электромашиностроительной промышленностью для повторно-кратковременных режимов выпускаются двигатели с ПВ, рав­ными 15, 25, 40 и 60%, которым и соответствуют параметры двигателя, приводимые в каталоге. Расчетные ПВ, определенные из графика на­грузки, как правило, отличаются от каталожных значений.