9.4. Нагрузочные диаграммы электроприводов

Нагрузочная диаграмма электропривода ха­рактеризует зависимость вращающего момента, тока или мощности, развиваемой двигателем, от времени. Нагрузоч­ные диаграммы используются для оценки перегрузочной способности электропривода и сопоставления ее с допусти­мой кратковременной нагрузкой для данного типа электро­двигателя, а также для проверки мощности предварительно выбранного двигателя по нагреву.

Нагрузочная диаграмма электропривода учитывает ста­тические и динамические нагрузки, преодолеваемые элект­роприводом в течение цикла работы механизма.

Статические нагрузки определяются на основании тех­нологических данных, характеризующих работу того или иного класса производственных механизмов, а динамиче­ские нагрузки оцениваются инерционными моментами, ко­торые развиваются электроприводом для обеспечения соот­ветствующих угловых ускорений, обусловливающих за­данную производительность механизмов.

Рассмотрим примеры построения нагрузочных диаграмм электропривода некоторых типовых механизмов.

а) Нагрузочная диаграмма электропривода

шахтного подъемника с уравновешенным

канатом

Кинематическая схема шахтного подъемника с уравновешенным канатом и шкивом трения представлена на рис. 9.22, где 1 и 2 — клети, в которых поднимается

или спускается полезный груз G; Ш_т — шкив трения, не­посредственно соединенный с приводным двигателем М, и Ш_н — направляющие шкивы. Канат, закрепленный сво­ими концами с клетями и охватывающий шкивы, приво­дится в движение двигателем.

В соответствии с технологическими данными механиче­ского оборудования и требуемой производительностью шахты задается примерная диаграмма скорости (тахограмма)

Рис. 9.22. Кинематическая схема шахтного ^подъемника с уравнове­шенным канатом и шкивом трения.

одного цикла работы подъ­емника υ = f (f) (рис. 9.23, а), предусматриваю­щая: время углового уско­рения t₁, длительность установившегося режима t₂, углового замедления t₃ и время паузы между со­седними подъемами t₄. По­следующие циклы работы подъемника повторяются. Графику скорости соответ­ствует график углового ус­корения и замедления (рис. 9.23, б), значения которых постоянны по абсолютно-

му значению и имеют разные знаки соответст­венно на участках t₁ и t₃. На участках пуска и торможения

динамические составляющие момента равны M_дин=J_Σdω/dt

и показаны на рис. 9.23, в. Далее определяется статический момент нагрузки, приведенный к валу двигателя: M_c = = F_cR/η, где F_c — расчетное усилие на окружности шкива трения; R — радиус шкива трения; η — КПД передачи. Силы тяжести клетей и каната в расчет статического мо­мента не входят, так как они уравновешены. Но масса всех поступательно движущихся и вращающихся элементов системы учитывается в связи с определением суммарного мо­мента инерции привода. Сюда же входит и момент инерции приводного двигателя, мощность и угловая скорость кото­рого должны быть предварительно выбраны.

Ориентировочно мощность двигателя рассчитывается поформуле

(9.78)

где k—коэффициент запаса (k = 1,2 - 1,3), учитываю­щий влияние динамических моментов; υ_y — установившаяся угловая скорость подъем­ника, по значению которой в соответствии с равенст­вом -υ_y = ωR устанавли­вается номинальная угло­вая скорость двигателя.

Рис. 9.23. К построению нагрузоч­ной диаграммы электропривода шахтного подъемника.

а — диаграмма скорости электропри­вода (тахограмма); б — график уско­рения привода; в —- график динамиче­ского момента; г — нагрузочная диаг­рамма подъемника (механизма); д — нагрузочная диаграмма электропри­вода.

Очевидно, что в рас­сматриваемом случае мо­мент М_с остается постоян­ным. Зависимость М = f (t), представляющая собой нагрузочную диаг­рамму электропривода, мо­жет быть получена в ре­зультате суммирования статического и динамиче­ского моментов, т. е. М(t)=М_С + М_ДИН(t). Гра­фик М = f (t) показан на рис. 9.23, д. В зависимо­сти от соотношения стати­ческого и динамического моментов на участке замед­ления привода может воз­никать либо положитель­ный, либо отрицательный момент. Данная нагрузоч­ная диаграмма иллюстрирует повторно-кратковременный режим с частыми пусками (типа S4), при наличии от­рицательных моментов на участке замедления нагрузочная диаграмма будет близка к диаграмме режима S5.