3.2 Расчет и построение нагрузочной диаграммы

Таблица 1 – Технические данные расчетного двигателя

Рн кВт	n1 Об/мин	ɳ %	cos φ				j кг * м2
7,5	900	7,5	0,88	2	1	2,2	1,0 * 1000

Рисунок 6 - Нагрузочная диаграмма фрикционного пресса

Для выравнивания нагрузки, приходящей на электродвигатель, в системе привода механических кузнечно-прессовых машин искусственно увеличивают момент инерции путём установки маховика, который обычно располагается на быстроходном валу привода. В периоды снижения нагрузки и холостых ходов электродвигатель работает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиков нагрузки угловая скорость электродвигателя, имеющего смягчённую механическую характеристику, несколько снижается,и часть нагрузки покрывается за счёт энергии маховика (рис. 6 а). Ударная пиковая нагрузка, вызывает рост момента и тока двигателя, приводит к увеличению потерь в двигатели и сети. Выравнивание графика нагрузки двигателя способствует снижению этих потерь, поскольку средний квадратичный ток двигателя в этом случае меньше среднего квадратичного тока для графика с пиками нагрузки. В результате при наличии маховика двигатель может быть выбран с меньшей (в 6-10 раз) мощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем в системе привода без маховика.

При определении момента инерции маховика обычно исходят из максимального падения угловой скорости на 15-30% при пике нагрузки. Распределение работы удара нагрузки между двигателем и дополнительными маховыми массами зависит от выбранного наклона механической характеристики, т.е. от того, насколько снижается угловая скорость у двигателя при пике нагрузки.

В качестве электродвигателей с мягкой механической характеристикой для маховиковых приводов при мощностях больше 50 кВт, а так же при необходимом скольжении больше 12% и при тяжёлых условиях пуска, применяют асинхронные двигатели с фазным ротором и с добавочным сопротивлением в цепи ротора. Однако при постоянно включённом в цепи ротора сопротивлении увеличиваются потери энергии, кроме того, использование инерционных масс и выравнивание графика нагрузки получается неудовлетворительным. Для устранения этих недостатков были созданы маховиковые электроприводы с автоматическими контакторными регуляторами скольжения, представляющими собою набор дополнительных резисторов, включаемых в ротор асинхронного двигателя с помощью контакторов в функции тока статора (или ротора).

До определённого значения момента нагрузки, равного кМ_ном, где к>1, двигатель работает на естественной характеристике (рис. 6,б). При повышении момента нагрузки сверх указанного значения двигатель будет переходить с одной реостатной характеристики на другую, обеспечивая колебания момента в заданных пределах (близких к кМ_ном). При сбросе нагрузки угловая скорость двигателя будет возрастать по мере выведения сопротивления в роторе.

Исследования электроприводов кузнечно-прессовых машин показали, что у многих прессов двигатель больше загружен при пуске, а не при нормальной работе, которая совершается главным образом за счёт маховых масс. Поэтому часто решающим фактором выбора приводных электродвигателей пресса является именно условие пуска, т.е. первоначального разгона маховика, а не установившийся режим работы. При тяжёлых условиях пуска необходимо обеспечить достаточно высокий начальный момент и возможность ускоренного (форсированного) пуска электропривода для уменьшения его тепловой перегрузки.