6. Расчет нагрузочных диаграмм и тахограмм.

Все расчеты по построению нагрузочной диаграммы проводятся по уравнению движения электропривода ,

где: - момент развиваемый двигателем;

- момент статических сил механизма;

- момент, необходимый для изменения кинетической энергии во вращающихся и движущихся частях электромеханической системы.

Знаки перед моментами учитывают режим работы привода (пуск, торможение, установившееся движение) и вид статического момента (активный, реактивный).

Уравнение движения при пуске будет иметь вид ,

Момент инерции двигателя .

Суммарный момент инерции механизма состоит из момента инерции двигателя и момента инерции механической части механизма .

Номинальная угловая скорость равна:.

Номинальный момент двигателя равен .

Значения скорости и момента в установившемся режиме работы механизма рассчитывают исходя из скорости рабочего органа, коэффициента передачи редуктора и КПД ,.

Расчет скорости и моментов в пусковых режимах определяется по следующей методике:

Момент пусковой ;

Отсюда определяется динамический момент , это же значение можно принять и при торможении.

Время пуска и торможения в этом случае рассчитываются по уравнению: .

Тахограмма и нагрузочная диаграмма пуска, работы на установившейся скорости и торможения представлены на рисунке.

7. Способы проверки двигателей на нагрев и перегрузочную способность, пересчет мощность двигателей на стандартную пв.

При проверке по нагреву для двигателей с принудительной вентиляцией вычисляется эквивалентные величины: момент, ток или мощность и сравниваются с номинальными величинами выбранного двигателя. Причем считается, что двигатель проходит по нагреву, если: ,,.

Где:

;

;

.

Для двигателей с самовентиляцией, у которых эффективность охлаждения зависит от частоты вращения, при определении расчетного значения продолжительности включения ПВ необходимо учитывать ухудшение охлаждения при пуске и во время паузы (остановки) введением коэффициентовипри расчете продолжительности цикла:

.

При пуске, торможении и остановке для асинхронных двигателей ;; Для двигателей постоянного тока;.

Если ине выделены на нагрузочной диаграмме, продолжительность цикла определяют по формуле: , где.

При проверке на перегрузочную способность значение максимального момента на валу двигателя за время цикла работы сравнивается со значением номинального момента двигателя, причем:

,

где: – перегрузочная способность двигателя (указывается в справочнике).

Относительная продолжительность включения (ПВ) – отношение времени работы к времени цикла, взятое в процентах:

,

где: – продолжительность работы, с;

– продолжительность паузы, с.

Действующим стандартом преду­смотрены номинальные повторно-кратковременные режимы с ПВ 15, 25, 40 и 60 % (для продолжительного ре­жима ПВ=100%). В условном обозна­чении величину ПВ указывают как S3-40%.

При необходимости выбора мощности двигателя для других значений , например относительно ПВ=100%, следует воспользоваться формулой:

.

8. Расчет и выбор мощности двигателей при длительном режиме работы

Выбор мощности производиться по разному для разных видов нагрузок:

I. Нагрузка продолжительная неизменная.

Расчетная мощность определяется по формуле:

,

где: – КПД механизма с учетом редуктора;

– требуемая частота вращения вала двигателя (об/мин);

­ требуемая величина статического момента на валу двигателя (Нм).

Затем по каталогу на предварительно выбранную серию двигателей определяется типоразмер двигателя с большим ближайшим значением номинальной мощности требуемой частоты вращения.

II. Нагрузка продолжительная переменная.

Расчет номинальной мощности двигателя выполняется либо методом средних потерь, либо методом эквивалентных величин (мощности, момента или тока).

1) Метод средних потерь

Используя нагрузочную диаграмму, определяется среднее значение мощности, кВт:

.

Затем по каталогу выбирается предварительная номинальная мощность двигателя, кВт: и определяются соответствующие этой мощности значения КПД, рассчитываются потери при номинальной нагрузке:

.

Определяются потери на участках нагрузочной диаграммы :

.

В соответствии с нагрузочной диаграммой определяются средние потери двигателя, кВт:

.

Полученное значение должно быть не больше номинальных потерь предварительно выбранного двигателя. В этом случае предварительно выбранный типоразмер принимается за окончательный. Если же наоборот, то по таблице этой же серии двигателей выбирается двигатель смежного типоразмера большей мощности и повторяют расчет.

2) Метод эквивалентных величин

2.1 Метод эквивалентного тока

Метод основан на замене изменяющегося во времени тока нагрузки двигателя неизменным эквивалентным током:

.

Так как эквивалентный ток создает в двигателе такие же потери, что и фактические токи нагрузки, это дает основание по каталогу выбрать типоразмер двигателя, номинальный ток которого равен или несколько больше эквивалентного тока.

2.2. Метод эквивалентного момента

Является аналогичным методу эквивалентного тока:

.

2.3. Метод эквивалентной мощности

Является наиболее простым, так как позволяет вести расчет непосредственно по нагрузочной диаграмме:

.