Механическая часть электромеханической системы. Нагрев и охлаждение электродвигателей. Шаговый двигатель как элемент электромеханической системы, страница 7

Нагрузка механизмов непрерывного действия не ограничивается случаем          М_ст = const. Можем иметь и случай М_ст ≠ const (рис. 2). Здесь показана меняющаяся во времени нагрузка Р=f(t) и график потерь мощности при этой нагрузке Δр=f(t). На первом этапе рассмотрим ситуацию, когда выполняется приблизительная оценка необходимой мощности

Р_ном= к_зап Р_ст.ср =(1,1…1,3).Р_ст.ср, здесь Р_ст.ср – средняя статическая мощность за цикл, к_зап – коэффициент запаса. Значение коэффициента запаса принимаются тем больше, чем больше предполагаемый вклад неучтенного динамического момента.

После предварительного выбора двигателя по указанному критерию выполняется построение графика Δр=f(t), а затем проверка двигателя по условию нагрева путем определения наибольшего превышения температуры τ_max (θ_max) за цикл и сравнение его с допустимым превышением τ_доп( θ_доп). При этом должно соблюдаться условие  τ_max≤ τ_доп (θ_max ≤ θ_доп ).

Проверка мощности двигателя, таким образом, связана с построением кривой нагрева, что требует большой затраты времени. На практике пользуются хотя и менее точными, но более простыми методами проверки мощности двигателя. Одним из методов носит название метод средних потерь. Сущность метода заключается в том, что превышение температуры двигателя при неизменной теплоотдаче определяется средними за цикл потерями

где - мощность потерь на i-ом интервале продолжительностью t_i, m- число интервалов, t_цикла – время цикла.

В случае возникновения затруднений с определением КПД в зависимости от нагрузки или в других затруднительных случаях можно воспользоваться методами эквивалентирования режимов двигателей. Идея этих методов состоит в замене соотношений для средних потерь соотношением других величин, которые пропорциональны средним потерям.. Метод, основанный на сравнении эквивалентных токов, называется методом эквивалентного тока.

Условие соответствия номинальной мощности выбранного двигателя мощности, необходимой для данного режима, записывается так I_экв ≤ I_ном.

Нагрузочные диаграммы

Основной информацией для расчёта параметров реального режима, необходимых для выбора двигателей по мощности, являются зависимости от времени статического момента на валу двигателя во всех этапах работы и данные о характере движения электропривода, задаваемые в виде зависимости ω=f(t), что принято называть тахограммой. График М_с=f(t) является нагрузочной диаграммой механизма. Она может быть задана на основании опытных данных или данных, позволяющих построить эту зависимость. Нагрузочная диаграмма электропривода должна учитывать статические и динамические нагрузки, преодолеваемые им в течение цикла работы механизма.

В соответствии с уравнением движения электропривода имеем

.

В установившемся режиме М_дв(t)=М_ст(t), а в переходных режимах момент двигателя определяется и динамическим моментом

М_дв(t) – называется нагрузочной диаграммой двигателя и может быть построена, если известны М_ст(t) и ω(t).

На первом этапе предварительного выбора двигателя получение точного значения динамической составляющей момента двигателя невозможно т. к. в J_Σпр=J_дв+J_Σмех входит момент инерции ротора (якоря) выбираемого двигателя. Поэтому только при проверке двигателя по условиям нагрева имеется возможность полностью учесть вклад динамического момента в нагрузочную диаграмму двигателя.

Для анализа нагрузочных диаграмм все их многообразия удобно разделить на две группы:

- диаграммы, соответствующие механизмам непрерывного действия, для электропривода  которых характерен продолжительный режим работы с некоторой средней скоростью ω_ср (рис. 1).Для таких режимов время пуска и торможения мало по сравнению с общим временем работы и эти этапы в построении нагрузочной диаграммы можно не учитывать.

- диаграммы, соответствующие механизмам циклического действия, для электропривода которых характерным является наличие одного или нескольких включений двигателя и соответствующего числа пауз в каждом цикле. Примерная тахограмма и нагрузочная диаграмма механизма циклического действия показана на рис. 2.

Механическая инерция J_åпр электропривода циклического действия является фактором, увеличивающим нагрузки двигателя.