Силы и моменты, действующие в электроприводе

 

Уравнения механики ЭП для поступательного и вращательного движения

- уравнения Даламбера

Знак - динамического момента определяет режим работы привода: - разгон; - установившийся режим; - торможение.

 

Различают двигательный и тормозной момент работы двигателя и активный и пассивный момент сопротивления движению. К пассивному моменту относят работу силы трения, к активному – силы тяжести, упругости. В общем случае уравнение примет вид .

 

Приведение моментов сопротивления и инерции к валу двигателя

 

Перед расчетом статики механики ЭП необходимо все механические величины привести к одной оси двигателя или механизма (чаще двигателя). - коэффициент передачи.

 

 

1) Приведение момента сопротивления. Запишем баланс мощностей на валу двигателя и механизма: :

вращательное движение: ; ;

поступательное движение: ; ;

 

 

2) Приведение момента инерции к валу двигателя. Запишем баланс кинетической энергии:

вращательное движение: ; разделим выражение на , и с учетом получим ;

поступательное движение: ;

 

3) В общем случае приведения моментов сопротивления при наличии поступательно движущихся и вращающихся масс

 

Методы расчета мощности

 

Выбор мощности двигателя при стационарной нагрузке осуществляется по условию (ближайший больший по каталогу). В этом случае двигатель подошел по нагреву.

Рассмотрим выбор мощности двигателей при переменной нагрузке:

 

1. Метод средних потерь (прямой метод).

В основе метода лежит нагрузочная диаграмма. Рассмотрим прямой метод учета потерь в двигателе

 

1) Рассчитывается средняя мощность на валу двигателя по формуле

, Закон Джоуля-Ленца

Потери в двигателе пропорциональны активной мощности. Таким образом, нагрев двигателя определяется не , а . Отсюда возникает задача расчета потерь.

2) выбор мощности двигателя ,

где k= 1,2...1,3 – коэффициент запаса, учитывающий пропорциональность потерь квадрату тока;

3) Расчет потерь при различных нагрузках с использованием каталожных кривых по формуле

 

4) определяются средние потери за цикл ;

5) выбор мощности двигателя по условию , где - двигатель подошел по нагреву;

6) выбранный двигатель должен быть проверен на перегрузку и пусковые условия

ДПТ: , ;

АД: ,

 

Эквивалентные методы

Данные методы относятся к косвенным, поскольку косвенно учитывают потери в электрической машине.

1) Метод эквивалентного тока.

Рассчитывается некоторый эквивалентный ток, потери от которого равнозначны фактическим при переменной нагрузке т.к.

; - двигатель подошел по нагреву.

2) Метод эквивалентного момента при Ф-const

; - двигатель подошел по нагреву.

3) Метод эквивалентной мощности при Ф-const, -const

; - двигатель подошел по нагреву.

Затем выбранный двигатель должен быть проверен на перегрузку и пусковые условия.

 

Наиболее широкое применение у метода эквивалентного тока, наиболее узкое у метода эквивалентной мощности. Методы эквивалентного тока и мощности не применимы при двухзонном управлении так как содержат блоки произведений в формулах , . Более точным является метод средних потерь (прямой метод).

 

Замечание: При повторно-кратковременный режиме двигатель выбирается из условия .

;

Здесь методы эквивалентного момента и тока практически не используются. В случае, если нагрузка в разных циклах неодинакова, рассчитывают среднюю ПВ с учетом n циклов.