Продолжу классификацию моментов, которые нам встретятся, объединю в группы и перейду к первой из них.
Группа моментов нагрузки, они создают момент сопротивления на валу привода, т.е. предъявляют требования к мощности электропривода.
Для облегчения понимания этих моментов, удобнее будет рассмотреть конкретный пример. Допустим у нас на валу привода который мы желаем разогнать до скорости 1400 об/мин есть момент сопротивления 100 Нм. Совокупность этих двух параметров мы назовём рабочей точкой нагрузки. Разогнаться, согласно ТЗ, нас попросили за 1 сек и поставили перед фактом, что момент инерции нагрузки = 0,17 кг х м². Цикл работы 10 сек из которых 5 сек отводится на движение и 5 сек на паузу. Кроме момента инерции, все эти параметры для расчёта, вы можете найти на временной диаграмме и таблице на рисунке ниже. Последняя колонка показывает какой момент нагрузки мы получили на каждом участке движения.
Начнём с участка №2 – равномерного движения на котором мы видим наш момент сопротивления 100 Нм который называют статическим моментом нагрузки.
На участке разгона №1 момент = 125 Нм, называемый максимальным моментом нагрузки, состоит из 100 Нм статического момента и 25 Нм динамического момента нагрузки. Каким образом 1 сек времени разгона и момент инерции нагрузки = 0,17 кг х м². превратились в 25 Нм динамического момента, мы будем рассматривать позже.
На участке торможения №3 момент = 75 Нм, который называют моментом торможения нагрузки, состоит из 100 Нм статического момента и -25 Нм (со знаком минус) динамического момента нагрузки. Если мы начнём уменьшать время разгона и/или увеличивать момент инерции, то момент торможения может стать отрицательным, тогда его называют моментом генерации. Момент генерации важно учитывать при расчёте мощности генерации, которая влияет на выбор мощности тормозного резистора для преобразователя частоты.
Далее мы в той же последовательности рассмотрим, как выглядят полученные моменты, на электромеханической диаграмме подобранного электропривода.
Точка №2 соответствует участку №2 – равномерного движения и величина момента на ней так же 100 Нм. Всегда ли эти величины равны? Нет. В нашем случае трение подшипников двигателя крайне мало, и им можно пренебречь. Если бы мы подбирали электропривод с редуктором, то примерно 1-2% на ступень редуктора нужно было прибавить к моменту нагрузки, а у червячного редуктора это значение может доходить до 50%. Называется точка №2 статическая рабочая точка электропривода. Момент в этой точке статический рабочий момент электропривода
Точка №1 соответствует участку №1 – разгон электропривода. Как видим его величина на 15 Нм больше максимального момента нагрузки. К моменту инерции нагрузки у нас прибавился момент инерции ротора. Ранее это рассматривалось в теме момент инерции. Момент в этой точке называется максимальный рабочий момент электропривода. Иногда (сам грешу этим в общении с коллегами, но не с заказчиками) называется динамическим моментом нагрузки, подразумевая что статический момент и собственный момент инерции электропривода, в нем автоматически присутствует. На практике, поскольку большинство применений электропривода происходит с редуктором, а иногда и другими элементами трансмиссии, их моменты инерции мы так же должны учесть.
Точка №3 соответствует участку №3 – торможение электропривода. Величина этого момента уже на 15 Нм ниже по той же причине влияния момента инерции ротора. Момент в этой точке называется называют моментом торможения электропривода.
Красная точка S1 называется тепловой рабочей точкой электропривода, которая по оси скорости вычисляется как среднее значение скоростей на всём цикле движения с учётом пауз, разгонов и торможений. По оси моментов вычисляется как среднеквадратичное значение всех моментов на этом цикле. Если у нас цикл непредсказуемый или в нём есть участок движения больше 10 минут, то пользоваться этой точкой нельзя. В качестве тепловой рабочей точки мы должны использовать статическую рабочую точку электропривода №2.
С группой моментов сопротивления, нагружающих электропривод, т.е. предъявляющих требования к установленной мощности, мы закончили. Кривые (синяя и красная) которые изображены на графике, относятся к группе моментов развиваемым электроприводом, т.е. показывающих его энергетические возможности, мы рассмотрим в следующей теме.