Построение нагрузочных диаграмм
Что бы определить возможные перегрузки двигателя во времени нужно знать, как изменяется момент, и мощность двигателя в течение рабочего цикла, то есть иметь нагрузочную диаграмму элетропривода.
Нагрузочными диаграммами называют графические зависимости момента и мощности электропривода (иногда и тока двигателя) от времени.
Рассмотрим построение нагрузочной диаграммы электропривода подъемника (Рис 17.4)
Рис 5.1 Нагрузочная диаграмма электропривода подъемника
Кинематическая схема подъемника обеспечивает уравновешивание противовесом Пр момента оси каната и кабины «К» без груза. Двигатель ДВ через редуктор Ред вращает шкив Ш со скоростью 
На Рис. 5.1а приведена диаграмма зависимости скорости ω(t) привода от времени, которая задана производительностью и механическим оборудованием подъемника для одного цикла подъма.
Где:
– время ускорения (от включения лебедки до набора постоянной скорости)
– время подъема с постоянной скоростью
– время замедления спуска груза перед остановкой.
– время паузы перед моментом опускания груза.
– время опускания груза (суммарный статический момент – 
совпадает с направлением движения при спуске и на диаграмме меняется его знак)
На Рис. 5.1б диаграмма 
показывает зависимость от времени приведенного к валу двигателя суммарного статического момента сопротивления , который состоит из суммы двух моментов 
и 
:
Первый момент создаётся грузом 
, совершающим поступательное движение вверх со скоростью 
;
Второй момент 
создаётся редуктором.
+
При подъеме и опускании груза статический момент 
обычно не одинаковый.
– момент статического сопротивления создаваемого грузом, это активный момент, всегда действует в одну сторону и направлен в низ.
– момент статического сопротивления создаваемого редуктором.
В рассматриваемой кинематической схеме присутствует вращательное движение с двумя угловыми скоростями:
– скорость вала двигателя
– скорость вала редуктора
Мощность для вращательного движения:
P= 
Мощность поступательного движения – N, передаваемая от двигателя к грузу, поступательно движущемуся со скоростью – .
N = 
Момент: 
= R, R – радиус барабана лебёдки. 
– сила тяжести (вес груза).
На основе закона сохранения мощности движения при переходе от вращательного к поступательному приведём статические моменты и 
к скорости вала двигателя 
.
Приведем статические моменты сопротивления механизмов 
и 
к валу двигателя на основе закона сохранения мощности.
1. Мощность вала двигателя, вращающегося со скоростью ,переходит в поступательное движение груза – со скоростью – 
при к.п.д. передачи поступательного движения 
. При поступательном движении груза создается 
, приведенный к валу двигателя
= 
2. Приведём статический момент сопротивления 
, создаваемый выходным валом редуктора, вращающимся со скоростью 
к скорости вала двигателя
.
Где: 
– полезная мощность, которую получает от двигателя выходной вал редуктора;
– мощность, которая поступает в редуктор от вала двигателя, вращающегося со скоростью ;
– коэффициент полезного действия редуктора (к.п.д.).120213
= 
= 
Из выражения ( ) получили ( ) 
– момент сопротивления, создаваемый выходным валом редуктора, но приведенный к скорости вала двигателя.
В) Далее строим график динамического момента
при ускорении и замедлении подьёмника.
1. Время 
В начале подъма происходит ускорение от начальных скоростей поступотельного 
и врашательного движения 
до постоянной установившейся скорости 
под действием динамического момента 
, где 
ускорение поступательного движения груза .
2. Время . Затем происходит подъем с равномерной скоростью 
: при 
Затем замедление перед остановкой – отрицательное ускорение – dυ/dt.
3. Время – время замедления спуска груза перед остановкой – отрицательное ускорение – dυ/dt.
4. Время 
= 0.
5. Время - ускорение при спуске груза +
Где 
– приведенный к валу двигателя суммарный момента инерции движущихся масс.
Введем обозначения: 
– момент инерции двигателя
– момент инерции редуктора шкива лебедки
– момент инерции груза.
Значение 
- берут из Каталога для двигателя ориентировочной мощности (Р 
≈1.2G 
)и скорости ротора 
Привидения моментов инерции 
- вращающихся редуктора и шкива лебедки и 
поступательно движущихся масс производится на основе закона сохранения кинетической энергии:
17.5’
из 17,5’ найдем 
из g - ускорение (9,8 м/с) найдём 
Подставим значения 
и 
в уравнение для 
и получим
где: G - сила тяжести, вес груза 
, g=9,8 м/с
В расчетах электроприводов часто используют не момент инерции 
массы m с радиусом 
, а маховый момент:
, вес 
где D приведенный диаметр инерции [метр]
Время 
- нет ускорения, 
;
- идет замедление 
, 
- отрицательный;
- пауза 
;
- ускорение 
;
Алгебраическая сумма статического и динамического моментов времени даёт момент 
, который должен развивать двигатель. Из графика 
видно каким должен быть пусковой и максимальный (перегрузочный) моменты. В нашем случае пусковой момент является максимальным.
Диаграмма мощностей двигателя 
получена перемножением момента двигателя на его скорость:
На этом примере приведено построение нагрузочных диаграмм электродвигателя, момент и мощность которого изменяются в процессе цикла подъёма груза. Нагрузочные диаграммы электроприводов имеют разнообразный вид. По ним определяют номинальную мощность выбираемого двигателя для электропривода и сравнивают его пусковой и максимальный моменты с (заданными) или рассчитанными по диаграмме.