Главным недостатком метода эквивалентного тока является необходимость предварительного выбора электродвигателя и его параметров.
Желательно выбор мощности электрической машины связать с режимом работы производственного механизма, положив в основу выбора график момента последнего.
Такую возможность вполне может предоставить метод эквивалентного момента. Основывается он на том, что в электродвигателях, работающих при постоянной величине магнитного потока Ф = const, момент пропорционален току, то есть МЭМ = смФI или МЭМ = кмI. Данный метод применим для электроприводов с двигателями постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ, работающих при постоянном потоке Ф = const. С известными допущениями он может быть применен для трехфазных асинхронных электродвигателей, работающих при нагрузках близких к номинальным.
Момент асинхронного электродвигателя равен:
То есть последний зависит не только от тока ротора и магнитного потока, но и от коэффициента мощности, который изменяется вместе с нагрузкой электродвигателя cos φ2 ≠ const.
Очевидно, в некотором диапазоне нагрузок (фигура ниже) с известными допущениями коэффициент мощности может быть принят cos φ2 ≈ const, тогда и kм ≈ const.
При сделанных допущениях, умножив обе части равенства (2) на kм, получим:
В тех случаях, когда момент не пропорционален току, применять данную формулу нельзя. В частности, при работе ДПТ НВ с регулированием скорости вращения путем изменения тока возбуждения необходимо в диаграмму моментов вводить поправки, которые бы сделали ординаты кривой моментов пропорциональными току.
Рассмотрим введение поправок на примере диаграммы механизма, приводимого во вращения ДПТ НВ при работе с ослабленным потоком.
Ниже изображены графики скорости и момента электрической машины:
В рассматриваемом случае механизм требует скорости вращения выше основной nосн, что достигается путем уменьшения тока возбуждения.
Для обеспечения интенсивного разгона при заданном пусковом токе целесообразно вести ускорение электрической машины при номинальном потоке и лишь после достижения скорости nосн снижать магнитный поток.
На участках диаграммы, где двигатель вдет работу с полным магнитным потоком, ток полностью пропорционален ординатам (моменту) графика. В части диаграммы, где машина работает на скорости выше nосн данная пропорциональность нарушается.
Если при полном магнитном потоке двигатель, развивая момент Мд, потребляет из сети ток Iя, то развивая тот же момент Мд при ослабленном потоке Ф/, он будет потреблять из сети больший ток Iя. Таким образом, на участках с ослабленным магнитным потоком график не отражает реальной картины нагрева.
Для того чтобы иметь возможности использовать метод эквивалентного момента для этого случая, необходимо в график внести такие поправки, при которых его ординаты стали бы пропорциональны току. Исходя из равенств моментов двигателя при работе с полным и ослабленным магнитным потоком, можно записать:
Пользуясь выражением ЭДС, можно отношение магнитных потоков заменить отношением легко измеряемых скоростей вращения.
Пренебрегая падением напряжения в якорной цепи, что вполне допустимо, если нет добавочного сопротивления в данной цепи, можем положить:
При ослабленном магнитном потоке будем иметь аналогичное выражение U ≈ ceФ/n/ , что дает возможность написать:
Подставляя в выражение тока якоря вместо отношения магнитных потоков равное ему отношение скоростей вращения, получим:
График момента после внесения поправок, учитывающих ослабления магнитного потока, отображен на графике пунктиром. После этой операции ординаты графика моментов становятся пропорциональными току и, следовательно, график отображает картину нагрева двигателя.
