Построение нагрузочной диаграммы электропривода является обязательным этапом при расчете мощности электродвигателя. Только на основе нагрузочной диаграммы можно проверить соответствие предварительно выбранной мощности электрической машины заданному режиму работы исполнительного механизма, как по перегрузочной способности, так и по нагреву. Построение нагрузочной диаграммы также предоставляет возможность выявить действительные условия работы исполнительного механизма при выбранном типе электропривода. Как правило, скорость электропривода и, как следствие рабочей машины, не остается постоянной, а непрерывно изменяется в результате колебания нагрузки и наличия некоторого наклона механической характеристики. На изменение скорости влияет и принудительное ее регулирование для соответствия требуемой технологии. Действительные значение скоростей и ускорений на отдельных этапах работы механизма могут быть выявлены лишь после расчета переходных процессов. Таким образом, только нагрузочная диаграмма привода определяет действительный характер движения системы.
Нагрузочная диаграмма электропривода, как правило, не похожа на нагрузочную диаграмму рабочей машины. Совпадение их может иметь место лишь при абсолютно жесткой механической характеристике, как у синхронного электродвигателя, или при нулевом значении момента инерции системы. Второй случай практически нереален, так как сама электрическая машина обладает весьма значительным моментом инерции. Если механическая характеристика электродвигателя имеет некоторый наклон, то нагрузочная диаграмма электропривода Мд = f(t), Pд = f(t) вследствие работы маховых масс всегда имеют более сглаженный характер, чем нагрузочные диаграммы рабочей машины. При пиках нагрузки маховые массы отдают часть запаса кинетической энергии, облегчая работу электрической машины. При сбросе нагрузки – наоборот, происходит зарядка маховых масс и электродвигатель при этом должен создавать момент, больший, чем момент, обусловленный статической нагрузкой. В случае J = ∞ имело бы место полное выравнивание графика нагрузки электрической машины, то есть при этом получили бы постоянный динамический момент Мд = const.
Иногда при резких пиковых нагрузках с целью сглаживания нагрузочной диаграммы электродвигателя искусственно увеличивают момент инерции, устанавливая маховик. При этом оказывается возможным выбирать двигатель не по перегрузочной способности, а по условиям нагрева, в результате чего номинальная мощность электрической машины может быть существенно снижена. Сглаживание диаграммы приводит также к уменьшению среднеквадратичного значения тока и, следовательно, к уменьшению потерь в обмотках электродвигателя. Также нужно иметь в виду, что установка дополнительного маховика приводит к увеличению момента холостого хода, следствием чего становится возрастание вентиляционных потерь и потерь в подшипниках.
Совершенно естественно, что установка маховика влечет за собой увеличение расходов электроэнергии и требует дополнительных капитальных затрат. Поэтому целесообразность наличия маховика должна быть подтверждена технико-экономическим расчетом. Как правило, приходится рассматривать несколько вариантов электроприводов с двигателями различной мощности и разными величинами дополнительных маховых масс и выбирать наиболее экономичный с точки зрения капитальных затрат и эксплуатационных расходов.
Использование маховиков в приводах с пиковой нагрузкой позволяет также снизить пики тока в питающей сети и улучшить условия работы других электроприемников. Однако в настоящее время при современном преобразовательном оборудовании и больших мощностях заводских подстанций вопрос о сглаживании графиков нагрузки потребителей электрической энергии не является актуальным. Поэтому вопрос об установке маховике решается исключительно с точки зрения технико-экономической целесообразности для конкретного электропривода.
