4.3. Обобщенная электромеханическая система с линеаризованной механической характеристикой

Обращаясь к выполненному в гл. 3 анализу электромеханических свойств двигателей различного вида, можно установить, что при определенных условиях механические характеристики принципиально разнотипных двигателей описываются идентичными уравнениями. Соответственно в этих границах аналогичны и основные электромеханические свойства двигателей, что создает предпосылки для обобщенного изучения динамики электромеханических систем.

Возможность такого обобщения вытекает непосредственно из сравнения уравнений динамической жесткости, полученных в гл. 3 для двигателей с независимым возбуждением (3.44), с последовательным и смешанным возбуждением при линеаризации в окрестности точки статического равновесия (3.62) и для асинхронного двигателя при линеаризации рабочего участка характеристики при питании от источника напряжения (3.96) и тока (3.111,а). Все эти уравнения аналогичны по форме и отличаются только выражениями статической жесткости  и электромагнитной постоянной времени Т_э (Т_я). Следовательно, распространив обозначение Т_э на двигатели постоянного тока (Т_я- Т_э), получим следующую форму записи уравнений динамики линеаризованных электромеханических систем:

Уравнения (4.5) являются обобщенными уравнениями динамики электромеханической системы с двигателем, обладающим линейной или линеаризованной механической характеристикой, динамическая жесткость которой описывается передаточной функцией апериодического звена с коэффициентом р и постоянной времени Т_э:

У равнениям (4.5) соответствует структурная схема обобщенной электромеханической системы, приведенная на рис.4.5.

Уравнения (4.5) и структурная схема на рис.4.5 справедливы для любого электропривода, уравнение механической характеристики которого в рассматриваемом процессе может быть с приемлемой точностью представлено первым уравнением системы (4.5), а механическую часть удовлетворительно представляет двухмассовая расчетная схема механической части. Особенности применяемого двигателя при этом отражаются в конкретном смысле переменных и выражениях параметров. Для двигателя с независимым возбуждением

Для двигателей с последовательным и смешанным возбуждением при линеаризации в окрестности точки статического равновесия

Для асинхронного двигателя при линеаризации рабочего участка его механической характеристики в области S<S_k

Выражения М_k и s_k для питания от источников напряжения и тока были получены в гл.3.

Обобщенная электромеханическая система с механической характеристикой, описываемой линейным дифференциальным уравнением первого порядка, является основным объектом изучения теории электропривода. Она правильно отражает основные закономерности, свойственные реальным нелинейным электромеханическим системам в режимах допустимых отклонений от статического состояния, и благодаря простоте обеспечивает возможность обобщенного анализа этих закономерностей методами теории автоматического управления.

Для анализа основных особенностей динамики электропривода с синхронным двигателем возможна линеаризация системы (4.4) путем использования приближенного уравнения механической характеристики (3.122). Полагая механические связи абсолютно жесткими (с₁₂), можно описать динамические процессы синхронного электропривода следующей системой уравнений:

Структурная схема электромеханической системы с синхронным двигателем при допущениях, соответствующих (4.10), представлена на рис.4.6.