Глава четвертая

ДИНАМИКА ОБОБЩЕННОЙ РАЗОМКНУТОЙ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Общие сведения

В предшествующих главах свойства механической части электро­привода, с одной стороны, иэлектромеханического преобразователя — с другой, рассматривались обособленно от электромеханической сис­темы в целом, составными частями которой они являются. Такое рассмотрение позволило выявить особенности механической части как динамического объекта, приводимого в движение и управляемого электромагнитным моментом двигателя без учета свойств применяе­мого двигателя. Этот же подход позволил рассмотреть важнейшие характеристики процессов электромеханического преобразования энер­гии в различных двигателях, проанализировать динамические особен­ности этих процессов также без непосредственного учета конкретных данных механической части электропривода. Полученный материал позволяет приступить к изучению взаимодействия электромеханиче­ского преобразователя с приводимой в движение механической частью в единой электромеханической системе.

Задачей данной главы является изучение динамических свойств разомкнутых электромеханических систем, рассматриваемых как объ­ект управления. В практике современного электропривода значитель­ное место занимают разомкнутые системы электропривода с релейно-контакторным управлением. Изучение материалов данной главы должно дать достаточные представления о характере переходных процессов электроприводов, о колебательности электромеханических систем, о расхождениях между статическими и динамическими харак­теристиками при изменениях нагрузки электропривода.

Эти же динамические особенности, а также передаточные функ­ции и частотные характеристики электропривода по управлению и возмущению имеют основополагающее значение для анализа и син­теза замкнутых систем автоматического регулирования координат электромеханической системы. Из теории автоматического управления известно, что динамические свойства замкнутых систем определяются свойствами разомкнутой системы, ее передаточными функциями и частотными характеристиками. Знание свойств объекта необходимо при синтезе замкнутых систем регулируемых электроприводов, обла­дающих требуемым быстродействием, колебательностью и точностью отработки заданных режимов.

В результате изучения материалов данной главы необходимо знать математическое описание динамики и структурные схемы элект­ромеханических систем, уметь с его помощью анализировать динами­ческие свойства различных электроприводов, пользуясь частотным методом теории управления, классическим методом решения линейных дифференциальных уравнений, а также современной вычислительной техникой. При пользовании линеаризованными моделями электро­механических систем необходимо помнить о присущих реальным системам нелинейностях и уметь оценивать влияние наиболее суще­ственных нелинейностей на динамические свойства и характеристики электроприводов.

Как установлено, в общем случае механическая часть электро­привода обладает свойствами весьма слабо демпфированного коле­бательного звена. Необходимо уметь анализировать особенности взаимодействия электромеханического преобразователя с упругой ме­ханической системой, правильно оценивать влияние электрических параметров на колебательность, точность, динамические нагрузки электроприводов с упругими механическими связями. Без правильного понимания эффекта демпфирования упругих механических колебаний электроприводом, без умелого использования этого явления успешно решать наиболее сложные задачи современного автоматизированного электропривода практически невозможно. Первые представления об этом эффекте закладываются в данной главе и развиваются в даль­нейшем изложении и в других специальных дисциплинах.

Для успешного освоения сложных вопросов динамики разомкну­тых 'систем электропривода перед изучением данного материала необходимо проверить знание ряда конкретных вопросов из пред­шествующих учебных дисциплин, К их числу относятся математи­ческие методы решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений, корневые и частотные оценки колебательности динами­ческих систем, свойства реального колебательного звена, изученные в теории управления,

В результате изучения должны быть получены практические навыки расчета частотных характеристик и переходных процессов разомкнутых электромеханических систем. Приобретение и развитие этих навыков должны обеспечиваться практическими занятиями по курсу и самостоятельной работой студентов при выполнении курсо­вой работы и изучении примеров расчета.