Энергетические характеристики следящих приводов постоянного тока

Учитывая, что основные преобразования энергии главным обра­зом происходят в ИД привода, энергетические характеристики приво­да рассматриваются как характеристики системы У — ИД.

Все способы управления ИД постоянного тока можно разбить на способы непрерывного и прерывного управления. Последние благо­даря развитию полупроводниковой техники находят все более широ­кое применение. В связи с этим энергетическим характеристикам им­пульсных и релейных следящих приводов в книге уделено особое вни­мание. Эти характеристики сравниваются с характеристиками приводов, которые имеют непрерывные способы управления ИД.

Рассмотрим энергетические характеристики для ИД постоянного тока в некотором динамическом режиме. При записи выражений будем полагать, что ИД имеет линейные механические характеристики и в нем отсутствуют потери мощности на вихревые токи. Не учитываем также мощность, потребляемую обмоткой возбуждения, и потери в силовом редукторе. Учитывая эти допущения, мощность, потребляемая ИД от источника питания (идеального усилителя мощности),

Учитывая равенство , имеем

(14.1)
Так как и , то при М_с.н.с=const имеем

(14.2)

С учетом этого соотношения выражение для можно записать в виде

(14.3)
Выражение (14.3) дает баланс мощностей в ИД. Первое слагаемое в правой части этого выражения представляет значение полезной механической мощности на выходном валу следящего привода, второе — потери мощности в цепи якоря ИД, третье — мощность, расходуемую на изменение кинетической энергии вращающихся частей привода, и четвертое - мощность, расходуемую на изменение энергии элект­ромагнитного поля обмотки якоря ИД.

В статическом режиме ( ) имеем, что

где

В динамическом режиме к этой мощности добавляются слагаемые мощности, расходуемой на изменение кинетической энергии вращаю­щихся частей привода, и энергии электромагнитного поля обмотки якоря.

Для статического режима выражения для P_{потр.дв} с учетом зависимостей и можно записать так:

(14.4)

На рис. 14.1 приведен график зависимости P_{потр.дв}=f(Ω_c). Этот график показывает, что P_{потр.дв} линейно растет с увеличением угловой
скорости ИД, а при М_с.н.с=0 потребляемая мощность Р_{потр.дв}=0.

Рис.14.1

Рассмотрим энергетические характеристики ИД при гармоничес­ком законе движения выходного вала следящего привода.

Мгновенная мощность, потребляемая ИД от источника питания, определяется выражением (14.1). Пусть момент сопротивления на­грузки определяется выражением

(14.5)
где с_ш - коэффициент шарнирного мо­мента (позиционной составляющей мо­мента сопротивления нагрузки), с_ш учи­тывает в линейном приближении зависи­мость шарнирного момента относительно оси поворота поверхности управления ЛА от аэродинамических сил, действую­щих на эту поверхность; φ_с - угол пово­рота выходного вала следящего привода.

При гармонических колебаниях выходного вала следящего при­вода

(14.6)
где φ_сm, ω - соответственно амплитуда и частота колебаний выходного вала следящего привода, имеем

(14.7)

(14.8)
Тогда выражения для М_с, i_я и имеют вид

(14.9)

(14.10)

(14.11)
Учитывая эти соотношения, выражение для мгновенной мощности, потребляемой ИД, принимает вид

(14.12)
Среднее значение мощности, потребляемой ИД от источника питания,

(14.13)

Учитывая структуру выражения, можно сказать, что при моменте сопротивления нагрузки, определяемой соотношением (14.5), среднее значение механической мощности на выходном валу следящего привода при гармоническом законе его движения равно нулю. Среднее значение мощности, потребляемой ИД, равно мощности потерь в обмотке якоря ИД. Естественно, что на частоте механического резонанса нагрузки значение Р_{потр.ср.дв}=0.

Очевидно, что реальные энергетические характеристики следящего привода зависят не только от свойств ИД, но и от способа управления им.