Ward Leonard Metodo de Kontrolo de Rapideco aŭ Kontrolo de Armaturovoltago

La metodo de Ward Leonard por regado de rapido funkcias per reganta la voltagon aplikitan al armaturo de motoro. Ĉi inova proksimo estis unue prezentita en 1891, markante signifan progreson en la kampo de regado de elektraj motoroj. La figuraĵo sube montras la konnektan diagramon por realigi la metodon de Ward Leonard por regi la rapidon de DC-paralela motoro, donante klaran vizualan reprezenton de la sistemo-konfiguro kaj operacio.

En la supre priskribita sistemo, M reprezentas la ĉefan DC-motoron, kies turna rapido estas la celo de la regado, dum G estas aparte eksitata DC-generilo. La generilo G estas povigita per tri-faza divenanta motoro, kiun povas esti aŭ indukta motoro aŭ sinkrona motoro. La kunmeto de la AC-divenanta motoro kaj la DC-generilo kutime estas nomita Motor-Generilo (M-G) aro.

La elputra voltago de la generilo povas esti regita per modifado de la kampa kuranto de la generilo. Kiam ĉi tiu regita voltago estas direkt-elektrovite al la armaturo de la ĉefa DC-motoro, ĝi kaŭzas respondecan ŝanĝon en la rapido de motoro M. Por certigi konstantan efikecon dum la regado de rapido, la kampa kuranto Ifm de la motoro estas daŭrigita je konstanta nivelo, kiu en turne daŭrigas la kampfluksen ϕm de la motoro stabila. Aldone, dum regado de la motorrapido, la armaturkuranto Ia de la motoro estas regulata por kongrui sian nominalan valoron. Per variado de la produktita kampa kuranto Ifg, la armaturvoltago Vt povas esti regita de nul ĝis sia nominala valoro. 

Ĉi tiu regado de voltago rezultas en la motorrapido ŝanĝiĝante de nul ĝis sia bazrapido. Ĉar la procezo de rapidorigado estas ekzekutita kun la nominala kuranto Ia kaj konstanta kampfluks ϕm de la motoro, konstanta momenteto estas atingita, ĉar momenteto estas direkte proporcia al la produto de la armaturkuranto kaj la kampfluks ĝis la nominala rapido. Konsiderante ke la produto de momenteto kaj rapido difinas potencon, kaj momenteto restas konstanta en ĉi tiu situacio, potenco iĝas direkte proporcia al rapido. Konsekvencaje, kiam la elputa potenco pliiĝas, la rapido de la motoro pliiĝas responde. 

La karakterizoj de momenteto kaj potenco de ĉi tiu rapidorigada sistemo estas ilustritaj en la figuraĵo sube, donante vizualan reprezenton pri kiel ĉi tiuj parametroj interagi kaj ŝanĝiĝas dum operacio.

Por resumo, la armaturvoltaga regometodo ebligas atingi konstantan momenteton kaj variablan potencan divenon por rapidoj sub la bazrapido. Aliflanke, la kampfluksregometodo eniros en efekto kiam la rapido superas la bazrapidon. En ĉi tiu operacia modo, la armaturkuranto estas konstante daŭrigita je sia nominala valoro, kaj la generilvoltago Vt restas konstanta.

Kiam la kampkuranto de la motoro malpliiĝas, la kampfluks de la motoro ankaŭ malkreskas, efektive malfortigante la kampon por atingi pli altajn rapidojn. Konsiderante ke Vt Ia kaj E Ia restas konstantaj, la elektromagnetmomenteto estas direkte proporcia al la produto de la kampfluks ϕm kaj la armaturkuranto Ia. Konsekvencaje, malpliiĝo de la kampfluks de la motoro kondukas al malpliiĝo de momenteto.

Konsekvence, momenteto malpliiĝas kiam la rapido pliiĝas. Do, en la kampregada modo, por rapidoj super la bazrapido, konstanta potenco kaj variabla momentetoperacio estas atingita. Kiam larĝa-rangaj rapidorigadoj estas necese, kombinacio de armaturvoltaga rego kaj kampfluksregado estas uzita. Ĉi tiu kombinita proksimo permesas la rilaton de la maksimuma al minimuma havebla rapido etendiĝi de 20 ĝis 40. En fermit-cirkvitaj regosistemoj, ĉi tiu rapidorango povas esti etendita ĝis 200.

La divenanta motoro povas esti aŭ indukta motoro aŭ sinkrona motoro. Indukta motoro kutime funkciadas je malantaŭa potencafaktoro. Kompare, sinkrona motoro povas esti funkciigita je antaŭa potencafaktoro tra supereksito de sia kampo. Super-ekcitita sinkrona motoro produktas antaŭan reaktivpotencon, kiu efektive kompensas la malantaŭan reaktivpotencon konsumitan de aliaj induktaj ŝarĝoj, tial plibonorigante la tutan potencafaktoron.

Kiam traktante pezajn kaj intermitentajn ŝarĝojn, ofte estas uzata slip-ring-indukta motoro kiel la primara divenilo, kaj flugroto estas montita sur sia akso. Ĉi tiu konfiguro, konata kiel la Ward Leonard - Ilgenera skemo, helpas eviti signifajn fluktuojn en la proviza kuranto. Tamen, kiam sinkrona motoro servas kiel la divenanta motoro, montado de flugroto sur sia akso ne povas redukti fluktuojn, ĉar sinkrona motoro ĉiam funkciadas je konstanta rapido.

Avantaĝoj de Ward Leonard Diveniloj

• La divenilo de Ward Leonard oferas kelkajn klavajn avantaĝojn:

• Ĝi ebligas glatan rapidorigon de DC-motoro super larĝa rango en ambaŭ direktoj.

• Ĝi havas intrinsekan frenkapablecon. Per uzo de super-ekcitita sinkrona motoro kiel la divenilo, la malantaŭaj reaktivvoltamperoj estas kompensitaj, plibonorigante la tutan potencafaktoron.

• En aplikoj kun intermitentaj ŝarĝoj, kiel roloferoj, indukta motoro kun flugroto povas esti uzata por glatigi la intermitentan ŝarĝadon, reduktante ĝian efikon sur la sistemon.

Malavantaĝoj de Klasika Sistemo de Ward Leonard

La klasika sistemo de Ward Leonard, kiu dependas de rotantaj Motor-Generilo aron, havas la jenajn limigojn:

• La komenca investo por la sistemo estas grandega pro la bezono instali motor-generilon aron kun sama grado kiel la ĉefa DC-motoro.

• Ĝi havas grandegan fizikan grandon kaj signifan pezon.

• Ĝi postulas grandegan plankspacon por instalo. La fundamento bezonata por la sistemo estas kostega.

• Frequentaj mantenoj estas necesaj.

• Ĝi suferas pli altajn perdojn dum operacio.

• Ĝia tuta efikeco estas relative malalta.

• La divenilo produktas signifan kvanton de bruado.

Aplikoj de Ward Leonard Diveniloj

Ward Leonard diveniloj estas ideala por scenaroj kie glata, duobla-direkta, kaj larĝa-ranga rapidorigo de DC-motoroj estas esenca. Iuj komunaj aplikoj inkluzivas:

• Rofoferoj

• Liftaroj

• Kranaroj

• Paperferoj

• Diesel-elektraj lokomotivoj

• Minhakiloj

Solid State Control aŭ Stata Sistemo de Ward Leonard

En modernaj aplikoj, la Stata Sistemo de Ward Leonard estas vaste preferata. En ĉi tiu sistemo, la tradicia rotanta motor-generilo (M-G) aro estas anstataŭigita per solida ŝtata konvertilo por kontroli la rapidon de la DC-motoro. Kontrolitaj rektililoj kaj tranĉiloj estas komune uzataj kiel konvertiloj.

Kiam la povfonto estas AC-fonto, kontrolitaj rektililoj estas uzataj por transformi la fiksitan AC-fontvoltagon en variablan DC-fontvoltagon. En la okazo de DC-fonto, tranĉiloj estas uzataj por obteni variablan DC-voltagon el la fiksita DC-fonto.

En alternativa formo de la divenilo de Ward Leonard, ne-elektraj primaraj diveniloj ankaŭ povas esti uzataj por diveni la DC-generilon. Ekzemple, en DC-elektraj lokomotivoj, la DC-generilo estas povigita per dizela motoro aŭ gazturbino, kaj ĉi tiu aron estas ankaŭ aplikebla en ŝippropulsaj diveniloj. En tiaj sistemoj, regenera frenado ne estas eble ĉar energio ne povas fluvi en la inversa direkto tra la primara divenilo.