Ward Leonard kiirusregulatsiooni meetod või ümberkandja pingereglitsemine
Ward Leonard kiirusregulatsiooni meetod töötab armatuuri pinnal rakendatava voltagemääruse kaudu. See innovaatiline lähenemine esitati esmakordselt 1891. aastal, märgides olulist sammu edasi elektrimootorite kontrolli valdkonnas. Allpool on näidatud Ward Leonard meetodi ühendusskeem DC rööpkaheksa moitori kiiruse reguleerimiseks, mis pakub selget visuaalset kirjeldust süsteemi konfiguratsioonist ja tööst.
Ülaltoodud süsteemis tähistab M peamist DC moortori, mille pöörlemiskiirust tahetakse kontrollida, samas kui G on eraldi jahutatav DC geneerator. Geneator G on varustatud kolmefaasis vedamismootoriga, mis võib olla kas induktiivne moor või sinkroonne moor. AC vedamismoori ja DC geneatori paaritust tavaliselt nimetatakse Motor-Generator (M-G) kompleektiks.
Geneatori väljundvoltaget saab muuta geneatori väljamääruse muutmise kaudu. Kui see muudetud voltagi antakse otse peamise DC moori armatuuri, tekitab see vastavalt muutuva moori M kiiruse. Kiiruse reguleerimise ajal hoidetakse moori väljamäärust Ifm konstandina, mis omakorda hoiab moori väljaflukti ϕm stabiilseks. Lisaks, kiiruse kontrollimisel reguleeritakse moori armatuuri voolu Ia vastavalt sellele määrapärasele väärtusele. Luues geneatori väljamääruse Ifg, saab armatuuri voltagi Vt reguleerida nullist määrapärase väärtuseni.
See voltagi muutus tulemab moori kiiruse muutumisest nullist aluskiirusest. Kuna kiiruse reguleerimine toimub määrapärase voolu Ia ja konstantse moori väljaflukti ϕm korral, saavutatakse konstantne moment, kuna moment on otseselt proportsionaalne armatuuri voolu ja väljaflukti korrutisega kuni määrapärase kiiruse. Kuna momenti ja kiiruse korrutis defineerib võimu, ja moment jätkab olevat konstantne selles stsenaariumis, muutub võim otseselt proportsionaalne kiirusega. Seega, kui võimuväljund suureneb, suureneb ka moori kiirus.
Selle kiiruse reguleerimissüsteemi momenti ja võimu omadusi illustreerib allpool olev joonis, pakkudes visuaalset kirjeldust nende parameetrite interaktsioonist ja muutumisest töö käigus.
Kokkuvõttes võimaldab armatuuri voltagi reguleerimismeetod saavutada konstantse momenti ja muutuva võimu juhtimist aluskiirusest madalamate kiiruste korral. Teisiti, väljaflukti reguleerimismeetod astub jõust, kui kiirus ületab aluskiiruse. Selle operatiivreesi korral hoidetakse armatuuri voolu konstandina, ja geneatori voltagi Vt jääb konstandiks. Kui moori väljamäärus väheneb, väheneb ka moori väljaflukti, nõrgendades välja, et saavutada kõrgemad kiirused. Kuna Vt Ia ja E Ia jäävad konstandiks, on elektromagnetiline moment otseselt proportsionaalne väljaflukti ϕm ja armatuuri voolu Ia korrutisega. Seega, moori väljaflukti vähendamine viib momenti vähenemiseni. Tulemuseks on, et moment väheneb, kui kiirus suureneb. Seega, välja reguleerimise režiimis, ületades aluskiiruse, saavutatakse konstantne võim ja muutuv moment. Laiema ulatusega kiiruse reguleerimiseks kasutatakse armatuuri voltagi reguleerimise ja väljaflukti reguleerimise kombinatsiooni. See kombinatsioon võimaldab maksimaalse ja minimaalse saadaoleva kiiruse suhte ulatuda 20st 40ni. Sulgeline kontrollisüsteemis võib seda kiiruseservaldust laiendada kuni 200ni.
Vedamismoor võib olla kas induktiivne moor või sinkroonne moor. Induktivne moor tavaliselt töötab taganenud võimsuse teguriga. Vastupidiselt, sinkroonmoorit saab ületjahutuse kaudu töötlada eelnenud võimsuse teguriga. Ületjahutatud sinkroonne moor genereerib eelnenud reaktiivset võimu, mis kompenseerib teiste induktiivsete laadude tarvitavaid taganenud reaktiivset võimu, parandades seeläbi üldist võimsuse tegurit. Raskete ja lõhklikute laadudega tegelemisel kasutatakse tihti vedamismootorina liugringinduktiivset moorit, millel on teljele paigaldatud lennuk. See konfiguratsioon, mida tuntakse Ward Leonard - Ilgener skeemina, aitab vältida suuri fluktuatsioone tarnivoolus. Kuid kui sinkroonne moor on vedamismootorina, ei saa lennuki paigaldamisel teljele vältida fluktuatsioone, kuna sinkroonne moor töötab alati konstantse kiirusega.
Ward Leonard juhtimise eelised
Ward Leonard juhtimine pakub mitmeid olulisi eeliseid:
See võimaldab sileda DC moori kiiruse reguleerimist laia ulatuses mõlemas suunas.
See omab omanäolisi brekid. Kasutades ületjahutatud sinkroonmoorit juhtimiseks, kompenseeritakse taganenud reaktiivsed volt-amperid, parandades üldist võimsuse tegurit.
Lõhklike laadudega rakendustes, nagu purgimillid, saab kasutada induktiivset moorit koos lennukiga, et sileda lõhklikku laadust, vähendades selle mõju süsteemile.
Klassikalise Ward Leonard süsteemi puudused
Klassikaline Ward Leonard süsteem, mis sõltub keerlevatest Motor-Generator kompleektidest, omab järgmisi piiranguid:
Süsteemi algne investeering on suur, kuna nõutakse motor-generaatorikomplekti, mis on sama spetsifikatsiooniga kui peamine DC-moor.
See on füüsilt suur ja raske.
See nõuab suurt põrandapindala installimiseks. Süsteemi jaoks vajalik alus on kulukas.
Sagedane hooldus on vajalik.
Töös tekivad suured kaotused.
Selle üldine efektiivsus on suhteliselt madal.
Juhtimine tekitab suure müra.
Ward Leonard juhtimise rakendused
Ward Leonard juhtimine on ideaalne olukordades, kus on vaja siledat, kahesuunalist ja laia ulatusega DC moori kiiruse reguleerimist. Mõned tavalised rakendused hõlmavad:
Purgimillid
Liftid
Kranid
Paberimillid
Diisel-elektrilised rongid
Mina hooldused
Solid State Control või Statiline Ward Leonard süsteem
Moderna rakendustes on laialdaselt eelistatud statiline Ward Leonard süsteem. Selles süsteemis on traditsiooniline keerlev motor-generaator (M-G) kompleekt asendatud soliidsega konverteerijaga, mis kontrollib DC moori kiirust. Kontrollitud rektifikaatorid ja chopperid on tavaliselt kasutatavad konverteerijana. Kui energiallikas on AC tarnitus, kasutatakse kontrollitud rektifikaatoreid, et muuta kindel AC tarnivool muutuva DC tarnivooluks. DC tarnil puhul kasutatakse choppereid, et saada muutuv DC voltagi kindlast DC allikast. Alternatiivsel Ward Leonard juhtimisel võidakse kasutada ka mittetehilisi primitiive mooride DC geneatori juhtimiseks. Näiteks diiesel-elektrilistes rongides või laevade propulsioonijuhtimises võib DC geneatori võimsust tuua dieseli mootor või gaasi turbiin. Sellistes süsteemides ei ole taastuv bröndimine võimalik, kuna energia ei saa voolata primitivi kaudu tagasi.
