Ward Leonard-háttur á hraðastýringu eða spennustýringu á armatúr
Ward Leonard-hraðastjórnuninn fer fram með því að breyta spennu sem er sent til armaturets á motor. Þessi nýsköpun var fyrst kynnt 1891 og merkti mikilvæg árangur í sviðinu af stjórnun eldmotora. Myndin hér að neðan sýnir tengingarmyndina fyrir Ward Leonard-hraðastjórnun DC-paralellmotors, sem veitir kláran sjónmynd af kerfiðs uppbyggingu og virkni.
Í ofangreindu kerfi tákna M aðal DC-motorinn sem er markmið stjórnunar, en G er óháður DC-frumari. Frumari G er dreifur af þrefása dreprimotor, sem getur verið annaðhvort induksjónsmotor eða samfellt gangandi motor. Par saman af AC-dreprimotor og DC-frumara er oft nefndur Motor-Generator (M-G) setur.
Spenna úr frumaranum er hægt að breyta með því að breyta rásströmi frumarans. Þegar þessi breytt spenna er send beint til armaturets á aðala DC-motorinn, valdi það viðeigandi breytingu á hraða motorsins M. Til að tryggja samræmda virkni á meðan hraði er stjórnaður, er rásstraumur Ifm á motornum haldinn fast, sem í síðari liður halda reikastraumi ϕm stöðug. Auk þess er armaturetstraumur Ia regludur til að passa við raðgreidda gildið hans. Með því að breyta myndaðu rásstrauminu Ifg, er hægt að stilla armaturetsspennu Vt frá núlli upp í raðgreidda gildið.
Þessi breyting á spennu valdi því að hraði motorsins breytist frá núlli upp í grunnhraðann. Þar sem hraðastjórnun fer fram með raðgreidda straumi Ia og stöðugum reikastraumi ϕm, er stöðugur snúrtorg náður, þar sem snúrtorg er beint hlutfall af margfeldinu milli armaturetstraums og reikastraums upp í raðgreidda hraðann. Þar sem margfeldi snúrtorgs og hraða skilgreinir orku, og snúrtorg er stöðugt í þessu tilfelli, verður orka beint hlutfall af hraða. Þegar orkutake er aukinn, aukast hraði motorsins eins og skal.
Eiginleikar snúrtorgs og orku hraðastjórnunarins eru sýndir í myndinni hér að neðan, sem veitir sjónmynd af því hvernig þessi parametrar vinna saman og breytast á meðan kerfið er í virkni.
Samkvæmt þessu er hægt að ná stöðugum snúrtorgi og breytilegri orku með stjórnun armaturetsspennu fyrir hraða undir grunnhraðann. En þegar hraði fer yfir grunnhraðann, kemur stjórnun reikastraums í veg. Í þessu virknisskipti er armaturetstraumur Ia haldinn stöðugt við raðgreitt gildi, og frumari-spennan Vt er stöðug.
Þegar rásstraumur á motornum er lækkur, lækkur einnig reikastraumur ϕm, sem sveikkar reika til að ná hærri hraða. Þar sem Vt Ia og E Ia eru stöðug, er snúrtorg beint hlutfall af margfeldinu milli reikastraums ϕm og armaturetstraums Ia. Þegar reikastraumur motorsins lækkur, lækkur einnig snúrtorgið.
Þar af leiðandi lækkur snúrtorgið sem hraði aukast. Þannig er í stjórnun reikastraums, fyrir hraða yfir grunnhraðann, náð stöðugri orku og breytilegum snúrtorgi. Þegar vítt hraðamörk eru nauðsynleg, er notað samsett aðferð af stjórnun armaturetsspennu og reikastraums. Með þessari sameiningu er hægt að ná hámarksgildi til lágmaksgildi hraða í bilinu 20 til 40. Í lokahringstjórnunarkerfum er hægt að draga hraðamörk upp í 200.
Dreprimotorinn getur verið annaðhvort induksjónsmotor eða samfellt gangandi motor. Induksjónsmotor hefur venjulega lagandi orkufylgni. Hins vegar er hægt að keyra samfellt ganganda motor við fyrirrennandi orkufylgni með ofrmagnadrásstraum. Ofrmagnaður samfellt gangandi motor myndar fyrirrennandi óvirka orku, sem kompensérir lagandi óvirka orku sem er notuð af öðrum induktívm hendingum, sem gerir orkufylgnina betri.
Við tunga og brottna hendingar, er oft notað sleppihringur-induksjónsmotor sem prímmotor, og flywheel er sett á vélaskipta hans. Þetta uppbygging, sem er kend Ward Leonard-Ilgener-skipulag, hjálpar til við að forðast mikilbreytingar í dreifustraumi. En þegar samfellt gangandi motor er notaður sem dreprimotor, er ekki hægt að draga áhrif af að setja flywheel á vélaskipta hans, vegna þess að samfellt gangandi motor keyrir alltaf á fastu hraða.
Forskur Ward Leonard-stjórnunar
Ward Leonard-stjórnun býður mörg forsendu:
Hún leyfir mjúka hraðastjórnun DC-motors yfir vítt mörk í báðar áttir.
Hún hefur inbyggða bremshæfileika. Með notkun ofrmagnaðs samfellt gangands motors sem dreprimotor, eru lagandi óvirka volt-amperar kompenséruð, sem bætir orkufylgninni.
Í hendingum með brottna hendingu, eins og rolling mills, má nota induksjónsmotor með flywheel til að jafna ut brottna hendingu, sem minnkar áhrif hennar á kerfið.
Skammingsmál klasískrar Ward Leonard-kerfis
Klasískt Ward Leonard-kerfi, sem byggir á snúnum Motor-Generator-setum, hefur eftirfarandi takmarkanir:
Upphafleg upphæð fyrir kerfið er mikil vegna þess að þarf að setja upp Motor-Generator-set með sama stærð og aðal DC-motorinn.
Það hefur stórt fyrirmyndar og vægi.
Það krefst stórs borðsins fyrir uppsetningu. Grundvöllur fyrir kerfið er dýr.
Núverandi viðhald er nauðsynlegt.
Það fer með hærri tap á meðan kerfið er í virkni.
Almenn orkunotkun er miðlungs lág.
Stjórnunin myndar mikil hljóð.
Notkun Ward Leonard-stjórnunar
Ward Leonard-stjórnun er best fyrir tilfelli þar sem mjúk, tvístefnu og vítt hraðamörk fyrir DC-motora eru nauðsynleg. Nokkrar algengar notkunar eru:
Rolling mills
Liftir
Kranar
Pappírsmills
Diesel-elektrisk lokómót
Gruvurheimsóknir
Sólhluti stjórnun eða staðla Ward Leonard-kerfi
Í nútíma notkunum er Staðla Ward Leonard-kerfið almennt föst. Í þessu kerfi er snúinn Motor-Generator (M-G) setur skipt út fyrir sólhlutastofnun til að stjórna hraða DC-motors. Stjórnuð rætur og choppers eru algengt notaðir sem stofnun.
Þegar orkuskurður er AC, eru notaðir stjórnuð rætur til að breyta fastu AC-skurðspennu í breytilega DC-skurðspennu. Þegar orkuskurður er DC, eru notaðir choppers til að fá breytilega DC-spennu úr fastu DC-skurði.
Í öðru formi Ward Leonard-stjórnunar, má einnig nota óræktar prímmotora til að dreifa DC-frumara. Til dæmis, í DC-elektriskum lokómótum, er DC-frumari dreifaður af dieselmotor eða gas turbine, og þetta skipulag er líka notað í skipaþræðakerfum. Í slíkum kerfum er ekki hægt að nota endurbæningu vegna þess að orka getur ekki flutt í andstæðu átt gegnum prímmotora.
