Ward Leonard жылдамдығын басқару әдісі немесе арматуралық көптікке басқару
Ward Leonard жылдамдығын басқару әдісі мотордың арматурасына қолданылатын напряжение түрлендіру арқылы іске қосылады. Бұл жаңартылған ықтималдылық алғаш рет 1891 жылы енгізілген, электр моторларының жылдамдығын басқару саласында маңызды қадам болып саналады. Төменде көрсетілген сурет DC шунт моторының жылдамдығын Ward Leonard әдісімен басқару үшін қолданылатын байланыс диаграммасын көрсетеді, системаның конфигурациясы мен әрекетіне түсіндірмелі визуалды түсіндірме береді.
Жоғарыда сипатталған системада, M - басқарылатын негізгі DC моторын, ал G - өзін-өзін барлаушы DC генераторын білдіреді. G генераторы трифаза жүктік моторымен жүгіртіледі, ол индуктивті немесе синхронды мотор болуы мүмкін. AC жүктік моторы мен DC генератордың жұбы әдетте Мотор-Генератор (M-G) комплекті деп аталады.
Генератордың напряжение шығысы генератордың магнитті токты түрлендіру арқылы өзгертуге болады. Бұл түрлендірілген напряжение негізгі DC мотордың арматурасына тиімді түрде қолжетімді болғанда, мотордың M жылдамдығына сәйкес өзгеріс туындайды. Жылдамдықты басқару кезінде мотордың магнитті токы Ifm тұрақты деңгейде сақталады, ол мотордың магнитті потенциалы ϕm стабилдетіледі. Сондай-ақ, мотордың жылдамдығын басқару кезінде мотордың арматурасының токы Ia өзінің нормативті бағасына сай өзгертіледі. Генератордың магнитті токы Ifg өзгерту арқылы арматуралық напряжение Vt нөлден нормативті бағасына дейін өзгертуге болады.
Бұл напряжение өзгертуі мотордың жылдамдығының нөлден базиске дейін өзгеруіне әкеледі. Жылдамдықты басқару процесі Ia нормативті токпен және тұрақты мотордың магнитті потенциалы ϕm арқылы орындалғандықтан, тұрақты момент қамтамасыз етіледі, себебі момент тікелей пропорционалды арматуралық ток пен магнитті потенциалдың көбейтіндісіне сәйкес. Момент пен жылдамдықтың көбейтіндісі күшті анықтағандықтан, моментр тұрақты болған кезде, күш тікелей пропорционалды жылдамдыққа болады. Сонымен, күш шығысы артқанда, мотордың жылдамдығы сәйкесінше артады.
Бұл жылдамдықты басқару системасының моменті мен күш өзара әсерлері төменде көрсетілген суретте көрсетіледі, олардың әрекетте қалай өзгергендігіне визуалды түсіндірме береді.
Жалпысынан, арматуралық напряжение басқару әдісі тұрақты момент пен өзгерісті күш басқаруын базис жылдамдығынан төмен жылдамдықтар үшін қамтамасыз етеді. Бірақ, жылдамдық базистен жоғары болған кезде, магнитті потенциал басқару әдісі қолданылады. Бұл әрекетте, арматуралық ток тұрақты өзінің нормативті бағасында қолданылады, ал генератордың напряжение Vt тұрақты болады.
Мотордың магнитті токы азайғанда, мотордың магнитті потенциалы да азайады, магнитті өрістерді жою арқылы жоғары жылдамдықты жетістікке асырылады. Vt Ia және E Ia тұрақты болған кезде, электромагнитті момент тікелей пропорционалды магнитті потенциал ϕm мен арматуралық ток Ia көбейтіндісіне болады. Сондықтан, мотордың магнитті потенциалының азайуы моменттің азайуына әкеледі.
Сонымен, жылдамдық өсіп отырған кезде, момент азайады. Сондықтан, магнитті басқару режимінде, базистен жоғары жылдамдықтар үшін, тұрақты күш пен өзгерісті момент өзара әсерлері қамтамасыз етіледі. Ең жоғары және ең төмен жылдамдықтардың қатынасы 20-40 аралығында болуы мүмкін. Ауытқулы басқару системаларында, бұл жылдамдық диапазоны 200-ға дейін кеңейтіледі.
Жүктік моторы индуктивті немесе синхронды мотор болуы мүмкін. Индуктивті мотор адатта жүйелік коэффициентпен жүгіретінін көрсетеді. Ал синхронды мотор өзінің магнитті токты өсу арқылы жүйелік коэффициентпен жүгіртіледі. Өзін-өзін барлаушы синхронды мотор жүйелік реактивті күштерді жасайды, бұл басқа индуктивті жүктердің жүйелік реактивті күштерін компенсациялап, жалпы жүйелік коэффициентті жақсартады.
Қалыптасқан және интермитентті жүктермен жұмыс істеу кезінде, көбінесе сліп-ринг индуктивті мотор қолданылады, оның шағасына флайвел қосылады. Бұл конфигурация, Ward Leonard - Ilgener схемасы деп аталады, ол қамтамасыз ету ағынындағы зыңқыштарды тымыстыруға көмектеседі. Бірақ, синхронды мотор жүктік мотор ретінде қолданылған кезде, оның шағасына флайвел қосу зыңқыштарды тымыстыруға қол жетімді болмайды, себебі синхронды мотор тұрақты жылдамдықпен жүгіреді.
Ward Leonard басқаруының артықшылықтары
Ward Leonard басқаруы бірнеше маңызды артықшылықтары бар:
DC мотордың жылдамдығын екі бағытта өзгертуді жөнгө түсіреді.
Тұрақты тормоз қабілеті бар. Өзін-өзін барлаушы синхронды моторды қолдану арқылы, жүйелік реактивті вольт-амперлерді компенсациялау, жалпы жүйелік коэффициентті жақсартады.
Интермитентті жүктермен, мысалы, катарылғыштарда, индуктивті мотор мен флайвел қолданылуы жүктердің өзара әсерін тымыстыратын, системага әсерін азайтады.
Класикалық Ward Leonard системасының әкімшіліктері
Айналмалы Motor-Generator (M-G) жұбына тулған класикалық Ward Leonard системасы төмендегі шектеулерге ие:
Системаның бастапқы инвестициясы негізгі DC мотормен бірдей рейтингі бар motor-generator жұбын орнату үшін көптік болады.
Оның физикалық өлшемі және салмағы үлкен.
Орнату үшін көптік ауданды қажет етеді. Системаның негізі қымбат болады.
Жиі техникалық қызмет көрсету қажет.
Іске қосу кезінде жоғары жоюлар пайда болады.
Оның жалпы үздіксіздігі төмен.
Басқару үлкен шуы жасайды.
Ward Leonard басқаруының қолданылуы
Ward Leonard басқаруы DC моторлардың жылдамдығын басқару үшін пайдалы, бұл үшін тұрақты, екі бағытта және ширек диапазонда өзгерту қажет. Кейбір жалпы қолданылуы:
Катарылғыштар
Лифтер
Крандар
Қағаз өнімдері
Дизель-электр локомотивтер
Май көмірлері
Солидтік басқару немесе Статикалық Ward Leonard система
Современное применение предпочтительно для статической системы Ward Leonard. В этой системе традиционный вращающийся двигатель-генератор (M-G) заменяется твердотельным преобразователем для управления скоростью DC-мотора. Управляемые выпрямители и рубильники обычно используются в качестве преобразователей.
Когда источник питания - это переменный ток, управляемые выпрямители используются для преобразования постоянного напряжения переменного тока в переменное постоянное напряжение. В случае постоянного тока используются рубильники для получения переменного постоянного напряжения из постоянного источника.
В альтернативной форме системы Ward Leonard также могут использоваться неэлектрические первичные двигатели для привода DC-генератора. Например, в дизель-электрических локомотивах DC-генератор приводится в действие дизельным двигателем или газовой турбиной, и эта система также применима в судовых приводных системах. В таких системах регенеративное торможение невозможно, так как энергия не может течь в обратном направлении через первичный двигатель.
