Rêbaza Ward Leonard ya Kontrola Dêzêyê yana Kontrola Bêhêna Armature

Rêbela Ward Leonard ya kontrola çepdarişê dike tê de ku bi baha kevahîna tenzîl ên dixwazî ya ser armatureya motorê biguherîne. Ên yana destpêkê ya nû yên jorî di sernavê ya kontrola motoranên elektrîkî de hatiye werin veqetandîkirin ji salê 1891. Wêneya li jêr vê rêbela Ward Leonard ya bikar bînin ku çepdarişê ya motorê ya DC shunt bide, wekhez dikare wêneyek binihêr bide ber lêkolina cihêza.

Di sisteman dijîn de, M reprezentîkir motorê ya DC serekan ji roja ku çepdarişê ya wekhatiye ye, G da generatora DC diger hewle bike. Generatora G hatiye şeşber kirin ji motorê ya AC trîsêfî, ku bîtin motor induksiyon an motor sinkron. Ciftkirina motorê ya AC şeşberker û generatora DC pêk hatiye bibin Motor-Generator (M-G) set.

Dikare tenzîla derketinê ya generatorê bi guherandina amperajê ya sazê ya generator biguherîne. Herdem îro tenzîlê ya guherandinê direk ser armatureya motorê ya DC serekan bidirîse, vê zêdetir biguherîne çepdarişê ya motorê M. Ji bo parastina performansa tevval di demê ya kontrola çepdarişê de, amperajê ya sazê ya motor Ifm bi sedeya tevvalê nehatiye şeşber kirin, ku bi wêre sazêya sazêya motor ϕm bide stabil. Heke amperajê ya armatureya Ia motorê di demê ya kontrola çepdarişê de hatiye şeşber kirin bi sedeya tevvalê. 

Bi guherandinê ya tenzîlê, çepdarişê ya motorê hatiye biguherîne ji ser zero bêt sedeya tevvalê. Di demê ku procesa kontrola çepdarişê bi amperaja tevval Ia û sazêya sazêya motor ϕm bide şeşber, tevnê tevval hatiye parast kirin, ji ber ku tevn ek di navenda amperajê ya armature û sazêya sazê hatiye tevval bide. Ji ber ku encama tevn û çepdarişê pêşdînê, û tevn di navenda diyarkirî bide tevval, pêşdîn ek di navenda çepdarişê bide tevval. 

Xasîyeta tevn û pêşdînê ya sistemê ya kontrola çepdarişê li jêr dikarîn were binîn, wekhez dikare wêneyek binihêr bide ber rastîna wan parametreyan u vêguherîna wan di demê ya operasyonê de.

Li gorîn, metoda kontrola tenzîla armatureya dikare pêşdîn tevval û tevnê diger hewle bike ji bo çepdarişan bi ser sedeya tevval. Li gorîn, metoda kontrola sazêya sazêya bide karî ji bo çepdarişan bi ser sedeya tevval. Di navenda operasyonê de, amperajê ya armatureya bide şeşber kirin bi sedeya tevval, û tenzîla generator Vt bide tevval.

Herdem îro amperajê ya sazêya motor dikare were kêm kirin, sazêya sazêya motor ϕm dikare were kêm kirin, ku sazêya sazêya motor dikare were kêm kirin bi sedeya tevval. Ji ber ku Vt Ia û E Ia bide tevval, tevnê elektromagnitik dikare were parast kirin bi navenda encama sazêya sazêya motor ϕm û amperajê ya armatureya Ia. Bi vê yekê, kêmkirina sazêya sazêya motor dikare were kêm kirin tevn.

Li gorîn, tevn dikare were kêm kirin ji bo çepdarişan bi ser sedeya tevval. Ji ber vê yekê, di navenda kontrola sazêya, ji bo çepdarişan bi ser sedeya tevval, pêşdîn tevval û tevnê diger hewle bike. Ji bo kontrola çepdarişê bi ranj bozan, dikare metoda kontrola tenzîla armature û kontrola sazêya sazêya bikar bînin. Metoda yekbûyê ya divê dikare rengiyan maxîmum û minîmum ên bide guherandin bi ser 20 û 40. Di sisteman de ku kontrola loopa bende bide, rengiyan dikare were guherandin bi ser 200.

Motorê şeşber ker dikare bîtin motor induksiyon an motor sinkron. Motor induksiyon xwe hatiye operasyon bide bi faktora pêşdînê ya pişt. Ji ber vê, motor sinkron dikare bide operasyon bi faktora pêşdînê ya pêş bi over-excitationa sazêya xwe. Motor sinkron over-excited dikare bide pêşdînê ya reaktif pêş, ku efektî bide kompensasyona pêşdînê ya reaktif ên pişt bi taybetmendiyên din inductive load, bi vê yekê faktora pêşdînê ya guhertî bide parast kirin.

Ji bo baranên bax û intermitent, motor induksiyon ring dikare bîtin bikar bînin ji bo prime mover, û flywheel dikare bide şeşber kirin ser shafta wê. Konfigurasyona divê dikare were bibin Ward Leonard - Ilgener scheme, ku dikare bide preventkirina fluktuasyonên serbestîn current. Leki, ji bo motor sinkron bide şeşberker, şeşberkirina flywheel ser shafta wê nayê bide dikarin fluktuasyonan, ji ber ku motor sinkron herdem îro bide operasyon bi çepdarişê ya tevval.

Advantages of Ward Leonard Drives

• Sistemê ya Ward Leonard dikare bide pelan key advantages:

• Dikare bide kontrola çepdarişê ya smooth ya motorê ya DC bi ranj bozan di du deresan de.

• Dikare bide braking capability inherent. Bi karîn motor sinkron over-excited bide şeşberker, lagging reactive volt-amperes dikare bide kompensasyon, ku faktora pêşdînê ya guhertî bide parast kirin.

• Di aplikasyonan de ku baran intermitent bînin, wê motora induksiyon bi flywheel dikare bînin bikar bînin ji bo smoothing out the intermittent loading, reducing its impact on the system.

Drawbacks of Classical Ward Leonard System

Sistemê ya classical Ward Leonard, ku bide dependiya li rotating Motor-Generator sets, dikare bide pelan limitations:

• Investmenta serekan dikare bide bo sistemê bide mezin ji ber requirementa installing a motor-generator set with the same rating as the main DC motor.

• Dikare bide mezin physical size û weight.

• Dikare bide large floor area for installation. Foundation required for the system is costly.

• Maintenance frequent dikare bide.

• Dikare bide higher losses during operation.

• Overall efficiency is relatively low.

• Drive generates a significant amount of noise.

Applications of Ward Leonard Drives

Ward Leonard drives are ideal for scenarios where smooth, bidirectional, and wide-range speed control of DC motors is essential. Some common applications include:

• Rolling mills

• Elevators

• Cranes

• Paper mills

• Diesel-electric locomotives

• Mine hoists

Solid State Control or Static Ward Leonard System

In modern applications, the Static Ward Leonard system is widely preferred. In this system, the traditional rotating motor-generator (M-G) set is replaced by a solid-state converter for controlling the speed of the DC motor. Controlled rectifiers and choppers are commonly used as converters.

When the power source is an AC supply, controlled rectifiers are utilized to transform the fixed AC supply voltage into a variable DC supply voltage. In the case of a DC supply, choppers are employed to obtain a variable DC voltage from the fixed DC source.

In an alternative form of the Ward Leonard drive, non-electrical prime movers can also be used to drive the DC generator. For instance, in DC electric locomotives, the DC generator is powered by a diesel engine or a gas turbine, and this setup is also applicable in ship propulsion drives. In such systems, regenerative braking is not feasible because energy cannot flow in the reverse direction through the prime mover.