Warda Leonarda metode ātruma regulēšanai vai armatūras sprieguma kontrolē
Warda Lenoarda ātruma kontrolēšanas metode darbojas, pielāgojot spriegumu, kas tiek piemērots motora armatūrai. Šis inovatīvās pieejas veidojums tika pirmo reizi ieviests 1891. gadā, atzīmējot nozīmīgu progresu elektriskā motoru kontrolēšanas jomā. Zemāk minētā shēma parāda savienojuma diagrammu Warda Lenoarda metodes izmantošanai, lai kontrolētu DC šūna motoru ātrumu, sniedzot skaidru vizuālo attēlu sistēmas konfigurācijai un darbībai.
Aprakstītajā sistēmā M apzīmē galveno DC motoru, kura rotācijas ātrumu vēlas kontrolēt, savukārt G ir atsevišķi uzliesmojamais DC ģeneratora. Ģeneratoram G piedziņu nodrošina trīs fāžu piedziņas motors, kas var būt gan indukcijas, gan sinhronais motors. AC piedziņas motora un DC ģeneratora pareja parasti tiek saukta par Motor - Generator (M - G) komplektu.
Ģeneratora izvades spriegumu var pielāgot, mainot ģeneratora lauka strāvu. Kad šis pielāgots spriegums tiek tieši piegādāts galvenā DC motoru armatūrai, tas izraisa atbilstošu motoru M ātruma maiņu. Lai nodrošinātu vienmērīgu veiktspēju ātruma kontrolēšanas laikā, motora lauka strāve Ifm tiek uzturēta nemainīga līmenī, kas savukārt uztur stabila motoru lauka plūsmu ϕm. Turklāt, kontrolējot motoru ātrumu, motoru armatūras strāve Ia tiek regulēta, lai atbilstu tās nominālajai vērtībai. Mainot ģenerēto lauka strāvi Ifg, armatūras spriegumu Vt var pielāgot no nulles līdz tā nominālajai vērtībai.
Šī sprieguma pielāgošana rezultē motoru ātruma maiņā no nulles līdz pamata ātrumam. Tā kā ātruma kontrolēšanas process tiek veikts ar nominālo strāvi Ia un nemainīgu motoru lauka plūsmu ϕm, tiek sasniegts nemainīgs momenta, jo moments ir tieši proporcionāls armatūras strāves un lauka plūsmas reizinājumam līdz nominālam ātrumam. Ņemot vērā, ka moments un ātruma reizinājums definē jaudu, un šajā situācijā moments paliek nemainīgs, jauda kļūst tieši proporcionāla ātrumam. Tādējādi, kad jaudas izlaišana palielinās, motoru ātrums atbilstoši palielinās.
Šīs ātruma kontrolēšanas sistēmas momenta un jaudas raksturlielumi ir attēloti zemāk minētajā diagrammā, sniedzot vizuālu attēlu, kā šie parametri interakcijā un maiņā darbojas operācijas laikā.
Kopsakot, armatūras sprieguma kontrolēšanas metode ļauj sasniegt nemainīgu momentu un mainīgu jaudas pievedumu ātrumiem zemākiem par pamata ātrumu. Savukārt lauka plūsmas kontrolēšanas metode stājas spēkā, ja ātrums pārsniedz pamata ātrumu. Šajā darbības režīmā armatūras strāve tiek uzturēta nemainīga savā nominālajā vērtībā, un ģeneratora spriegums Vt paliek nemainīgs.
Ja samazinās motoru lauka strāve, tā automātiski mazinās arī motoru lauka plūsma, efektīvi slāpjot lauku, lai sasniegtu augstākus ātrumus. Ņemot vērā, ka Vt Ia un E Ia paliek nemainīgi, elektromagnētiskais moments ir tieši proporcionāls lauka plūsmas ϕm un armatūras strāves Ia reizinājumam. Tādējādi, motoru lauka plūsmas samazināšanās ved pie momenta samazināšanās.
Tādējādi, moments samazinās, kā tikai ātrums palielinās. Tādēļ, lauka kontrolēšanas režīmā, pārsniedzot pamata ātrumu, tiek sasniegta nemainīga jauda un mainīgs moments. Ja nepieciešama plaša ātruma kontrolēšana, tiek izmantota kombinācija no armatūras sprieguma kontrolēšanas un lauka plūsmas kontrolēšanas. Šī kopīgā pieeja ļauj maksimālā un minimālā pieejamā ātruma attiecību jeb rangu būt no 20 līdz 40. Aizvērtās kontroles sistēmās šis ātruma rangu var palielināt līdz pat 200.
Piedziņas motors var būt gan indukcijas, gan sinhronais motors. Indukcijas motors parasti strādā ar atpalikušu jaudas faktoru. Savukārt sinhronais motors var tikt izmantots ar vadīšanas jaudas faktoru, pārlādējot tā lauku. Pārlādēts sinhronais motors ģenerē vadīšanas reaktivā jauda, kas efektīvi kompensē citu induktīvo ieplūsmu patērēto atpalikušo reaktivā jaudu, tādējādi uzlabojot kopējo jaudas faktoru.
Strādājot ar smagiem un periodiskiem slodījumiem, parasti tiek izmantots slip ring indukcijas motors kā primārais dzinējs, un tā virziena asij tiek montēts flywheel. Šī konfigurācija, zināma kā Ward Leonard - Ilgener shēma, palīdz novērst būtiskas svārstības piedāvātajā strāvē. Tomēr, ja sinhronais motors tiek izmantots kā piedziņas motors, flywheel montāšana tā asij nevar samazināt svārstības, jo sinhronais motors vienmēr strādā nemainīgā ātrumā.
Warda Lenoarda pogājumu priekšrocības
Warda Lenoarda pogājums piedāvā vairākas galvenās priekšrocības:
Tas ļauj gļēni kontrolēt DC motoru ātrumu plašā diapazonā abos virzienos.
Tam ir inerentā bremses spēja. Izmantojot pārlādētu sinhrono motoru kā pogājumu, atpalikušie reaktivā voltamperes tiek kompensēti, uzlabojot kopējo jaudas faktoru.
Periodisku slodījumu lietojumos, piemēram, rullieru ražotnēs, var izmantot indukcijas motoru ar flywheel, lai izlīdinātu periodiskos slodījumus, samazinot to ietekmi uz sistēmu.
Klasiskā Warda Lenoarda sistēmas trūkumi
Klasiskā Warda Lenoarda sistēma, kas balstās uz rotējošiem Motor - Generator (M - G) komplektiem, ir saistīta ar šādiem ierobežojumiem:
Sistēmas sākotnējā investīcija ir liela, jo nepieciešams instalēt motor - generatora komplektu ar tādu pašu reitingu kā galvenajam DC motoram.
Tas ir liels fizisks izmērs un nozīmisks svars.
Tas prasa lielu iestādes platību. Sistēmai nepieciešama dārga pamats.
Nepieciešama bieza apkope.
Darba laikā rodas lielāki zudumi.
Tas ir salīdzinoši zema efektivitāte.
Pogājums ģenerē lielu troksni.
Warda Lenoarda pogājumu lietojumi
Warda Lenoarda pogājumi ir ideāli situācijās, kur nepieciešama gļēna, divvirziena un plaša diapazona DC motoru ātruma kontrolēšana. Daži no biežākājiem lietojumiem ietver:
Rullieru ražotnes
Lifti
Graudu krānes
Papīra ražotnes
Dīzel - elektriskie lokomotīvi
Rudzu dzirksteles
Solid State Control vai Statiskā Warda Lenoarda sistēma
Modernos lietojumos plaši tiek izmantota Statiskā Warda Lenoarda sistēma. Šajā sistēmā tradicionālais rotējošais motor - generatora (M - G) komplekts tiek aizstāts ar solid state konverteri, lai kontrolētu DC motoru ātrumu. Parastāk tiek izmantoti kontrolētie rektifikatori un choppers kā konverteri.
Ja enerģijas avots ir AC piegāde, kontrolētie rektifikatori tiek izmantoti, lai transformētu fiksēto AC piegādes spriegumu par mainīgu DC piegādes spriegumu. Ja enerģijas avots ir DC, tad choppers tiek izmantoti, lai iegūtu mainīgu DC spriegumu no fiksētā DC avota.
Alternatīvā Warda Lenoarda pogājuma formā var izmantot arī neatkarīgus no elektroenerģijas primāros dzinējus, lai pārvadātu DC ģeneratoru. Piemēram, DC elektrolokomotīvēs DC ģeneratoru var piedziņāt dīzeļdzinējs vai gāzdegvielas turbīne, un šī konfigurācija ir piemērota arī kuģu propulsijas pogājumiem. Šādās sistēmās regeneratīvā bremsēšana nav iespējama, jo enerģija nevar plūst pretēji caur primāro dzinēju.
