Metoda Ward Leonard ta’ Kontroll tal-Velocità jew Kontroll tal-Voltagġ tal-Armature

Il-metodu Ward Leonard ta' kontrol tal-veloċità jgħixxil mill-modifikazzjoni tal-volttagġ applikat għal l-armature tal-motor. Dan l-approċċ innovattiv ġie introdott fil-1891, markant it-tqassim importanti fl-ambjt tal-kontroll tal-motori elettriku. Il-diagramm ta' konnezzjoni hawn taħt turi r-applikazzjoni tal-metodu Ward Leonard biex jikkontrolla s-veloċità ta' motor DC shunt, li jagħti r-rappreżentazzjoni vizwali ċara tal-konfigurazzjoni u operazzjoni tas-sistema.

Fl-isistema descritt hawn fuq, M irrappreżenta l-motor DC prinċipali kien il-veloċità hi l-obiettiv tal-kontroll, waqt li G huwa ġeneratur DC stimulat separatament. Il-ġeneratur G huwa alimentat minn motor drivanti tri-fażi, li jista' ikun motor induttiv jew motor sinkronu. Il-pareġġjar tal-motor drivanti AC u l-ġeneratur DC huwa sovent riferit bħala l-Motor-Ġeneratur (M-G) set.

Il-volttagġ tal-output tal-ġeneratur jista' jiġi modifikat billi nmodifikaw l-kurrent tal-kamp tal-ġeneratur. Meta dan il-volttagġ modifikat jiġi furnit direttament għal l-armature tal-motor DC prinċipali, dawk jagħmlu biddel korrispondenti fis-veloċità tal-motor M. Biex is-sigurtà performanza konsistenti waqt il-kontroll tal-veloċità, il-kurrent tal-kamp tal-motor Ifm jiġi mantnut f'livell kostanti, li f'dak iktar jgħada l-flus tal-kamp ϕm tal-motor stabbli. F'dal-każ, meta jikkontrolljaw il-veloċità tal-motor, il-kurrent tal-armature Ia jiġi regolat biex jimmirxa mal-valur ratat. Bil-varjazzjoni tal-kurrent tal-kamp ifg generat, il-volttagġ Vt jista' jiġi modifikat mid-daqs seru sal-valur ratat. 

Dan il-modifikazzjoni tal-volttagġ turi s-veloċità tal-motor tiġi modifikata mid-daqs seru sal-veloċità baża. Waqt li l-proċess tal-kontroll tal-veloċità jiġi esegwit bl-kurrent ratat Ia u flus tal-kamp tal-motor ϕm kostanti, torque kostanti jingħata, skont li l-torque huwa proporzjonali lil-prodott tal-kurrent tal-armature u l-flus tal-kamp sa l-veloċità ratat. Minħabba li l-prodott tal-torque u s-veloċità jdefinixxi l-potenza, u l-torque qiegħed kostanti fid-daqqs, l-potenza tibda tkun proporzjonali għas-silġ. B'mod konsegwenzi, meta l-output tal-potenza jiżdied, s-veloċità tal-motor jiżdied wkoll. 

Il-caratteristiċi tal-torque u potenza tas-sistema ta' kontroll tal-veloċità huma turi fil-diagramm hawn taħt, li jagħti r-rappreżentazzjoni vizwali kif din il-parametri interagixxu u bidlu waqt l-operazzjoni.

F'summary, il-metodu ta' kontrol tal-volttagġ tal-armature jgħixxi l-otteniment ta' drive ta' torque kostanti u potenza varjabbli għas-silġ infeżer għall-veloċità baża. L-ebda, il-metodu ta' kontrol tal-flus tal-kamp jintwerfa meta l-veloċità toqgħod superjuri għall-veloċità baża. Fi żona operattiva din, il-kurrent tal-armature huwa mantnut kostanti bl-valur ratat, u l-volttagġ tal-ġeneratur Vt qiegħed kostanti.

Meta l-kurrent tal-kamp tal-motor jiżdied, il-flus tal-kamp tal-motor nkis, efettivament jiżbilja l-kamp biex jirriċevi veloċità akbar. Minħabba li Vt Ia u E Ia qed jiġu mantnut kostanti, it-torque elettromagnetiku huwa proporzjonali lil-prodott tal-flus tal-kamp ϕm u l-kurrent tal-armature Ia. B'mod konsegwenzi, diminuzzjoni fil-flus tal-kamp tal-motor tipprovoka diminuzzjoni fit-torque.

B'mod konsegwenzi, it-torque jiżbilja meta l-veloċità tiżdied. Fil-mod ta' kontrol tal-kamp, għas-silġ superjuri għall-veloċità baża, l-operazzjoni ta' potenza kostanti u torque varjabbli tigħtihom. Meta l-kontroll tal-veloċità ampiju huwa neċessarju, kombinazzjoni ta' kontrol tal-volttagġ tal-armature u kontrol tal-flus tal-kamp tuża. Din l-approċċ kombinat allowa l-rapport bejn is-silġ massimu u minimu disponibbli jkun bejn 20 u 40. F'sistemi ta' kontrol loop magħluq, din l-ampjezza tal-veloċità tista' tissoddisfa sa 200.

Il-motor drivanti jista' ikun motor induttiv jew motor sinkronu. Motor induttiv tipikalment jopera b'fattur tal-potenza lagging. F'dan il-kontra, motor sinkronu jista' jopera b'fattur tal-potenza leading permezz ta' over-excitation tal-kamp tiegħu. Motor sinkronu over-excited jġenera potenza reattiva leading, li effettivament kompenża l-potenza reattiva lagging maħsula mill-loads induttivi oħra, bil-għas-silġ jgħinu jaħdilhom l-fattur tal-potenza ukoll.

Meta tkun hemm loads kbar u intermittenti, motor induttiv slip ring huwa sovent utlizat bħala l-prime mover, u flywheel huwa montat fuq is-silġ tiegħu. Din il-konfigurazzjoni, magħrufa bħala s-schema Ward Leonard-Ilgener, tghine li jpreveni fluktuazzjonijiet signifikanti fil-kurrent tal-supply. L-ebda, meta motor sinkronu jopera bħala l-motor drivanti, il-montatura ta' flywheel fuq is-silġ tiegħu ma tistax tniżżel fluktuazzjonijiet, skont li motor sinkronu dejjem jirriġi dwar is-silġ kostanti.

Avvantaggi tal-Drives Ward Leonard

• Id-drive Ward Leonard joffri diversi avantaggi kruċjali:

• Jpermettili l-kontroll tal-veloċità smooth ta' motor DC fuq ampiezza kbira f'idejn id-direzzjonijiet.

• Għandu kapabilità braking inherent. Billi tuża motor sinkronu over-excited bħala l-drive, il-volt-ampere reactive lagging jiġu kompenzati, li jgħinu jaħdilhom l-fattur tal-potenza ukoll.

• F'applikazzjonijiet b'loads intermittenti, kif mhux mill-rolling mills, motor induttiv b'flywheel jista' jiġi impiegat biex jissoddisfa l-loading intermittenti, li jniżżelu l-impat tagħhom fuq is-sistema.

Limitazzjonijiet tas-Sistema Ward Leonard Klassiku

Is-sistema Ward Leonard klassiku, li jdependi fuq sets ta' Motor-Generator rotaċjonarji, għandu l-limitazzjonijiet segwent:

• L-investiment inizjali għas-sistema huwa subbstantjali għall-necessita ta' installazzjoni ta' set ta' Motor-Generator bħal rating tas-same tal-motor DC prinċipali.

• Huwa għandu daqs fiziku kbir u pejs ettet.

• Huwa jidhermex spazju kbir tal-floor għall-installazzjoni. Il-fondament neċessarju għas-sistema huwa kostos.

• Ħtieġa manutenzjoni frequenti.

• Jincurre perditi akbar waqt l-operazzjoni.

• L-effiċjenza totale hija relatativament bassa.

• Id-drive jġenera rumur signifikanti.

Aplikazzjonijiet tad-Drives Ward Leonard

Id-drives Ward Leonard huma ideali għall-skeneriji fejn l-kontroll tal-veloċità smooth, bidirezjonali, u ampiju ta' motors DC huwa essenzjali. Dawn l-applikazzjonijiet komuni inkluqu:

• Rolling mills

• Elevators

• Cranes

• Paper mills

• Diesel-electric locomotives

• Mine hoists

Kontroll Solid State jew Sistema Static Ward Leonard

Fi l-applikazzjonijiet moderni, is-sistema Static Ward Leonard hija preferita ampiament. Fis-sistema din, is-set tradizzjonali ta' Motor-Generator (M-G) rotaċjonarji jiġi sostituit minn converter solid-state biex jikkontrolla l-veloċità tal-motor DC. Rectifiers controlled u choppers huma sovent impiegati bħala converters.

Meta l-sors tal-potenza huwa supply AC, rectifiers controlled jiġu utilizzati biex jitransformaw l-volttagġ fixed tal-supply AC fi volttagġ DC variable. Fid-daqqs ta' supply DC, choppers jiġu impiegati biex jiġi ottenut volttagġ DC variable mis-sors DC fixed.

Fi forma alternattiva tad-drive Ward Leonard, prime movers non-electrical jistgħu wkoll jiġu impiegati biex jidrivaw l-ġeneratur DC. Pervisa, fi lokomotive elettrika DC, l-ġeneratur DC huwa alimentat minn enjin diesel jew turbine tal-gass, u din is-sitwazzjoni hija anke applicabbli fid-drives ta' propulsion tal-ġewna. Fis-sistemi dawn, il-braking regenerative mhux possibli minħabba li l-enerġija ma tistax tflussi f'direzzjoni reversa permezz tal-prime mover.