Mtazamo wa Ward Leonard au Mawasha ya Umeme wa Kipengele cha Mzunguko

Njia ya Ward Leonard ya kudhibiti mwendo inafanya kwa kubadilisha umbo wa umeme unaoelekea armature ya mota. Ufunuo huu mpya ulianzishwa kwa mara ya kwanza mwaka 1891, ukijulisha maendeleo muhimu katika eneo la kudhibiti mota za umeme. Taa chini inaelezea ramani ya majukumu ya kutathmini njia ya Ward Leonard ya kudhibiti mwendo wa mota DC shunt, ikitoa mtazamo wa kuvunjika kwa mfumo wake na uendeshaji.

Katika mfumo uliotafsiriwa hapo juu, M inamaanisha mota DC kuu ambayo mwendo wake ni lengo la kudhibiti, G ndiyo generator DC anayejitolea tofauti. Generator G unaelekezwa na mota gari ya tatu, ambayo inaweza kuwa mota ya induksi au mota ya sawa. Pamoja ya mota gari AC na generator DC inatafsiriwa kama seti ya Motor-Generator (M-G).

Umbo wa umeme kutoka kwa generator unaweza kubadilishwa kwa kubadilisha umbo wa current ya generator. Wakati umbo huu uliobadilika unatoa kwa armature ya mota DC kuu, hutokana na mabadiliko yanayosambana ya mwendo wa mota M. Ili kuhakikisha ubora wa kutosha wakati wa kudhibiti mwendo, current ya field ya mota Ifm unahifadhiwa kwenye kiwango cha kutosha, ambacho kikianza kufanya flux ya field ya mota ϕm ikawezekana. Vipaka vingine vya kudhibiti mwendo, current ya armature Ia ya mota unahimizwa kwa kiasi chake cha kutosha.Kutumia kubadilisha current ya field Ifg, umbo wa armature Vt unaweza kubadilishwa kutoka sifuri hadi kiasi chake cha kutosha. 

Mabadiliko haya ya umbo huwahi kuwa na mabadiliko ya mwendo kutoka sifuri hadi kiwango cha msingi. Kwa sababu mchakato wa kudhibiti mwendo unafanyika kwa current ya kutosha Ia na flux ya field ya mota ϕm iliyohifadhiwa, nguvu nyingi inapowekwa, kwa sababu nguvu nyingi ni moja kwa upatavu wa bidhaa ya current ya armature na flux ya field hadi kiwango cha kutosha. Kutokana na kuwa bidhaa ya nguvu na mwendo inaonyesha nguvu, na nguvu inapowekwa moja kwenye hali hii, nguvu inakuwa moja kwa mwendo.Inavyofuatana na hivyo, kama utokaji wa nguvu unajaa, mwendo wa mota pia unajaa kulingana naye. 

Vipengele vya nguvu na nguvu nyingi vya mfumo huu wa kudhibiti mwendo vinatambuliwa katika taa chini, ikitoa mtazamo wa kuvunjika kwa jinsi vipengele hivi vihusiana na kibadiliko wakati wa uendeshaji.

Kwa ufupi, njia ya kudhibiti umbo wa armature inaweza kutoa nguvu nyingi yenye umbo wa kutosha na nguvu nyingi inayobadilika kwa mwendo zifuatazo kisima cha msingi. Kwa upande mwingine, njia ya kudhibiti flux ya field inatekeleza wakati mwendo unapopita kiwango cha msingi. Katika mfano huu wa uendeshaji, current ya armature inahifadhiwa kwenye kiwango chake cha kutosha, na umbo wa generator Vt linamkomboa.

Wakati current ya field ya mota inachuka, flux ya field ya mota pia inachuka, kusaidia kupunguza field ili kupata mwendo wa juu. Kutokana na Vt Ia na E Ia kunakomboa, nguvu nyingi inapowekwa ni moja kwa bidhaa ya flux ya field ϕm na current ya armature Ia. Inavyofuatana na hivyo, kupunguza flux ya field ya mota kuchomoa kupunguza nguvu nyingi.

Kwa hiyo, nguvu inapungua wakati mwendo unajaa. Basi, katika mfano wa kudhibiti flux, kwa mwendo zifuatazo kiwango cha msingi, nguvu nyingi inayobadilika na nguvu nyingi inayobadilika inapatikana. Wakati kudhibiti mwendo wa uwiano mkubwa, pamoja ya kudhibiti umbo wa armature na flux ya field inatumika. Njia hii inayong'ana inaweza kuleta uwiano wa mwisho hadi mwanzo wa mwendo wa kiwango cha 20 hadi 40. Katika mfumo za kudhibiti ya mzunguko wa kufunga, uwiano huu unaweza kuongezeka hadi 200.

Mota gari inaweza kuwa mota ya induksi au mota ya sawa. Mota ya induksi mara nyingi inafanya kazi kwa kiwango cha nguvu chenye kushindwa. Kwa upande mwingine, mota ya sawa inaweza kutumika kwa kiwango cha nguvu chenye kukidhi kwa kutumia over-excitation ya field yake. Mota ya sawa yenye over-excitation inaweza kutengeneza nguvu nyingi inayokidhi, ambayo inaweza kutengeneza nguvu nyingi inayokushindwa kinachotumiwa na vitu vingine vya induction, kwa hivyo kukidhi kiwango cha nguvu chote.

Wakati kujibu mizigo makubwa na yanayokuwa mara kwa mara, mara nyingi hutumiwa mota ya induction ya slip ring kama mota kuu, na flywheel unaukodoshwa kwenye shaffi lake. Msimulizi huu, unatafsiriwa kama mfumo wa Ward Leonard - Ilgener, unaweza kusaidia kupunguza mabadiliko makubwa katika current ya supply. Lakini, wakati mota ya sawa inatumika kama mota gari, ukikodoshwa kwa flywheel kwenye shaffi lake haiwezi kupunguza mabadiliko, kwa sababu mota ya sawa itakua daima inafanya kazi kwa kiwango cha mwendo chenye kutosha.

Faida za Drives za Ward Leonard

• Drive ya Ward Leonard inatoa faida kadhaa:

• Inaonesha kudhibiti mwendo wa mota DC kwenye uwiano mkubwa kwa pande zote mbili.

• Ina uwezo wa kudhibiti nguvu wenye over-excitation kama drive, nguvu nyingi zenye kushindwa zinakidhiwa, kukidhi kiwango cha nguvu chote.

• Katika matumizi yanayokuwa na mizigo yanayokuwa mara kwa mara, kama vile mill za rolling, mota ya induction na flywheel inaweza kutumika kushughulikia mizigo yanayokuwa mara kwa mara, kupunguza athari yake kwenye mfumo.

Masharti ya Mfumo wa Ward Leonard wa Kiwango cha Kienyeji

Mfumo wa Ward Leonard wa kiwango cha kienyeji, ambao unategemea kwenye seti za motor-generator zinazoruka, una masharti ifuatayo:

• Malipo ya awali ya mfumo ni mengi kwa sababu ya hitaji wa kutengeneza seti ya motor-generator yenye kiwango sawa kama mota DC kuu.

• Una ukubwa mkubwa na uzito mzuri.

• Hunahitaji eneo kubwa la ardhi kwa ajili ya uwekezaji.Ukunda unahitajika kwa ajili ya mfumo ni gharama.

• Uhamishaji wa mara kwa mara unahitajika.

• Huunda malipo ya juu wakati wa kufanya kazi.

• Ufanisi wake ni chache.

• Drive hutengeneza sauti nyingi.

Matumizi ya Drives za Ward Leonard

Drives za Ward Leonard ni bora kwa aina za matumizi ambazo kudhibiti mwendo wa mota DC kwenye uwiano mkubwa, pande zote mbili, na kwenye kiwango kubwa ni muhimu. Baadhi ya matumizi yasiyozingati ni:

• Mill za rolling

• Lifts

• Cranes

• Mill za karatasi

• Treni za diesel-electric

• Mine hoists

Kudhibiti Solid State au Mfumo wa Static Ward Leonard

Katika matumizi ya hivi karibuni, mfumo wa Static Ward Leonard unapendeleka sana. Katika mfumo huu, seti ya motor-generator (M-G) ya kienyeji inachanganuliwa na converter solid-state kwa ajili ya kudhibiti mwendo wa mota DC. Rectifiers zilizodhibiti na choppers zinatumika kama converters.

Wakati chanzo cha nguvu ni AC, rectifiers zilizodhibiti zinatumika kubadilisha umbo wa AC cha supply cha kutosha kwa umbo wa DC cha supply chenye kubadilika. Katika hali ya DC, choppers zinatumika kupata umbo wa DC chenye kubadilika kutoka kwa chanzo cha DC chenye kutosha.

Katika fomu nyingine ya drive ya Ward Leonard, prime movers sio elektriki pia zinaweza kutumika kudrive generator DC. Kwa mfano, katika treni za electric DC, generator DC unapowekezwa na engine ya diesel au gas turbine, na mfumo huu unaweza kutumika pia kwenye drives za propulsion za mito. Katika mfumo kama hayo, kudhibiti braking ya regenerative haiwezi kufanyika kwa sababu umeme haunaenda kinyume kwa njia ya prime mover.