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Ward Leonard Methode der Drehzahlregelung oder Ankerspannungsregelung

Ward Leonard-Methode Die Geschwindigkeitssteuerung wird durch Variieren der Geschwindigkeit erreichtangelegte Spannung an der Armatur. Diese Methode wurde 1891 eingeführt. Das Anschlussdiagramm der Ward Leonard-Methode zur Drehzahlregelung eines Gleichstrom-Nebenschlussmotors ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

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Inhalt

Im obigen System ist M der Hauptgleichstrommotor, dessenDie Drehzahl soll gesteuert werden, und G ist ein separat erregter Gleichstromgenerator. Der Generator G wird von einem 3-Phasen-Antriebsmotor angetrieben, der ein Induktionsmotor oder ein Synchronmotor sein kann. Die Kombination aus Wechselstrommotor und Gleichstromgenerator wird als bezeichnet Motor-Generator (M-G) eingestellt.

Die Spannung des Generators wird durch geändertÄndern des Generatorfeldstroms. Wenn diese Spannung direkt an den Anker des Hauptgleichstrommotors angelegt wird, ändert sich die Drehzahl des Motors M. Der Motorfeldstrom Ifm konstant gehalten, so dass der Motorfeldfluss ϕm bleibt auch konstant. Während die Drehzahl des Motors gesteuert wird, wird der Motorankerstrom Ia auf seinem Nennwert gehalten.

Der erzeugte Feldstrom Ifg so variiert, dass die Ankerspannung Vt wechselt von Null auf den Nennwert. Die Geschwindigkeit ändert sich von Null auf die Basisgeschwindigkeit. Da die Drehzahlsteuerung mit dem Nennstrom Ia und mit dem konstanten Motorfeldfluss ausgeführt wird, ist ein konstantes Drehmoment direkt zum Ankerstrom proportional und es wird ein Feldfluss bis zur Nenndrehzahl erhalten. Das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl wird als Leistung bezeichnet und ist proportional zur Drehzahl. Mit steigender Leistung steigt die Geschwindigkeit somit automatisch an.

Das Drehmoment und Leistungscharakteristik ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

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Daher kann mit dem AnkerspannungssteuerverfahrenEin konstantes Drehmoment und ein variabler Kraftantrieb werden aus einer Geschwindigkeit unterhalb der Basisgeschwindigkeit erhalten. Die Feldflusssteuerungsmethode wird verwendet, wenn die Geschwindigkeit über der Basisgeschwindigkeit liegt. In dieser Betriebsart wird der Ankerstrom auf seinem Nennwert und die Generatorspannung V konstant gehaltent wird konstant gehalten.

Der Motorfeldstrom nimmt ab und folglich sinkt auch der Motorfeldfluss. Dies bedeutet, dass das Feld zum Erreichen der höheren Geschwindigkeit geschwächt wird. Seit Vtichein und EIein konstant bleiben, ist das elektromagnetische Drehmoment direkt proportional zum Feldfluss ϕm und der Ankerstrom Iein. Wenn also der Feldfluss des Motors abnimmt, nimmt das Drehmoment ab.

Daher nimmt das Drehmoment als die Geschwindigkeit aberhöht sich. In dem Feldsteuerungsmodus werden somit konstante Leistung und ein variables Drehmoment für Geschwindigkeiten oberhalb der Basisgeschwindigkeit erhalten. Wenn die Geschwindigkeitssteuerung über einen weiten Bereich erforderlich ist, wird eine Kombination aus Ankerspannungssteuerung und Feldflusssteuerung verwendet. Durch diese Kombination kann das Verhältnis von maximaler zu minimaler Geschwindigkeit verfügbarer Geschwindigkeiten von 20 bis 40 betragen. Für die Regelung kann dieser Bereich auf 200 erweitert werden.

Der Antriebsmotor kann eine Induktion oder seinSynchronmotor. Ein Induktionsmotor arbeitet mit einem nacheilenden Leistungsfaktor. Der Synchronmotor kann mit einem führenden Leistungsfaktor durch Übererregung seines Feldes betrieben werden. Die führende Blindleistung wird vom übererregten Synchronmotor erzeugt. Sie kompensiert die nacheilende Blindleistung, die von anderen induktiven Lasten benötigt wird. Somit wird der Leistungsfaktor verbessert.

Ein Slip-Ring-Induktionsmotor wird als Primärantrieb verwendet, wenn die Last schwer und intermittierend ist. Ein Schwungrad ist an der Welle des Motors montiert. Dieses Schema ist bekannt als Ward Leonard-Ilgener planen. Es verhindert starke Schwankungen im Versorgungsstrom.

Wenn der Synchronmotor als Antrieb fungiertMotor können die Schwankungen nicht durch Anbringen eines Schwungrades an der Welle verringert werden, da der Synchronmotor immer mit konstanter Drehzahl arbeitet. Bei einer anderen Form des Ward Leonard-Antriebs können nichtelektrische Antriebsmaschinen verwendet werden, um den Gleichstromgenerator anzutreiben.

Zum Beispiel - Bei einer Gleichstromlokomotive wird der Gleichstromgenerator angetriebendurch einen Dieselmotor oder eine Gasturbine und Schiffsantriebe. In diesem System ist ein regeneratives Bremsen nicht möglich, da in der Antriebsmaschine keine Energie in umgekehrter Richtung fließen kann.

Vorteile von Ward Leonard Drives

Die Hauptvorteile der Ward Leonard-Fahrt sind wie folgt:

  • Eine gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung des Gleichstrommotors über einen weiten Bereich in beide Richtungen ist möglich.
  • Es hat eine inhärente Bremsleistung.
  • Die nacheilenden Blindstromampere werden durch Verwendung eines übererregten Synchronmotors als Antrieb kompensiert, wodurch sich der Gesamtleistungsfaktor verbessert.
  • Wenn die Last wie in Walzwerken intermittierend ist, ist der Antriebsmotor ein Induktionsmotor mit einem Schwungrad, das so montiert ist, dass die intermittierende Last auf einen niedrigen Wert ausgeglichen wird.

Nachteile des klassischen Ward Leonard Systems

Das Ward Leonard-System mit drehenden Motor-Generatorsätzen hat folgende Nachteile.

  • Die Anfangskosten des Systems sind hoch, da ein Motorgeneratorsatz mit der gleichen Leistung wie der Hauptgleichstrommotor installiert ist.
  • Größere Größe und Gewicht.
  • Benötigt große Bodenfläche
  • Kostspielige Grundlage
  • Die Wartung des Systems erfolgt häufig.
  • Höhere Verluste
  • Geringere Effizienz.
  • Das Laufwerk erzeugt mehr Geräusche.

Anwendungen von Ward Leonard Drives

Die Ward Leonard-Antriebe werden dort eingesetzt, wo eine gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung der Gleichstrommotoren über einen weiten Bereich in beide Richtungen erforderlich ist. Einige Beispiele sind wie folgt:

  • Walzwerke
  • Aufzüge
  • Kräne
  • Papiermühlen
  • Dieselelektrische Lokomotiven
  • Meine Hebezeuge

Solid State Control oder Static Ward Leonard System

Heutzutage Statisches Ward Leonard System wird meistens benutzt. In diesem System wird der Drehmotor-Generator-Satz (M-G) durch einen Festkörperwandler ersetzt, um die Drehzahl des Gleichstrommotors zu steuern. Als Wandler werden geregelte Gleichrichter und Zerhacker verwendet.

Im Falle einer Wechselstromversorgung kontrolliertGleichrichter werden verwendet, um eine feste AC-Versorgungsspannung in eine variable AC-Versorgungsspannung umzuwandeln. Bei der Gleichstromversorgung werden Zerhacker verwendet, um aus der festen Gleichspannung eine variable Gleichspannung zu erhalten.

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