Ward Leonard Metod för hastighetsreglering eller armaturspänningskontroll
Ward Leonard Method av hastighetskontroll uppnås genom att man varieraranbringad spänning på ankaret. Denna metod introducerades 1891. Kopplingsschemat för Ward Leonard-metoden för hastighetsstyrning av en DC-shuntmotor visas i figuren nedan.
- Moment och kraftegenskaper
- Fördelar med Ward Leonard Drives
- Nackdelar med den klassiska avdelningen Leonard System
- Applikationer av Ward Leonard Drives
- Solid State Control eller Static Ward Leonard System
I ovanstående system är M den huvudsakliga likströmsmotorn varshastigheten ska styras och G är en separat exciterad likströmsgenerator. Generatorn G drivs av en 3-fas drivmotor som kan vara en induktionsmotor eller en synkronmotor. Kombinationen av AC-drivmotor och likströmgenerator kallas för Motor-Generator (M-G) set.
Generatorns spänning ändras medändra generatorens fältström. Denna spänning när den är direkt anbringad på armaturen hos huvudströmmotorn, ändras motorens M hastighet. Motorfältströmmen Ifm hålls konstant så att motorfältflödet φm är också konstant. Medan motorens varvtal styrs, hålls motorns armaturström Ia lika med sitt nominella värde.
Den genererade fältströmmen Ifg varieras så att ankarspänningen Vt ändras från noll till dess nominella värde. Hastigheten kommer att ändras från noll till bashastigheten. Eftersom hastighetsstyrningen utförs med märkströmmen Ia och med det konstanta motorfältflödet är ett konstant vridmoment direkt proportionellt mot ankarströmmen och fältflödet upp till nominellt varvtal uppnås. Produkten av vridmoment och hastighet är känd som kraft och är proportionellt mot hastighet. Med ökningen i effekt ökar hastigheten automatiskt automatiskt.
De Moment och kraftegenskaper visas i figuren nedan.
Därför, med armaturspänningsstyrningsmetoden,konstant vridmoment och variabel kraftdrivning erhålls från hastighet under bashastigheten. Fältflödesstyrningsmetoden används när hastigheten ligger över bashastigheten. I detta driftsätt hålls ankarströmmen konstant vid sitt nominella värde och generatorspänningen Vt hålls konstant.
Motorfältströmmen minskar och följaktligen minskar motorfältflödet. Detta betyder att fältet försvagas för att uppnå högre hastighet. Sedan Vtjagen och EIen förbli konstant, det elektromagnetiska vridmomentet är direkt proportionellt mot fältflödet φm och ankarströmmen Ien. Om motorfältsflödet sänks minskar sålunda vridmomentet.
Därför minskar vridmomentet som hastighetenökar. I fältstyrningsläget erhålls således konstant effekt och variabelt vridmoment för hastigheter över bashastigheten. När hastighetsreglering över ett brett område krävs, används en kombination av armaturspänningsstyrning och fältkontroll. Denna kombination medger att förhållandet mellan maximala och minsta hastighet är 20 till 40. För sluten slingstyrning kan detta område förlängas upp till 200.
Drivmotorn kan vara en induktion ellersynkronmotor. En induktionsmotor arbetar med en låg effektfaktor. Synkronmotorn kan drivas vid en ledande effektfaktor genom överkickning av dess fält. Ledande reaktiv kraft genereras av överupphetsad synkronmotor. Den kompenserar för den låga reaktiva effekten som tas av andra induktiva belastningar. Således förbättras effektfaktorn.
En induktionsmotor med slipring används som p-förstärkare när belastningen är tung och intermittent. Ett svänghjul är monterat på motorens axel. Detta schema är känt som Ward Leonard-Ilgener schema. Det förhindrar stora fluktuationer i strömmen.
När synkronmotorn fungerar som körningmotorn kan fluktuationerna inte minskas genom att montera ett svänghjul på sin axel, eftersom synkronmotorn alltid arbetar med konstant hastighet. I en annan form av Ward Leonard-drivenhet kan icke-elektriska förstärkare också användas för att driva DC-generatorn.
Till exempel - I DC elektrisk lokomotiv drivs DC-generatornmed en dieselmotor eller en gasturbin och fartygs drivsystem. I detta system är regenerativ bromsning inte möjlig eftersom energin inte kan strömma i omvänd riktning i huvudmotorn.
Fördelar med Ward Leonard Drives
De viktigaste fördelarna med Ward Leonard-enheten är följande: -
- Smidig hastighetskontroll av likströmsmotor över ett brett område i båda riktningarna är möjligt.
- Den har en inneboende bromskapacitet.
- De släpande reaktiva volt-ampere kompenseras genom att använda en överexciterad synkronmotor som drivenheten och därmed ökar den totala effektfaktorn.
- När lasten är intermittent som vid valsverk är drivmotorn en induktionsmotor med ett svänghjul monterat för att släta ut den intermittenta lasten till ett lågt värde.
Nackdelar med den klassiska avdelningen Leonard System
Ward Leonard-systemet med roterande motorgeneratorsatser har följande nackdelar.
- Den initiala kostnaden för systemet är hög eftersom det finns en motorgeneratoruppsättning installerad, av samma betyg som den för huvuddriven motorn.
- Större storlek och vikt.
- Kräver stort golvyta
- Kostsam grund
- Underhåll av systemet är vanligt.
- Högre förluster.
- Lägre effektivitet.
- Enheten ger mer ljud.
Applikationer av Ward Leonard Drives
Ward Leonard-enheterna används där en jämn hastighetsreglering av likströmsmotorerna över ett brett område i båda riktningarna krävs. Några av exemplen är följande: -
- Valsverk
- hissar
- kranar
- Pappersbruk
- Diesel-elektriska lokomotiv
- Gruvlyftar
Solid State Control eller Static Ward Leonard System
Nu för tiden Static Ward Leonard system används mestadels. I detta system ersätts den roterande motorns generatorns (M-G) -sats med en solid state-omvandlare för att styra likströmsmotorns hastighet. Kontrollerade Likriktare och choppers används som en omvandlare.
I fallet med en nätaggregat, kontrolleraslikriktare används för att omvandla fast växelströmsspänning till en variabel växelströmsspänning. Vid likströmstillförsel används choppers för att erhålla variabel likspänning från den fasta likspänningen.
