Метод Уорда Леонарда контролю швидкості або регулювання напруги арматури

Метод Уорда Леонарда Контроль швидкості досягається шляхом варіюванняПрикладена напруга до якоря. Цей метод був введений у 1891 році. Схема з'єднання методу швидкості керування швидкістю поворотного шунтуючого двигуна Ward Leonard показана на малюнку нижче.

Зміст

• Характеристика крутного моменту та потужності
• Переваги Ward Leonard Drives
• Недоліки класичної системи Леонарда Уорда
• Застосування прикладів Леонарда
• Твердотільний контроль або Статична система Леонарда

У вищезгаданій системі М є головним двигуном постійного струму, чийшвидкість повинна контролюватися, а G - окремо збуджений генератор постійного струму. Поєднання двигуна змінного струму і генератора постійного струму називається Комплект мотор-генератора (M-G).

Напруга генератора змінюється назміна струму поля генератора. Ця напруга, коли безпосередньо прикладається до якорі головного двигуна постійного струму, змінюється швидкістю двигуна М. Поле двигуна струму I_fm підтримується постійним таким чином, щоб потік поля двигуна ϕ_m також залишається постійним. При регулюванні швидкості двигуна струм Ia якоря двигуна підтримується рівним його номінальному значенню.

Сформований польовий струм I_fg варіюється так, що напруга якоря V_t змінюється від нуля до номінального значення. Швидкість буде змінюватися від нуля до базової швидкості. Оскільки регулювання швидкості здійснюється з номінальним струмом Ia, а при постійному потоці поля двигуна, постійний крутний момент прямо пропорційний струму якоря, і досягається потік поля до номінальної. Продукт крутного моменту і швидкості відомий як потужність, і він пропорційний швидкості. Таким чином, зі збільшенням потужності, швидкість збільшується автоматично.

The Характеристика крутного моменту та потужності показано на малюнку нижче.

Отже, з методом керування напругою якоря,постійний крутний момент і змінна потужність приводу отримують зі швидкості нижче базової швидкості. Метод керування потоком поля використовується, коли швидкість перевищує базову швидкість. У цьому режимі роботи струм якоря підтримується постійним при його номінальному значенні, а напруга генератора V_t зберігається постійним.

Потужність поля двигуна зменшується, і внаслідок цього потік поля двигуна також зменшується. З V_tI_a і EI_a залишаючись постійними, електромагнітний крутний момент прямо пропорційний потоку поля ϕ_m і струм якоря I_a. Таким чином, якщо потік поля двигуна зменшується, крутний момент зменшується.

Тому крутний момент зменшується, як і швидкістьзбільшується. Таким чином, в режимі керування полем отримують постійну потужність і змінний крутний момент для швидкості, що перевищує базову швидкість. При необхідності регулювання швидкості в широкому діапазоні використовується комбінація керування напругою якоря та регулювання потоку поля. Ця комбінація дозволяє співвідношення максимальних і мінімальних швидкостей, доступних для швидкості, становити від 20 до 40. Для управління з замкнутим контуром цей діапазон може бути розширений до 200.

Приводний двигун може бути індукційним абосинхронний двигун. Асинхронний двигун працює з відстаючим коефіцієнтом потужності. Синхронний двигун може експлуатуватися з провідним фактором потужності шляхом надмірного збудження його поля. Ведуча реактивна потужність генерується над збудженим синхронним двигуном. Він компенсує відставання реактивної потужності від інших індуктивних навантажень. Таким чином, коефіцієнт потужності поліпшується.

Асинхронний двигун з кільцевим кільцем використовується як основний двигун, коли навантаження важке і переривчасте. На валу двигуна встановлений маховик. Ця схема відома як Уорд Леонард-Ільгенер схема. Це запобігає значним коливанням струму живлення.

Коли синхронний двигун діє як привіддвигун, коливання не можуть бути зменшені шляхом установки маховика на його вал, оскільки синхронний двигун завжди працює з постійною швидкістю. В іншій формі приводу Ward Leonard неелектричні двигуни також можуть використовуватися для керування генератором постійного струму.

Наприклад - У електровозі постійного струму приводиться в дію генератор постійного струмуза допомогою дизельного двигуна або газової турбіни і суднових рушіїв. У цій системі регенеративне гальмування неможливе, оскільки енергія не може протікати в зворотному напрямку в первинному рушії.

Переваги Ward Leonard Drives

Основними перевагами приводу Ward Leonard є: -

• Можливе плавне регулювання швидкості двигуна постійного струму в широкому діапазоні в обох напрямках.
• Має притаманну гальмівну здатність.
• Відстаючі реактивні вольт-ампери компенсуються за допомогою перезбудженого синхронного двигуна як приводу і, таким чином, покращується загальний коефіцієнт потужності.
• Коли навантаження переривається, як у прокатних станах, приводний двигун є асинхронним двигуном з встановленим маховиком, щоб згладити переривчасте навантаження до низького значення.

Недоліки класичної системи Леонарда Уорда

Система Ward Leonard з обертовими наборами генераторів має наступні недоліки.

• Початкова вартість системи є високою, оскільки встановлений двигун генератора двигуна, який має такий же рейтинг, що і головний двигун постійного струму.
• Більший розмір і вага.
• Необхідна велика площа підлоги
• Дорогі основи
• Часте обслуговування системи.
• Вищі втрати.
• Більш низька ефективність.
• Привід виробляє більше шуму.

Застосування прикладів Леонарда

Диски Ward Leonard використовуються там, де потрібне плавне регулювання швидкості двигунів постійного струму в широкому діапазоні в обох напрямках. Деякі з прикладів такі:

• Прокатні стани
• Ліфти
• Крани
• Паперові млини
• Дизель-електровози
• Підйомники шахтні

Твердотільний контроль або Статична система Леонарда

Тепер дні Статична система Леонарда Варда в основному використовується. У цій системі обертовий двигун-генератор (M-G) замінюється твердотільним перетворювачем для управління швидкістю двигуна постійного струму. В якості перетворювача використовуються контрольовані випрямлячі і чоппери.

У випадку живлення змінного струму, керованийВипрямлячі використовуються для перетворення напруги живлення змінного струму в змінну напругу живлення змінного струму. У випадку живлення постійним струмом, чоппери використовуються для отримання змінної напруги постійного струму від постійної напруги постійного струму.