Método Ward Leonard de control de velocidad o control de voltaje de armadura

Método Ward Leonard de control de velocidad se logra variando el voltaje aplicado a la armadura. Este método se introdujo en 1891. El diagrama de conexión del método Ward Leonard de control de velocidad de un motor de derivación de CC se muestra en la siguiente figura.

Contenido

En el sistema anterior, M es el motor de CC principal cuya velocidad se va a controlar y G es un generador de CC excitado por separado. El generador G es accionado por un motor impulsor trifásico que puede ser un motor de inducción o un motor síncrono.

La combinación de un motor impulsor de CA y el generador de CC se denomina Conjunto Motor-Generador (MG).

El voltaje del generador se cambia cambiando la corriente de campo del generador. Este voltaje cuando se aplica directamente a la armadura del motor de CC principal, la velocidad del motor M cambia. La corriente de campo del motor Ifm se mantiene constante para que el flujo de campo del motor ϕm también permanezca constante. Mientras se controla la velocidad del motor, la corriente de armadura del motor Ia se mantiene igual a su valor nominal.

La corriente de campo generada Ifg varía de tal manera que la tensión de armadura Vt cambia de cero a su valor nominal. La velocidad cambiará de cero a la velocidad base. Dado que el control de velocidad se realiza con la corriente nominal Ia y con el flujo de campo del motor constante, un par constante es directamente proporcional a la corriente de armadura y se obtiene un flujo de campo hasta la velocidad nominal. El producto del par y la velocidad se conoce como potencia y es proporcional a la velocidad.

Así, con el aumento de potencia, la velocidad aumenta automáticamente.

los Característica de par y potencia se muestra en la siguiente figura:

Por lo tanto, con el método de control de voltaje de armadura, el par constante y la transmisión de potencia variable se obtienen a partir de una velocidad por debajo de la velocidad base. El método de control de flujo de campo se usa cuando la velocidad está por encima de la velocidad base. En este modo de operación, la corriente de armadura se mantiene constante en su valor nominal y el voltaje del generador Vt se mantiene constante.

La corriente del campo del motor disminuye y, como resultado, el flujo del campo del motor también disminuye. Esto significa que el campo se debilita para obtener mayor velocidad. Dado que VtIa y EIa permanecen constantes, el par electromagnético es directamente proporcional al flujo de campo ϕm y la corriente de armadura Ia.

Por lo tanto, si el flujo de campo del motor disminuye, el par disminuye.

Por lo tanto, el par disminuye a medida que aumenta la velocidad. Así, en el modo de control de campo, se obtienen potencia constante y par variable para velocidades por encima de la velocidad base. Cuando se requiere el control de velocidad en un amplio rango, se usa una combinación de control de voltaje de armadura y control de flujo de campo.

Esta combinación permite que la relación de velocidad máxima a velocidad mínima disponible sea de 20 a 40. Para el control de circuito cerrado, este rango puede extenderse hasta 200.

El motor de accionamiento puede ser de inducción o motor síncrono. Un motor de inducción opera con un factor de potencia retrasado. El motor síncrono puede funcionar con un factor de potencia adelantado por sobreexcitación de su campo. La potencia reactiva principal es generada por un motor síncrono sobreexcitado. Compensa la potencia reactiva retrasada tomada por otras cargas inductivas. Por lo tanto, se mejora el factor de potencia.

Un motor de inducción de anillo rozante se utiliza como motor principal cuando la carga es pesada e intermitente. Un volante está montado en el eje del motor.

Este esquema se conoce como Ward Leonard Ilgener esquema. Previene fuertes fluctuaciones en la corriente de suministro.

Cuando el motor Síncrono está actuando como motor impulsor, las fluctuaciones no pueden reducirse montando un volante en su eje, porque el motor síncrono siempre opera a una velocidad constante.

En otra forma de accionamiento Ward Leonard, también se pueden utilizar motores primarios no eléctricos para accionar el generador de CC.

Por ejemplo – En la locomotora eléctrica de CC, el generador de CC es impulsado por un motor diesel o una turbina de gas y unidades de propulsión de barcos. En este sistema, el frenado regenerativo no es posible porque la energía no puede fluir en dirección inversa en el motor principal.

Ventajas de Ward Leonard Drives

Las principales ventajas de la unidad Ward Leonard son las siguientes:

• Es posible un control suave de la velocidad del motor de CC en un amplio rango en ambas direcciones.
• Tiene una capacidad de frenado inherente.
• Los voltios-amperios reactivos retrasados ​​se compensan mediante el uso de un motor síncrono sobreexcitado como accionamiento y, por lo tanto, mejora el factor de potencia general.
• Cuando la carga es intermitente como en los trenes de laminación, el motor de accionamiento es un motor de inducción con un volante montado para suavizar la carga intermitente a un valor bajo.

Inconvenientes del sistema clásico de Ward Leonard

El sistema Ward Leonard con grupos electrógenos de motor giratorio tiene los siguientes inconvenientes:

• El costo inicial del sistema es alto ya que se tiene instalado un conjunto motor-generador, del mismo calibre que el del motor principal de CC.
• Mayor tamaño y peso.
• Requiere gran área de piso
• fundación costosa
• El mantenimiento del sistema es frecuente.
• Mayores pérdidas.
• Menor eficiencia.
• La unidad produce más ruido.

Aplicaciones de Ward Leonard Drives

Los variadores Ward Leonard se utilizan cuando se requiere un control suave de la velocidad de los motores de CC en un amplio rango en ambas direcciones. Algunos de los ejemplos son los siguientes:

• laminadores
• Ascensores
• Grúas
• Fábricas de papel
• Locomotoras diesel-eléctricas
• Montacargas de minas

Control de estado sólido o sistema Static Ward Leonard

Hoy en día Sistema Static Ward Leonard se utiliza principalmente. En este sistema, el conjunto motor-generador giratorio (MG) se reemplaza por un convertidor de estado sólido para controlar la velocidad del motor de CC. Los rectificadores y choppers controlados se utilizan como convertidor.

En el caso de un suministro de CA, se utilizan rectificadores controlados para convertir el voltaje de suministro de CA fijo en un voltaje de suministro de CA variable. En el caso del suministro de CC, los interruptores se utilizan para obtener un voltaje de CC variable a partir del voltaje de CC fijo.

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