Metode Kontrol Kecepatan Ward Leonard Atau Kontrol Tegangan Angker

Metode kontrol kecepatan Ward Leonard dicapai dengan memvariasikan tegangan yang diberikan ke angker. Metode ini diperkenalkan pada tahun 1891. Diagram koneksi metode kontrol kecepatan Ward Leonard dari motor DC shunt ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Dalam sistem di atas, M adalah motor DC utama yang kecepatannya akan dikontrol, dan G adalah generator DC eksitasi terpisah. Generator G digerakkan oleh motor penggerak 3 fasa yang dapat berupa motor induksi atau motor sinkron.

Kombinasi motor penggerak AC dan generator DC disebut set Motor-Generator (M-G).

Tegangan generator diubah dengan mengubah arus medan generator. Tegangan ini ketika langsung diterapkan ke angker motor DC utama, kecepatan motor M berubah. Arus medan motor Ifm dijaga konstan sehingga fluks medan motor ϕm juga tetap konstan. Sementara kecepatan motor dikendalikan, arus jangkar motor Ia dijaga sama dengan nilai pengenalnya.

Arus medan yang dihasilkan Ifg divariasikan sedemikian rupa sehingga tegangan jangkar Vt berubah dari nol ke nilai pengenalnya. Kecepatan akan berubah dari nol ke kecepatan dasar. Karena kontrol kecepatan dilakukan dengan arus pengenal Ia dan dengan fluks medan motor konstan, torsi konstan berbanding lurus dengan arus jangkar, dan fluks medan hingga kecepatan pengenal diperoleh. Produk torsi dan kecepatan dikenal sebagai daya, dan sebanding dengan kecepatan.

Jadi, dengan peningkatan daya, kecepatan meningkat secara otomatis.

Karakteristik Torsi dan Daya ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Oleh karena itu, dengan metode kontrol tegangan jangkar, torsi konstan dan penggerak daya variabel diperoleh dari kecepatan di bawah kecepatan dasar. Metode kontrol fluks medan digunakan ketika kecepatan di atas kecepatan dasar. Dalam mode operasi ini, arus jangkar dipertahankan konstan pada nilai pengenalnya, dan tegangan generator Vt dijaga konstan.

Arus medan motor berkurang dan akibatnya, fluks medan motor juga berkurang. Ini berarti medan diperlemah untuk mendapatkan kecepatan yang lebih tinggi. Karena VtIa dan EIa tetap konstan, torsi elektromagnetik berbanding lurus dengan fluks medan ϕm dan arus jangkar Ia.

Jadi, jika fluks medan motor berkurang, torsi berkurang.

Oleh karena itu, torsi berkurang, dengan meningkatnya kecepatan. Jadi, dalam mode kontrol medan, daya konstan dan torsi variabel diperoleh untuk kecepatan di atas kecepatan dasar. Ketika kontrol kecepatan pada rentang yang luas diperlukan, kombinasi kontrol tegangan jangkar dan kontrol fluks medan digunakan.

Kombinasi ini memungkinkan rasio kecepatan maksimum hingga minimum yang tersedia menjadi 20 hingga 40. Untuk kontrol loop tertutup, rentang ini dapat diperpanjang hingga 200.

Motor penggerak dapat berupa motor induksi atau sinkron. Sebuah motor induksi beroperasi pada faktor daya tertinggal. Motor sinkron dapat dioperasikan pada faktor daya terdepan dengan eksitasi berlebih pada medannya. Daya reaktif utama dihasilkan oleh motor sinkron yang terlalu bersemangat. Ini mengkompensasi daya reaktif tertinggal yang diambil oleh beban induktif lainnya. Dengan demikian, faktor daya ditingkatkan.

Motor induksi slip ring digunakan sebagai penggerak mula p pada saat beban berat dan terputus-putus. Roda gila dipasang pada poros motor.

Skema ini dikenal sebagai skema Ward Leonard-Ilgener. Ini mencegah fluktuasi besar dalam arus suplai.

Ketika motor sinkron bertindak sebagai motor penggerak, fluktuasi tidak dapat dikurangi dengan memasang roda gila pada porosnya, karena motor sinkron selalu beroperasi pada kecepatan konstan.

Dalam bentuk lain dari penggerak Ward Leonard, penggerak utama non-listrik juga dapat digunakan untuk menggerakkan generator DC.

Misalnya – Pada lokomotif listrik DC, generator DC digerakkan oleh mesin diesel atau turbin gas dan penggerak penggerak kapal. Dalam sistem ini, pengereman regeneratif tidak dimungkinkan karena energi tidak dapat mengalir ke arah sebaliknya pada penggerak utama.

Keuntungan dari Ward Leonard Drive

Keuntungan utama dari drive Ward Leonard adalah sebagai berikut:-

Kontrol kecepatan motor DC yang mulus pada rentang yang luas di kedua arah dimungkinkan.
Ini memiliki kapasitas pengereman yang melekat.
Volt-ampere reaktif yang tertinggal dikompensasikan dengan menggunakan motor sinkron yang terlalu bersemangat sebagai penggerak dan dengan demikian, faktor daya keseluruhan meningkat.
Ketika beban terputus-putus seperti pada rolling mills, motor penggerak adalah motor induksi dengan roda gila yang dipasang untuk menghaluskan beban intermiten ke nilai yang rendah.

Kekurangan Sistem Ward Leonard Klasik

Sistem Ward Leonard dengan set Motor Generator yang berputar memiliki kelemahan sebagai berikut:

Biaya awal sistem ini tinggi karena ada set motor-generator yang terpasang, dengan peringkat yang sama dengan motor DC utama.
Ukuran dan berat lebih besar.
Memerlukan luas lantai yang besar
Yayasan mahal
Pemeliharaan sistem sering dilakukan.
Kerugian yang lebih tinggi.
Efisiensi lebih rendah.
Drive menghasilkan lebih banyak suara.

Aplikasi Ward Leonard Drives

Drive Ward Leonard digunakan di mana kontrol kecepatan motor DC yang mulus pada rentang yang luas di kedua arah diperlukan. Beberapa contohnya adalah sebagai berikut:

Pabrik bergulir
Lift
Bangau
Pabrik kertas
Lokomotif diesel-listrik
Kerekan tambang

Kontrol Solid State atau Sistem Static Ward Leonard

Saat ini sistem Static Ward Leonard banyak digunakan. Dalam sistem ini, set motor-generator (M-G) yang berputar diganti dengan konverter solid-state untuk mengontrol kecepatan motor DC. Rectifier Terkendali dan chopper digunakan sebagai konverter.

Dalam kasus suplai AC, penyearah terkontrol digunakan untuk mengubah tegangan suplai AC tetap menjadi tegangan suplai AC variabel. Dalam hal suplai DC, chopper digunakan untuk mendapatkan tegangan DC variabel dari tegangan DC tetap.