سیستم کنترل دور وارد لئونارد

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: تا قبل از اینکه کنترل کننده‌های دور الکترونیکی به صورت گسترده وارد بازار شوند موتورهای القایی ۳ فاز در کاربردهایی با دور متغیر جایی نداشتند. هر چند که این گونه موتور‌ها دارای ساختمانی ساده و در نتیجه ارزان قیمت هستند، اما کنترل دور آن‌ها تنها با تغییر قطب‌ها یا تغییر فرکانس منبع تغذیه صورت می‌گیرد که این موارد کنترل دور موتورهای القایی را پر هزینه و در مواردی غیرممکن می‌کند.

 

 

در عوض، موتورهای جریان مستقیم ساختمانی پیچیده دارند، هزینه‌ی ساخت و نگهداری آن‌ها بالاست و نیاز به تعمیرات دوره‌ای بیشتر از موتورهای القایی پیدا می‌کنند. اما مزیت موتورهای جریان مستقیم نسبت به موتور‌ها القایی در این است که سرعت (و گشتاور) آن‌ها را می‌توان به راحتی کنترل کرد.

یکی از مهمترین و پر کاربردترین روشهای کنترل دور موتور جریان مستقیم روش کنترل دور در قرن گذشته وارد لئونارد می‌باشد. این روش در سال ۱۸۹۱ توسط مهندس آمریکایی به همین نام اختراع شد و حتی تا به امروز نیز می‌توان بازمانده‌های آن را در بعضی از کارخانه‌های صنعتی پیدا کرد.

اجزای اصلی سیستم واردلئونارد عبارتند از: یک منبع قدرت، ژنراتور تحریک و یک موتور جریان مستقیم. منبع قدرت یک ژنراتور جریان مستقیم است که از یک منبع خارجی (موتور دیزل، موتور بخار، موتور الکتریکی و ...) تحت سرعتی ثابت نیرو می‌گیرد. ولتاژ خروجی منبع قدرت به آرمیچر موتور جریان مستقیم (شانت) اعمال می‌شود. ژنراتور تحریک یک ژنراتور جریان مستقیم کوچک است که از همان منبع خارجی که به منبع قدرت متصل شده است می‌گیرد و وظیفه دارد تا جریان تحریک ژنراتور جریان مستقیم را تأمین کند. جریان تحریک را می‌توان توسط یک مقاومت متغیر از صفر تا ۱۰۰ درصد تغییر داد و بدین وسیله ولتاژ خروجی ژنراتور جریان مستقیم را کنترل و تنظیم کرد.

اجزای اصلی سیستم واردلئونارد- برای تغذیه‌ی سیم پیچهای میدان هر ۳ ماشین از منبع جریان خارجی استفاده شده است.

 

 

 

 

محور موتور جریان مستقیم به بار اتصال پیدا می‌کند و گشتاور خروجی آن سبب چرخش محور مکانیکی بار می‌گردد. همان طور که گفته شد ولتاژ آرمیچر آن توسط ژنراتور جریان مستقیم و جریان تحریک آن یا به صورت جداگانه یا از طریق ژنراتور تحریک تأمین می‌شود. با این پیکربندی می‌توان سرعت موتور (و در نتیجه سرعت بار) را با تغییر جریان تحریک ژنراتور تغییر داد. در این روش برای به دست آوردن گشتاور مکانیکی به ۳ وسیله (به جای یک موتور) نیازمندیم. از این رو روش کنترل واردلئونارد روشی است که ملاحظات اقتصادی در آن اولویت اول نمی‌باشد. هزینه‌های نگهداری، تعمیر یاتقانها، زغال‌ها و... این سیستم را پرهزینه می‌کنند.

مزیت اصلی سیستم وارد لئونارد راه اندازی نرم و کنترل سرعت خوب حتی در دورهای پایین است. سیستمهای کنترل دور مبتنی بر رئوستا هیچگاه چنین راه اندازی نرمی را برای موتورهای جریان مستقیم فراهم نمی‌کنند.

سیستم وارد لئونارد دو نوع مختلف دارد:

الف. کنترل ولتاژ موتور

در این روش جریان تحریک موتور جریان مستقیم ثابت نگه داشته می‌شود و با تغییر جریان تحریک ژنراتور ولتاژ خروجی آن و در نتیجه سرعت موتور جریان مستقیم تغییر می‌کند.

ب- کنترل تحریک موتور

با کم کردن جریان تحریک موتور می‌توان سرعت آن را بالابرد. در این روش ولتاژ ورودی موتور را به وسیله‌ی ثابت نگه داشتن تحریک ژنراتور ثابت نگه می‌دارند و جریان تحریک موتور را کم می‌کنند. در نتیجه با افزایش سرعت موتور گشتاور خروجی آن کاهش می‌یابد.

هرچند که امروزه در بیشتر صنایع کنترل کننده‌های تریستوری جایگزین سیستم وارد لئونارد شده اند، اما در گذشته در مواردی مانند جرثقیلها، بالابرها، برجک توپ کشتی ها، لکوموتیو‌ها و پرس‌ها به صورتی گسترده‌ای از این سیستم استفاده شده است.