Ward-Leonardschakeling

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

De Ward-Leonardschakeling was voor de opkomst van de thyristor de snelheidsregeling voor gelijkstroommotoren, en in 1891 bedacht door de elektrotechnicus Harry Ward Leonard. Deze schakeling is een klassiek voorbeeld van een roterende omvormer en is tegenwoordig volledig verdrongen door vermogenselektronica aangestuurde elektromotoren.

Principe[bewerken]

Ward-Leonardschakeling

Bij de Ward-Leonardschakeling heeft de gelijkstroommotor (GM) – welke de last aandrijft – een eigen gelijkstroomgenerator (GG), waarvan de bekrachtiging afzonderlijk geregeld kan worden. Deze generator wordt aangedreven door een synchrone draaistroommotor voor vierkawadrantenbedrijf of door een asynchrone draaistroommotor als snelheidsregeling (of door een verbrandingsmotor als er geen driefasen elektriciteitsnet aanwezig is). Een tweede bekrachtigingsgenerator (BG) voedt alle bekrachtingsvelden van de gelijkstroommachines.

Door de stroom (Ib) in het bekrachtingsveld van de generator met de omkeerveldregelweerstand (OR) te regelen, verandert de uitgangsspanning van de generator. Deze uitgangs- of ankerspanning (Ua) wordt direct aangeboden aan het anker van de motor. Door het bekrachtingsveld van de motor constant te houden is het toerental (n) van de motor alleen afhankelijk van de ankerspanning.

Omkeerveldregelweerstand
n \approx c_m \cdot U_a \approx c_m \cdot c_g \cdot I_b
n = toerental motor
cm = constante (bekrachting) motor
Ua = ankerspanning tussen generator & motor
cg = constante (toerental) generator
Ib = bekrachtingsstroom generator

Door het bekrachtingsveld in een regelkring op te nemen kan er een automatisch geregelde aandrijving worden gerealiseerd. Door de richting van het bekrachtingsveld om te draaien, verandert de draairichting van de motor. Hierdoor is een vierkwadrantenbedrijf mogelijk.

Voordelen[bewerken]

Ondanks de machines die extra nodig zijn heeft de Ward-Leonardschakeling toch belangrijke voordelen:

  • Generator kan aangedreven worden door een stoommachine, verbrandingsmotor of via een motor gevoed uit een driefasen wisselstroomnet
  • Door het regelen van de generatorspanning beheerst men niet alleen de snelheid onder alle omstandigheden, maar deze snelheid is ook onafhankelijk van de lasten en gelijkblijvend voor de ingestelde waarde.
  • Het systeem is energiezuiniger (minder warmteverliezen) dan wanneer er voorschakelweerstanden worden toegepast. Dit ondanks de extra verliezen in generatoren en draaistroommotor.
  • Met het systeem kan remenergie teruggeleverd worden aan het elektriciteitsnet. Dit principe wordt recuperatief remmen genoemd.

Toepassing[bewerken]

Tot de opkomst van de vermogenselektronica eind 20e eeuw werden Ward-Leonardschakelingen op grote schaal toegepast, vooral als het grotere vermogens betrof:

Referenties[bewerken]