Ez a szócikk a hajtásról szól. Hasonló címmel lásd még: Ward Leonard-rendszer.

A Ward Leonard-hajtás az egyik legáltalánosabban használt hajtás volt egyenáramú hajtómotorok számára. Az első Ward Leonard-hajtással üzemelő mozdonyt 1891-ben helyezték üzembe. Sokáig ez volt az egyetlen hajtástípus, ahol a motorok fordulatszámát széles tartományban, fokozatmentesen lehetett szabályozni. Mára az elektronikus hajtások szinte teljesen kiszorították.

Működése

A Ward Leonard-hajtás egy lehetséges megvalósításának vázlata
Az M motor meghajtja a 2 főgenerátort és a 3 gerjesztőgenerátort. A 2 generátor kimeneti feszültségét az 5 szabályozó ellenállás segítségével a gerjesztőáram nagyságával szabályozza Az Ua feszültség kapcsolódik a 4 motor kapcsaira, amelynek fordulatszáma az Ua feszültségtől függ

Tatra T2 és Tatra T3 villamosok Ward Leonard-hajtásának motorgenerátor gépcsoportja

A hajtás egy motor által hajtott egyenáramú generátorból és egy egyenáramú motorból áll. A generátort a motor állandó (vagy közel állandó) fordulatszámmal hajtja. A hajtás szabályozása a generátor gerjesztésének szabályozásával történik.

A generátort meghajtó motor a rendelkezésre álló lehetőségeknek megfelelően lehet:

• Egyenáramú motor
• Szinkron motor
• Aszinkron motor
• Belső égésű motor
• Külső égésű motor, például gőzgép és Stirling-motor

Hatásfokának minőségi elemzése

A hajtás hatásfoka a részt vevő gépek hatásfokának szorzata: ή=ή₁ή₂ή₄ (A gerjesztő gép teljesítménye jó közelítéssel elhanyagolható) Mivel a hajtást alkotó gépek teljesítménye közel azonos, ezért a hatásfokuk is nagy mértékben hasonló, ezért a ή=ή₁³ közelítéssel lehet élni. Névleges teljesítményű üzemnél gépenként 95% hatásfokot feltételezve a hajtás hatásfoka ή=0,95₃=0.857 Alacsony fordulaton névleges nyomatékkal terhelve a hajtást, a 2 generátor gerjesztése alacsony, tehát a vasvesztesége^[1] alacsony, azonban a névleges árammal van terhelve, tehát a rézvesztesége megegyezik a névleges üzemben jelentkező rézveszteséggel.^[2] A 4 motor gerjesztése állandó, tehát a vasvesztesége megegyezik a névleges üzemben mérttel, a névleges nyomaték miatt a motor árama névleges tehát a rézveszteségről ugyan ez mondható el, így a motor teljes vesztesége megegyezik a névleges üzemben mérttel.

Az 1 generátor terhelése alacsony, ezért az árama is a névleges alatt marad, így a rézvesztesége alacsony, azonban mivel a táplálófeszültsége állandó a vasvesztesége megegyezik a névleges terhelésen mérttel. A fentiekből látszik, hogy részterheléskor a hajtás hatásfoka jelentősen romlik a névleges üzemhez képest.

Összehasonlítása az elektronikus motorvezérléssel

Az elektronikus hajtás előnyei

• Kisebb méret
• Kiegyensúlyozottabb hatásfok
• Nincsenek a forgógépes gépcsoportból adódó rezgések
• Kisebb melegedés (adódik a jobb hatásfokból)

A Ward Leonard-hajtás előnyei

• A forgógépes üzemből adódóan érzéketlen a betápláló hálózat tranziens és rövid idejű zavaraira
• Szinkrongépes meghajtás esetén alkalmas a hálózaton fáziskompenzálásra

Felhasználási területei

• Vasúti vontatás
• Síliftek
• Felvonók
• A Clark Ádám úszódaru^[3]
• Szerszámgépek^[4]
• Hengerművek^[5]
• Egyéb vezérelt/szabályzott hajtások

Jegyzetek

Források

• Halász Sándor: Villamos hajtások (magyar nyelven). . (Hozzáférés: 2012. szeptember 9.)
• Elektrotechnika jegyzet (magyar nyelven). . (Hozzáférés: 2012. szeptember 9.)