Sistem Ward-Leonard

Sistem Ward-Leonard yaitu suatu konfigurasi generator DC yang mengendalikan armature controlled DC motor yang dikopel dengan beban dengan diberi feedback. Pada sistem tersebut kita akan mencari model matematis yang dinyatakan dalam transfer function dengan penyederhanaan diagram blok.

Gambar system Fisik dari Sistem Ward-Leonard dengan Umpan Balik

Dimana:

R_a = Tahanan jangkar (Ohm)

R_f = Tahanan kumparan medan (Ohm)

R_t = Tahanan total (Ohm)

L_t = Induktansi total (Ohm)

i_a = Arus kumparan jangkar (Amper)

i_f = Arus kumparan medan (Amper)

e_b = Gaya gerak listrik balik (Volt)

e_f = Tegangan medan terpasang (Volt)

e_g = Tegangan pada generator (Volt)

θ_o = Perpindahan sudut dari poros motor (rad)

ω_o = Kecepatan sudut tanpa beban (rad/dt)

L_f = Induktansi kumparan medan generator (Henry)

L_m = Induktansi kumparan medan pada motor (Henry)

J = Momen inersia beban (kg.m²)

B = Koefisien gesek viskos(N.m/rad)

Sebuah tegangan diberikan pada rangkaian medan generator DC tersebut sehingga akan dihasilkan arus medan yang mengalir pada kumparan tersebut sebesar i_f, sehingga dihasilkan flux magnetik di kumparan. Diantara medan elektro magnetik diputar sebuah kumparan dengan kecepatan konstan sehingga akan menghasilkan GGL sebesar E_g. Karena putaran rotor berputar konstan sehingga besarnya E_gproporsional terhadap arus i_f. Tegangan yang dihasilkan oleh generator DC tersebut digunakan untuk menggerakkan motor DC pengaturan jangkar, dimana pada kumparan jangkar dari motor diseri dengan sebuah resistor sebesar R_a yang digunakan untuk umpan balik terhadap rangkaian medan. Akibat adanya GGL E_gtersebut akan dihasilkan arus jangkar sebesar i_a yang mengalir pada kumparan jangkar dengan arus medan konstan maka kecepatan putaran yang dihasilkan proporsional dengan arus jangkar i_a, dampaknya adalah pada kutub – kutub dari sikat – sikat ( rotor ) akan dihasilkan GGL balik sebesar E_b, yang besarnya dipengaruhi oleh kecepatan motor dan tegangan E_b tersebut sifatnya melawan terhadap tegangan E_g.

R_a pada kumparan medan yang dialiri arus jangkar akan timbul drop tegangan yang diumpanbalikkan ke tegangan rangkaian medan dari generator DC. Motor dikopel dengan beban yang mempunyai inersia J dan koefisien peredaman B, karena poros beban tersebut dihubungkan dengan bearing( penyangga ).