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4-Quadranten-Betrieb des Gleichstrommotors

Vier-Quadranten-Betrieb Bei Antrieben oder Gleichstrommotoren arbeitet die Maschine in vier Quadranten. Sie sind Vorwärtsbremsen, Vorwärtsfahren, Rückwärtsfahren und Rückwärtsbremsung. Ein Motor arbeitet in zwei Modi - Autofahren und Bremsen. Ein Motorantrieb, der in beiden Drehrichtungen arbeiten kann und sowohl Motor als auch Regeneration erzeugen kann, wird als Vierquadranten-Frequenzumrichter bezeichnet.

Im FahrmodusDie Maschine arbeitet als Motor und wandelt die elektrische Energie in mechanische Energie um und unterstützt deren Bewegung. Im Bremsmodusarbeitet die Maschine als Generator und konvertiertmechanische Energie in elektrische Energie um und widersetzt sich dadurch der Bewegung. Der Motor kann sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung arbeiten, d. H. In Motor- und Bremsvorgängen.

Das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment ist gleichauf die von einem Motor entwickelte Leistung. Für den Multi-Quadranten-Betrieb von Antrieben werden die folgenden Konventionen bezüglich der Anzeichen von Drehmoment und Geschwindigkeit verwendet. Wenn der Motor in Vorwärtsrichtung gedreht wird, wird die Motordrehzahl als positiv angesehen. Die Antriebe, die nur in eine Richtung arbeiten, werden mit der Vorwärtsgeschwindigkeit normal.

Bei Lasten mit Auf- und Abbewegungen ist die Geschwindigkeitdes Motors, der eine Aufwärtsbewegung verursacht, wird als Vorwärtsbewegung angesehen. Bei reversiblen Antrieben wird die Vorwärtsgeschwindigkeit beliebig gewählt. Die Drehung in die entgegengesetzte Richtung ergibt die Rückwärtsgeschwindigkeit, die mit einem negativen Vorzeichen bezeichnet wird.

Die Geschwindigkeitsänderungsrate in Vorwärtsrichtung oder das Drehmoment, das eine Beschleunigung liefert, ist bekannt als Positives Motordrehmoment. Bei einer Verzögerung wird das Motordrehmoment als negativ betrachtet. Das Lastmoment ist dem positiven Motordrehmoment in der Richtung entgegengesetzt.

Die folgende Abbildung zeigt den Vierquadrantenbetrieb von Antrieben.

Vier-Quadranten-Betrieb

In dem Ich Quadrant Die entwickelte Leistung ist positiv und die Maschine arbeitet als Motor, der mechanische Energie liefert. Die I (erste) Quadrantenoperation wird aufgerufen Vorwärtsfahrt. II (zweiter) Quadrant Betrieb ist bekannt als Bremsung. In diesem Quadranten ist die Drehrichtung positiv und das Drehmoment ist negativ, und somit arbeitet die Maschine als Generator und entwickelt ein negatives Drehmoment, das der Bewegung entgegenwirkt.

Die kinetische Energie der rotierenden Teile steht als elektrische Energie zur Verfügung, die dem Netz wieder zugeführt werden kann. Beim dynamischen Bremsen wird die Energie im Widerstand abgebaut. Das III (dritter) Quadrant Die Bedienung ist als bekannt Rückwärtsfahren. Der Motor arbeitet in umgekehrter Richtung. Sowohl die Drehzahl als auch das Drehmoment haben negative Werte, während die Leistung positiv ist.

In dem IV (vierter) Quadrantist das Drehmoment positiv und die Drehzahl ist negativ. Dieser Quadrant entspricht dem Bremsen im Rückwärtsfahren Modus.

Anwendungen des Vierquadrantenbetriebs

  • Der Kompressor, die Pumpe und der Lüfter müssen nur im I-Quadranten betrieben werden. Da ihr Betrieb unidirektional ist, werden sie als Quadrantenantriebssysteme bezeichnet.
  • Transportantriebe müssen in beide Richtungen betrieben werden.
  • Wenn eine Regeneration erforderlich ist, Anwendung in allenvier Quadranten können erforderlich sein. Wenn nicht, ist der Betrieb auf die Quadranten I und III beschränkt, und daher kann dynamisches Bremsen oder mechanisches Bremsen erforderlich sein.
  • Bei Hubwerksantrieben ist ein Vierquadrantenbetrieb erforderlich.

Der Vierquadrantenbetrieb und sein Verhältnis zu Drehzahl, Drehmoment und Ausgangsleistung sind unten in der Tabelle zusammengefasst.

FunktionQuadrantGeschwindigkeitDrehmomentLeistung
Vorwärtsfahrtich+++
VorwärtsbremsenII+--
RückwärtsfahrenIII--+
RückwärtsbremsenIV-+-
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