你需要知道的直流電機四象限運行知識！

1、什么是單象限和4象限？

以電動機的轉(zhuǎn)速為縱座標軸，以轉(zhuǎn)矩為橫座標軸建立的直角坐標系，用來描述電動機的四 種運轉(zhuǎn)狀態(tài)，即正向電動，回饋發(fā)電制動，反接制動，以及反向電動四種運轉(zhuǎn)狀態(tài)。每一種狀態(tài)的機械特性曲線分別在直角坐標系的四個象限。如果裝置只能滿足電動機的電動運轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么它就是單象限的。如果裝置驅(qū)動在電動狀態(tài)時，能夠從電動狀態(tài)進入第二象限運行，也能從電動狀態(tài)進入第四象限運行，那么裝置是四象限的。 單象限裝置只能正向電動，或反向電動，不能從電動運行進入再生發(fā)電運行。

2、關(guān)于控制器的象限和電機的象限：
單象限：能量只能單向流動。

四象限：能量可以雙向流動。
電機和變頻器都有自己的象限，不要搞混了。
*電機的單象限運行，指電機電動運行。四象限指發(fā)電運行。
*變頻器的單象限運行，指能量從電網(wǎng)進入變頻器。四象限指能量還可以回饋電網(wǎng)。
可能有這種情況：
a.單象限運行的變頻器帶四象限運行的電機。電機發(fā)電的能量提升了母線電壓，或在制動單 元消耗掉。
b.單象限的直流調(diào)速換向麻煩，需要改變勵磁或電樞的正負來實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
四象限的直流調(diào)速有兩組整流橋，輸出方向相反，正轉(zhuǎn)時其中一組工作，反轉(zhuǎn)時另一組工作。
需要注意的主要是換向的時間問題：
對于單象限的調(diào)速器，當電機需要反轉(zhuǎn)時，要加時間繼電器。無論是改變勵磁方向還是改變電樞方向，都必須等待一段時間，就是說不允許工作中突然換向。因為勵磁線圈和電樞線圈通的都是直流電，需要時間來釋放能量，如果換向太快將會把整流橋反向擊穿。而四象限的調(diào)速器不存在此問題，因為兩組整流橋方向相反，當一組停止輸出時，另一組正好可以給電機釋放能量。

3、關(guān)于變頻器和直流調(diào)速器的互換：
從理論上講，磁場矢量控制的交流電機變頻裝置，完全可替代直流調(diào)速系統(tǒng)，當然要實現(xiàn)4象限運行，IGBT和整流二極管都要反并聯(lián)，以實現(xiàn)電流的反向。電機也要求有速度反饋，如測速發(fā)電機或者碼盤等，另外還要根據(jù)負載的特性，選擇電動機的恒扭矩和恒功率的調(diào)速范圍。

4、怎樣實現(xiàn)變頻器的4象限驅(qū)動功能？
采用英國CT的Unidriver系列交流驅(qū)動器、還有ABB、西門子的變頻器都可以實現(xiàn)四象限驅(qū)動功能。使用時，電機要換成交流電機，同時，變頻器要配能耗單元，有兩種方式可選。
⑴ 采用制動單元+制動電阻，將電機反相時產(chǎn)生的方向再生電流消耗掉，否則易燒毀變頻器或引起變頻器跳閘。
⑵ 采用逆變器，將逆變器接在變頻器的直流母線上，當產(chǎn)生方向再生電流時，變頻器直流母線電壓升高，通過逆變器將直流母線的直流高電壓變成和交流電網(wǎng)同步的交流電，反
饋回電網(wǎng)，實現(xiàn)了節(jié)能作用。該方式常用于多臺大功率變頻驅(qū)動。

5、 關(guān)于直流電機傳動設(shè)備的4象限運行：
開卷和收卷這樣的恒功率負載,卷的半徑小的時候，力臂短，扭矩小，電機的轉(zhuǎn)速高；卷的半徑大的時候，力臂長，扭矩大，電機的轉(zhuǎn)速低，這樣也能實現(xiàn)收放卷線速度的恒定，當然要檢測卷的半徑。對于這樣的恒功率負載，我認為應(yīng)該選擇基速（就是定子最高電壓所對應(yīng)的速度）較小的電機，更大的速度范圍為弱磁升速，這樣才能充分發(fā)揮電機的效能。
同樣，交流異步電機的變頻調(diào)速也有基速上下之分，只不過基速之下是變頻變壓（φ恒定）恒扭矩調(diào)速；基速之上為恒壓升頻（φ減小）恒功率調(diào)速.