電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行

1、電機(jī)四象限運(yùn)行1、什么是單象限和4象限？以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為縱座標(biāo)軸，以轉(zhuǎn)矩為橫座標(biāo)軸建立的直角坐標(biāo)系，用來(lái)描述電動(dòng)機(jī)的四 種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，即正向電動(dòng)，回饋發(fā)電制動(dòng)，反接制動(dòng)，以及反向電動(dòng)四種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。每一種狀態(tài)的機(jī)械特性曲線分別在直角坐標(biāo)系的四個(gè)象限。如果裝置只能滿足電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，那么它就是單象限的。如果裝置驅(qū)動(dòng)在電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，能夠從電動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入第二象限運(yùn)行，也能從電動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入第四象限運(yùn)行，那么裝置是四象限的。單象限裝置只能正向電動(dòng)，或反向電動(dòng)，不能從電動(dòng)運(yùn)行進(jìn)入再生發(fā)電運(yùn)行。 左半部是眾所周知的可逆變頻器原理圖，各位同行一看便知。而右半部分電機(jī)分別處于四象限運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)速方向（也是旋轉(zhuǎn)

2、方向）圖?，F(xiàn)簡(jiǎn)單分析如下：當(dāng)電機(jī)通常是處于處于第一象限運(yùn)行，我們稱其為正轉(zhuǎn)（順時(shí)針?lè)聪颍╇妱?dòng)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)通過(guò)變頻器以不同的轉(zhuǎn)速?gòu)碾娋W(wǎng)吸收電能，并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)反向一致，也是順時(shí)針?lè)较?。?fù)載機(jī)械轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩相反，當(dāng)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)升速，當(dāng)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)我們電機(jī)處于某一轉(zhuǎn)速運(yùn)行在第一象限運(yùn)行時(shí)，當(dāng)變頻器的給定頻率突然變小，不管變頻器的減速參數(shù)如何設(shè)定，只要是頻率下降減速度大于電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載的慣性減速速率，那么電機(jī)由電動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電狀態(tài)，它將機(jī)械動(dòng)能通過(guò)逆變模塊的續(xù)流二極管并由制動(dòng)單元控制向制動(dòng)電阻放電，將機(jī)械能通過(guò)制動(dòng)電阻發(fā)熱

3、耗掉，這時(shí)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向仍為正轉(zhuǎn)（順時(shí)針），而電機(jī)的電動(dòng)轉(zhuǎn)矩方向和第一象限相反，也就是和轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反（逆時(shí)針），電動(dòng)機(jī)對(duì)機(jī)械負(fù)載起制動(dòng)作用，使得電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)減速度加快。我們稱其為發(fā)電能耗制動(dòng)狀態(tài)，如果具有回饋制動(dòng)單元的話，它可以將機(jī)械能通過(guò)回饋制動(dòng)單元向電網(wǎng)回饋。第三象限和第一象限過(guò)程相同，只不過(guò)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向分別相反。而第四象限和第二象限過(guò)程相同，也只不過(guò)是電動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向分別相反。2、關(guān)于控制器的象限和電機(jī)的象限： 單象限：能量只能單向流動(dòng)。 四象限：能量可以雙向流動(dòng)。 電機(jī)和變頻器都有自己的象限，不要搞混了。 *電機(jī)的單象限運(yùn)行，指電機(jī)電動(dòng)運(yùn)行。四象限指發(fā)電運(yùn)行。*變頻器的單象限運(yùn)行，指

4、能量從電網(wǎng)進(jìn)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(yùn)行的變頻器帶四象限運(yùn)行的電機(jī)。電機(jī)發(fā)電的能量提升了母線電壓，或在制動(dòng)單元消耗掉。 b.單象限的直流調(diào)速換向麻煩，需要改變勵(lì)磁或電樞的正負(fù)來(lái)實(shí)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(shí)其中一組工作，反轉(zhuǎn)時(shí)另一組工作。 需要注意的主要是換向的時(shí)間問(wèn)題： 對(duì)于單象限的調(diào)速器，當(dāng)電機(jī)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，要加時(shí)間繼電器。無(wú)論是改變勵(lì)磁方向還是改變電樞方向，都必須等待一段時(shí)間，就是說(shuō)不允許工作中突然換向。因?yàn)閯?lì)磁線圈和電樞線圈通的都是直流電，需要時(shí)間來(lái)釋放能量，如果換向太快將會(huì)把整流橋反向擊穿。而四象限的調(diào)速器不存

5、在此問(wèn)題，因?yàn)閮山M整流橋方向相反，當(dāng)一組停止輸出時(shí)，另一組正好可以給電機(jī)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(chǎng)矢量控制的交流電機(jī)變頻裝置，完全可替代直流調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)4象限運(yùn)行，IGBT和整流二極管都要反并聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)電流的反向。電機(jī)也要求有速度反饋，如測(cè)速發(fā)電機(jī)或者碼盤等，另外還要根據(jù)負(fù)載的特性，選擇電動(dòng)機(jī)的恒扭矩和恒功率的調(diào)速范圍。4、怎樣實(shí)現(xiàn)變頻器的4象限驅(qū)動(dòng)功能？ 采用英國(guó)CT的Unidriver系列交流驅(qū)動(dòng)器、還有ABB、西門子的變頻器都可以實(shí)現(xiàn)四象限驅(qū)動(dòng)功能。使用時(shí)，電機(jī)要換成交流電機(jī)，同時(shí)，變頻器要配能耗單元，有兩種方式可選。 采用制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻，將電機(jī)反相時(shí)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。 采用逆變器，將逆變器接在變頻器的直流母線上，當(dāng)產(chǎn)生方向再生電流時(shí)，變頻器直流母線電壓升高，通過(guò)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(shí)現(xiàn)了節(jié)能作用。該方式常用于多臺(tái)大功率變頻驅(qū)動(dòng)。5、 關(guān)于直流電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備的4象限運(yùn)行： 開卷和收卷這樣的恒功率負(fù)載,卷的半徑小的時(shí)候，力臂短，扭矩小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速高；卷的半徑大的時(shí)候，力臂長(zhǎng)，扭矩大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速低，這樣也能實(shí)現(xiàn)收放卷線速度的恒定，當(dāng)然要檢測(cè)卷的半徑。對(duì)于這樣的恒功率負(fù)載，我認(rèn)為應(yīng)該選擇基速（就是定子最高電壓所對(duì)應(yīng)的速度）較小的電