Um die Vier-Quadranten-Motorsteuerung zu verstehen, lohnt es sich, mit einem sehr schnellen Überblick über die Ein- und Zwei-Quadranten-Motorsteuerung zu beginnen. Einfach ausgedrückt, kann der Controller bei einer Quadranten-Motorsteuerung nur ein Drehmoment mit derselben Vektor-Polarität (Richtung) aufbringen, in der der Motor gerade läuft. Eine 2-Quadranten-Motorsteuerung ist umkehrbar, jedoch gilt das gleiche Prinzip. Mit einem 4-Quadranten-Controller ist es jedoch möglich, die Motorsteuerung zu verwenden, um den Motor in die entgegengesetzte Richtung zu seiner aktuellen Geschwindigkeit zu fahren und somit zu „bremsen“. Die vier Quadranten, in denen die Steuerung arbeiten kann, sind:
1. Motor fährt im Uhrzeigersinn, der Controller arbeitet im Uhrzeigersinn.
2. Motor gegen den Uhrzeigersinn fahren, Controller gegen den Uhrzeigersinn fahren.
3. Motor läuft im Uhrzeigersinn, der Controller arbeitet gegen den Uhrzeigersinn
4. Motor gegen den Uhrzeigersinn fahren, Controller fährt im Uhrzeigersinn.
Es ist daher ersichtlich, dass mit einem Vierquadrantencontroller, wie dem bürstenlosen Gleichstrommotorcontroller ZDBL50DC, eine viel feinere Steuerung des Motors möglich ist, als dies mit einem Ein- oder Zweiquadrantensystem möglich wäre.
In den meisten „traditionellen“ Motorsteuerungsanwendungen wurde die Verlangsamung des Motors entweder durch die angebrachte Reibung / den Widerstand innerhalb der Anwendung oder durch die Verwendung von Bremsen behoben. Im einfachsten Fall wurde ein bürstenbehafteter Gleichstrom- oder Wechselstrommotor einfach abgeschaltet, und das System würde natürlich zum Stillstand kommen. Wenn aktiveres Bremsen erforderlich ist, kann dies durch den Einsatz von Bremsen erreicht werden, die entweder direkt auf der Motorwelle oder manchmal in anderen Teilen des Systems angebracht sind.
Der Hauptvorteil der Vier-Quadranten-Steuerung, wenn man sich einfach auf die Reibung oder den Widerstand in der jeweiligen Anwendung stützt, ist offensichtlich, dass sie eine bessere Steuerung der Verzögerung ermöglicht. Der entscheidende Vorteil von vier Quadranten gegenüber dem Bremsen ist jedoch zweifach.
2. Zweitens verringert die Vierquadrantensteuerung das Risiko von Stromspitzen (und damit einer Beschädigung des Motorcontrollers), die auftreten können, wenn eine Bremse plötzlich bei einem System mit relativ hoher Geschwindigkeit betätigt wird.
Eine der aufregendsten Möglichkeiten, die mit der Vierquadrantensteuerung geschaffen werden, ist die Möglichkeit des regenerativen Bremsens. Wenn der Motor abgebremst wird, wird die kinetische Energie des drehenden Motors in elektrische Energie umgewandelt, die bei korrekter Einstellung des Controllers zum Laden einer Batterie verwendet werden kann. Es ist wichtig, dass dies nicht ein unvermeidlicher Vorteil der Vier-Quadranten-Steuerung ist, sondern mit einem korrekt eingerichteten Controller erreicht werden kann.
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Vier-Quadranten-Steuerung als Prinzip kann auf jeden Motortyp angewendet werden, der jemals hergestellt wurde (mehr oder weniger), aber in Wirklichkeit sind die gebräuchlichsten Motortypen, die mit Vier-Quadranten-Steuerung verwendet werden, bürstenbehaftete DC-Motoren und bürstenlose DC-Motoren.
Innerhalb dieser Kategorisierung ist der gebräuchlichste Motortyp, der als Vierquadrantensystem verwendet wird, der bürstenlose Gleichstrommotor (sensored BLDC). Steuerungen wie die bürstenlose Motorsteuerung Zikodrive ZDBL20DC sind typisch für den Fall, dass sie mit bürstenlosen Gleichstrommotoren und bürstenbehafteten Gleichstrommotoren arbeiten, nicht jedoch mit sensorlosen bürstenlosen Motoren.
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Vier Quadranten-Controller sind in jeder Hinsicht einem oder zwei Quadranten-Controllern technisch überlegen. Sie bieten genau das gleiche Leistungsniveau wie ein oder zwei Quadranten-Controller, haben jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass sie den Vier-Quadranten-Prozess verwenden können, um den verwendeten Motor aktiv und sicher zu bremsen. Der einzige Nachteil eines Vier-Quadranten-Controllers ist, dass er tendenziell teurer ist als ein oder zwei Quadranten-Designs.
Wenn wir dieses Argument auf einen bürstenlosen Zwei-Quadranten-Motorcontroller und einen bürstenlosen Motor mit eingebauter Bremse ausdehnen, gibt es eine Reihe wichtiger Vorteile, die über die Kosten hinausgehen und die es wert sind, darüber nachzudenken. Diese sind:
1. Glattere Verzögerung – Das Vierquadrantensystem kann verwendet werden, um glattere und besser verwaltete Verzögerungskurven zu erzeugen.
2. Längere Lebensdauer des Controllers. Eine Bremse kann erhebliche Stromspitzen verursachen, die den Motor, insbesondere aber die Steuerung, beschädigen können. Vier Quadrantensteuerung beseitigt dies als Problem.
3. Energieeffizienz – Anstatt Energie in Form von Wärme oder einer schädlichen Stromspitze zu verlieren, ist das Vierquadrantensystem effizienter.
Die Bedeutung der Energieeffizienz in allen Bereichen des Ingenieurwesens wird durch die zunehmenden Probleme und Probleme im Zusammenhang mit dem Klimawandel immer wichtiger. Es gibt daher einen großen Schritt, Dinge so energieeffizient wie möglich zu gestalten. In der Motorsteuerung sind die Vorteile der Vierquadrantensteuerung ein gutes Beispiel dafür, wie technologische Fortschritte zu dieser Veränderung beitragen können.
Der doppelte Vorteil der erhöhten Energieeffizienz und des Verzichts auf Bremsen bei Motorsystemen ist enorm wichtig, da dies den Energieverbrauch senkt und außerdem die Lebensdauer von Motoren und insbesondere von Steuerungen verbessert, indem der Einfluss von Bremsen (und den damit verbundenen Stromspitzen) auf die Bremse verringert wird Kernkomponenten.
Abhängig von der Anwendung, an der Sie gerade arbeiten, ist die Vier-Quadranten-Motorsteuerung möglicherweise völlig überflüssig oder kann der Schlüssel dafür sein, dass das Projekt so funktioniert, wie Sie es benötigen. Sicher ist wahr, dass in immer mehr Anwendungen wie Robotik und ähnlichen Projekttypen die Vierquadrantensteuerung aufgrund der erheblichen Leistungsvorteile, die sie gegenüber herkömmlichen Ein-Zwei-Quadranten bietet, immer wichtiger wird.
Zikodrive-Motorcontroller bieten zwei Quadranten- und vier Quadranten-Motorcontroller. Wenn Sie beide ausprobieren möchten, können Sie beide online kaufen. Wenn Sie Fragen zur Eignung der Vier-Quadranten-Steuerung für Ihr Projekt haben, besprechen wir Ihnen gerne Ihre Anforderungen.
