機電一體化技術在低壓電器元件產品的應用研究

張亮

摘 要：隨著科技發展，智能化時代已經到來，而這一切的實現，都離不開機電一體化技術在相關產品上的應用。機電一體化在現代生產和民用設備中應用得越來越廣泛，低壓電器元件產品也是其中一個重要方面，將一體化技術更好的應用于低壓電器元件產品中，使其在生產和生活中為我們創造更高的效益，這將是當前我們所要分析和研究的話題。

關鍵詞：機電一體化；低壓電器；元件產品；應用研究

科技的不斷進步，促使我們不斷思考生產力的提升和生活質量的提高。機電一體化產品在新時代的要求下孕育而生，現代機械智能化的實現促使我們在學科滲透上研究得更為深入。相關產業中，譬如我們今天要研究的問題，低壓電器元件產品，其在成功通過機電一體化應用后有了新的生命力，而在巨大的效益前景前我們也發現了其存在的一系列問題。

1 機電一體化概述

現代機電一體化技術是由機械、電子、自動化控制技術等相關技術，在信息時代科技的進步中逐漸融合在一起，其又稱為機械電子技術。作為一門相對古老的學科，機械技術為人類社會的發展做出了突出的貢獻，其到今天依舊是現代工業的基礎，各行各業中都離不開機械的存在。然而，在新時代的前進步伐中，我們也發現了這個行業發展的步伐開始放慢了。面對機械領域固有的局限性，人們開始利用微電子技術，向機械工業領域滲透，最終將機械和電子集成化，實現更為智能的設備系統。

機電一體化產品，主要是采用機電一體化技術，通過機械系統和微電子系統的相互置換或有機結合并最終形成新的系統。在新系統中，我們能夠得到相比傳統中單一機械或單一電子設備更為高效更為智能的產品，正如我們今天要分析的機電一體化技術應用于低壓電器元件產品一樣，其不僅帶來了智能化生產，也為生產的安全性和穩定性帶來了一定程度上的提升。而這一重要意義，也是我們為之努力研究并進行改進的方向。

2 低壓電器元件應用探索

作為整個電器工業中的重要組成部分，低壓電器元件同時也是機械領域中重要的基礎配套元件。現階段上，我們常常能夠在市場上見到智能型低壓電器元件的身影，諸如智能型接觸器、智能化電動機控制、萬能式斷路器等。低壓電器的運用主要是在主電路上，低壓電器常扮演這對電路進行保護、分斷、檢測及控制等工作角色，為此我們也能夠在各個機電工業領域看到他們的身影。工業自動化系統中，各種控制屏、控制臺、控制器便是由低壓電器所構成的。下面簡要介紹幾類低壓電器元件的應用。

2.1 采用交流接觸器

安裝有智能型電磁系統中的只能交流接觸器，其工作過程一般從三個方面開始進行，第一是電壓檢測電路，其次是吸合信號發生電路，第三是保持信號發生電路，以此執行接通電路和分斷電路的動作。電壓檢測中，能夠檢測出電路中的線圈電壓，并分析控制電影的電影是否到達預定值，當未到達預定值的時候，接觸器不工作，而在電壓達到了預先設定值的時候，接觸器會向線圈發出吸合信號，接觸器吸合。

2.2 電動機控制器的運用

作為工業生產中不可或缺的一種重要設備，電動機控制器在民用設備中也屢見不鮮，應用廣泛使其重要性不言而喻，而利用機電一體化設計為此增加必要的智能化，是現代科技的必然要求。智能型電動機控制器，和傳統的電機控制器一樣在感測元件的作用上，能夠達到對電機進行過載、短路等保護。

為此，智能型交流接觸器摒棄傳統做法，使用高電壓來吸合低電壓并將吸合狀態穩定住，智能化要求中，首先要采集電流信號，利用環形電流互感器、零序電流互感器等設備，采集好的電信號通過濾波，并進行調制解調，形成較低的電壓信號，以便為單片機所采樣使用，我們不僅能夠在顯示器中觀察到的電動機運行狀況等，還能對其進行監控和分析，都是通過微機的對其信號的處理。這一集保護、遙測、通訊、遙控與一體的電動機保護裝置，已經開始應用于我們生產和生活中各大電器設備中。

2.3 斷路器的應用

目前市面上多為增加了各種保護功能脫扣器的智能型斷路器，這與傳統斷路器相比，功能上強大了許多，其既能夠完成電機的過載電流及其工作電流、正常負載電流、短路電流等的接通和分斷這些傳統斷路器能夠完成的動作，在機電一體化應用中，智能型斷路器還具備有計算機網絡通信功能，在附帶件比之傳統更加齊全、分斷能力增加的基礎上，其還追求機構的模塊化，因而深受用戶喜歡和信賴。

3 機電一體化技術在低壓元件產品應用中尚存問題及對策分析

3.1 發熱問題

通常來講，低壓電器的可靠性指標大致可以分為可靠度、失效率、維修率和平均壽命等四個方面。而這四個方面的可靠性指標，都與機電一體化低壓電器中的電子元器件發熱有關。為此如何更好的處理好低壓電器內的電子元器件散熱問題，將直接影響到整個低壓電器的可靠程度。一般的電子元件是標準封裝的，其封裝材料散熱性能差的原因主要是考慮其絕緣和抗老化等方面因素。采取增加散熱片等散熱措施，雖然增加了體積，但卻是目前來講相對較好的解決方案。

3.2 抗干擾問題

在實際應用中，對于機電一體化低壓電器存在著電磁干擾問題。而針對電磁干擾，主要可以從兩個方面進行分析，其一是電器本身的電弧以及電磁波；其二則是在工作中其他電工設備所發出的電弧和電磁波的干擾。眾所周知，機電一體化低壓電器中的微電子電器對于工作電壓相對較小，想單片機的一般額定電壓為5V，整流器件一般為12V，為此我們能發現，及時是很小的電磁都會對這些元器件產生干擾而導致其工作電壓發生較大的偏移，而這些產品的一般工作電壓環境通常為380V，因而影響整個產品的工作將成為必然事件，如導致機電一體化電器進行錯誤動作等。面對這一存在的問題，在沒有抗干擾能力明確質量指標的情況下，相關機電一體化低壓產品要在設計中通常會增強其抗干擾能力，這時候也將導致線路板的檢測、焊接工藝要求變高，從而難度也隨之增大。這樣的設計也必將促使設計人員在不斷試驗和運行實踐中慢慢探索，并通過產品中得到相關反饋。

3.3 接口位置問題

現階段，機電一體化設備中所使用到的傳感器多是只能把非電量轉化為電量的模擬傳感器，而我們更需要數字量的使用。這里我們將考慮到關于接口的問題。設備中，傳感器和信息處理部分之間，需要設置模/數轉換，而在信息處理部分與執行元件部分之間，又需要設置數/模轉換，全部的轉換裝置便是我們所講的接口。將傳感器以及模/數、數/模等，連同各個相關輔助功能元件構成一個整體，來確保信號處理是的質量和傳遞速度，彌補機電一體化設備的不足。

3.4 系統工程設計理念

機電一體化電器不僅涉及到相關的傳統機構部分，而且也涉及到了感測方面的弱電部分，面對該類問題，我們需要在設計過程中多以系統工程的設計理念作為指導，處理好元器件間的安排，同時統籌好子系統以及整個設備的合理搭配，確保真個設備的最優化設計。與此同時，在設計中還應該注意標準化問題，這將有利于零件間的互換性等，在集成電路芯片中的通用性也應該引起注意，以便為產品的系列化打下好的基礎。

4 結束語

機電一體化設備在低壓電器元件上的應用具有極大的使用和研究價值，其不僅實現了現代生產的智能化，并能通過機電一體化技術，解決低壓電器元器件產品在傳統使用上難以得到解決的相關問題。而面對出現的新問題，需要我們在應用過程中不斷思考和改進，以便其在未來的實踐中為我們更高效的工作。

參考文獻

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