淺談機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)

董碩++肖攀

摘 要：通俗上說，所謂的機(jī)電一體化即為把電子技術(shù)合理地應(yīng)用在信息的生成與流通、傳播控制以及能源組織等方面的一項(xiàng)技術(shù)。從構(gòu)成上來說，機(jī)電一體化技術(shù)即為機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)融合，其實(shí)現(xiàn)了二者的相輔相成，促進(jìn)了二者的共同發(fā)展。本文主要介紹了機(jī)電一體化的定義與發(fā)展情況，分析了機(jī)電控制與保護(hù)在機(jī)電一體化應(yīng)用中所存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決措施，希望可以有效促進(jìn)機(jī)電控制與保護(hù)在機(jī)電一體化廣泛應(yīng)用，從而有效推動(dòng)機(jī)電一體化事業(yè)的良好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電機(jī)控制；保護(hù)

近些年來，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們也開始越來越廣泛地重視對(duì)機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)的研究與探討。盡管到目前為止，我國(guó)已經(jīng)在此方面取得了很大的進(jìn)展，而其中仍舊存在一定的不足，所以為了有效促進(jìn)機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展，必須要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電機(jī)控制與保護(hù)措施的研究。

1 機(jī)電一體化的概述

機(jī)電一體化即為將電子技術(shù)合理地應(yīng)用在機(jī)構(gòu)的信息處理功能、主功能、控制功能以及動(dòng)力功能方面，使得機(jī)械裝置能夠與軟件和電子化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合而組成的一種系統(tǒng)[1]。

在科技飛速發(fā)展的當(dāng)代，機(jī)電一體化已逐漸發(fā)展為一門新型的自成體系的學(xué)科，其具有耗能較低、功能較多以及可靠性較高等特點(diǎn)，可以既可以合理地的配置多項(xiàng)技術(shù)，例如機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)等等，，而且還能夠根據(jù)系統(tǒng)的基本功能以及優(yōu)化組織目標(biāo)進(jìn)行操作，最終實(shí)現(xiàn)比較理想的目標(biāo)。

2 機(jī)電一體化的發(fā)展情況

到目前為止，機(jī)電一體化已經(jīng)歷經(jīng)了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段為上世紀(jì)60年代之前。在此階段，電機(jī)技術(shù)的發(fā)展并不成熟，只是處于初級(jí)發(fā)展階段，電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)也沒有得到深入地結(jié)合。然而此時(shí)，人們已開始應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化，這為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。

第二階段為上世紀(jì)70到80年期間。在此階段，機(jī)電一體化獲得了迅猛發(fā)展，這主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)等技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)以及大規(guī)模集成電路的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)與物質(zhì)基礎(chǔ)。

這三階段為上世紀(jì)90年代末。在此階段，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展，而且其也進(jìn)一步地創(chuàng)建了比較完整的基礎(chǔ)，并漸漸形成了一個(gè)比較系統(tǒng)化以及完整化的科學(xué)體系。

3 機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)存在的問題

3.1 電機(jī)控制保護(hù)裝置無法滿足應(yīng)用需求

目前，在機(jī)電一體化應(yīng)用中所運(yùn)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置還不夠完善，這主要是由于所應(yīng)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置主要是基于電磁原理以及電熱原理，而且是借助于熔斷器的短路保護(hù)以及繼電器的過載保護(hù)功能而實(shí)行操作的，但是這種零部件自身還不夠完善，這也就造成機(jī)電的控制與保護(hù)能力不強(qiáng)，無法充分滿足電機(jī)控制與保護(hù)的需求。為了解決這一問題，就需要在設(shè)計(jì)機(jī)電產(chǎn)品的時(shí)候，綜合性、整體性地考慮保護(hù)、設(shè)計(jì)以及控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制與保護(hù)裝置的系統(tǒng)化以及多樣化。

3.2 井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用方面存在的問題

目前，在井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中還存在一些問題，這也就影響了電機(jī)控制與保護(hù)的功能與效果。其中最為薄弱的環(huán)節(jié)即為為鼠籠式異步電機(jī)，如果在此環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行合理有效地應(yīng)用，那么就會(huì)導(dǎo)致許多電機(jī)的運(yùn)行故障的發(fā)生。這樣就會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，所以相關(guān)人員必須要充分重視井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用問題，并且將其與電機(jī)控制與保護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來，從而為機(jī)電一體化的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。

4 解決問題的方法與建議

為了充分保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可以采取以下的電機(jī)控制與保護(hù)措施。

4.1 準(zhǔn)確檢測(cè)電流與電壓

電流與電壓的檢測(cè)是電機(jī)控制與保護(hù)裝置在機(jī)電一體化應(yīng)用中非常中重要的一項(xiàng)操作。其有利于逆變模塊以及電機(jī)力矩等故障的正確診斷，然而采用普通的電流與電壓傳感器是難以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的，為了能夠正確而又迅速地排除故障問題，應(yīng)該選用IPM輸出電壓以及霍爾型電流互感器，這樣才能更加科學(xué)、有效地檢測(cè)IPM輸出三相電流與電壓，進(jìn)而達(dá)到最終的目標(biāo)。

4.2 合理控制閥門與速度

閥門與速度的控制是電機(jī)控制與保護(hù)裝置應(yīng)用中的重要問題之一。目前，我國(guó)主要是利用雙環(huán)控制方案來解決這一問題。其中內(nèi)環(huán)采用的是速度環(huán)，其主要是利用速度調(diào)節(jié)器合理地調(diào)節(jié)PWM波發(fā)生器的載波頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的控制以及調(diào)節(jié)[2]。外環(huán)主要是采用位置環(huán)，其主要在設(shè)定自身當(dāng)前位置及速度的基礎(chǔ)上，再利用速度給定發(fā)生器，將速度設(shè)定值提供給內(nèi)環(huán)。因?yàn)樵跈C(jī)電控制與保護(hù)裝置的閥門與速度控制中，大流量的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行的過程中存在不同的速度階段，例如減速、勻速以及加速等，與此同時(shí)，給定位置與實(shí)際位置也并不是確定不變的，這也就會(huì)大大增加了閥門與速度控制的難度，所以在對(duì)其進(jìn)行調(diào)解的時(shí)候，要對(duì)閥門與給定閥門進(jìn)行對(duì)比分析，此基礎(chǔ)上再合理地調(diào)節(jié)速度。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子電力技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且也獲得了良好的應(yīng)用效果。然而當(dāng)前在機(jī)電控制與保護(hù)方面還存在著一些問題，這也在一定程度上影響了我國(guó)機(jī)電一體化事業(yè)的發(fā)展。所以，必須要合理地分析與解決相關(guān)問題，努力降低電機(jī)控制與保護(hù)故障的發(fā)生率，并且要采取有效的措施，合理地排除相關(guān)的故障，從而充分保障機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，進(jìn)而有效推動(dòng)我國(guó)機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉國(guó)平.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制的探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，06（07）：78-79.

[2]王濤.論機(jī)電一體化與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010 ，05（06）：36-37.

作者簡(jiǎn)介：董碩（1983-），男，湖北隨州人，本科，研究方向：機(jī)電一體化。endprint