關于機電一體化中電機控制與保護的探討

宋新勇

摘 要：機電一體化技術在我國起步于20世紀60年代，20年后進入了快速發展時期。由于逐步認識到這項技術廣泛的應用范圍，國家投入大量人力物力來進行研究，使其進入了一個發展的黃金時代，這項技術也由一開始的為軍事服務逐步轉化為民用。

關鍵詞：機電一體化；電機控制；問題；對策；發展

1.前言

我國機械制造行業快速發展，其控制系統也隨之發展起來，且重要性與日俱增。目前諸多領域的大型電機仍有不少缺陷，需要控制系統更加完善。

2.機電一體化的發展進程

“機電一體化”概念的提出推動了我國現代化經濟的發展，帶動了工業化企業的發展和進步。但是，由于當時缺乏專業的技術，無法完善機電一體化中的電機設備。隨著社會的不斷發展，相關單位逐漸對機電產品的性能進行了改進和完善。第二次世界大戰爆發之后，人們開始關注機電產品的價值和重要性。戰爭的爆發促進了機電產品的發展，并且對經濟的復蘇起到了一定的積極作用。隨著計算機技術和通信技術的不斷發展，控制技術和電子技術也在迅速發展。這為現代化機電一體化的發展奠定了堅實的基礎。

3.機電一體化技術應用的領域

機電一體化技術在今天得到了極其廣泛的應用，但最主要的應用領域主要表現在兩個方面：一是數控機床；二是自動生產線。經過幾十年的研究，數控機床與數控技術日臻完善，在精確度和有效性上大大提高。主要體現在：設計更加開放和人性，機械零件具有統一標準，最大限度滿足用戶需求。機械的控制方式更加多元，既可以選擇1臺機器控制多臺機床，也可以選擇1臺機器控制1臺機床。機電一體化技術可以通過PLC控制系統，將重復性高、人力耗費大的工作集成到系統中，使其變得更加簡單。機電一體化的另一重要應用領域為自動生產線，例如大型企業大批量商品生產的流水線、快遞行業的自動分撿生產線以及報紙、書刊的印制等方面，實現了無人值守。這項技術在我國研究人員不斷努力下，已經取得了突飛猛進的成績，使我國在國際上處于領先水平，走在了前列。

4.機電一體化應用中電機控制與保護存在的問題

由于缺乏技術理論和實踐經驗，我們在技術的具體推廣中也面臨著各種干擾因素，使得電機保護和控制工作無法順利進行。它們的存在明顯妨礙了電機的使用，使其價值不可能被反映出來，然后詳細描述了它所面臨的各種缺點。

4.1運用異步機電裝置時面對的各種干擾要素

在我國，很多行業和領域都使用機電設備。他們的存在為該國的經濟進步貢獻了非常重要的力量。但在電機運行與控制工作的具體實施中，也存在一些干擾因素，導致設備無法發揮應有的價值。具體而言，眾所周知，對于電機控制工作而言，與異步電機有關的工作是一項意義非常重要的工作。一旦它有缺點，它將嚴重干擾電動機的運行并最終引發一系列反應。許多操作問題使設備無法發揮其應有的價值和意義。因此，在開展這項保護工作時，我們必須把重點放在異步電動機上，積極研究先進技術。

4.2電機控制保護裝置的使用難以達到需求

我們目前廣泛使用的電機保護設備的技術含量較低，不能適應當前的發展形勢，不能滿足技術發展的要求。同時，電流保護裝置大多采用電磁原理，利用熱繼電器和熔斷器的過載保護以及短路功能實現保護。然而，這部分本來就存在問題，不可避免地導致機電控制工作的失敗等等。因此，在未來的設計過程中，我們必須密切關注設計與控制的結合，確保保護裝置呈現出更加鮮明的色彩多樣性。

5.加強機電一體化中的電機控制策略

電機設備的組成主要有兩個單元：一是驅動單元；二是控制單元。驅動單元主要由傳感器、伺服電機等設備來完成；而控制單元則主要是靠PLC、變頻器等來完成。這兩部分互相協調，一起工作。

5.1對電機閥位與速度的控制

在電機運行過程中，不僅各個零部件之間要相互協調，對閥門的速率進行管控尤為重要。隨著我國在這個領域的不斷研究，相關的理論成果及現場經驗的積累都有了一定程度的發展。在具體的速度控制方法上，主要是采用速度環與位置環相結合的雙環控制方法。在實際過程中，如果遇到閥門具有相對較大的流量，則需要去速度均勻，由于這些參數很難明確，對我們的控制工作造成一定的影響。因此，我們必須要根據閥門的實際情況，以點擊為參考，對閥門速率進行調節。

5.2對電能的精確審查

在電機控制過程中，對電能的審查主要抓住電機的電壓和電流等參數。對這些參數定期合理地進行檢測，記錄檢測結果并加以科學分析，確保電壓、電流達到指標，這有利于對故障進行判定。在檢測時，傳統的一些檢測工具包括電壓互感器以及電流互感器已經無法滿足檢測要求，必須要使用專業的檢測工具。目前使用較為廣泛的是霍爾型電流互感器，優勢體現在：一是保障數據的準確性；二是對實際情況的快速捕捉。

5.3電機保護裝置控制

從安全角度來看，有必要在機電設備中安裝電動機保護裝置。機電設備在運行中容易出現故障，主要是因為變頻器的輸出電流和電壓不穩定。傳統的電流和電壓控制不能滿足機電一體化設備中的電機保護要求。因此，有必要啟動機電設備中的電機控制和保護功能，并使用它直觀地反映電機設備中的電流。霍爾式電流互感器用于檢測IPM的三相電流的輸出，IPM模塊的輸出電壓用于檢測電機的控制和保護裝置，從而有效地控制電壓和電流頻率，并提高設備的工作效率和工作質量。

5.4機電一體化中電機的運行維護

由于機械工業的快速發展，目前相關設備的操作規程也更為嚴格。例如，對電機操作的要求更高。但是，技術的發展也顯著提高了電機的保護能力。無論采用何種技術，其實施都必須依靠人類，因此電機的運行和維護是保證電機機電一體化技術性能優越的重要前提。這里將電機維護分為三個方面。一個是前期準備，另一個是運行過程中的監督，最后一個是和平時期的維護。在啟動之前檢查電源是否打開，并檢查啟動設備的性能。打開電源時，必須確保電機和其他設備正常運行。如果有任何異常，必須在第一時間關閉電源。在運行過程中，要做好監測工作，確保設備電壓和電流正常，盡可能避免出現問題。除此之外，維護工作必須在規定的時間內完成。

6.電機控制技術未來發展探討

隨著我國的發展，機電一體化中電機的控制作用效果可見一斑，但并不是完美無缺，其自身仍存在著一些問題導致電機控制效果有時會差強人意。在未來發展中，電機保護裝置將會不斷的發展，不斷地會有新的技術投入到其中，例如故障建模、數值模擬以及紅外技術的運用將會使分析更加專業，機電一體化電機保護裝置必將會朝著效率更高、穩定性更好、功能更多的多元化方向邁進。尤其是電機的控制問題與微電子技術相結合，發揮出光能的優勢，對機電一體化中電機控制技術產生有利的結果。科學技術的不斷發展，會彌補電機保護裝置本身的缺陷，降低設備損壞率，推動我國機電一體化工程的發展。

7.結束語

綜上所述，針對機電一體化的電機控制技術是制約機電一體化深入發展的關鍵，我們要加強對電機的控制，進而推動機電一體化技術的持續發展。

參考文獻：

[1]杜秀琴.淺談電機在機電一體化技術中的保護[J].科技創新與應用，2015（6）：30

[2]王曉輝.淺談機電一體化應用中的電機控制與保護[J].機電信息，2017（12）：18

[3]楊德君.機電一體化中的電機控制的探討[J].科技風，2017（13）：32

[4]王艷亮.對機電一體化技術中電機控制的研究[A].《科技與企業》編輯部會議論文集[C].2016.