機電一體化中的電機控制與保護

周廣超

摘 要：機電一體化對機械裝置技術和電子技術進行了有機結合，在工業企業生產中得到廣泛應用，為生產效率和效果的提升提供了強有力的支持。電機是機電一體化中的重要設備，其運行情況對實際應用效果會產生較大的影響，各企業需要對其控制及保護工作產生足夠的重視，本文對機電一體化電機構成及工作基理進行說明，之后對其控制和保護進行分析。

關鍵詞：機電一體化；電機；控制；保護；分析

機電一體化具有動力功能、控制功能以及信息處理功能，可為相關工作提供更多的依據和技術支持，為此其被廣泛應用至各行業中，隨著時代的不斷發展，對其機電一體化提出了更多更高的要求，為了使其更好地適應時代發展要求，相關人員需要做好各方面研究及管控工作。下面筆者總結自身經驗對機電一體化中電機的控制與保護進行分析，以期為實際工作的展開提供可供參考的建議。

1 機電一體化中電機的構成及工作基理分析

第一，對電機構成進行分析。現階段，交流電動機在機電一體化中比較常用，包括單相交流電動機和三相異步電動機，前者在民用電器上的應用次數較多，后者在工業上的應用頻率較高；電機結構包括執行驅動和控制，其中執行驅動由位置傳感器及三相伺報電機組成，控制部分包括單片機，整流模塊，故障檢測，PWM波發生器以及輸入、出通道等等[1]。

第二，對電機工作基理進行分析。電機執行系統使用電流傳感器、電壓傳感器及位置傳感器進行相關檢測，在檢測完成后會成功獲取逆變模塊的三相輸出電流以及電壓、閥門的位置信號，使用A/D轉換后進入單片機，單片機依靠PWM波發生器實現控制電機運行的目標。380伏電源全橋整流為逆變模塊提供直流電壓信號，下面對三相異步電動機的工作基理進行說明：在三相對稱電流進入三相對稱繞組中會形成圓形旋轉磁場，之后轉子導體會對旋轉磁場的感應電動勢及電流進行切割處理，電磁力會對轉子載流導體產生一定的作用，在一定時間后會形成電磁轉距，進而使電機中的轉子進入轉動狀態[2]。

2 機電一體化中電機的控制與保護分析

2.1 機電一體化中電機控制分析

第一，對電機閥位和速度的控制進行分析。閥位和速度是電機控制中的重要內容，各企業需要充分重視兩者的控制工作，當前多使用雙環控制方法實現控制兩者的目標，雙環包括速度環和位置環，速度環可對電機設備的運行速度和指定發生器事先設置的速度展開橫向對比，在對比及分析后會使用速度調節器對PWM波發生器的載波頻率進行相應的調整，從而對電機轉速進行有效控制；位置環將電機位置速度的設定值和PWM波發生器給出需要的速度值作為依據實現控制電機轉速的目標。電機大流量閥執行結構在實際運行過程中會出現勻速，加速和減速三個時期，以上各時期在加速度和速度調節時間均不固定，會出現不同程度的變化，基于此為了更好地控制電機閥位和速度，工作人員需要做好實際閥位和指定閥位橫向比較的工作，當情況比較特殊時還需要對實際閥位、指定閥位以及其速度進行準確計算，進而為機電一體化應用效果的提升提供更多的保障[3]。

第二，對電機保護裝置的控制進行分析。電機設備運行過程中在種種因素影響下可能會發生逆變模塊類的故障問題，此種情況會變頻器輸出電壓和電流頻率的穩定性有所降低，并且對電機運行效果會產生一定的負面影響。使用常規電壓互感器和電流互感器不能更好地對電機進行控制，工作人員需要根據實際情況開啟電機控制保護的功能，使用此功能及時獲取電機運行過程中的電流，比如：使用霍爾型電流互感器可對IPM輸出的三相電流進行準確測量，IPM輸出的電壓會依靠分壓電路檢測電機保護裝置，進而對電機電流的頻率和電壓的頻率進行有效控制。

2.2 機電一體化中電機保護分析

隨著電機使用時間的延長，其可能會出現不同程度的故障問題，如果未及時發現和解決故障問題，其運行效果將會大打折扣，為了規避以上情況各企業需要不斷提升電機保護工作的重視程度。在實際保護過程中工作人員需要做好以下幾方面工作。

第一，對電機運行前的準備工作產生更多的重視。前期準備工作是否到位對電機運行情況會產生較大的影響，工作人員需要按照規定要求對以下工作進行落實：其一，在正式啟動前對電源是否通電進行檢查，對啟動器的情況和熔絲大小與規定要求是否一致進行判斷；其二，對轉子，負載轉軸，電機外殼以及電動機是否準確接地進行仔細檢查，觀察負載設備啟動準備工作是否充分；其三，在電源接通后工作人員需要對電動機，負載設備以及傳動裝置的實際運行情況進行密切觀察，如果存在異常情況需要立刻斷開電源進行排查，在上述工作檢查通過后電機才能正式投入使用，從而保證電機安全、高效的運行[4]。

第二，做好運行中的監測工作。電機運行階段比較容易出現故障問題，各企業需要派專業人員使用先進的技術和設備對其運行狀態進行二十四小時的監測，監測內容包括電壓，電流，振動頻率，氣味以及響聲等等，通過監測工作對其運行過程中存在的故障或者隱患等進行及時察覺，之后到現場進行實際調查，在掌握原因后制定行之有效的方案盡快進行處理，避免產生過多的負面影響，確保電機正常運行，為企業生產工作順利進行奠定堅實的基礎[5]。

第三，定期對電機進行檢修和維護。定期檢修和維護是減少電機出現故障問題的重要方法，企業需要招聘技術水平及綜合素質較高的人員組成一支高水平的檢修隊伍，其工作任務是按照事前制定的計劃完成電機檢修及維護工作。在實際工作過程中維修人員需要親自到現場對電機傳導軸承，制動部件以及其它構件等進行詳細檢查，對其運轉情況和有無故障問題進行判斷，如果發現異常情況需要馬上在現場展開排查，對故障范圍及其會產生何種影響進行確定，當故障問題不嚴重時可立即采取措施進行處理，當故障問題比較嚴重時需要及時報告給上級部門，在獲得允許后及專家分析后制定針對性對策進行處理，保證在短時間內解決故障問題，將其產生的影響降至最低。與此同時電機長時間使用后其中的一些零部件會出現老化的情況，在發現老化部件后維修人員需要及時上報，讓采購部門購進同種類和同規格的部件，使用全新的部件替換已經老化的部件，保證電機正常運轉。除此之外，相關資料明確表示每臺電機的使用時間在十萬小時左右，如果超過此時間電機的運行效果和安全性將會明顯降低，如未及時更換出現安全意外的可能將會大大增加，基于此各企業需要做好電機工作時間的記錄工作，在到達使用壽命時需要及時進行更換，在更換時并非必須購進與原來完全相同的電機，在技術不斷發展下，電機種類及功能均向多樣化的方向發展，企業可根據當前生產情況和要求合理引進一些新式的電機，簡化原有工作流程，進而為機電一體化作用的發揮打下良好的基石。

3 結束語

電機在機電一體化中占據者重要的位置，做好其控制及保護工作對機電一體化作用的發揮有較大的積極影響，并且提升電機自身運行的安全性及穩定性，此篇文章筆者對電機閥位和速度的控制、電機保護裝置的控制進行分別說明，針對其保護提出重視運行前的準備工作、做好運行中的監測工作定期對電機進行檢修和維護的措施，希望各企業能夠充分意識到電機控制和保護工作的重要性，能夠將各項工作落實到實處。

參考文獻

[1]于建立，張占福.機電一體化中的電機控制與保護探討[J].現代工業經濟和信息化，2016，6（11）：71-72.

[2]孫祥宇.機電一體化中的電機控制與保護探討[J].工業，2016（8）：00316-00316.

[3]潘彩霞.機電一體化應用中的電機控制與保護路徑研究[J].裝備制造技術，2017（3）：208-209.