關于機電一體化技術中電機控制探討

楊建英

摘要： 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。機電一體化，即機械技術與電子技術的有機融合，將各自技術中的特點完美地結合在一起，實現優勢互補。以機電一體化技術的發展歷史及現狀為前提，探討該技術在應用過程中對電機保護及控制方面的問題，提出相應的對策，分析行業前景，以期對行業技術人員有所借鑒。

關鍵詞： 機電一體化；電機；控制

1 機電一體化技術的發展歷程與現狀

1.1 機電一體化的發展歷程

機電一體化技術的發展有三個階段，即發展初級階段、蓬勃發展階段和智能化發展階段。最初早在20實際60年代人們開始利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。而由于軍事和工業發展的需求，當時的人們對于這方面開始重視，由于當時電子技術水平發展不夠，技術結合與運用還沒有得到深入發展。到上個世紀七八十年，計算機技術和通信技術開始快速的發展為機電一體化的發展奠定了技術基礎。到了90年代后期，機電一體化進入深入發展時期，出現了光機電一體化和微機電一體化等新分支。此外，由于神經網絡技術、人工智能技術、光纖技術等領域巨大進步，為機電一體化技術的發展創造了更好的條件。從數控機床的問世到微電子技術的全新發展，進而可編程序控制器、電力電子等的發展為機電一體化提供了堅強基礎，最后激光技術、模糊技術、信息技術等新技術使機電一體化躍上新臺階。

1.2 機電一體化技術發展現狀

近些年來，機電一體化技術有了更全面的進步，其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，還能賦予自動顯示記錄、自動處理信息、自動檢測、自動調節與控制自動診斷與保護等許多新的功能。目前一些電動的實際運行中依然存在著一定的問題，比如執行機構機構多、定位精度低、結構復雜、可靠性差等問題，因而對于這種情況，采用機電一體化技術，將伺服電機、閥門、控制器合為一體，采用模糊神經網絡，通過內置變頻器，實現閥門的高效控制。

2 機電一體化應用中電機控制與保護存在的問題

2.1 井下機電設備的應用存在的問題

在井下機電設備的應用中對電機的控制與保護還存在著很多弱點，如鼠籠式異步電機屬于電機控制與保護中最薄弱的環節，此環節應用不當所引起的電機運行故障很多，約占整個電機設備故障的一半以上。因此，有關人員必須要將井下的電機設備的電機控制與保護重視起來，要研發性能更為可靠的電機控制保護裝置。

2.2 電機控制保護裝置的使用難以達到需求

在現階段，所使用的電機控制保護裝置還不夠發達，尚未達到機電一體化應用中的電機控制與保護的需求。因為所使用的電機控制保護裝置多是憑借電熱原理和電磁原理，利用熱繼電器的過載保護功能和熔斷器的短路保護而進行的，由于這種零部件本身的不足，導致機電控制與保護還存在缺陷，因此，在機電產品的設計過程中，要將設計、控制與保護融為一體、綜合考慮，使電機控制與保護裝置實現多樣化和全面化。

3 機電一體化應用中電機控制與保護的措施

3.1 對閥門與速度的控制

在電機控制保護裝置的實際應用中，對閥門和速度的控制是不可缺少的。在我國主要采用的是雙環控制方案，其中內環是速度環，外環是位置環。速度環的目的是為實現對于電機實際轉速的調節與控制而進行的一系列操作，這個目的是通過使用速度調節器，將PWM波發生器的載波頻率進行調節而達到的。外環的作用是向內環提供相應的速度設定值，這一過程是根據外環的當前位置速度設定，并使用速度給定發生器來實現的。

3.2 對電流電壓的準確檢測

在對機電一體化中電機控制與保護裝置的應用中，對于電流、電壓的檢測也是不可忽視的，因為對二者的正確檢測有益于電機力矩、斷相保護、逆變模塊等故障的診斷。但是使用一般的電流、電壓互感器是很難達到此要求的，為了快速診斷故障排除問題，要采用霍爾型電流互感器和IPM輸出電壓采用分壓電路的方式對IPM輸出三相電流和電壓進行檢測，從而達到電機控制與保護的要求。

3.3 機電一體化中電機的運行維護

機械工業的飛速發展對電機運行維護不斷提出新的要求，而現代科技技術的飛速發展又為電機的保護水平的提高提供了新的空問。然而再先進的技術都需要依靠人為的操控，因此，對于電機的運行維護是確保電機的機電一體化技術優勢表現的重要前提。在這里把電機的維護分為三個方面，一個是電機運行前的準備，一個是電機運行中的監管，還一個是電機的日常保養。在電動機啟動前需要檢查電源是否有電，觀察啟動器是否正常、熔絲規格大小是否合適，檢查傳動電動機轉了和負載機械的轉軸、電動機及啟動電器外殼是否接地、負載機械是否妥善地作好了啟動準備。接通電源后，啟動時應注意觀察電動機、傳動裝置、負載機械的工作情況，如果發現異常應立即切斷電源。對于電動機運行中的監視，要時刻注意電動機的電壓與電流，關注電動機的振動、響聲和氣味，注意傳動裝置的檢查，以便及時發現問題，減少或避免故障的發門。而對于電動機保護除了運行過程中注意監視和維護外還應進行定期檢查和保養。

3.2 電機保護控制裝置發展趨勢及前景

電機控制保護現狀是缺乏思路創新和科技創新，近幾年針對這些問題提出一些新的理論方法，期望推進該事業的進一步發展。通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數據分析，并作相應判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據，為今后的突破進展提供依據。新技術的應用與開發（例如在線監測保護控制裝置的應用等）也是電機控制保護裝置的一個重要方面。利用新的技術產品（例如高頻電磁波、位移、振動、紅線、機械、電、熱、光、聲等）和理論對電機的運行進行實時監測，然后根據各種裝置輸出的信息通過計算機進行判斷，把反射的數據進行分類，通過科學的分析和比對確定故障類型和嚴重程度，最后再采取相應的補救措施等，這樣不僅能實現以上各種電機保護控制功能，更重要的是能在故障之前發出預警，達到提前防止故障發生，防患于未然。電機控制與保護裝置還有一項很重要的發展前景就是積極配套出廠電機保護控制裝置，根據國際質量標準水平發現自己的不足和缺陷，并根據我國現實狀況具體設計規劃，力求適應中國國情。所以說我國在這一方面應該像國外積極學習，發展配套運行機制，使得購買效率和使用效率都提高，避免了使用者配置不當引起機器損毀，耐用率低下而花費高昂，一方面使出產者的口碑提高和產品進一步推廣全國乃至世界打下基礎。所以說電機與其保護設備的配套不但能夠促進彼此的使用效果，拓寬了電機事業長遠發展的道路，對整個機電事業的科學化、人文化、世界化都是一個不小的促進。

4 結束語

總而言之，隨著我國科技水平的快速發展，機電一體化技術的會得到不斷的提高，而電動機作為扮演我國工業現代化建設中的重要角色，起著非常關鍵的作用。而對于機電一體化中的電機控制和保護技術也因此顯得格外重要，電動機的高效率運行是目前電機行業發展的必然趨勢，可見推廣高效率電動機是非常有必要的。要從電動機的技術發展和運行維護上進行探討分析，以從根本上解決目前機電一體化中電機的高效問題，同時也為將后的進一步發展奠定基礎。

參考文獻

[1]董新.關于機電一體化技術中電機控制探討.技術與市場，2018，25.06.135+137.

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