淺談機電一體化中的電機控制與保護

胡建文

【摘 要】我國機電一體化的應用是科技發(fā)展的典型代表，其中電機控制與保護，關系著機電一體化應用的質量。基于此，本文從機電一體化電機控制與保護中存在的問題出發(fā)，提出強化電流電壓管控，定期對電機設備進行檢修等解決措施，助力我國機電一體化的推廣應用。

【關鍵詞】強化管控；定期檢修；清理環(huán)境

前言

機電一體化技術是機械技術、信息技術和電子技術相結合的產物。其廣泛應用于不同的領域，機電一體化向著智能化和自動化的方向前進，將自動化機械技術與計算機技術和傳感器技術結合，實現自身的飛速發(fā)展。對于其中電機控制與保護的問題，我國雖然多有努力但是仍存在不足，需要進一步的加強工作力度。

1.機電一體化中電機控制與保護存在的問題

1.1控制與保護硬件存在短板

我國目前所使用的機電一體化的電機保護裝置是以電磁電熱理論為基礎設計的，同時配備有熔斷器和電磁繼電器等硬件保護措施，利用熱繼電器的過載保護功能和熔斷器的短路進行保護。在當下的實際應用中，能夠在短時間內實現對電機的保護，但是一些零件上存在靈敏度和準確性上的問題，在實際的生產過程中出現很多的事故。比如自動機床不能夠準確的執(zhí)行指令導致操作人員受傷等。此外，在電機控制與保護裝置工作室，如果遇到突發(fā)事件需要反饋信息時，會出現信息緩沖的情況，這段時間內恰恰是故障的高發(fā)時間。因此，目前的控制與保護硬件不能夠滿足實際生產的要求，還會為以后的安全生產埋下隱患。這需要相關的機電產品在設計時，要有綜合性，整體性的考量，保證控制與保護裝置的多樣性和系統(tǒng)性。

1.2井下機電設備應用存在問題

我國井下事故頻繁發(fā)生，然而井下設備電子化的進程在我國遲遲不見推廣，這一問題要考慮井下施工的特殊性，需要將井下機電設備的應用作為主要的研究方向，所以應當被歸入機電一體化應用中電機控制與保護的研究范疇，目前的井下機電設備的實際應用中存在很多的問題，導致電機控制得不到有效的實施。亟待處理的薄弱環(huán)節(jié)就是鼠籠式異步電機的問題，如果這一環(huán)節(jié)上沒有突破性的進展，那么電機事故的問題還會發(fā)生，進而影響整體的運行效率，并且還會產生一系列的問題。因此，必須加強相關的研究，為井下作業(yè)提供安全可靠的機電一體化技術[1]。

2.機電一體化中電機控制與保護的措施

2.1強化電流電壓管控

在機電一體化中電機控制與保護裝置的應用中，對于電流和電壓的檢測是非常關鍵的，他們能夠對電機力矩，斷相保護，逆變模塊等故障進行診斷。鼠籠式異步電機的缺陷正是因為啟動力矩小，所以導致在啟動力矩要求較大的場合下無法使用。在電機的運行中，不同規(guī)格的電機會有不同的額定功率，額定電流，額定電壓等數據。額定數據規(guī)定了電機的電流電壓情況，保證電機一體化的安全實施，所以在實際的應用過程中，可以通過對一體化裝置中的電流電壓數值的管控來減少裝置出問題的頻率。比如使用霍爾型電流互感器和IPM輸出電壓采用分電壓電路的方式，對輸出的三相電流電壓進行檢測，強化管控工作。當發(fā)生一些細小的電機故障時，就可以及時的通過數據反映出來。即使是常規(guī)的檢測儀表也可以實現對電流電壓的管控。當電壓出現異常時，很有可能是內部的電容出現問題，或者電阻設備發(fā)生故障；當電流出現異常時，可能是電機內部的線路出現了斷路短路的故障等等。這能夠幫助檢修人員快速的確定問題發(fā)生的位置從而快速的解決問題。

2.2定期對其設備進行檢修

電機是機電一體化應用中提供動力的裝置，這也就說明電機會長期處于高負荷的工作狀態(tài)中，在這樣的工作強度下，對電機的磨損消耗很大。磨損的產生會導致電機處于異常的工作狀態(tài)，加大了發(fā)生生產事故的幾率，所以需要定期的對系統(tǒng)內的電機進行全面的檢查。包括電機，傳導軸承和其他的制動部件等等，對需要修理的部件進行維護，對損耗嚴重的部件進行更換，確保能夠排除所有可能導致電機工作異常的因素。一般來說，電機的壽命為4-10萬小時，超過服役期限的電機應該被替換。

在電機停運后首先要進行外殼清掃，接線盒清掃，對斷路器和接觸器等進行檢查；在準備工作完成后首先進行電機的解體和抽轉子，在清理檢查的過程中，要根據檢修記錄卡的要求將本次檢查數據和上次檢修結果進行對比，確認零件是否有惡化的趨勢，隨后進行預防性試驗，通過試驗后將所有的零件重新組裝，試轉后確認無誤方可結束本次的檢修工作。

2.3保證電機的作業(yè)環(huán)境

保證電機的作業(yè)環(huán)境，有利于電機控制和保護工作，也是相關工作的最佳途徑。有些作業(yè)環(huán)境相對惡劣，由于長期的通風不暢，會導致惡劣環(huán)境下有大量灰塵的堆積，這種情況下會導致電機內部堆積灰塵，在電機工作時產生的熱量不能夠及時的散出，嚴重的阻礙電機輸出效率；而溫度超過23℃之后還會嚴重影響工作人員的心理和生理狀態(tài)，同時，有些工作環(huán)境比較復雜，想要對設備進行監(jiān)測和維護的難度較大，因此需要改善作業(yè)環(huán)境來保證電機控制，保護工作能夠進行。比如可以定期的對電機作業(yè)通道中的灰塵行進清理，延長電機堆積灰塵后需要清潔的周期；改善電機的通風路徑，加強空氣的循環(huán)流通，讓電機在作業(yè)時能夠有效的散熱。再或者，為了保證設備設施作業(yè)的安全性而設計的環(huán)境檢測系統(tǒng)，在部分礦山開采企業(yè)試用后證實了該系統(tǒng)的數據準確性和穩(wěn)定性，工作人員能夠通過服務器的端口實時監(jiān)測數據了解作業(yè)環(huán)境，為工作人員的安全提供保證，都可以應用到實際中去。

2.4控制閥門與速度

在對電機的閥門和速度的控制上，我國目前采用的是雙環(huán)控制方案。內環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)是為了實現對電機實際的轉速進行調節(jié)和控制，可以使用速度調節(jié)器，對PWM波發(fā)生器的載波頻率進行調節(jié)可以達到這一目的；位置環(huán)的主要作用是為速度環(huán)提供速度設定值的參考，主要是根據位置環(huán)的當前位置速度設定，使用速度給定發(fā)生器實現。在機電控制保護裝置的閥門和速度控制中，大流量閥門在運行中有勻速，減速，加速等階段，并且實際位置與給定位置存在一定的偏差，導致閥門和速度控制上存在困難，這要求在調節(jié)工作中，要將閥門和給定閥門進行比較來調節(jié)速度[2]。

3.機電一體化中電機控制與保護的技術展望

隨著我國科技的發(fā)展，機電一體化有更加廣闊的發(fā)展空間，存在的問題也會逐一得到解決。機電一體化的發(fā)展趨勢是智能化，綠色化，系統(tǒng)化，這就要求在故障模擬計算中，要把相位等量化的東西進行故障類型檢測確定，通過對數據的評估，來實現對量化工作的研究，這是提升電機保護和增強繼電保護裝置精確度的有效措施；另外，將會有新型技術力量應用到其中，通過檢測對不同的電機裝置輸出信息實現對電機狀態(tài)的檢測。通過積累和創(chuàng)新最終實現電機的控制與保護。

總結

綜上所述，機電一體化的效果得到了業(yè)界的普遍認可，同時任何技術的發(fā)展都是一個循序漸進的過程，存在問題是在所難免的，只要我們能夠正視機電一體化中存在的問題，降低事故的發(fā)生率，確保機電一體化應用的安全性，就能夠實現機電一體化的長久發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙麗.基于機電一體化中的電機控制與保護[J].電子技術與軟件工程，2018（19）：126.

[2]王容霞.機電一體化中的電機控制與保護研究[J].科技與企業(yè)，2016（07）：103.

（作者單位：鄭州中原思藍德高科股份有限公司）