機電一體化應用中的電機控制與保護措施分析

發布時間： 2021-06-28　　點擊次數： 975次

孟洋

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：本文介紹機電一體化的概念及其在技術應用中進行電機控制與保護的常見問題，從合理管控、定期檢測、環境清理的角度提出加強機電一體化中電機控制與保護的相關路徑，并揭示面向未來的技術展望。

關鍵詞：機電一體化；應用；電機；控制；保護；路徑

0引言

在國家的經濟實力不斷增強的同時，科技力量也逐漸成為第一生產力。面對有利的發展環境，科學技術的發展不斷有新的突破。這表現在公路建設中，混凝土攪拌站對于機電一體化技術的應用。盡管機電一體化的技術應用已經取得了很多的成績。但是在發展過程中，我們還須要正視相關的一些難題。從可持續發展的觀點來加強實施機電一體化技術，對電機的有效控制和保護進行研究。本文結合混凝土攪拌站中對機電一體化發展的電機控制與保護進行了論述。

1概述

機電一體化就是借助電子信息技術進行的機械設備信息處理。通過軟件與硬件設備的組合，實現機械裝置的功能操控。據悉，機電一體化概念早在1972年提出。雖然當時的科學技術并不發達，但已經能夠借助簡單的編程來進行一些機電產品的性能完善和操控。在公路建設方面，將機電一體化應用到混凝土的攪拌實施中，極大提升了施工效率和混凝土的攪拌質量，從而機電一體化已逐漸作為一門新型的科技。因其自身*的低能耗、多功能及高可靠性等特點，在混凝土攪拌站的發展和應用上得到了高度的認可。

2機電一體化技術應用中進行電機控制及保護常見問題

2.1電機的控制及保護硬件不滿足要求。

當前用于機電一體化中的電機保護的裝置，都是以電磁及電熱理論為基礎所創建。同時在保護裝置中，有熔斷器及電磁繼電器等硬件設施。從保護裝置在當前機電一體化運用的實際效果來看，短時間內能夠實現電機的科學保護。但從長遠發展來看，其綜合性保護裝置仍不夠完善。這主要是一些零件在信息處理的敏感度和準確性上存在一定誤差。實踐表明，生產中的很多事故、問題都與機電系統的失控有一定的關系。另外一種情況是，當電機保護與控制系統進行電機運行檢測時，遇到突發情況進行信息的反饋時，信息傳輸終端導致信息緩沖，而這個時間也正是系統比較容易出現故障的時間。所以說硬件系統達不到實際要求，就導致電機的控制與保護也無法*符合實際的需求。

2.2工作與井下機電設備應用上的常見問題。

雖然專門用于井下作業的機電一體化技術還未*得到推廣和應用。但是考慮到井下施工的特殊性，事故的頻發性，需要將井下機電設備的應用作為主要研究方向來考慮，合理的保護和控制電機，有效提升井下作業的安全性和效率性。機電設備在井下作業中存在很多問題，這就導致電機控制得不到有效實施，電機的一些正常功能得不到發揮。拿鼠籠式的異步電機來說，其在井下作業中，很容易出現一些應用上的故障，從而影響整體的電機運行效率。進而會出現一些鏈式反應，導致發生更多的故障。為此，必須加強對電機的控制與保護研究，為井下作業提供可靠的機電一體化技術。

2.3用于電機的控制和保護的相關裝置已經不太符合新的技術要求。

目前，很多在用的電機保護裝置都是沿用傳統的裝置，顯得比較陳舊和落后。面對不斷更新的機電一體化技術及超前的應用，其保護裝置沒有理想的保護效果。同時，現代模式下的電機控制及保護都主要以電熱與電磁兩種原理作為條件，應用熱繼電器與熔斷器的過載保護以及短路功能實現保護，但是該元件本身就有缺陷，導致機電控制與保護環節存在諸多問題，所以在未來的設計中，應該重視設計、控制的融合，實現機電控制保護裝置的多樣化。

3加強機電一體化中電機控制與保護的相關路徑

3.1合理管控電機的電壓與電流。

機電一體化在工作中的主要核心是電機。電機借助電力能源進行工作。運行中通過電磁、電熱的相互轉化，從而帶動整個機電系統。電力運行中的電壓和電流是兩個主要的參考指標。電機的運行功率與這兩個參數有直接的關系。實際的機電一體化運行中，不同的電機有著不同的荷載電流和電壓，也就是額定功率。當一部電機運行穩定時，說明電壓與電流處于標準值狀態。同樣，當機電系統運行不暢或者是故障時，在電流或者電壓方面也會有對應的體現。電流及電壓的測量非常簡單，可以借助先進的儀器進行。電壓異常會導致電阻設備性故障。電流異常，會有短路或者短路的電流故障。所以，對于電機運行中的控制和保護，可以通過對電流及電壓的及時測量、觀察加以排除故障。

3.2加強機電一體化運行中的設備定期檢測。

機電一體化是信息系統與硬件設備的相互結合。而電機是為機電一體化的運行提供足夠動力的裝置。作為電機本身來說，其可能長時間處于連軸運轉的工作狀態。這種高負荷的作業會導致電機硬件設備存在不同程度的磨損。長期下去，就會出現電機硬件故障，而失去正常的工作狀態。所以在機電一體化的運作管理中，需要根據設計情況對電機進行定期的全面檢查，查看電機的硬件性能和軸承運轉的情況，以及相關制動部件的工作能力等。需要維修的要及時進行維修，不需要維修的要進行合理的養護，及時更換掉磨損嚴重的部件。將一切可能發生的故障都排除在事前，為機電一體化的長期穩定運轉提供良好的保障。另外，在電機的定期檢查方面，還要注意每類電機的使用壽命，一般在4～10萬個小時不等。當電機總體使用時間超過設備的服役時間時，就要及時的淘汰設備，確保整個機械設備運行的長期穩定和連續性。

3.3注重機電一體化運行中的環境清理工作。

電機運行環境中隨著靜電的產生，長期運作會吸附很多的灰塵和雜質。如果這些物質得不到充分的清理，就會對電機的正常運行產生阻礙。特別是井下的機電一體化運行，灰塵得不到及時清理，通風不良，都會導致電機早早進入故障模式。同時，灰塵的長時間積累還會對電機的運行功率產生影響。考慮到井下作業環境的復雜性和惡劣性，在機電設備的運行中，維護與檢測都比較困難。這時就要通過盡量改善電機的運行環境條件，來加強對電機的運行保護。井下施工環境的清理，常見的就是要做好作業井下施工環境中通道的清潔工作，降低電機運行過程中灰塵的吸附密度。及時進行井下通風通道的疏通，提升井下空氣的循環次數，同時也有利于井下的電機在運行中及時散發所產生的熱量。

4電機控制與保護的未來技術展望

從當前的機電一體化技術運用來看，對于電機的保護裝置，未來將主要圍繞故障進行模型創建和準確的模仿計算來進行。在故障模擬與計算中，將會把相位及突破等量化的東西進行故障類型的檢測確定。通過測試數據的充分研究與評估，實現對量化的具體工作研究。這也是有效提升電機有效保護和增強繼電保護裝置精確度的有效措施。通過采用這些方式，不僅實現現有電機的保護，還能夠為后期的電機保護理論研究奠定比較扎實的基礎。這在進行保護裝置的突破性研究方面，幫助上比較突出。另外，未來的電機保護與控制，將會主要依托新型技術力量及產品的運用來進行。通過對實際運行電機工況的具體檢測，以不同的電機裝置輸出不同的信息來實現對電機狀態的確定。對這些信息的采集進行匯總分類，以對比的形式來準確的劃分故障類型，從而更加方便后期圍繞故障類型進行針對性的電機保護。在未來的機電一體化發展中，通過不斷積累和創新的循環模式，實現電機保護與控制的有效落實，能夠預測突發性的故障，并做出報警處理，實現終有效的電機保護。

5安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

5.1產品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。

5.2產品選型

產品功能

說明：“√”表示具備“■”表示可選

6結語

總之，在國家經濟與科技水平不斷提升的過程中，電子技術的應用得到不斷發展。其中，機電一體化作為技術發展的典型代表，應用的范圍逐漸廣泛，其應用效果得到了業界的普遍認可。但是任何技術的發展都是一個循序漸進的過程，在機電一體化技術的實施中，還存在一些技術難題，這對機電事業的發展來說不利。為此，必須正視機電一體化中的電機控制與保護研究，盡量降低電機事故的發生概率。同時合理有效的制定故障的排除措施，以確保機電運行的安全性和穩定性。這才能有效地提升機電一體化在公路建設中混凝土的攪拌質量和效率。

【參考文獻】

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[3]李宗敏.機電一體化應用中的電機控制與保護路徑簡述[J].中國設備工，2018，（08）.

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.

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