機電一體化應(yīng)用中的電機控制與保護路徑分析

侯文莉

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 2018011

摘  要:傳統(tǒng)的生活生產(chǎn)過程中對機電一體化的控制和使用，一般是通過人工來進行操作的，而隨著生活和生產(chǎn)規(guī)模的不斷提升和擴大，以機械為主的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式已經(jīng)逐漸被現(xiàn)代電子控制學(xué)所取代。如何做好新工藝與傳統(tǒng)工藝之間的有機融合，成為了未來生活生產(chǎn)中的必然趨勢和選擇。本文針對在機電一體化應(yīng)用中電機控制與保護路徑的發(fā)展現(xiàn)狀和出現(xiàn)的問題，做出了針對性的研究和分析，并提出了對應(yīng)的提升方案和發(fā)展措施。

關(guān)鍵詞:機電一體化；應(yīng)用；電機控制；保護路徑

0引言

在我國的諸多高校理科的相關(guān)專業(yè)中，機電一體化也叫做機械電子學(xué)，在現(xiàn)實生活生產(chǎn)的過程中，機電一體化是融合了信息技術(shù)、電子控制技術(shù)、機械技術(shù)、以及計算機技術(shù)為主的一種綜合發(fā)展的新型機械控制技術(shù)，更是符合傳統(tǒng)生產(chǎn)模式與現(xiàn)代科學(xué)理論的適合現(xiàn)階段生活生產(chǎn)發(fā)展的生產(chǎn)技術(shù)。只有對電機控制與保護路徑的進行穩(wěn)定的保護，才可以更好的促進和提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

1機電一體化的具體內(nèi)容以及相關(guān)內(nèi)涵

經(jīng)濟水平的不斷進步和發(fā)展，讓以科技為主的內(nèi)在發(fā)展動力成為了生產(chǎn)力的重要組成部分。簡單來說，機電一體化的具體內(nèi)容包含三個核心部分，以新型生產(chǎn)技術(shù)為主的機械生產(chǎn)方式為其一，這種技術(shù)的應(yīng)用是將電子操控技術(shù)如何與其進行有效的結(jié)合作為切入點，利用電子操控技術(shù)的諸多特點，對生產(chǎn)流程的性能做出全面的提升^[1]。計算機與其信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是機電一體化的第二個組成部分，技術(shù)的實施和巧妙的運用，將機電一體化中電機的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)進行有效的融合，從而實現(xiàn)自動化生產(chǎn)和智能化的生產(chǎn)的同步進行。第三個組成部分也就是系統(tǒng)中的感受器官，叫做傳感檢測技術(shù)。這種技術(shù)在機電一體化的應(yīng)用中起到了對機電運轉(zhuǎn)和發(fā)展進行自動控制和調(diào)節(jié)的重要作用，更是保證機電一體化系統(tǒng)可以高水平運轉(zhuǎn)生產(chǎn)的重要技術(shù)之一。盡管現(xiàn)階段的機電一體化在不同的領(lǐng)域應(yīng)用中取得了諸多的成就，得到了大范圍的擴展，在實際應(yīng)用的過程中，仍存在許多不足，需要作出對應(yīng)的改革措施和方案。為了更好的讓機電一體化的電機更好的應(yīng)用于生產(chǎn)系統(tǒng)中設(shè)備的運轉(zhuǎn)，就需要在擴大和提升工業(yè)生產(chǎn)中的作用的同時，并對其電機作出進行深入控制和保護。

2機電一體化應(yīng)用中電機控制和保護路徑中常見問題

現(xiàn)階段，盡管新技術(shù)的發(fā)展和進步已經(jīng)逐漸適應(yīng)了市場，但在對電機控制和保護的過程中，傳統(tǒng)的裝置已經(jīng)跟不上對其的要求。陳舊和落后的裝置設(shè)備甚至起不到應(yīng)有的保護效果。與此同時，機電一體化的相關(guān)設(shè)備在井下運用的十分廣泛，盡管機電一體化的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)有了建樹，但由于這種生產(chǎn)施工的環(huán)境有著特殊性，如果操作不當(dāng)或是操作失誤，則會在工作的過程中會出現(xiàn)事故，極大的影響生產(chǎn)生活的運行。為了避免這種問題的出現(xiàn)和存在，導(dǎo)致電機的正常功能得不到一個有效的發(fā)揮，甚至影響電機在井下的整體運行效率。這就需要對電機控制和路徑保護作出適應(yīng)時代發(fā)展的最新保護裝置。隨著對生產(chǎn)力水平要求的不斷提升，在生活生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展中，很多事故的發(fā)生都是由于機電一體化在工作運行的過程中，電機的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了失靈等相關(guān)的故障和事故。例如：在操作人員對指令進行執(zhí)行的過程中，自動化機床不能夠?qū)χ噶钸M行準(zhǔn)確的識別和執(zhí)行，繼而造成操作人員在工作中出現(xiàn)受傷的現(xiàn)象。除此之外，在生產(chǎn)的過程中，電機的異常狀態(tài)也會造成不能夠正常的進行作業(yè)，以上這諸多情況的出現(xiàn)，有時是因為電機出現(xiàn)了短路情況，有時則因為電機過熱而影響電機的正常運行，這就需要電機保護系統(tǒng)及時發(fā)揮應(yīng)有的作用，保障在生產(chǎn)的過程中即使出現(xiàn)異常的狀態(tài)仍舊可以保持正常的工作運轉(zhuǎn)。在機電一體化電機的操作過程中，傳統(tǒng)的電機保護裝置一般是采用電磁繼電器以及有容斷器等相關(guān)的硬件防護措施。但隨著技術(shù)的進步，這種防護措施在信息處理的過程中仍缺乏一定的準(zhǔn)確性和敏感度，不適應(yīng)現(xiàn)在生產(chǎn)的進步和發(fā)展，更引發(fā)著很多事故出現(xiàn)。這些卻又都與機電系統(tǒng)的失靈有著不密不可分的關(guān)系，由此可見，以電磁繼電器和有容斷器的電機硬件防護措施在綜合性能上仍存有很大的提升空間^[2]。

3機電一體化中對電機控制和路徑保護的加強

3.1對機電一體化中運行設(shè)備做出定期的檢查

機電一體化中硬件的相關(guān)設(shè)備與信息系統(tǒng)的互相融合共同構(gòu)建了機電一體化的整體系統(tǒng)。而電機作為其中重要的組成部分，為機電一體化裝置提供了必要的運行動力。但由于工作環(huán)境的影響，電機在生產(chǎn)施工的過程中時間周期較長，運轉(zhuǎn)頻率較高，常會讓電機本身很有可能長期處于運轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，這種工作作業(yè)上的高負荷，如果不進行有效的保護和維修，不僅會造成硬件設(shè)備磨損的同時，更會導(dǎo)致電機硬件設(shè)備上出現(xiàn)故障，失去原有的正常工作的狀態(tài)。因此，在對機電一體化運行設(shè)備的工作運轉(zhuǎn)管理和維護的過程中，需要定期對電機的設(shè)備做檢查，并及時查看軸承運轉(zhuǎn)和硬件的性能，如果出現(xiàn)需要整改的部件，進行及時維修的同時，更要對常規(guī)的部件時作出有效的養(yǎng)護，將由電機引起的可能會發(fā)生的安全事故扼殺在搖籃里，繼而確保整個機械的設(shè)備可以連續(xù)穩(wěn)定的長期運行。

3.2對電機的電壓和電流作出合理的管控

在機電一體化在行業(yè)的實際應(yīng)用過程中，電機是機電一體化在工作中的核心，借助電機所產(chǎn)生的電力能源為機電一體化提供所需要和必要能量來源。與此同時，通過電熱和電磁之間的互相轉(zhuǎn)換，帶動整個機電系統(tǒng)良性的運轉(zhuǎn)。一般來說，在電機的構(gòu)成部件中，電流和電壓是電力運行過程中最為主要的兩個參考標(biāo)準(zhǔn)，對這兩個數(shù)據(jù)的記錄和分析，并形成有效的融合，不僅可以促進機電的良好運行，深層次來說，這兩個數(shù)據(jù)甚至是直接影響著電機是否可以正常的運行。而在實際的操作中，不同環(huán)節(jié)的應(yīng)用中，不同的電機其實是有著不盡相同的荷載電壓和荷載電流。在工作的運行中，如果一部電機可以穩(wěn)定的運行，則說明電機中的電流和電壓所處與標(biāo)準(zhǔn)的值域中，相反，如果電機在運行中出現(xiàn)了問題或者是故障時，可以直觀對其作出判斷的就是額定功率，也就是電機內(nèi)的電壓或者電流^[3]。電壓和電流所帶來的不同問題，則需要采取對應(yīng)的解決措施和具體方案。所以，只有及時對電機中的額定功率做出合理的管控，對工作中的電機進行保護，對電壓和電流及時的觀察和測量，才可以更好的避免故障的發(fā)生，穩(wěn)定工作的合理運行。

3.3及時清理運行中機電一體化設(shè)備的工作環(huán)境

由于工作環(huán)境的特殊性，機電一體化在工作的過程中，電機在正常工作運轉(zhuǎn)的過程中會產(chǎn)生靜電，長時間的運轉(zhuǎn)會在靜電的作用下吸附諸多雜質(zhì)和灰塵。長期以往，如果不對產(chǎn)生的雜質(zhì)和灰塵做出針對性的清理，不僅會給電機造成一定的物理傷害，更因為不同的雜質(zhì)出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)，而對機電表面造成化學(xué)屬性上的損害和腐蝕，甚至?xí)绊戨姍C的正常運行。因此，不僅要及時檢查工作環(huán)境的安全，更需要對井下的機電一體化工作中所吸附的垃圾及時進行通風(fēng)和清理。但是，由于井下工作環(huán)境有著惡劣性和復(fù)雜性，因此在監(jiān)測和清理的過程中都有著一定的困難性。這就需要對電機運行的條件和環(huán)境做出提升和改善，提升工作環(huán)境的安全，繼而加強對機電工作運行中的有效保護。避免長期堆積的灰塵對電機運行功率產(chǎn)生影響。在清潔的過程中，一般情況下，需要相關(guān)的工作人員在井下施工作業(yè)的過程中對施工環(huán)境的通道做出清潔，降低在電機工作過程中雜質(zhì)和灰塵吸附的密度。另一方面，對電機設(shè)備上的雜質(zhì)和灰塵做出有效的清潔，與此同時，對井下的通道及時的進行疏通和通風(fēng)，提升井下工作環(huán)境中空氣循環(huán)的相關(guān)次數(shù)，保障清潔工作人員安全的同時，也有利用電機在井下運行過程中產(chǎn)生熱量的散發(fā)。

4機電一體化的所常見的應(yīng)用領(lǐng)域

現(xiàn)代生活的進步和發(fā)展，讓科技的應(yīng)用越來越廣泛。機電一體化也在發(fā)展的過程中有著十分廣泛的應(yīng)用，服務(wù)于人們生活的同時，更好的促進整體生產(chǎn)力的進步和提升，在機電一體化的設(shè)計領(lǐng)域中，常見的是在機械部件中的應(yīng)用。除此之外還有很多領(lǐng)域也都能看到機電一體化的身影。

4.1機電一體化在機器人中的應(yīng)用

機電一體化在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中，以機器人的應(yīng)用最為的一種，在應(yīng)用的過程中能夠?qū)ψト?、定位以及搬運等復(fù)雜的機械動作和對象作出自動識別。更好的服務(wù)于機器人行業(yè)的同時，促進人類服務(wù)行業(yè)的進步。與此同時，在傳統(tǒng)機械技術(shù)的應(yīng)用之上，可以將現(xiàn)代的計算機中的精密機械技術(shù)加以結(jié)合和應(yīng)用，繼而實現(xiàn)最為先進的一體化機器人模型^[4]。為行業(yè)的發(fā)展提出最新的技術(shù)。

4.2機電一體化在汽車電噴系統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用

汽車電噴系統(tǒng)行業(yè)一般分為柴油電噴系統(tǒng)和汽油電噴系統(tǒng)，而后者汽油電噴技術(shù)目前來看的應(yīng)用和普及率較高。機電一體化的應(yīng)用原理和使用可以對我國現(xiàn)階段的汽車電噴系統(tǒng)中汽車燃料的供給情況制作出嚴格的把控，更是符合可持續(xù)發(fā)展、低碳經(jīng)濟的發(fā)展理念，更是適應(yīng)交通運輸行業(yè)未來發(fā)展趨勢。

4.3機電一體化在數(shù)控機床領(lǐng)域的應(yīng)用

作為機電一體化應(yīng)用最為廣泛的生產(chǎn)領(lǐng)域，數(shù)控機床有著十分可觀的發(fā)展前景。在過去的傳統(tǒng)流程中，機床的生產(chǎn)都是由人工進行操作或是針對性的控制。盡管人工的操作有著更多的靈活性，但是對于一些無法生產(chǎn)或者是結(jié)構(gòu)上過于精密的部件，機電一體化有效的實現(xiàn)了將傳統(tǒng)機械和電子計算機相融合，加強自動化機床的生產(chǎn)效率^[5]。而機電一體化的內(nèi)部系統(tǒng)的不斷革新和發(fā)展，未來必能成為數(shù)控機床領(lǐng)域中*的中堅力量。

5機電一體化應(yīng)用中電機控制和保護路徑的研究意義

對機電一體化應(yīng)用中電機控制和保護路徑的探討和研究，不僅影響著各行業(yè)領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展，更影響著一體化應(yīng)用行業(yè)的水平和質(zhì)量。對機電一體化中電機控制展開的相關(guān)研究，首先可以有效的提升生產(chǎn)力整體生產(chǎn)力的水平，促使以電機為中心的機電一體化的相關(guān)設(shè)施設(shè)備有著更好的應(yīng)用，而對電機控制和保護路徑的研究和應(yīng)用中，可以更好的讓電機延長使用中的壽命，更好的服務(wù)于整個社會的發(fā)展和進步。未來的科技和發(fā)展，讓電機機械化融入生產(chǎn)流程中的同時，更與人們的生活形成了密不可分的關(guān)系，對機電一體化應(yīng)用中電機控制和保護路徑的研究，為未來人們生活水平的提升提供了更多的可能。因此，對其的研究讓人們未來的生活方式更加的豐富多彩。

6電機控制和保護路徑的未來技術(shù)展望

現(xiàn)階段的機電一體化中技術(shù)的運用，主要是圍繞著電機的故障類型進行保護裝置的相關(guān)模型創(chuàng)建，繼而對其進行準(zhǔn)確的模仿和計算。在對故障的模擬和計算過程中，把相位中等量化的東西進行突破，并對故障的類型進行對應(yīng)的檢測和確定，并對測試的數(shù)據(jù)進行充分的評估和研究，時下具體工作量化的研究。這實現(xiàn)了對機電一體化中核心電機的保護，更可以通過這種數(shù)據(jù)模擬的手段對繼電保護裝置進行精確的保護和提升，繼而對后期電機的保護作出理論研究的扎實基礎(chǔ)，為未來機電保護裝置的研究提供了更多理論上的數(shù)據(jù)。在對保護裝置的研究方面，影響和幫助更為突出。未來的在電機控制和保護路徑的發(fā)展上，研究的重心將會轉(zhuǎn)向以力量和產(chǎn)品，通過對不同電機的裝置所輸出的不同信息類型而對信息作出的電機狀態(tài)的匯總，并運用實際的電機工況作出具體的監(jiān)測^[5]。與此同時，對采集來的數(shù)據(jù)信息進行分類和匯總，并將故障的類型以形式為準(zhǔn)進行針對性的劃分，讓對電機的故障類型可以方便后期的研究。因此，在未來的機電一體化的進步與發(fā)展中，只有不斷的進行創(chuàng)新和積累并形成有效的循環(huán)，對電機的控制和保護的實現(xiàn)進行有效的落實。更可以為未來機電一體化的應(yīng)用中可能出現(xiàn)的故障做出預(yù)測，并作出及時的預(yù)警措施，保障事故發(fā)生的第一時間及時作出報警處理，最終實現(xiàn)對電機的根本保護。

7安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

7.1產(chǎn)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(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

7.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

 說明：“√"表示具備“■"表示可選

8結(jié)論

綜上所述，在國家科技水平和經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展和提升的過程中，電子技術(shù)的不斷突破和進步，讓其在更多的領(lǐng)域有了應(yīng)用^[6]。以機電一體化為核心代表的電子技術(shù)由于應(yīng)用范圍的廣泛也逐步達到了業(yè)界人士的諸多認可。但任何技術(shù)的發(fā)展都需要一個不斷前進的過程，對于發(fā)展中存在的問題需要專業(yè)人員重視，保護和降低由于電機事故發(fā)生的概率，將故障排除之后，更好的確保機電運行的安全性，更好的提高機電一體化在行業(yè)中的效率與質(zhì)量。

【參考文獻】

[1] 劉國平.機電一體化中的電機控制的探討[J].電源技術(shù)用,2013,6(7):78-79.

[2] 杜秀琴.淺談電機在機電一體化技術(shù)中的保護[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(6):74

[3] 楊小聰.機電一體化應(yīng)用中的電機控制與保護路徑研究[J].新型工化,2019(02):90-93

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

作者簡介：

侯文莉，女，本科安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電動機保護器的設(shè)計與應(yīng)用