機(jī)電一體化技術(shù)在低壓電器元件產(chǎn)品的應(yīng)用研究

張亮

摘 要：隨著科技發(fā)展，智能化時(shí)代已經(jīng)到來，而這一切的實(shí)現(xiàn)，都離不開機(jī)電一體化技術(shù)在相關(guān)產(chǎn)品上的應(yīng)用。機(jī)電一體化在現(xiàn)代生產(chǎn)和民用設(shè)備中應(yīng)用得越來越廣泛，低壓電器元件產(chǎn)品也是其中一個(gè)重要方面，將一體化技術(shù)更好的應(yīng)用于低壓電器元件產(chǎn)品中，使其在生產(chǎn)和生活中為我們創(chuàng)造更高的效益，這將是當(dāng)前我們所要分析和研究的話題。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；低壓電器；元件產(chǎn)品；應(yīng)用研究

科技的不斷進(jìn)步，促使我們不斷思考生產(chǎn)力的提升和生活質(zhì)量的提高。機(jī)電一體化產(chǎn)品在新時(shí)代的要求下孕育而生，現(xiàn)代機(jī)械智能化的實(shí)現(xiàn)促使我們?cè)趯W(xué)科滲透上研究得更為深入。相關(guān)產(chǎn)業(yè)中，譬如我們今天要研究的問題，低壓電器元件產(chǎn)品，其在成功通過機(jī)電一體化應(yīng)用后有了新的生命力，而在巨大的效益前景前我們也發(fā)現(xiàn)了其存在的一系列問題。

1 機(jī)電一體化概述

現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)是由機(jī)械、電子、自動(dòng)化控制技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，在信息時(shí)代科技的進(jìn)步中逐漸融合在一起，其又稱為機(jī)械電子技術(shù)。作為一門相對(duì)古老的學(xué)科，機(jī)械技術(shù)為人類社會(huì)的發(fā)展做出了突出的貢獻(xiàn)，其到今天依舊是現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)，各行各業(yè)中都離不開機(jī)械的存在。然而，在新時(shí)代的前進(jìn)步伐中，我們也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)行業(yè)發(fā)展的步伐開始放慢了。面對(duì)機(jī)械領(lǐng)域固有的局限性，人們開始利用微電子技術(shù)，向機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域滲透，最終將機(jī)械和電子集成化，實(shí)現(xiàn)更為智能的設(shè)備系統(tǒng)。

機(jī)電一體化產(chǎn)品，主要是采用機(jī)電一體化技術(shù)，通過機(jī)械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)的相互置換或有機(jī)結(jié)合并最終形成新的系統(tǒng)。在新系統(tǒng)中，我們能夠得到相比傳統(tǒng)中單一機(jī)械或單一電子設(shè)備更為高效更為智能的產(chǎn)品，正如我們今天要分析的機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于低壓電器元件產(chǎn)品一樣，其不僅帶來了智能化生產(chǎn)，也為生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性帶來了一定程度上的提升。而這一重要意義，也是我們?yōu)橹ρ芯坎⑦M(jìn)行改進(jìn)的方向。

2 低壓電器元件應(yīng)用探索

作為整個(gè)電器工業(yè)中的重要組成部分，低壓電器元件同時(shí)也是機(jī)械領(lǐng)域中重要的基礎(chǔ)配套元件?，F(xiàn)階段上，我們常常能夠在市場(chǎng)上見到智能型低壓電器元件的身影，諸如智能型接觸器、智能化電動(dòng)機(jī)控制、萬能式斷路器等。低壓電器的運(yùn)用主要是在主電路上，低壓電器常扮演這對(duì)電路進(jìn)行保護(hù)、分?jǐn)?、檢測(cè)及控制等工作角色，為此我們也能夠在各個(gè)機(jī)電工業(yè)領(lǐng)域看到他們的身影。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，各種控制屏、控制臺(tái)、控制器便是由低壓電器所構(gòu)成的。下面簡(jiǎn)要介紹幾類低壓電器元件的應(yīng)用。

2.1 采用交流接觸器

安裝有智能型電磁系統(tǒng)中的只能交流接觸器，其工作過程一般從三個(gè)方面開始進(jìn)行，第一是電壓檢測(cè)電路，其次是吸合信號(hào)發(fā)生電路，第三是保持信號(hào)發(fā)生電路，以此執(zhí)行接通電路和分?jǐn)嚯娐返膭?dòng)作。電壓檢測(cè)中，能夠檢測(cè)出電路中的線圈電壓，并分析控制電影的電影是否到達(dá)預(yù)定值，當(dāng)未到達(dá)預(yù)定值的時(shí)候，接觸器不工作，而在電壓達(dá)到了預(yù)先設(shè)定值的時(shí)候，接觸器會(huì)向線圈發(fā)出吸合信號(hào)，接觸器吸合。

2.2 電動(dòng)機(jī)控制器的運(yùn)用

作為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一種重要設(shè)備，電動(dòng)機(jī)控制器在民用設(shè)備中也屢見不鮮，應(yīng)用廣泛使其重要性不言而喻，而利用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)為此增加必要的智能化，是現(xiàn)代科技的必然要求。智能型電動(dòng)機(jī)控制器，和傳統(tǒng)的電機(jī)控制器一樣在感測(cè)元件的作用上，能夠達(dá)到對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載、短路等保護(hù)。

為此，智能型交流接觸器摒棄傳統(tǒng)做法，使用高電壓來吸合低電壓并將吸合狀態(tài)穩(wěn)定住，智能化要求中，首先要采集電流信號(hào)，利用環(huán)形電流互感器、零序電流互感器等設(shè)備，采集好的電信號(hào)通過濾波，并進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，形成較低的電壓信號(hào)，以便為單片機(jī)所采樣使用，我們不僅能夠在顯示器中觀察到的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況等，還能對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和分析，都是通過微機(jī)的對(duì)其信號(hào)的處理。這一集保護(hù)、遙測(cè)、通訊、遙控與一體的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，已經(jīng)開始應(yīng)用于我們生產(chǎn)和生活中各大電器設(shè)備中。

2.3 斷路器的應(yīng)用

目前市面上多為增加了各種保護(hù)功能脫扣器的智能型斷路器，這與傳統(tǒng)斷路器相比，功能上強(qiáng)大了許多，其既能夠完成電機(jī)的過載電流及其工作電流、正常負(fù)載電流、短路電流等的接通和分?jǐn)噙@些傳統(tǒng)斷路器能夠完成的動(dòng)作，在機(jī)電一體化應(yīng)用中，智能型斷路器還具備有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信功能，在附帶件比之傳統(tǒng)更加齊全、分?jǐn)嗄芰υ黾拥幕A(chǔ)上，其還追求機(jī)構(gòu)的模塊化，因而深受用戶喜歡和信賴。

3 機(jī)電一體化技術(shù)在低壓元件產(chǎn)品應(yīng)用中尚存問題及對(duì)策分析

3.1 發(fā)熱問題

通常來講，低壓電器的可靠性指標(biāo)大致可以分為可靠度、失效率、維修率和平均壽命等四個(gè)方面。而這四個(gè)方面的可靠性指標(biāo)，都與機(jī)電一體化低壓電器中的電子元器件發(fā)熱有關(guān)。為此如何更好的處理好低壓電器內(nèi)的電子元器件散熱問題，將直接影響到整個(gè)低壓電器的可靠程度。一般的電子元件是標(biāo)準(zhǔn)封裝的，其封裝材料散熱性能差的原因主要是考慮其絕緣和抗老化等方面因素。采取增加散熱片等散熱措施，雖然增加了體積，但卻是目前來講相對(duì)較好的解決方案。

3.2 抗干擾問題

在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于機(jī)電一體化低壓電器存在著電磁干擾問題。而針對(duì)電磁干擾，主要可以從兩個(gè)方面進(jìn)行分析，其一是電器本身的電弧以及電磁波；其二則是在工作中其他電工設(shè)備所發(fā)出的電弧和電磁波的干擾。眾所周知，機(jī)電一體化低壓電器中的微電子電器對(duì)于工作電壓相對(duì)較小，想單片機(jī)的一般額定電壓為5V，整流器件一般為12V，為此我們能發(fā)現(xiàn)，及時(shí)是很小的電磁都會(huì)對(duì)這些元器件產(chǎn)生干擾而導(dǎo)致其工作電壓發(fā)生較大的偏移，而這些產(chǎn)品的一般工作電壓環(huán)境通常為380V，因而影響整個(gè)產(chǎn)品的工作將成為必然事件，如導(dǎo)致機(jī)電一體化電器進(jìn)行錯(cuò)誤動(dòng)作等。面對(duì)這一存在的問題，在沒有抗干擾能力明確質(zhì)量指標(biāo)的情況下，相關(guān)機(jī)電一體化低壓產(chǎn)品要在設(shè)計(jì)中通常會(huì)增強(qiáng)其抗干擾能力，這時(shí)候也將導(dǎo)致線路板的檢測(cè)、焊接工藝要求變高，從而難度也隨之增大。這樣的設(shè)計(jì)也必將促使設(shè)計(jì)人員在不斷試驗(yàn)和運(yùn)行實(shí)踐中慢慢探索，并通過產(chǎn)品中得到相關(guān)反饋。

3.3 接口位置問題

現(xiàn)階段，機(jī)電一體化設(shè)備中所使用到的傳感器多是只能把非電量轉(zhuǎn)化為電量的模擬傳感器，而我們更需要數(shù)字量的使用。這里我們將考慮到關(guān)于接口的問題。設(shè)備中，傳感器和信息處理部分之間，需要設(shè)置模/數(shù)轉(zhuǎn)換，而在信息處理部分與執(zhí)行元件部分之間，又需要設(shè)置數(shù)/模轉(zhuǎn)換，全部的轉(zhuǎn)換裝置便是我們所講的接口。將傳感器以及模/數(shù)、數(shù)/模等，連同各個(gè)相關(guān)輔助功能元件構(gòu)成一個(gè)整體，來確保信號(hào)處理是的質(zhì)量和傳遞速度，彌補(bǔ)機(jī)電一體化設(shè)備的不足。

3.4 系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)理念

機(jī)電一體化電器不僅涉及到相關(guān)的傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)部分，而且也涉及到了感測(cè)方面的弱電部分，面對(duì)該類問題，我們需要在設(shè)計(jì)過程中多以系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)理念作為指導(dǎo)，處理好元器件間的安排，同時(shí)統(tǒng)籌好子系統(tǒng)以及整個(gè)設(shè)備的合理搭配，確保真?zhèn)€設(shè)備的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)該注意標(biāo)準(zhǔn)化問題，這將有利于零件間的互換性等，在集成電路芯片中的通用性也應(yīng)該引起注意，以便為產(chǎn)品的系列化打下好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

機(jī)電一體化設(shè)備在低壓電器元件上的應(yīng)用具有極大的使用和研究價(jià)值，其不僅實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的智能化，并能通過機(jī)電一體化技術(shù)，解決低壓電器元器件產(chǎn)品在傳統(tǒng)使用上難以得到解決的相關(guān)問題。而面對(duì)出現(xiàn)的新問題，需要我們?cè)趹?yīng)用過程中不斷思考和改進(jìn)，以便其在未來的實(shí)踐中為我們更高效的工作。

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