機電一體化應用中的電機控制與保護路徑簡述

李宗敏

（江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330038）

在國家的經(jīng)濟實力不斷增強的同時，科技力量也逐漸成為第一生產(chǎn)力。面對有利的發(fā)展環(huán)境，科學技術的發(fā)展不斷有新的突破。這表現(xiàn)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(jīng)取得了很多的成績。但是在發(fā)展過程中，我們還必須要正視相關的一些難題。從可持續(xù)發(fā)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(jié)合混凝土攪拌站中對機電一體化發(fā)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(xiàn)機械裝置的功能操控。據(jù)悉，機電一體化概念最早在1972年提出。雖然當時的科學技術并不發(fā)達，但已經(jīng)能夠借助簡單的編程來進行一些機電產(chǎn)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(zhì)量，從而機電一體化已逐漸作為一門新型的科技。因其自身優(yōu)越的低能耗、多功能及高可靠性等特點，在混凝土攪拌站的發(fā)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的常見問題

（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(chuàng)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(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)電機的科學保護。但從長遠發(fā)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(chǎn)中的很多事故、問題都與機電系統(tǒng)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(tǒng)進行電機運行檢測時，遇到突發(fā)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(tǒng)比較容易出現(xiàn)故障的時間。所以說硬件系統(tǒng)達不到實際要求，就導致電機的控制與保護也無法完全符合實際的需求。

（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(yè)的機電一體化技術還未完全得到推廣和應用。但是考慮到井下施工的特殊性，事故的頻發(fā)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(yè)的安全性和效率性。機電設備在井下作業(yè)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(fā)揮。拿鼠籠式的異步電機來說，其在井下作業(yè)中，很容易出現(xiàn)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(xiàn)一些鏈式反應，導致發(fā)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(yè)提供可靠的機電一體化技術。

（3）用于電機的控制和保護的相關裝置已經(jīng)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(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)保護，但是該元件本身就有缺陷，導致機電控制與保護環(huán)節(jié)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(xiàn)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

（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(zhuǎn)化，從而帶動整個機電系統(tǒng)。眾所周知，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(shù)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(wěn)定時，說明電壓與電流處于標準值狀態(tài)。同樣，當機電系統(tǒng)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(xiàn)。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。

（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(tǒng)與硬件設備的相互結(jié)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(zhuǎn)的工作狀態(tài)。這種高負荷的作業(yè)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(xiàn)電機硬件故障，而失去正常的工作狀態(tài)。所以在機電一體化的運作管理中，需要根據(jù)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(zhuǎn)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(yǎng)護，及時更換掉磨損嚴重的部件。將一切可能發(fā)生的故障都排除在事前，為機電一體化的長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)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(wěn)定和連續(xù)性。

（3）注重機電一體化運行中的環(huán)境清理工作。電機運行環(huán)境中隨著靜電的產(chǎn)生，長期運作會吸附很多的灰塵和雜質(zhì)。如果這些物質(zhì)得不到充分的清理，就會對電機的正常運行產(chǎn)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(chǎn)生影響?？紤]到井下作業(yè)環(huán)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(huán)境條件，來加強對電機的運行保護。井下施工環(huán)境的清理，常見的就是要做好作業(yè)井下施工環(huán)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(huán)次數(shù)，同時也有利于井下的電機在運行中及時散發(fā)所產(chǎn)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(chuàng)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(shù)據(jù)的充分研究與評估，實現(xiàn)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(xiàn)現(xiàn)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(chǎn)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(xiàn)對電機狀態(tài)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(fā)展中，通過不斷積累和創(chuàng)新的循環(huán)模式，實現(xiàn)電機保護與控制的有效落實，能夠預測突發(fā)性的故障，并做出報警處理，實現(xiàn)最終有效的電機保護。

5 結(jié)語

總之，在國家經(jīng)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(fā)展。其中，機電一體化作為技術發(fā)展的典型代表，應用的范圍逐漸廣泛，其應用效果得到了業(yè)界的普遍認可。但是任何技術的發(fā)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(yè)的發(fā)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(fā)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(wěn)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(zhì)量和效率。