機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)

周廣超

摘 要：機(jī)電一體化對(duì)機(jī)械裝置技術(shù)和電子技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，為生產(chǎn)效率和效果的提升提供了強(qiáng)有力的支持。電機(jī)是機(jī)電一體化中的重要設(shè)備，其運(yùn)行情況對(duì)實(shí)際應(yīng)用效果會(huì)產(chǎn)生較大的影響，各企業(yè)需要對(duì)其控制及保護(hù)工作產(chǎn)生足夠的重視，本文對(duì)機(jī)電一體化電機(jī)構(gòu)成及工作基理進(jìn)行說(shuō)明，之后對(duì)其控制和保護(hù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；電機(jī)；控制；保護(hù)；分析

機(jī)電一體化具有動(dòng)力功能、控制功能以及信息處理功能，可為相關(guān)工作提供更多的依據(jù)和技術(shù)支持，為此其被廣泛應(yīng)用至各行業(yè)中，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)其機(jī)電一體化提出了更多更高的要求，為了使其更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，相關(guān)人員需要做好各方面研究及管控工作。下面筆者總結(jié)自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)機(jī)電一體化中電機(jī)的控制與保護(hù)進(jìn)行分析，以期為實(shí)際工作的展開(kāi)提供可供參考的建議。

1 機(jī)電一體化中電機(jī)的構(gòu)成及工作基理分析

第一，對(duì)電機(jī)構(gòu)成進(jìn)行分析。現(xiàn)階段，交流電動(dòng)機(jī)在機(jī)電一體化中比較常用，包括單相交流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)，前者在民用電器上的應(yīng)用次數(shù)較多，后者在工業(yè)上的應(yīng)用頻率較高；電機(jī)結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行驅(qū)動(dòng)和控制，其中執(zhí)行驅(qū)動(dòng)由位置傳感器及三相伺報(bào)電機(jī)組成，控制部分包括單片機(jī)，整流模塊，故障檢測(cè)，PWM波發(fā)生器以及輸入、出通道等等[1]。

第二，對(duì)電機(jī)工作基理進(jìn)行分析。電機(jī)執(zhí)行系統(tǒng)使用電流傳感器、電壓傳感器及位置傳感器進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，在檢測(cè)完成后會(huì)成功獲取逆變模塊的三相輸出電流以及電壓、閥門(mén)的位置信號(hào)，使用A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)，單片機(jī)依靠PWM波發(fā)生器實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)運(yùn)行的目標(biāo)。380伏電源全橋整流為逆變模塊提供直流電壓信號(hào)，下面對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的工作基理進(jìn)行說(shuō)明：在三相對(duì)稱電流進(jìn)入三相對(duì)稱繞組中會(huì)形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，之后轉(zhuǎn)子導(dǎo)體會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流進(jìn)行切割處理，電磁力會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子載流導(dǎo)體產(chǎn)生一定的作用，在一定時(shí)間后會(huì)形成電磁轉(zhuǎn)距，進(jìn)而使電機(jī)中的轉(zhuǎn)子進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)[2]。

2 機(jī)電一體化中電機(jī)的控制與保護(hù)分析

2.1 機(jī)電一體化中電機(jī)控制分析

第一，對(duì)電機(jī)閥位和速度的控制進(jìn)行分析。閥位和速度是電機(jī)控制中的重要內(nèi)容，各企業(yè)需要充分重視兩者的控制工作，當(dāng)前多使用雙環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn)控制兩者的目標(biāo)，雙環(huán)包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)可對(duì)電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行速度和指定發(fā)生器事先設(shè)置的速度展開(kāi)橫向?qū)Ρ?，在?duì)比及分析后會(huì)使用速度調(diào)節(jié)器對(duì)PWM波發(fā)生器的載波頻率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，從而對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制；位置環(huán)將電機(jī)位置速度的設(shè)定值和PWM波發(fā)生器給出需要的速度值作為依據(jù)實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目標(biāo)。電機(jī)大流量閥執(zhí)行結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)勻速，加速和減速三個(gè)時(shí)期，以上各時(shí)期在加速度和速度調(diào)節(jié)時(shí)間均不固定，會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化，基于此為了更好地控制電機(jī)閥位和速度，工作人員需要做好實(shí)際閥位和指定閥位橫向比較的工作，當(dāng)情況比較特殊時(shí)還需要對(duì)實(shí)際閥位、指定閥位以及其速度進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，進(jìn)而為機(jī)電一體化應(yīng)用效果的提升提供更多的保障[3]。

第二，對(duì)電機(jī)保護(hù)裝置的控制進(jìn)行分析。電機(jī)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中在種種因素影響下可能會(huì)發(fā)生逆變模塊類(lèi)的故障問(wèn)題，此種情況會(huì)變頻器輸出電壓和電流頻率的穩(wěn)定性有所降低，并且對(duì)電機(jī)運(yùn)行效果會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。使用常規(guī)電壓互感器和電流互感器不能更好地對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，工作人員需要根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)啟電機(jī)控制保護(hù)的功能，使用此功能及時(shí)獲取電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電流，比如：使用霍爾型電流互感器可對(duì)IPM輸出的三相電流進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，IPM輸出的電壓會(huì)依靠分壓電路檢測(cè)電機(jī)保護(hù)裝置，進(jìn)而對(duì)電機(jī)電流的頻率和電壓的頻率進(jìn)行有效控制。

2.2 機(jī)電一體化中電機(jī)保護(hù)分析

隨著電機(jī)使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的故障問(wèn)題，如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問(wèn)題，其運(yùn)行效果將會(huì)大打折扣，為了規(guī)避以上情況各企業(yè)需要不斷提升電機(jī)保護(hù)工作的重視程度。在實(shí)際保護(hù)過(guò)程中工作人員需要做好以下幾方面工作。

第一，對(duì)電機(jī)運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作產(chǎn)生更多的重視。前期準(zhǔn)備工作是否到位對(duì)電機(jī)運(yùn)行情況會(huì)產(chǎn)生較大的影響，工作人員需要按照規(guī)定要求對(duì)以下工作進(jìn)行落實(shí)：其一，在正式啟動(dòng)前對(duì)電源是否通電進(jìn)行檢查，對(duì)啟動(dòng)器的情況和熔絲大小與規(guī)定要求是否一致進(jìn)行判斷；其二，對(duì)轉(zhuǎn)子，負(fù)載轉(zhuǎn)軸，電機(jī)外殼以及電動(dòng)機(jī)是否準(zhǔn)確接地進(jìn)行仔細(xì)檢查，觀察負(fù)載設(shè)備啟動(dòng)準(zhǔn)備工作是否充分；其三，在電源接通后工作人員需要對(duì)電動(dòng)機(jī)，負(fù)載設(shè)備以及傳動(dòng)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行密切觀察，如果存在異常情況需要立刻斷開(kāi)電源進(jìn)行排查，在上述工作檢查通過(guò)后電機(jī)才能正式投入使用，從而保證電機(jī)安全、高效的運(yùn)行[4]。

第二，做好運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)工作。電機(jī)運(yùn)行階段比較容易出現(xiàn)故障問(wèn)題，各企業(yè)需要派專業(yè)人員使用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行二十四小時(shí)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括電壓，電流，振動(dòng)頻率，氣味以及響聲等等，通過(guò)監(jiān)測(cè)工作對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中存在的故障或者隱患等進(jìn)行及時(shí)察覺(jué)，之后到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際調(diào)查，在掌握原因后制定行之有效的方案盡快進(jìn)行處理，避免產(chǎn)生過(guò)多的負(fù)面影響，確保電機(jī)正常運(yùn)行，為企業(yè)生產(chǎn)工作順利進(jìn)行奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[5]。

第三，定期對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢修和維護(hù)。定期檢修和維護(hù)是減少電機(jī)出現(xiàn)故障問(wèn)題的重要方法，企業(yè)需要招聘技術(shù)水平及綜合素質(zhì)較高的人員組成一支高水平的檢修隊(duì)伍，其工作任務(wù)是按照事前制定的計(jì)劃完成電機(jī)檢修及維護(hù)工作。在實(shí)際工作過(guò)程中維修人員需要親自到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電機(jī)傳導(dǎo)軸承，制動(dòng)部件以及其它構(gòu)件等進(jìn)行詳細(xì)檢查，對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)情況和有無(wú)故障問(wèn)題進(jìn)行判斷，如果發(fā)現(xiàn)異常情況需要馬上在現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)排查，對(duì)故障范圍及其會(huì)產(chǎn)生何種影響進(jìn)行確定，當(dāng)故障問(wèn)題不嚴(yán)重時(shí)可立即采取措施進(jìn)行處理，當(dāng)故障問(wèn)題比較嚴(yán)重時(shí)需要及時(shí)報(bào)告給上級(jí)部門(mén)，在獲得允許后及專家分析后制定針對(duì)性對(duì)策進(jìn)行處理，保證在短時(shí)間內(nèi)解決故障問(wèn)題，將其產(chǎn)生的影響降至最低。與此同時(shí)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間使用后其中的一些零部件會(huì)出現(xiàn)老化的情況，在發(fā)現(xiàn)老化部件后維修人員需要及時(shí)上報(bào)，讓采購(gòu)部門(mén)購(gòu)進(jìn)同種類(lèi)和同規(guī)格的部件，使用全新的部件替換已經(jīng)老化的部件，保證電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，相關(guān)資料明確表示每臺(tái)電機(jī)的使用時(shí)間在十萬(wàn)小時(shí)左右，如果超過(guò)此時(shí)間電機(jī)的運(yùn)行效果和安全性將會(huì)明顯降低，如未及時(shí)更換出現(xiàn)安全意外的可能將會(huì)大大增加，基于此各企業(yè)需要做好電機(jī)工作時(shí)間的記錄工作，在到達(dá)使用壽命時(shí)需要及時(shí)進(jìn)行更換，在更換時(shí)并非必須購(gòu)進(jìn)與原來(lái)完全相同的電機(jī)，在技術(shù)不斷發(fā)展下，電機(jī)種類(lèi)及功能均向多樣化的方向發(fā)展，企業(yè)可根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)情況和要求合理引進(jìn)一些新式的電機(jī)，簡(jiǎn)化原有工作流程，進(jìn)而為機(jī)電一體化作用的發(fā)揮打下良好的基石。

3 結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)在機(jī)電一體化中占據(jù)者重要的位置，做好其控制及保護(hù)工作對(duì)機(jī)電一體化作用的發(fā)揮有較大的積極影響，并且提升電機(jī)自身運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性，此篇文章筆者對(duì)電機(jī)閥位和速度的控制、電機(jī)保護(hù)裝置的控制進(jìn)行分別說(shuō)明，針對(duì)其保護(hù)提出重視運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作、做好運(yùn)行中的監(jiān)測(cè)工作定期對(duì)電機(jī)進(jìn)行檢修和維護(hù)的措施，希望各企業(yè)能夠充分意識(shí)到電機(jī)控制和保護(hù)工作的重要性，能夠?qū)⒏黜?xiàng)工作落實(shí)到實(shí)處。

參考文獻(xiàn)

[1]于建立，張占福.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2016，6（11）：71-72.

[2]孫祥宇.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)探討[J].工業(yè)，2016（8）：00316-00316.

[3]潘彩霞.機(jī)電一體化應(yīng)用中的電機(jī)控制與保護(hù)路徑研究[J].裝備制造技術(shù)，2017（3）：208-209.