機(jī)電一體電動(dòng)機(jī)的控制與保護(hù)

周亮海

蕪湖新興鑄管有限責(zé)任公司 安徽蕪湖 241080

電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)直接關(guān)系到電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，保證電動(dòng)機(jī)可以安全穩(wěn)定的運(yùn)行。但是現(xiàn)階段，電動(dòng)機(jī)在使用過程中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生故障，造成供電設(shè)備無法正常運(yùn)行，因此，加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作成為目前的主要任務(wù)，本文就對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)控制的電氣保護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行探究，以期為電動(dòng)機(jī)控制工作提供參考依據(jù)。

1 機(jī)電一體化中電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的硬件設(shè)計(jì)及原理

1.1 系統(tǒng)工作原理

霍爾電流，電壓傳感器和位置傳感器可以檢測(cè)三相輸出電流，電壓和閥門位置信號(hào)。這三個(gè)在A/D轉(zhuǎn)換之后由單片微處理器處理，并且產(chǎn)生PWM波并光電耦合到逆變器模塊IPM,以這種方式，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速和閥位置的控制。

1.2 控制系統(tǒng)各種功能部件的選擇和設(shè)計(jì)

首先，單片機(jī)：?jiǎn)纹瑱C(jī)稱為單片機(jī)（微控制器）。與其他微處理器相比，它強(qiáng)調(diào)自供電，其最大的優(yōu)點(diǎn)是它的小尺寸可以在儀器內(nèi)部使用。在控制系統(tǒng)中選擇8031微控制器。8031MCU由INTEL生產(chǎn)，將在系統(tǒng)中執(zhí)行以下信號(hào)處理：接收閥門切換信號(hào)并傳輸由三相PWM波形發(fā)生器處理的信號(hào)。IPM發(fā)送的異常信號(hào)及時(shí)處理。由模擬輸入端口接收的諸如I和U的檢測(cè)信號(hào)被處理以發(fā)送系統(tǒng)操作狀態(tài)信號(hào)。第二，三相PWM波發(fā)生器：模擬和數(shù)字方法都可以產(chǎn)生PWM波。MITEL生產(chǎn)的SA8282三相PWM波形發(fā)生器不僅能夠使PWM波控信號(hào)滿足智能功率模塊的高要求，還能確保微處理器執(zhí)行檢測(cè)和控制等功能所需的時(shí)間。第三，智能逆變模塊IPM：電機(jī)電源通常采用智能電源模塊IPM。這是因?yàn)橹聞?dòng)器尺寸小且可靠性高。日本制造的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)中三相異步電動(dòng)機(jī)的要求。功率小于5.50kW，額定電壓380V，功率因數(shù)0.750。通過電源開關(guān)，驅(qū)動(dòng)器和制動(dòng)電路，電路保護(hù)和高溫問題以及報(bào)警信號(hào)輸出的組合實(shí)現(xiàn)了電源模塊的高性能。第四，位置檢測(cè)電路：位置檢測(cè)電路為致動(dòng)器提供位置信號(hào)，其占據(jù)致動(dòng)器中的重要位置。選擇位置傳感器的型號(hào)直接影響整個(gè)信號(hào)傳輸過程。在這種情況下，使用脈沖數(shù)字傳感器，其克服了電動(dòng)致動(dòng)器中的線繞電位計(jì)的短壽命，差動(dòng)變壓器的短線性區(qū)域和不令人滿意的溫度特性。盡管選擇了導(dǎo)電塑料電位器，但存在精度差的缺點(diǎn)。脈沖數(shù)字傳感器是一種新型的非接觸式傳感器，具有高精度，高穩(wěn)定性，無線區(qū)域限制和溫度限制，可滿足位置檢測(cè)電路的要求。第五，電壓，電流和檢測(cè)：電機(jī)的轉(zhuǎn)矩可以通過電壓和電流獲得，以及電機(jī)可能出現(xiàn)的問題，如缺相保護(hù)，逆變模塊和逆變器輸出電路的短路等。普通電流和電壓互感器的頻率不能控制在0-50Hz范圍內(nèi)，不能滿足變頻器的要求。第六，通訊接口：系統(tǒng)的串行通訊接口必須使用MAX232連接并遠(yuǎn)程控制電腦。第七，時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路是一個(gè)提供時(shí)間和日歷的電路，它在計(jì)算速度和周期控制和采樣中起著重要作用。在這種情況下選擇的DS12887時(shí)鐘電路的特點(diǎn)是包含不容易丟失的RAM，確保足夠的存儲(chǔ)空間和長(zhǎng)期使用的有效數(shù)據(jù)。第八，液晶顯示：控制系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話提出了新的挑戰(zhàn)。MGLS12832液晶顯示模塊使這個(gè)問題成為可能。MGLS12832LCD模塊可配置為顯示選擇菜單。在菜單中，扭矩，電機(jī)，閥門，極限，參數(shù)和通訊的值在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)設(shè)，以便以后可以設(shè)置或調(diào)試這些參數(shù)。并且液晶顯示器可以結(jié)合文本生動(dòng)且直觀地顯示繁瑣的數(shù)據(jù)。

2 電動(dòng)機(jī)控制的電氣保護(hù)環(huán)節(jié)分析

2.1 電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的過載保護(hù)工作分析

電動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間的工作過程中，就會(huì)出現(xiàn)超載運(yùn)行的情況，在此種情況下，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的絕緣層老化、溫度過高、使用壽命下降。因此，面對(duì)此種情況，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的過載保護(hù)工作，保證電動(dòng)機(jī)在使用過程中電流數(shù)值，進(jìn)而降低電流對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的危害程度，保證電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通常情況下，相關(guān)人員對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的過載情況進(jìn)行保護(hù)可以從以下兩個(gè)方面展開：一方面，由于電動(dòng)機(jī)在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)熱量上升的情況，一旦熱量達(dá)到一定數(shù)值，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)在工作過程中瞬間產(chǎn)生短路的情況，影響電動(dòng)機(jī)的正常使用，所以在此種情況下，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)工作，安裝熔斷器熔體等設(shè)備，保證經(jīng)過電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電流數(shù)值在一個(gè)安全的范圍內(nèi)。另一方面，由于電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的過載保護(hù)工作與過電流保護(hù)工作有著強(qiáng)烈的差異性，所以相關(guān)人員在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)工作過程中需要使用專門的保護(hù)措施，保證熱繼電器發(fā)熱元件的額定電流在一個(gè)固定的范圍內(nèi)，從而保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。

2.2 電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的短路保護(hù)工作分析

現(xiàn)階段，電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中最常見的故障就是短路，短路問題一旦出現(xiàn)，就會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的正產(chǎn)使用產(chǎn)生影響，造成社會(huì)生產(chǎn)效率嚴(yán)重下降。而電動(dòng)機(jī)在工作過程中出現(xiàn)短路故障的原因包含多種，最常見的就是電動(dòng)機(jī)在使用過程中導(dǎo)線絕緣層發(fā)生破損、線路出現(xiàn)故障等等，在此種情況下，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)損壞，無法繼續(xù)正常工作。因此，面對(duì)此種情況，相關(guān)人員就需要對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)加強(qiáng)短路保護(hù)工作，具體可以從以下兩個(gè)方面展開：一方面，當(dāng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)生短路故障問題后，相關(guān)人員需要將電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的電源線路快速切除，然后在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備上安裝熔斷器、斷路器等保護(hù)裝置，保證電動(dòng)機(jī)的正常使用。另一方面，相關(guān)人員在對(duì)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備安裝保護(hù)裝置過程中，需要嚴(yán)格按照安裝流程進(jìn)行安裝，保證每相上都安裝有熔斷器、斷路器等裝置，從而保證電動(dòng)機(jī)的正常工作。

3 結(jié)語

總之，智能執(zhí)行器依靠其液晶顯示技術(shù)來測(cè)量，確定和執(zhí)行三合一創(chuàng)新。機(jī)械的發(fā)展逐漸變得模塊化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，自動(dòng)化和綠色化。在這個(gè)時(shí)代的背景下，智能執(zhí)行器為電動(dòng)執(zhí)行器的研發(fā)開辟了新的道路，同時(shí)又順應(yīng)了科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和對(duì)安全生產(chǎn)的不斷需求。