基于機電一體化中的電機控制與保護

邢巖峰

摘 要：電機控制與保護在機電一體化系統(tǒng)中的有效落實，一方面能夠根據(jù)電機運行狀況提供適當?shù)谋Ｗo措施，避免意外故障對電力系統(tǒng)其他設備造成損傷；另一方面，憑借控制管理方案，更能夠細致調控電機運行環(huán)境，以此滿足企業(yè)經濟與功能可持續(xù)化的發(fā)展需要。本文基于機電一體化構成與原理展開分析，在明確電機控制與保護措施同時，期望能夠為后續(xù)機電一體化系統(tǒng)的構建提供良好參照。

關鍵詞：機電一體化；電機控制；保護措施；原理分析

1 機電一體化電機構成與原理概述

1.1 電機構成分析

機電一體化系統(tǒng)在電機選擇時多選用交流電動機，此類電動機也可分為單相交流電動機與三相異步電動機。其中，單相交流電動機多用于民用電器，而三相異步電動機則更適用于工業(yè)生產。從電機結構角度來看，內部功能性結構主要分為執(zhí)行驅動與控制單元。其中執(zhí)行驅動由傳感器及電機組成，而控制單元則包括單片機、PWM波發(fā)生器與整流模塊等組成，以便數(shù)據(jù)信號通過單片機對驅動系統(tǒng)提供指令，使電機系統(tǒng)能夠正常使用。

1.2 工作原理分析

電機執(zhí)行系統(tǒng)使用電流傳感器、電壓傳感器及位置傳感器進行相關檢測，在檢測完成后會成功獲取逆變模塊的三相輸出電流以及電壓、閥門的位置信號，使用A/D轉換后進入單片機，單片機依靠PWM波發(fā)生器實現(xiàn)控制電機運行的目標。380伏電源全橋整流為逆變模塊提供直流電壓信號，下面對三相異步電動機的工作基理進行說明：在三相對稱電流進入三相對稱繞組中會形成圓形旋轉磁場，之后轉子導體會對旋轉磁場的感應電動勢及電流進行切割處理，電磁力會對轉子載流導體產生一定的作用，在一定時間后會形成電磁轉距，進而使電機中的轉子進入轉動狀態(tài)。

2 機電一體化電機控制分析

2.1 電機閥位與速度控制

閥位和速度是電機控制中的重要內容，各企業(yè)需要充分重視兩者的控制工作，當前多使用雙環(huán)控制方法實現(xiàn)控制兩者的目標，雙環(huán)包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)可對電機設備的運行速度和指定發(fā)生器事先設置的速度展開橫向對比，在對比及分析后會使用速度調節(jié)器對PWM波發(fā)生器的載波頻率進行相應的調整，從而對電機轉速進行有效控制；位置環(huán)將電機位置速度的設定值和PWM波發(fā)生器給出需要的速度值作為依據(jù)實現(xiàn)控制電機轉速的目標。電機大流量閥執(zhí)行結構在實際運行過程中會出現(xiàn)勻速，加速和減速三個時期，以上各時期在加速度和速度調節(jié)時間均不固定，會出現(xiàn)不同程度的變化，基于此為了更好地控制電機閥位和速度，工作人員需要做好實際和指定閥位橫向比較的工作，當情況比較特殊時還需要對實際閥位、指定閥位以及其速度進行準確計算，為機電一體化應用效果的提升提供更多的保障。

2.2 電機保護裝置控制

在電機運行過程中，通常會因為外界環(huán)境等影響對電機元件造成損傷，若不及時對受損元件進行處理，則極易出現(xiàn)電機運行故障，使其他企業(yè)功能設備的使用受到損害。根據(jù)以往電機保護資料可知，常規(guī)的保護裝置主要采用電壓互感器與電流互感器，雖然能夠有效鑒別電力系統(tǒng)內部短路與斷路的問題，但伴隨現(xiàn)代機電一體化技術的不斷拓展，此類措施已經無法再對電機進行更細致的控制，因此必須根據(jù)實際情況提供單機控制保護措施，才能避免系統(tǒng)運行存在風險。比如：使用霍爾型電流互感器可對IPM輸出的三相電流進行準確測量，IPM輸出的電壓會依靠分壓電路檢測電機保護裝置，進而對電機電流的頻率和電壓的頻率進行有效控制。

3 機電一體化電機保護分析

3.1 重視電機運行保護工作

首先，在電機運行前，管理人員需要對電源連接狀況進行檢查，確保啟動器與熔絲等設備與系統(tǒng)規(guī)定要求相匹配，以便為電機運行質量提供保障。其次，管理人員需要根據(jù)轉子、負載轉軸與外界判斷電動機是否存在問題，并經過負載設備試運行判斷是否工作充分。最后，在電源系統(tǒng)連接電機時，管理人員需要對負載設備和傳動裝置運行狀況進行細致觀察，若存在異常狀況則必須第一時間斷開電源，并對異常部位進行細致檢查，確保問題解決才能重新將電機連接入電力系統(tǒng)內。

3.2 落實電機運行監(jiān)督工作

根據(jù)以往電機系統(tǒng)運行資料可知，電機忽然出現(xiàn)故障問題的狀況比較常見，通常是由于電機設備老化或使用環(huán)境影響對電機穩(wěn)定運行造成的影響。因此，管理人員需要借助先進的技術與設備對運行環(huán)境進行實時化監(jiān)督，確保檢測內容較為全面且數(shù)據(jù)檢測真實，才能確保及時察覺電機運行可能潛在的故障隱患，以此將數(shù)據(jù)傳遞至檢修平臺，以便電機潛在故障風險能夠被解決，避免對電機運行系統(tǒng)內的其他設備造成損傷，以此保障企業(yè)功能與經濟體系運行質量與可靠性。

3.3 定期對電機檢修與維護

定期檢修和維護是減少電機出現(xiàn)故障問題的重要方法，企業(yè)需要招聘技術水平及綜合素質較高的人員組成一支高水平的檢修隊伍，其工作任務是按照事前制定的計劃完成電機檢修及維護工作。在實際工作過程中維修人員需要親自到現(xiàn)場對電機傳導軸承，制動部件以及其它構件等進行詳細檢查，對其運轉情況和有無故障問題進行判斷，如果發(fā)現(xiàn)異常情況需要馬上在現(xiàn)場展開排查，對故障范圍及其會產生何種影響進行確定，當故障問題不嚴重時可立即采取措施進行處理，當故障問題比較嚴重時需要及時報告給上級部門，在獲得允許后及專家分析后制定針對性對策進行處理，保證在短時間內解決故障問題，將其產生的影響降至最低。與此同時電機長時間使用后其中的一些零部件會出現(xiàn)老化的情況，在發(fā)現(xiàn)老化部件后維修人員需要及時上報，讓采購部門購進同種類和同規(guī)格的部件，使用全新的部件替換已經老化的部件，保證電機正常運轉。

另外，根據(jù)以往電機故障資料可知，電機使用時長在達到十萬小時左右時，通常電機運行效果與安全系數(shù)會呈現(xiàn)明顯的降低趨勢，在此期間若管理人員并未作出有效的防治措施，從而任由電機繼續(xù)使用，則勢必會影響電機設備使用的安全性。因此，在電機工作期間，管理與檢修人員需做好電機記錄工作，確定使用壽命與啟動時長后，再根據(jù)市場環(huán)境與性能需求選擇更適宜的電機產品。根據(jù)近些年經濟與技術發(fā)展狀況可知，電機在種類與性能方面都得到了不同程度完善，在企業(yè)經濟可持續(xù)發(fā)展理念下，合理引用信息電機能夠進一步提升工作質量，才能通過穩(wěn)定且可靠的能源供給為后續(xù)機電一體化系統(tǒng)的構建奠定堅實的基礎。

4 結束語

電機控制與保護措施在機電一體化系統(tǒng)中的有效落實，不但能夠根據(jù)電力系統(tǒng)運行環(huán)境提供更全面的技術保障措施，以此降低電力運行故障出現(xiàn)的概率，同時憑借控制方案，更能夠借助數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)調整電機運行狀態(tài)，以便為后續(xù)電力系統(tǒng)調度等工作的開展提供幫助。故而，在論述機電一體化中的電機控制與保護期間，必須明確電機運行潛在風險與常見問題，在研究電機結構與原理同時，提供具備針對性的優(yōu)化解決方案，才能為后續(xù)機電一體化技術的開展提供更全面的保障。

參考文獻

[1]于建立，張占福.機電一體化中的電機控制與保護探討[J].現(xiàn)代工業(yè)經濟和信息化，2016，6（11）：71-72.

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

[3]許建華.機電一體化中的電機控制與保護研究[J].建筑工程技術與設計，2016（13）.

[4]潘彩霞.機電一體化應用中的電機控制與保護路徑研究[J].裝備制造技術，2017（3）：208-209.