機電一體化應(yīng)用中的電機控制與保護措施分析

時間：2021-07-05作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：237

周曉麗

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘  要：本文介紹機電一體化的概念及其在技術(shù)應(yīng)用中進行電機控制與保護的常見問題，從合理管控、定期檢測、環(huán)境清理的角度提出加強機電一體化中電機控制與保護的相關(guān)路徑，并揭示面向未來的技術(shù)展望。

 

關(guān)鍵詞：機電一體化；應(yīng)用；電機；控制；保護；路徑

 

0引言

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一生產(chǎn)力。面對有利的發(fā)展環(huán)境，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷有新的突破。這表現(xiàn)在公路建設(shè)中，混凝土攪拌站對于機電一體化技術(shù)的應(yīng)用。盡管機電一體化的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)了很多的成績。但是在發(fā)展過程中，我們還須要正視相關(guān)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(shù)，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(shù)進行的機械設(shè)備信息處理。通過軟件與硬件設(shè)備的組合，實現(xiàn)機械裝置的功能操控。據(jù)悉，機電一體化概念早在1972年提出。雖然當時的科學(xué)技術(shù)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(shè)方面，將機電一體化應(yīng)用到混凝土的攪拌實施中，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(yīng)用上得到了高度的認可。

2機電一體化技術(shù)應(yīng)用中進行電機控制及保護常見問題

2.1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(chǔ)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(shè)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(xué)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(guān)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(dǎo)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(dǎo)致電機的控制與保護也無法完全符合實際的需求。

2.2工作與井下機電設(shè)備應(yīng)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(shù)還未完全得到推廣和應(yīng)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(shè)備的應(yīng)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(shè)備在井下作業(yè)中存在很多問題，這就導(dǎo)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(yīng)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(yīng)，導(dǎo)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(shù)。

2.3用于電機的控制和保護的相關(guān)裝置已經(jīng)不太符合新的技術(shù)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(shù)及前的應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(shè)計中，應(yīng)該重視設(shè)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(guān)路徑

3.1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(guān)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(yīng)的體現(xiàn)。電流及電壓的測量非常簡單，可以借助**的儀器進行。電壓異常會導(dǎo)致電阻設(shè)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。

3.2加強機電一體化運行中的設(shè)備定期檢測。

機電一體化是信息系統(tǒng)與硬件設(shè)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(dǎo)致電機硬件設(shè)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(shè)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(guān)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**。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過設(shè)備的服役時間時，就要及時的淘汰設(shè)備，確保整個機械設(shè)備運行的長期穩(wěn)定和連續(xù)性。

3.3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(dǎo)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。考慮到井下作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性，在機電設(shè)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(shù)展望

從當前的機電一體化技術(shù)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(chǔ)。這在進行保護裝置的突破性研究方面，幫助上比較**。另外，未來的電機保護與控制，將會主要依托新型技術(shù)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，通過不斷積累和的循環(huán)模式，實現(xiàn)電機保護與控制的有效落實，能夠預(yù)測突發(fā)性的故障，并做出報警處理，實現(xiàn)終有效的電機保護。

5安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能?？膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

5.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能






                                說明：“√”表示具備“■”表示可選

 

6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(shù)的應(yīng)用得到不斷發(fā)展。其中，機電一體化作為技術(shù)發(fā)展的典型代表，應(yīng)用的范圍逐漸廣泛，其應(yīng)用效果得到了業(yè)界的普遍認可。但是任何技術(shù)的發(fā)展都是一個循序漸進的過程，在機電一體化技術(shù)的實施中，還存在一些技術(shù)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(shè)中混凝土的攪拌質(zhì)量和效率。

【參考文獻】

[1]杜秀琴.淺談電機在機電一體化技術(shù)中的保護[J].科技與應(yīng)用，2015，（6）.

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[3]李宗敏.機電一體化應(yīng)用中的電機控制與保護路徑簡述[J].中國設(shè)備工，2018，（08）.

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.


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