机电一体化应用中的电机控制与保护措施分析

时间：2021-07-05

周晓丽

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：本文介绍机电一体化的概念及其在技术应用中进行电机控制与保护的常见问题，从合理管控、定期检测、环境清理的角度提出加强机电一体化中电机控制与保护的相关路径，并揭示面向未来的技术展望。

关键词：机电一体化；应用；电机；控制；保护；路径

0引言

在国家的经济实力不断增强的同时，科技力量也逐渐成为一生产力。面对有利的发展环境，科学技术的发展不断有新的突破。这表现在公路建设中，混凝土搅拌站对于机电一体化技术的应用。尽管机电一体化的技术应用已经了很多的成绩。但是在发展过程中，我们还须要正视相关的一些难题。从可持续发展的观点来加强实施机电一体化技术，对电机的有效控制和保护进行研究。本文结合混凝土搅拌站中对机电一体化发展的电机控制与保护进行了论述。

1概述

机电一体化就是借助电子信息技术进行的机械设备信息处理。通过软件与硬件设备的组合，实现机械装置的功能操控。据悉，机电一体化概念早在1972年提出。虽然当时的科学技术并不发达，但已经能够借助简单的编程来进行一些机电产品的性能完善和操控。在公路建设方面，将机电一体化应用到混凝土的搅拌实施中，大提升了施工效率和混凝土的搅拌质量，从而机电一体化已逐渐作为一门新型的科技。因其自身优越的低能耗、多功能及高可靠性等特点，在混凝土搅拌站的发展和应用上得到了高度的认可。

2机电一体化技术应用中进行电机控制及保护常见问题

2.1电机的控制及保护硬件不满足要求。

当前用于机电一体化中的电机保护的装置，都是以电磁及电热理论为基础所创建。同时在保护装置中，有熔断器及电磁继电器等硬件设施。从保护装置在当前机电一体化运用的实际效果来看，短时间内能够实现电机的科学保护。但从长远发展来看，其综合性保护装置仍不够完善。这主要是一些零件在信息处理的敏感度和准确性上存在一定误差。实践表明，生产中的很多事故、问题都与机电系统的失控有一定的关系。另外一种情况是，当电机保护与控制系统进行电机运行检测时，遇到突发情况进行信息的反馈时，信息传输终端导致信息缓冲，而这个时间也正是系统比较容易出现故障的时间。所以说硬件系统达不到实际要求，就导致电机的控制与保护也无法完全符合实际的需求。

2.2工作与井下机电设备应用上的常见问题。

虽然专门用于井下作业的机电一体化技术还未完全得到推广和应用。但是考虑到井下施工的特殊性，事故的频发性，需要将井下机电设备的应用作为主要研究方向来考虑，合理的保护和控制电机，有效提升井下作业的安全性和效率性。机电设备在井下作业中存在很多问题，这就导致电机控制得不到有效实施，电机的一些正常功能得不到发挥。拿鼠笼式的异步电机来说，其在井下作业中，很容易出现一些应用上的故障，从而影响整体的电机运行效率。进而会出现一些链式反应，导致发生更多的故障。为此，必须加强对电机的控制与保护研究，为井下作业提供可靠的机电一体化技术。

2.3用于电机的控制和保护的相关装置已经不太符合新的技术要求。

目前，很多在用的电机保护装置都是沿用传统的装置，显得比较陈旧和落后。面对不断更新的机电一体化技术及前的应用，其保护装置没有理想的保护效果。同时，现代模式下的电机控制及保护都主要以电热与电磁两种原理作为条件，应用热继电器与熔断器的过载保护以及短路功能实现保护，但是该元件本身就有缺陷，导致机电控制与保护环节存在诸多问题，所以在未来的设计中，应该重视设计、控制的融合，实现机电控制保护装置的多样化。

3加强机电一体化中电机控制与保护的相关路径

3.1合理管控电机的电压与电流。

机电一体化在工作中的主要核心是电机。电机借助电力能源进行工作。运行中通过电磁、电热的相互转化，从而带动整个机电系统。众所周知，电力运行中的电压和电流是两个主要的参考指标。电机的运行功率与这两个参数有直接的关系。实际的机电一体化运行中，不同的电机有着不同的荷载电流和电压，也就是额定功率。当一部电机运行稳定时，说明电压与电流处于标准值状态。同样，当机电系统运行不畅或者是故障时，在电流或者电压方面也会有对应的体现。电流及电压的测量非常简单，可以借助先进的仪器进行。电压异常会导致电阻设备性故障。电流异常，会有短路或者短路的电流故障。所以，对于电机运行中的控制和保护，可以通过对电流及电压的及时测量、观察加以排除故障。

3.2加强机电一体化运行中的设备定期检测。

机电一体化是信息系统与硬件设备的相互结合。而电机是为机电一体化的运行提供足够动力的装置。作为电机本身来说，其可能长时间处于连轴运转的工作状态。这种高负荷的作业会导致电机硬件设备存在不同程度的磨损。长期下去，就会出现电机硬件故障，而失去正常的工作状态。所以在机电一体化的运作管理中，需要根据设计情况对电机进行定期的全面检查，查看电机的硬件性能和轴承运转的情况，以及相关制动部件的工作能力等。需要维修的要及时进行维修，不需要维修的要进行合理的养护，及时更换掉磨损严重的部件。将一切可能发生的故障都排除在事前，为机电一体化的长期稳定运转提供良好的**。另外，在电机的定期检查方面，还要注意每类电机的使用寿命，一般在4～10万个小时不等。当电机总体使用时间过设备的服役时间时，就要及时的淘汰设备，确保整个机械设备运行的长期稳定和连续性。

3.3注重机电一体化运行中的环境清理工作。

电机运行环境中随着静电的产生，长期运作会吸附很多的灰尘和杂质。如果这些物质得不到充分的清理，就会对电机的正常运行产生阻碍。特别是井下的机电一体化运行，灰尘得不到及时清理，通风不良，都会导致电机早早进入故障模式。同时，灰尘的长时间积累还会对电机的运行功率产生影响。考虑到井下作业环境的复杂性和恶劣性，在机电设备的运行中，维护与检测都比较困难。这时就要通过尽量改善电机的运行环境条件，来加强对电机的运行保护。井下施工环境的清理，常见的就是要做好作业井下施工环境中通道的清洁工作，降低电机运行过程中灰尘的吸附密度。及时进行井下通风通道的疏通，提升井下空气的循环次数，同时也有利于井下的电机在运行中及时散发所产生的热量。

4电机控制与保护的未来技术展望

从当前的机电一体化技术运用来看，对于电机的保护装置，未来将主要围绕故障进行模型创建和准确的模仿计算来进行。在故障模拟与计算中，将会把相位及突破等量化的东西进行故障类型的检测确定。通过测试数据的充分研究与评估，实现对量化的具体工作研究。这也是有效提升电机有效保护和增强继电保护装置度的有效措施。通过采用这些方式，不仅实现现有电机的保护，还能够为后期的电机保护理论研究奠定比较扎实的基础。这在进行保护装置的突破性研究方面，帮助上比较**。另外，未来的电机保护与控制，将会主要依托新型技术力量及产品的运用来进行。通过对实际运行电机工况的具体检测，以不同的电机装置输出不同的信息来实现对电机状态的确定。对这些信息的采集进行汇总分类，以对比的形式来准确的划分故障类型，从而更加方便后期围绕故障类型进行针对性的电机保护。在未来的机电一体化发展中，通过不断积累和的循环模式，实现电机保护与控制的有效落实，能够预测突发性的故障，并做出报警处理，实现终有效的电机保护。

5安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型

5.1产品简介

ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

5.2产品选型

产品功能

说明：“√”表示具备“■”表示可选

6结语

总之，在国家经济与科技水平不断提升的过程中，电子技术的应用得到不断发展。其中，机电一体化作为技术发展的典型代表，应用的范围逐渐广泛，其应用效果得到了业界的普遍认可。但是任何技术的发展都是一个循序渐进的过程，在机电一体化技术的实施中，还存在一些技术难题，这对机电事业的发展来说不利。为此，必须正视机电一体化中的电机控制与保护研究，尽量降低电机事故的发生概率。同时合理有效的制定故障的排除措施，以确保机电运行的安全性和稳定性。这才能有效地提升机电一体化在公路建设中混凝土的搅拌质量和效率。

【参考文献】

[1]杜秀琴.浅谈电机在机电一体化技术中的保护[J].科技与应用，2015，（6）.

[2]王晓辉.浅谈机电一体化应用中的电机控制与保护[J].机电信息，2012，（12）.

[3]李宗敏.机电一体化应用中的电机控制与保护路径简述[J].中国设备工，2018，（08）.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.

18721096061

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