機電一體化應用中的電機控制與保護路徑分析

孫道兵

（合肥濱湖職業(yè)技術學院，安徽 合肥 230601）

1.引言

現(xiàn)階段，電機控制與保護路徑已經(jīng)變?yōu)橐粋€專業(yè)性較強的項目，社會各界對于電機的控制與保護要求也隨之有所增長。但就目前我國的控制與保護工作而言，其自身還是存在許多不完善的地方，必須要對其開展一定的探究?；诖?，就相關的文獻與資料，首先分析機電一體化的發(fā)展趨勢，再就電機控制與保護存在的不足和問題開展一定的分析，最后就電機控制和路徑保護給相關工作人員提供了一些方法與經(jīng)驗，對其在相關工程中的應用以及未來發(fā)展狀況做了如下幾點分析，并為相關工程提供有用的借鑒，保障電機設備可以順利、正常地投入到生產(chǎn)工作中。

2.機電一體化發(fā)展趨勢

微控制器為機電發(fā)展奠定基礎，并逐漸產(chǎn)生數(shù)控機床等。機電一體化是多種現(xiàn)代技術的結合體，其自身最大的優(yōu)勢就是不需要依靠工作人員進行操作，憑借自身自動化技術就可以記錄、獲取、傳輸，詳情見圖1。與此同時，還具備檢測功能，檢驗各項數(shù)據(jù)，并及時上報，從而讓傳統(tǒng)器件獨立工作模式得到改變，帶來了極大便捷。隨著計算機的不斷發(fā)展，遠程監(jiān)控技術對機電一體化產(chǎn)品產(chǎn)生影響，也對社會各界的各個行業(yè)的發(fā)展與進步都有著很大的促進作用。此外，在機電一體化進程中會遇到各種各樣的問題，所以相關工作人員必須要關注所遇到的各類問題，并不斷地進行處理與解決相關問題，推動相關行業(yè)的不斷發(fā)展。

圖1 機電一體化示意圖

3.機電一體化應用的必要性

機電一體化應用可以有效地提高生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)各項工序的穩(wěn)定性，并依靠其高質量的運算能力，保障其精準度。機電一體化應用可以讓工作人員遠程監(jiān)控生產(chǎn)工作，在有需要時向其下達相關指令，優(yōu)化與監(jiān)管工作，保障施工安全性，有連鎖保護功能，能夠保障設備的穩(wěn)定安全運行。一體化機電設備可以具備完善的預警系統(tǒng)，開展一定的監(jiān)視與保護工作，自動地檢驗在工作過程中的各項數(shù)據(jù)，并及時地上報給相關工作人員其所存在的問題，從而減少了工作過程中的操作失誤與偏差，避免對相關企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。

4.機電一體化中電機控制與保護工作存在的問題

4.1 無法滿足新技術對傳統(tǒng)裝置的要求

由于電機控制以及保護方面的創(chuàng)新不明顯，所以傳統(tǒng)裝置已經(jīng)無法適應科學的不斷發(fā)展。機電一體化處于機械技術與微電子技術交匯之處，詳情見圖2。設備應用于井下時，極容易會受到環(huán)境等各方面的影響，出現(xiàn)一系列的操作問題，從而造成一系列的安全事故，對相關企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。

圖2 機電一體化與機械與微電子技術的關系示意圖

4.2 用電問題

電機保護裝置模式有電熱、電磁兩種，現(xiàn)階段大量的機械化系統(tǒng)都實現(xiàn)了機電一體化。而一般情況下，電機所承受的工作量都是相對較大的，基本上都是持續(xù)處于一個運轉的狀態(tài)中，以至于極為容易會出現(xiàn)電路問題。因此，大量的企業(yè)在進行選購電機的過程中，常常都會忽略掉電能損耗等問題，從而使得電機在工作過程中可能會出現(xiàn)一定的用電風險。

4.3 井下機電設備存在一定的不足

現(xiàn)階段，伴隨著井下事故頻率發(fā)生，所以電機設備的電子化急需要進行一定的推廣與創(chuàng)新。但現(xiàn)如今井下機電設備存在一定的不足，機電一體化還不完善，直接降低了電機的控制以及保護的效率與品質。此外，井下作業(yè)最常見的是鼠籠式異步電機，但其安全性還有待提高?；诖?，相關工作人員需要關注這一系列的安全問題，保障井下機電設備可以順利、正常以及高效地投入到生產(chǎn)工作中，并不斷地進行處理與解決相關問題，推動相關行業(yè)的不斷發(fā)展。

5.機電一體化中對電機控制和路徑保護的加強

5.1 強化對相關裝置的周期性定檢，設置保護控制裝置設備

對機電一體化設備開展監(jiān)控和檢查，了解其運行狀態(tài)，開展周期性定檢工作，工作人員對設備中的隱患進行排查，并對故障原因進行詳細記錄，保障各個零部件都可以受到全方面的檢測，推動設備運行狀態(tài)的穩(wěn)定，避免對相關企業(yè)帶來的經(jīng)濟損失。此外，還可以實現(xiàn)了系統(tǒng)自動故障報警功能，實現(xiàn)紅外探測器、煙霧報警器等設備的接入功能，一旦現(xiàn)場出現(xiàn)故障，就可以聯(lián)動報警。故障部位可以進行智能語音報警，方便相關維修人員盡快到達故障地點進行維修。分析與找到主要風險源，為風險控制提供了一個有用的依據(jù)。在現(xiàn)場工作中，需要對現(xiàn)場工作的質量進行一定的分析與計算，制定出一個循環(huán)圖，使用系統(tǒng)動力學原理，并及時地進行風險處理，嚴格遵守風險控制原則。這樣一來就可以實現(xiàn)機電一體化設備的保護控制裝置，推動其充分的發(fā)展自動化，引入相應的網(wǎng)絡技術，重視發(fā)展與改革網(wǎng)絡技術，保障機電設備可以高效地投入到生產(chǎn)工作中。詳情見圖3。

圖3 機電一體化設計圖

5.2 電機用電問題的解決策略與方法

首先，進行電機系統(tǒng)電路、電能損耗監(jiān)測工作，采用傳感器監(jiān)測方法，各個工作人員還需要盡可能地了解清楚電能損耗等問題，并使用技術讓電流、電壓等保持在安全范圍中。此外，還需要選用監(jiān)測設備—霍爾型電流互感器，對電壓及IPM 輸出三相電流監(jiān)測，并發(fā)出預警。對于電能損耗等方面的問題，可以使用用電監(jiān)控儀器來繪制損耗圖，并通過制圖來找到解決方案。需要注意的是，在進行一些人為操作的過程中，特別要關注設備的啟動與關閉的開關，根據(jù)事先設定的規(guī)則要求，結合實際運行過程中的生產(chǎn)需求對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，最終傳遞到系統(tǒng)的控制中心。此外，還需考慮各類故障問題，配置一系列適合的保護裝置，保障電機處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.3 電機的日常維護和保養(yǎng)

首先，在使用之前，需檢查電機，確定其處于通電狀況，還需觀察其裝置性能是否存在問題。并需要將維護保養(yǎng)任務與不同操作相互對比，弄清楚要求與任務，對于基礎的參數(shù)要有十分清晰的認識，并結合實際情況制定完善的工作計劃，開展事先布置。其次，是需開展一定的監(jiān)護工作，一一排查所出現(xiàn)的故障以及問題，只要電機設備出現(xiàn)一定的質量問題，就直接會給工作的品質與效率帶來嚴重的影響。工作中所使用的材料主要是零配件、成品以及半成品等，如果在監(jiān)護的過程中出現(xiàn)質量不符合相關規(guī)定的物資設備，并且沒有被及時發(fā)現(xiàn)或者替換，那么就極有可能帶來嚴重的并且無法預測的安全問題。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況出現(xiàn)，需立即斷電。第三，就是日常的養(yǎng)護工作，定期開展保養(yǎng)工作，保障電機使用壽命，設立起科學化的管理制度，推動充分地保障監(jiān)督管理工作的質量。

5.4 提升機電設備的綜合能效，加強對機電設備管理人員的培訓

首先需要對部分機電設備進行一定的優(yōu)化改造，降低其運作能耗，減少設備運行的浪費，讓可編程變流器配置到繼電器中，再在特定位置設置完備的控制系統(tǒng)，經(jīng)過改造后提升設備的各項作業(yè)性能，增強了相關工程的抵抗以及運行能力，在完成關鍵因素的工作之后，需要嚴格地遵守每一個環(huán)節(jié)的程序與規(guī)范，落實好監(jiān)管制度，最大程度地保障設備管理工作的質量，提高保障資源的合理利用，保障相關工程的穩(wěn)定性與高效率。此外，相關企業(yè)需要著重加強對相關技術人員的培訓工作。技術人員的能力與素養(yǎng)直接影響著工作最終的品質，只要有一個環(huán)節(jié)部分出現(xiàn)錯誤，就會直接影響到設備的應用。只有擁有較高技術水平的技術人員，才能最大程度地發(fā)揮設備的作用與優(yōu)勢。要讓技術人員到廠或生產(chǎn)廠家學習，加強企業(yè)間的合作，從而在一定程度上推動機電一體化設備管理人員自身的技術水平與能力。

6.結語

相關工作人員需加強機電一體化中的電機控制和路徑保護，強化對相關裝置的周期性定檢，設置保護控制裝置設備，合理地解決電機用電以及保養(yǎng)問題。此外，還需要提升機電設備的綜合能效，加強對機電設備管理人員培訓，科學地應用與發(fā)展相關技術，配置一系列適合的保護裝置，保障電機處于穩(wěn)定狀態(tài)，提高機電設備的運行效率。