機(jī)電一體化應(yīng)用中的電機(jī)控制與保護(hù)措施分析

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

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

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；應(yīng)用；電機(jī)；控制；保護(hù)；路徑

0引言

在國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)的同時(shí)，科技力量也逐漸成為第一生產(chǎn)力。面對(duì)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(duì)于機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用。盡管機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)取得了很多的成績(jī)。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(diǎn)來加強(qiáng)實(shí)施機(jī)電一體化技術(shù)，對(duì)電機(jī)的有效控制和保護(hù)進(jìn)行研究。本文結(jié)合混凝土攪拌站中對(duì)機(jī)電一體化發(fā)展的電機(jī)控制與保護(hù)進(jìn)行了論述。 

1概述

機(jī)電一體化就是借助電子信息技術(shù)進(jìn)行的機(jī)械設(shè)備信息處理。通過軟件與硬件設(shè)備的組合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的功能操控。據(jù)悉，機(jī)電一體化概念早在1972年提出。雖然當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)并不發(fā)達(dá)，但已經(jīng)能夠借助簡(jiǎn)單的編程來進(jìn)行一些機(jī)電產(chǎn)品的性能完善和操控。在公路建設(shè)方面，將機(jī)電一體化應(yīng)用到混凝土的攪拌實(shí)施中，極大提升了施工效率和混凝土的攪拌質(zhì)量，從而機(jī)電一體化已逐漸作為一門新型的科技。因其自身*的低能耗、多功能及高可靠性等特點(diǎn)，在混凝土攪拌站的發(fā)展和應(yīng)用上得到了高度的認(rèn)可。

2機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中進(jìn)行電機(jī)控制及保護(hù)常見問題

2.1電機(jī)的控制及保護(hù)硬件不滿足要求。

當(dāng)前用于機(jī)電一體化中的電機(jī)保護(hù)的裝置，都是以電磁及電熱理論為基礎(chǔ)所創(chuàng)建。同時(shí)在保護(hù)裝置中，有熔斷器及電磁繼電器等硬件設(shè)施。從保護(hù)裝置在當(dāng)前機(jī)電一體化運(yùn)用的實(shí)際效果來看，短時(shí)間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)的科學(xué)保護(hù)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來看，其綜合性保護(hù)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(zhǔn)確性上存在一定誤差。實(shí)踐表明，生產(chǎn)中的很多事故、問題都與機(jī)電系統(tǒng)的失控有一定的關(guān)系。另外一種情況是，當(dāng)電機(jī)保護(hù)與控制系統(tǒng)進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行檢測(cè)時(shí)，遇到突發(fā)情況進(jìn)行信息的反饋時(shí)，信息傳輸終端導(dǎo)致信息緩沖，而這個(gè)時(shí)間也正是系統(tǒng)比較容易出現(xiàn)故障的時(shí)間。所以說硬件系統(tǒng)達(dá)不到實(shí)際要求，就導(dǎo)致電機(jī)的控制與保護(hù)也無法*符合實(shí)際的需求。

2.2工作與井下機(jī)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(jī)電一體化技術(shù)還未*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(jī)電設(shè)備的應(yīng)用作為主要研究方向來考慮，合理的保護(hù)和控制電機(jī)，有效提升井下作業(yè)的性和效率性。機(jī)電設(shè)備在井下作業(yè)中存在很多問題，這就導(dǎo)致電機(jī)控制得不到有效實(shí)施，電機(jī)的一些正常功能得不到發(fā)揮。拿鼠籠式的異步電機(jī)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(jī)運(yùn)行效率。進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)一些鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，導(dǎo)致發(fā)生更多的故障。為此，必須加強(qiáng)對(duì)電機(jī)的控制與保護(hù)研究，為井下作業(yè)提供可靠的機(jī)電一體化技術(shù)。

2.3用于電機(jī)的控制和保護(hù)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(jī)保護(hù)裝置都是沿用傳統(tǒng)的裝置，顯得比較陳舊和落后。面對(duì)不斷更新的機(jī)電一體化技術(shù)及超前的應(yīng)用，其保護(hù)裝置沒有理想的保護(hù)效果。同時(shí)，現(xiàn)代模式下的電機(jī)控制及保護(hù)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(hù)以及短路功能實(shí)現(xiàn)保護(hù)，但是該元件本身就有缺陷，導(dǎo)致機(jī)電控制與保護(hù)環(huán)節(jié)存在諸多問題，所以在未來的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視設(shè)計(jì)、控制的融合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電控制保護(hù)裝置的多樣化。

3加強(qiáng)機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)的相關(guān)路徑

3.1合理管控電機(jī)的電壓與電流。

機(jī)電一體化在工作中的主要核心是電機(jī)。電機(jī)借助電力能源進(jìn)行工作。運(yùn)行中通過電磁、電熱的相互轉(zhuǎn)化，從而帶動(dòng)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)。眾所周zhi，電力運(yùn)行中的電壓和電流是兩個(gè)主要的參考指標(biāo)。電機(jī)的運(yùn)行功率與這兩個(gè)參數(shù)有直接的關(guān)系。實(shí)際的機(jī)電一體化運(yùn)行中，不同的電機(jī)有著不同的荷載電流和電壓，也就是額定功率。當(dāng)一部電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，說明電壓與電流處于標(biāo)準(zhǔn)值狀態(tài)。同樣，當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)行不暢或者是故障時(shí)，在電流或者電壓方面也會(huì)有對(duì)應(yīng)的體現(xiàn)。電流及電壓的測(cè)量非常簡(jiǎn)單，可以借助先進(jìn)的儀器進(jìn)行。電壓異常會(huì)導(dǎo)致電阻設(shè)備性故障。電流異常，會(huì)有短路或者短路的電流故障。所以，對(duì)于電機(jī)運(yùn)行中的控制和保護(hù)，可以通過對(duì)電流及電壓的及時(shí)測(cè)量、觀察加以排除故障。

3.2加強(qiáng)機(jī)電一體化運(yùn)行中的設(shè)備定期檢測(cè)。

機(jī)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(jī)是為機(jī)電一體化的運(yùn)行提供足夠動(dòng)力的裝置。作為電機(jī)本身來說，其可能長(zhǎng)時(shí)間處于連軸運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)。這種高負(fù)荷的作業(yè)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)硬件設(shè)備存在不同程度的磨損。長(zhǎng)期下去，就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)硬件故障，而失去正常的工作狀態(tài)。所以在機(jī)電一體化的運(yùn)作管理中，需要根據(jù)設(shè)計(jì)情況對(duì)電機(jī)進(jìn)行定期的檢查，查看電機(jī)的硬件性能和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，以及相關(guān)制動(dòng)部件的工作能力等。需要維修的要及時(shí)進(jìn)行維修，不需要維修的要進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)，及時(shí)更換掉磨損嚴(yán)重的部件。將一切可能發(fā)生的故障都排除在事前，為機(jī)電一體化的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)提供良好的保障。另外，在電機(jī)的定期檢查方面，還要注意每類電機(jī)的使用壽命，一般在4～10萬個(gè)小時(shí)不等。當(dāng)電機(jī)總體使用時(shí)間超過設(shè)備的服役時(shí)間時(shí)，就要及時(shí)的淘汰設(shè)備，確保整個(gè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的長(zhǎng)期穩(wěn)定和連續(xù)性。

3.3注重機(jī)電一體化運(yùn)行中的環(huán)境清理工作。

電機(jī)運(yùn)行環(huán)境中隨著靜電的產(chǎn)生，長(zhǎng)期運(yùn)作會(huì)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(huì)對(duì)電機(jī)的正常運(yùn)行產(chǎn)生阻礙。特別是井下的機(jī)電一體化運(yùn)行，灰塵得不到及時(shí)清理，通風(fēng)不良，都會(huì)導(dǎo)致電機(jī)早早進(jìn)入故障模式。同時(shí)，灰塵的長(zhǎng)時(shí)間積累還會(huì)對(duì)電機(jī)的運(yùn)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(jī)電設(shè)備的運(yùn)行中，維護(hù)與檢測(cè)都比較困難。這時(shí)就要通過盡量改善電機(jī)的運(yùn)行環(huán)境條件，來加強(qiáng)對(duì)電機(jī)的運(yùn)行保護(hù)。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(jī)運(yùn)行過程中灰塵的吸附密度。及時(shí)進(jìn)行井下通風(fēng)通道的疏通，提升井下空氣的循環(huán)次數(shù)，同時(shí)也有利于井下的電機(jī)在運(yùn)行中及時(shí)散發(fā)所產(chǎn)生的熱量。

4電機(jī)控制與保護(hù)的未來技術(shù)展望

從當(dāng)前的機(jī)電一體化技術(shù)運(yùn)用來看，對(duì)于電機(jī)的保護(hù)裝置，未來將主要圍繞故障進(jìn)行模型創(chuàng)建和準(zhǔn)確的模仿計(jì)算來進(jìn)行。在故障模擬與計(jì)算中，將會(huì)把相位及突破等量化的東西進(jìn)行故障類型的檢測(cè)確定。通過測(cè)試數(shù)據(jù)的充分研究與評(píng)估，實(shí)現(xiàn)對(duì)量化的具體工作研究。這也是有效提升電機(jī)有效保護(hù)和增強(qiáng)繼電保護(hù)裝置精確度的有效措施。通過采用這些方式，不僅實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電機(jī)的保護(hù)，還能夠?yàn)楹笃诘碾姍C(jī)保護(hù)理論研究奠定比較扎實(shí)的基礎(chǔ)。這在進(jìn)行保護(hù)裝置的突破性研究方面，幫助上比較突出。另外，未來的電機(jī)保護(hù)與控制，將會(huì)主要依托新型技術(shù)力量及產(chǎn)品的運(yùn)用來進(jìn)行。通過對(duì)實(shí)際運(yùn)行電機(jī)工況的具體檢測(cè)，以不同的電機(jī)裝置輸出不同的信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)狀態(tài)的確定。對(duì)這些信息的采集進(jìn)行匯總分類，以對(duì)比的形式來準(zhǔn)確的劃分故障類型，從而更加方便后期圍繞故障類型進(jìn)行針對(duì)性的電機(jī)保護(hù)。在未來的機(jī)電一體化發(fā)展中，通過不斷積累和創(chuàng)新的循環(huán)模式，實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)與控制的有效落實(shí)，能夠預(yù)測(cè)突發(fā)性的故障，并做出報(bào)警處理，實(shí)現(xiàn)終有效的電機(jī)保護(hù)。

5安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

5.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)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