机电一体化中的电机保护与控制技术

机电一体化中的电机保护与控制技术

田广日，张颖

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摘要：机电一体化系统中电机控制和保护措施的有效实施，不仅可以根据电力系统的运行环境提供更全面的技术支持措施，从而降低电力运行故障的概率，还可以借助数据处理系统调整电机的运行状态，为电力系统调度的后续工作提供帮助。因此，在讨论机电一体化中的电机控制和保护时，有必要识别电机运行的潜在风险和常见问题，研究电机的结构和原理，并提供有针对性的优化解决方案，为机电一体化技术的后续发展提供更全面的保障。

关键词：机电一体化；电机保护；控制技术

1、机电一体化技术应用中电机保护的一般问题

1.1功耗

电机保护装置通常有两种不同的操作模式，包括电磁加热和电加热。然而，为了提高生产率并使机电设备能够承受更多的工作，电机的负载也大大增加。在这种情况下，电机更容易出现问题。特别是当电机长时间高负荷运行时，其电路容易发生故障。最常见的是电机高负荷运行引起的短路。一些企业在购买机电设备时不考虑损耗，这也在一定程度上增加了电机使用的风险，很容易导致电机负荷超标而导致故障。

1.2井下电机设备故障

随着我国矿山工程的快速发展，许多机电设备需要承担井下作业任务，这不仅可以提高效率，还可以减少人工开采带来的各种不确定性。井下作业环境复杂。如果电机在使用机电设备时不能得到保护，或者对环境因素的估计不准确，很容易影响电机的使用效果。在过去，电机的寿命会缩短，企业的生产成本会增加。在影响地下环境的因素中，湿度非常重要。潮湿的地下环境会影响电机的运行效果，容易增加电机部件的腐蚀和老化。此外，由于信号差，电机监控系统容易受到冲击，导致电机故障。

1.3异步电机设备故障

异步电动机是机电一体化系统的重要组成部分，故障率高。在许多情况下，故障控制困难且突然，容易影响电机。一些企业的异步电机长期处于高负荷状态，日常使用中维护工作不到位，增加了异步电机故障的风险，不仅影响了生产效率，也严重威胁了相关人员的安全。

1.4监管机制不完善

在机电一体化技术的应用过程中，必须实施监控措施，以确保电机的稳定和安全运行。然而，一些企业不重视监督或以节约成本为目的。监督机制不完善，监督工作不到位，严重影响电机的使用效果。例如，一些企业没有建立完整的电机检测机制，没有定期检查电机参数，导致电机隐患无法及时检测。还有一些调节机制未能检查电机的排水效果，导致排水不良和电机故障。

2、机电一体化中的电机控制和保护措施

2.1加强电流和电压控制

在机电一体化电机控制和保护装置的应用中，电流和电压的检测非常重要。它可以诊断电机转矩、缺相保护、逆变器模块和其他故障。鼠笼式异步电动机的缺点是，由于起动转矩小，不能在起动转矩高的情况下使用。在电机运行过程中，不同规格的电机将具有不同的数据，如额定功率、额定电流和额定电压。额定数据规定了电机的电流和电压，以确保电机集成的安全实施。因此，在实际应用过程中，可以通过控制集成器件中的电流和电压值来降低器件问题的频率。例如，使用霍尔型电流互感器和IPM输出电压，使用分压器电路检测输出三相电流和电压以加强控制。当电机出现小故障时，可以通过数据及时反映出来。即使是传统的仪器也可以控制电流和电压。当电压异常时，内部电容或电阻设备可能出现问题；当电流异常时，电机内部电路可能出现开路、短路等故障。这可以帮助维护人员快速确定问题的位置，从而快速解决问题。

2.2设备的定期维护

电机是机电一体化应用中的动力装置，这意味着电机将在高负载下长时间工作。在这种工作强度下，电机的磨损较大。磨损的发生会导致电机工作状态异常，增加生产事故的概率。因此，有必要定期对系统中的电机进行全面检查。包括电机、导电轴承和其他制动部件。修理需要修理的零件，更换损失严重的零件，以确保消除所有可能导致电机异常运行的因素。一般来说，电机的使用寿命为40000-100000小时，超过使用寿命的电机应更换。

电机停止后，应首先清洁外壳和接线盒，并检查断路器和接触器；准备工作完成后，应拆卸电机并拆下转子。在清洁和检查过程中，根据维护记录卡的要求，将本次检查的数据与上次维护的结果进行比较，确认零件是否有劣化趋势，然后进行预防性试验。试验后，应重新组装所有零件。试运行后，确认后即可完成维护。

2.3确保电机的工作环境

确保电机的工作环境有利于电机的控制和保护，也是相关工作的最佳方式。有些工作条件相对较差。由于长期通风不良，会在恶劣的环境中积聚大量灰尘。在这种情况下，灰尘会积聚在电机内部，电机产生的热量不能及时释放，严重影响电机的输出效率；当温度超过23℃时，会严重影响员工的心理和生理状态。同时，一些工作环境复杂，难以监控和维护设备。因此，有必要改善工作环境，以确保电机的控制和保护。例如，在电机积聚灰尘后，可以定期清洁电机运行通道中的灰尘，以延长清洁周期；改善电机的通风路径，加强空气循环，使电机在运行中能有效散热。或者，为了确保设备和设施的安全运行，设计了环境检测系统。经过一些矿业企业的试用，证实了系统数据的准确性和稳定性。员工可以通过服务器端口实时监控数据，了解工作环境，为员工的安全提供保障，并可应用于实践。

2.4控制阀速度

在电机阀门速度控制方面，我国采用双闭环控制方案。内圈为速度环，外圈为位置环。速度环的功能是调节和控制电机的实际速度，通过调速装置调节PWM波发生器的载波频率来实现；位置环的主要功能是为速度环提供速度设定值的参考，速度设定值由速度设定生成器根据位置环的当前位置和速度设定来实现。在机电控制和保护装置的阀门和速度控制中，大流量阀门在运行中具有恒速、减速、加速等阶段。实际位置与给定位置有一定偏差，给阀门和速度控制带来困难。这要求在调整工作中，应将阀门与给定阀门进行比较，以调整速度。

3、机电一体化中电机控制与保护技术展望

随着我国科技的发展，机电一体化有着更广阔的发展空间，存在的问题将一一解决。机电一体化的发展趋势是智能化、绿色化和系统化，这就要求在故障模拟计算中，可以通过检测相位等定量事物来确定故障类型。通过对数据的评估，可以量化工作，这是提高电机保护水平和继电保护装置精度的有效措施；此外，还将应用新技术，通过检测不同电机设备的输出信息来检测电机的状态。通过积累和创新，实现了电机的控制和保护。

结束语

机电一体化系统中电机控制和保护的有效实施，可以根据电机的运行状态提供相应的保护措施，避免意外故障对电力系统其他设备造成损坏；另一方面，通过控制管理方案，可以仔细调整电机的运行环境，以满足企业经济和功能可持续发展的需要。通过对机电一体化系统结构和原理的分析，为后续机电一体化系统的建设提供参考，并阐述了电机的控制和保护措施。

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