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機(jī)電一體化中的電機(jī)控制與保護(hù)探究
摘 要：通俗上說，所謂的機(jī)電一體化即為把電子技術(shù)合理地應(yīng)用在信息的生成與流通、傳播控制以及能源組織等方面的一項(xiàng)技術(shù)。從構(gòu)成上來說，機(jī)電一體化技術(shù)即為機(jī)械與電子技術(shù)的有機(jī)融合，其實(shí)現(xiàn)了二者的相輔相成，促進(jìn)了二者的共同發(fā)展。本文主要介紹了機(jī)電一體化的定義與發(fā)展情況，分析了機(jī)電控制與保護(hù)在機(jī)電一體化應(yīng)用中所存在的問題，并提出了相應(yīng)的解決措施，希望可以有效促進(jìn)機(jī)電控制與保護(hù)在機(jī)電一體化廣泛應(yīng)用，從而有效推動(dòng)機(jī)電一體化事業(yè)的良好發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;電機(jī)控制;保護(hù)
Abstract: The popular saying, called mechatronics is a reasonable application of electronic technology in a technology generation and distribution, propagation control and energy organizations and other aspects of information. From the constitution, the Mechatronics is the organic integration of mechanical and electronic technology, which achieves both complement and promote the common development of both. This paper describes the definition and development of mechatronics, analysis of the mechanical and electrical control and protection applications in mechatronics the problems, and put forward the corresponding countermeasures, hope can effectively promote electromechanical control and protection in mechatronics wide range of applications, in order to effectively promote the sound development of the cause of mechatronics.
Keywords: Mechatronics; motor control; protection
近些年來，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們也開始越來越廣泛地重視對(duì)機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)的研究與探討。盡管到目前為止，我國(guó)已經(jīng)在此方面取得了很大的進(jìn)展，而其中仍舊存在一定的不足，所以為了有效促進(jìn)機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展，必須要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電機(jī)控制與保護(hù)措施的研究。
1 機(jī)電一體化的概述
機(jī)電一體化即為將電子技術(shù)合理地應(yīng)用在機(jī)構(gòu)的信息處理功能、主功能、控制功能以及動(dòng)力功能方面，使得機(jī)械裝置能夠與軟件和電子化設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合而組成的一種系統(tǒng)[1]。
在科技飛速發(fā)展的當(dāng)代，機(jī)電一體化已逐漸發(fā)展為一門新型的自成體系的學(xué)科，其具有耗能較低、功能較多以及可靠性較高等特點(diǎn)，可以既可以合理地的配置多項(xiàng)技術(shù)，例如機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)等等，，而且還能夠根據(jù)系統(tǒng)的基本功能以及優(yōu)化組織目標(biāo)進(jìn)行操作，最終實(shí)現(xiàn)比較理想的目標(biāo)。
2 機(jī)電一體化的發(fā)展情況
到目前為止，機(jī)電一體化已經(jīng)歷經(jīng)了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段為上世紀(jì)60年代之前。在此階段，電機(jī)技術(shù)的發(fā)展并不成熟，只是處于初級(jí)發(fā)展階段，電子技術(shù)與機(jī)械技術(shù)也沒有得到深入地結(jié)合。然而此時(shí)，人們已開始應(yīng)用電子技術(shù)的初步成果來逐漸實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化，這為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。
第二階段為上世紀(jì)70到80年期間。在此階段，機(jī)電一體化獲得了迅猛發(fā)展，這主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)等技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)以及大規(guī)模集成電路的發(fā)展為機(jī)電一體化的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)與物質(zhì)基礎(chǔ)。
這三階段為上世紀(jì)90年代末。在此階段，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸向智能化發(fā)展，而且其也進(jìn)一步地創(chuàng)建了比較完整的基礎(chǔ)，并漸漸形成了一個(gè)比較系統(tǒng)化以及完整化的科學(xué)體系。
3 機(jī)電一體化中電機(jī)控制與保護(hù)存在的問題
3.1 電機(jī)控制保護(hù)裝置無(wú)法滿足應(yīng)用需求
目前，在機(jī)電一體化應(yīng)用中所運(yùn)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置還不夠完善，這主要是由于所應(yīng)用的電機(jī)控制保護(hù)裝置主要是基于電磁原理以及電熱原理，而且是借助于熔斷器的短路保護(hù)以及繼電器的過載保護(hù)功能而實(shí)行操作的，但是這種零部件自身還不夠完善，這也就造成機(jī)電的控制與保護(hù)能力不強(qiáng)，無(wú)法充分滿足電機(jī)控制與保護(hù)的需求。為了解決這一問題，就需要在設(shè)計(jì)機(jī)電產(chǎn)品的時(shí)候，綜合性、整體性地考慮保護(hù)、設(shè)計(jì)以及控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制與保護(hù)裝置的系統(tǒng)化以及多樣化。
3.2 井下機(jī)電設(shè)備應(yīng)用方面存在的問題
目前，在井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用中還存在一些問題，這也就影響了電機(jī)控制與保護(hù)的功能與效果。其中最為薄弱的環(huán)節(jié)即為為鼠籠式異步電機(jī)，如果在此環(huán)節(jié)沒有進(jìn)行合理有效地應(yīng)用，那么就會(huì)導(dǎo)致許多電機(jī)的運(yùn)行故障的發(fā)生。這樣就會(huì)嚴(yán)重影響到電機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，所以相關(guān)人員必須要充分重視井下機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用問題，并且將其與電機(jī)控制與保護(hù)有機(jī)地結(jié)合起來，從而為機(jī)電一體化的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的保障。
4 解決問題的方法與建議
為了充分保證機(jī)電一體化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可以采取以下的電機(jī)控制與保護(hù)措施。
4.1 準(zhǔn)確檢測(cè)電流與電壓
電流與電壓的檢測(cè)是電機(jī)控制與保護(hù)裝置在機(jī)電一體化應(yīng)用中非常中重要的一項(xiàng)操作。其有利于逆變模塊以及電機(jī)力矩等故障的正確診斷，然而采用普通的電流與電壓傳感器是難以實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的，為了能夠正確而又迅速地排除故障問題，應(yīng)該選用IPM輸出電壓以及霍爾型電流互感器，這樣才能更加科學(xué)、有效地檢測(cè)IPM輸出三相電流與電壓，進(jìn)而達(dá)到最終的目標(biāo)。
4.2 合理控制閥門與速度
閥門與速度的控制是電機(jī)控制與保護(hù)裝置應(yīng)用中的重要問題之一。目前，我國(guó)主要是利用雙環(huán)控制方案來解決這一問題。其中內(nèi)環(huán)采用的是速度環(huán)，其主要是利用速度調(diào)節(jié)器合理地調(diào)節(jié)PWM波發(fā)生器的載波頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的控制以及調(diào)節(jié)[2]。外環(huán)主要是采用位置環(huán)，其主要在設(shè)定自身當(dāng)前位置及速度的基礎(chǔ)上，再利用速度給定發(fā)生器，將速度設(shè)定值提供給內(nèi)環(huán)。因?yàn)樵跈C(jī)電控制與保護(hù)裝置的閥門與速度控制中，大流量的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行的過程中存在不同的速度階段，例如減速、勻速以及加速等，與此同時(shí)，給定位置與實(shí)際位置也并不是確定不變的，這也就會(huì)大大增加了閥門與速度控制的難度，所以在對(duì)其進(jìn)行調(diào)解的時(shí)候，要對(duì)閥門與給定閥門進(jìn)行對(duì)比分析，此基礎(chǔ)上再合理地調(diào)節(jié)速度。
5 結(jié)語(yǔ)
總而言之，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子電力技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并且也獲得了良好的應(yīng)用效果。然而當(dāng)前在機(jī)電控制與保護(hù)方面還存在著一些問題，這也在一定程度上影響了我國(guó)機(jī)電一體化事業(yè)的發(fā)展。所以，必須要合理地分析與解決相關(guān)問題，努力降低電機(jī)控制與保護(hù)故障的發(fā)生率，并且要采取有效的措施，合理地排除相關(guān)的故障，從而充分保障機(jī)電一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，進(jìn)而有效推動(dòng)我國(guó)機(jī)電一體化的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉國(guó)平.機(jī)電一體化中的電機(jī)控制的探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013，06(07)：78-79.
[2]王濤.論機(jī)電一體化與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[J].中國(guó)經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010 ，05(06)：36-37.
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