机电一体化中的电机控制与保护探讨

于建立，张占福

（石家庄铁道大学四方学院，河北　石家庄　051132）

工程技术

机电一体化中的电机控制与保护探讨

于建立，张占福

（石家庄铁道大学四方学院，河北石家庄051132）

通过对机电一体化中电机控制原理进行分析及其保护措施进行探讨，得出：电机是机电一体化中重点组成部件，是保障机电一体化实现的基础。并提出了对电机控制的保护理念。

机电一体化；电机控制；保护；探讨

引言

机电一体化技术也叫机械电子技术，是电子技术、机械技术和信息技术有机结合的产物。目前，机电一体化技术在不同生产领域中应用广泛，在煤矿机械产业中发挥着重要作用。机电一体化主要发展的方向是自动化与智能化，实现了自动化机械技术与计算机技术以及传感器技术的有机结合。该种技术是将电子技术、机械技术以及液压技术充分融合，对煤矿的机械性操作具有更加实用性的意义。

1　机电一体化电机控制

1.1控制系统原理分析

对机电一体化中的电机控制原理进行分析，以矿井提升机机电一体化电机控制为例，探究电机控制的作用。在矿井提升机的控制系统中，其核心的控制装置就是西门S7-300PlC，该控制系统能够对提升机整体系统控制，对所有的从属系统设备的状态进行收集。在该系统中，PLC系统通过对高速计算模块的计算，对编码器传输过来的信号进行处理。PlC处理信号的形式分别为继电器接点输出、过卷位置控制信号。在该控制系统中，实现了电气传动系统发电机的测速，从根本上保证了提升机系统的高度安全性［1］。

实现信息数据的收集，首先需要对全厂的数据进行调查，其次，在数据支持下，进行算术以及逻辑运算，对系统中相应的电气设备运行进行直接控制。当提升机的司机发出指令时，控制系统首先需要根据线路中提升种类、当前位置等数据的自动判断提升方向，向电气传动装置发出开车控制信号，在实际的提升环节中，控制系统还需要进行实时的数据计算，进而能够自动的完成提升机的加速、减速以及停车的全过程。

1.2控制系统在矿井中的应用

采煤中的机器就是电牵引采煤机，结构设计比较简单，实际工作效率较高。它是煤矿机电一体化技术中的典型代表，最早研制出的交流变频调速MG3442PWD型电牵引采煤机在实际生产中应用广泛。它的机械传动结构比较简单，不仅质量小，而且规格也适中，实际的传送效率能达到99%，与液压牵引采煤机相比具有性能上的优势。

电牵引采煤机在实际运行时更加可靠，在相同运行环境中，它能够减少机械设备维修的次数，不仅较少企业费用投入，而且无形中增加了机械设备的使用寿命。电牵引采煤机作业时间一旦增长，除了整流子和电刷有少量的磨损外，其他元件完好无损，由此可见，基于机电一体化技术的电牵引采煤机工作上可靠性较高，灵敏度较高，并且具有较好的动态性能，电力控制系统能够及时的调整运行参数，防止采煤机超载。能够适用于大倾角的煤层中，牵引电机中轴端装有制动器，在倾角煤层中不需要安装防滑装置［2］。

2　机电一体化电机保护

2.1保护中装置存在的问题

在机电一体化中，对于电机进行保护，实际上是对机电设备运行的维护与保养。电机能否节能以及设备能否稳定运行，是机电企业必须要考虑的问题。电机保护中存在着一些问题，例如在井下的电机控制保护设备中，鼠笼式异步电机的故障出现频率比较高，占据了电机故障中的一大部分。针对井下电机的控制与保护而言，具有可靠的控制保护装置，是实现矿井工作安全的基础。

电机保护的原理比较简单，一般情况下，就是电磁原理、电热原理。当电机内部出现故障时，可以通过熔断器对电机进行短路保护，或者也可采用热继电器进行过载保护。这些技术在对于机电一体化中电机保护起到了重要的作用。随着机电设备自动化程度逐渐增加，电机设备的运用程度逐渐增加，电机在使用环节中，不合理的启动的时间、电压以及设备开关等状态下，对机器的损坏率提升。针对这样的问题，电机设备研究人员，需要对电机所出现的比较常见问题进行调查，并注意以下问题：

1）在电机设计环节，需要对电机的后期维护问题进行综合分析，做好电机维护计划。

2）对电机设备的养护，将保护装置进行创新［3］。

3）在实际的设备机电一体化运行中，引进先进的数字设备，采取数字化的监管模式。

2.2保护装置未来发展趋势

机电一体化中电机的保护装置，在科技高速发展的未来社会中，具有更多功能、更高效率、更高可靠性，向着科技自动化方向发展。机电一体化技术在未来电机保护方面发展趋势主要有以下方面：

1）集成化与创新性。与机电一体化设备生产相关的生产厂家众多，由于研制标准接口的机电一体化单元模块，是一项非常复杂的工作。而集成化模块的发展是在原有电机基础上，对机电一体化电机功能进行拓展，不仅便于用户使用，还实现了设备应用的不断更新。

2）智能化。机电一体化中的电机控制与保护逐渐实现了智能化。不仅在电机保护方式，在其他领域中，智能化也依然是机械技术的重要发展方向。在现代机械控制理论中，随着人工智能、模糊数学等都融入到了机电一体化的生产中，电机控制与保护所能够实现的控制目标更加的精确。

3）机电一体化在电机控制与保护中的应用，是控制技术与微电子技术之间的相互融合，同时也是多种高新技术发展的基础。因此，在机电一体化中的电机控制与保护中，充分利用光学技术的优势，对机电一体化系统进行改进，能够产生很多附加价值。此外，机电一体中的系统化主要采用了开放式的总线结构，随着科技领域不断拓展，系统化中实现了多子系统综合控制与管理的发展。网络技术的普及。对于机电一体化电机控制与保护来说，基于网络信息技术能够对系统电机在实际运行中的状态进行监督、远程控制。

3　结语

以矿井提升运行为例，对电机控制的原理进行分析，并提出电机控制与保护理念。随着科技不断发展，电力电子技术水平的提升，对我国机电一体化发展带来优势。机电设备自动化程度逐渐增加，电机设备的运用程度逐渐增加，电机在使用环节中，不合理的启动时间、电压以及设备开关等状态下，对机器的损坏率提升。为此，需要对机电一体化中的电机进行控制与技术保护。

［1］滕明建.思考机电一体化中的电机控制与保护［J］.电子制作，2013（5）:199.

［2］董丽娟.论机电一体化中的电机控制与保护［J］.科技创新与应用，2013（5）:109.

［3］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）:179-180.

（编辑：苗运平）

M otor Control and Protection of the Mechatronics

Yu Jianli，Zhang Zhanfu
（Shijiazhuang Railway Institute Quartet College，Shijiazhuang Hebei 051132）

Through the analysis of mechanical and electrical integration of motor control principle and mechanical and electrical integration ofmotor control and protectionmeasureswere discussed，it is concluded that:themotor is the key components inmechanical and electrical integration，is the foundation of security electromechanical integration implementation.And put forward the idea ofmotor control and protection.

mechatronics；motor control；protection；discussion

TM301.2

A

2095-0748（2016）11-0071-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.11.30

2016-04-28

于建立（1985—），男，河北石家庄人，本科，助理工程师，研究方向：自动化。