基于机电一体化中的电机控制与保护

邢岩峰

摘 要：电机控制与保护在机电一体化系统中的有效落实，一方面能够根据电机运行状况提供适当的保护措施，避免意外故障对电力系统其他设备造成损伤；另一方面，凭借控制管理方案，更能够细致调控电机运行环境，以此满足企业经济与功能可持续化的发展需要。本文基于机电一体化构成与原理展开分析，在明确电机控制与保护措施同时，期望能够为后续机电一体化系统的构建提供良好参照。

关键词：机电一体化；电机控制；保护措施；原理分析

1 机电一体化电机构成与原理概述

1.1 电机构成分析

机电一体化系统在电机选择时多选用交流电动机，此类电动机也可分为单相交流电动机与三相异步电动机。其中，单相交流电动机多用于民用电器，而三相异步电动机则更适用于工业生产。从电机结构角度来看，内部功能性结构主要分为执行驱动与控制单元。其中执行驱动由传感器及电机组成，而控制单元则包括单片机、PWM波发生器与整流模块等组成，以便数据信号通过单片机对驱动系统提供指令，使电机系统能够正常使用。

1.2 工作原理分析

电机执行系统使用电流传感器、电压传感器及位置传感器进行相关检测，在检测完成后会成功获取逆变模块的三相输出电流以及电压、阀门的位置信号，使用A/D转换后进入单片机，单片机依靠PWM波发生器实现控制电机运行的目标。380伏电源全桥整流为逆变模块提供直流电压信号，下面对三相异步电动机的工作基理进行说明：在三相对称电流进入三相对称绕组中会形成圆形旋转磁场，之后转子导体会对旋转磁场的感应电动势及电流进行切割处理，电磁力会对转子载流导体产生一定的作用，在一定时间后会形成电磁转距，进而使电机中的转子进入转动状态。

2 机电一体化电机控制分析

2.1 电机阀位与速度控制

阀位和速度是电机控制中的重要内容，各企业需要充分重视两者的控制工作，当前多使用双环控制方法实现控制两者的目标，双环包括速度环和位置环，速度环可对电机设备的运行速度和指定发生器事先设置的速度展开横向对比，在对比及分析后会使用速度调节器对PWM波发生器的载波频率进行相应的调整，从而对电机转速进行有效控制；位置环将电机位置速度的设定值和PWM波发生器给出需要的速度值作为依据实现控制电机转速的目标。电机大流量阀执行结构在实际运行过程中会出现匀速，加速和减速三个时期，以上各时期在加速度和速度调节时间均不固定，会出现不同程度的变化，基于此为了更好地控制电机阀位和速度，工作人员需要做好实际和指定阀位横向比较的工作，当情况比较特殊时还需要对实际阀位、指定阀位以及其速度进行准确计算，为机电一体化应用效果的提升提供更多的保障。

2.2 电机保护装置控制

在电机运行过程中，通常会因为外界环境等影响对电机元件造成损伤，若不及时对受损元件进行处理，则极易出现电机运行故障，使其他企业功能设备的使用受到损害。根据以往电机保护资料可知，常规的保护装置主要采用电压互感器与电流互感器，虽然能够有效鉴别电力系统内部短路与断路的问题，但伴随现代机电一体化技术的不断拓展，此类措施已经无法再对电机进行更细致的控制，因此必须根据实际情况提供单机控制保护措施，才能避免系统运行存在风险。比如：使用霍尔型电流互感器可对IPM输出的三相电流进行准确测量，IPM输出的电压会依靠分压电路检测电机保护装置，进而对电机电流的频率和电压的频率进行有效控制。

3 机电一体化电机保护分析

3.1 重视电机运行保护工作

首先，在电机运行前，管理人员需要对电源连接状况进行检查，确保启动器与熔丝等设备与系统规定要求相匹配，以便为电机运行质量提供保障。其次，管理人员需要根据转子、负载转轴与外界判断电动机是否存在问题，并经过负载设备试运行判断是否工作充分。最后，在电源系统连接电机时，管理人员需要对负载设备和传动装置运行状况进行细致观察，若存在异常状况则必须第一时间断开电源，并对异常部位进行细致检查，确保问题解决才能重新将电机连接入电力系统内。

3.2 落实电机运行监督工作

根据以往电机系统运行资料可知，电机忽然出现故障问题的状况比较常见，通常是由于电机设备老化或使用环境影响对电机稳定运行造成的影响。因此，管理人员需要借助先进的技术与设备对运行环境进行实时化监督，确保检测内容较为全面且数据检测真实，才能确保及时察觉电机运行可能潜在的故障隐患，以此将数据传递至检修平台，以便电机潜在故障风险能够被解决，避免对电机运行系统内的其他设备造成损伤，以此保障企业功能与经济体系运行质量与可靠性。

3.3 定期对电机检修与维护

定期检修和维护是减少电机出现故障问题的重要方法，企业需要招聘技术水平及综合素质较高的人员组成一支高水平的检修队伍，其工作任务是按照事前制定的计划完成电机检修及维护工作。在实际工作过程中维修人员需要亲自到现场对电机传导轴承，制动部件以及其它构件等进行详细检查，对其运转情况和有无故障问题进行判斷，如果发现异常情况需要马上在现场展开排查，对故障范围及其会产生何种影响进行确定，当故障问题不严重时可立即采取措施进行处理，当故障问题比较严重时需要及时报告给上级部门，在获得允许后及专家分析后制定针对性对策进行处理，保证在短时间内解决故障问题，将其产生的影响降至最低。与此同时电机长时间使用后其中的一些零部件会出现老化的情况，在发现老化部件后维修人员需要及时上报，让采购部门购进同种类和同规格的部件，使用全新的部件替换已经老化的部件，保证电机正常运转。

另外，根据以往电机故障资料可知，电机使用时长在达到十万小时左右时，通常电机运行效果与安全系数会呈现明显的降低趋势，在此期间若管理人员并未作出有效的防治措施，从而任由电机继续使用，则势必会影响电机设备使用的安全性。因此，在电机工作期间，管理与检修人员需做好电机记录工作，确定使用寿命与启动时长后，再根据市场环境与性能需求选择更适宜的电机产品。根据近些年经济与技术发展状况可知，电机在种类与性能方面都得到了不同程度完善，在企业经济可持续发展理念下，合理引用信息电机能够进一步提升工作质量，才能通过稳定且可靠的能源供给为后续机电一体化系统的构建奠定坚实的基础。

4 结束语

电机控制与保护措施在机电一体化系统中的有效落实，不但能够根据电力系统运行环境提供更全面的技术保障措施，以此降低电力运行故障出现的概率，同时凭借控制方案，更能够借助数据处理系统调整电机运行状态，以便为后续电力系统调度等工作的开展提供帮助。故而，在论述机电一体化中的电机控制与保护期间，必须明确电机运行潜在风险与常见问题，在研究电机结构与原理同时，提供具备针对性的优化解决方案，才能为后续机电一体化技术的开展提供更全面的保障。

参考文献

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