机电一体化应用中的电机控制与保护路径分析

顾欣

摘 要：自工业化革命完成之后，机械被作为人们生产生活中的重要工具而广泛使用。在以往的传统工业化生产过程中，机械的使用往往是通过人工进行具体的实际操作从而实现的。但随着科学技术的进步，以及日益增长的物质生活对生产力的硬性要求，机械生产与社会所产生的供需关系正在逐渐增大。为了对人民日益增长的需求予以满足，传统的由人工方式进行机械操作的机械生产方式已经逐渐落后。将电子控制学，运用到机械的使用过程中使机械能够通过电子设备进行更加完善的自运营，成为了现代工业化生产中的重要生产模式。而随着机电一体化进程的飞速发展，其过程中也往往会出现诸多种类的问题。而对电机进行控制，并且对电机进行保护，是机电一体化诸多问题中亟待解决的重中之重。本文将从机电一体化的发展角度出发，对机电一体化所使用的科学技术进行详细的阐述与分析，进而对机电一体化中对电机的控制与保护进行详细的解析，为现代工业机电一体化提供参考。

关键词：机电一体化;电机控制;电机保护

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）07-0054-02

机电一体化专业在业界又有着机械电子学的别名。就机械电子学的研究角度来说，机电一体化技术是将计算机技术、现代通信技术、传统机械技术与电子技术等诸多先进科学技术与工业技术进行融合。从而运用到工业生产中的一种具有科技性的工业生产技术。随着近年来社会与生产之间供需关系的密切加深，对机械生产的要求与质量逐步提高，从而使得机械一体化的发展进程逐步加快。在机械化的发展中出于对机械性能的保护并降低机械维修的成本，越来越多的工业生产企业将目光放在对机械电机的控制与保护当中。为了使机电一体化在工业生产中有更加广泛的用途，且使用效率更加高效，机械的电机必须要得到有效的保护。并且对自动化机械的电机要进行充分的系统控制。从而使机电一体化的生产模式从基本生产力上得到维护。此外对机电一体化中的电机进行有效的控制与保护，能够使运用机电一体化的工业生产过程具有更加高效的生产速度。并且所生产的产品质量得以极大程度的提高。从而使整体生产流程成为以机电一体化为主导核心的先进工业化生产流程。

1机电一体化的概念与含义

1.1机电一体化中的机械技术

机电一体化的具体含义便是指在传统的机械工业基础上，将现代化的电子科学技术进行植入，从而使融合后的机械具有更加强大与高效的生产能力，并以该种机械为基础，所形成的一体化先进工业生产模式。其中，整体技术的关键切入点，在于如何使机械技术与现代电子科学技术更加完美的进行融合。将电子技术运用到机械操控技术中，使整体电子操控过程更加高效且具有极高的稳定性，使整体生产流程从本质上得到性能的更新。而将电子操控技术融入到传统机械技术的过程中，最常用的融合方式便是将计算机辅助技术植入传统机械技术之内。

1.2机电一体化中的计算机技术与信息网络通信技术

机电一体化技术从其本质概念上可分为两大部分。其一为传统机械技术部分;其二为现代电子科学技术部分。其中传统机械技术部分可以理解为整体机械一体化的硬件条件。而现代电子科学技术可以理解为整体机电一体化技术中的软件部分。而整体的机电一体化技术的软件部分，便是由计算机技术与信息网络通信技术进行系统集成而形成的。因此可以说，将计算机技术与通信网络技术进行整体集成，使机电一体化技术与传统机械生产技术所具有的本质性区别。同时该集成技术也是机电一体化技术的重要核心部分，是形成自动型现代工业生产及自动型智能生产的重要前提。

1.3机电一体化中的传感检测技术

传感检测技术从一定程度上可以理解为机械一体化技术的五官。通过传感检测技术可以实现机电一体化后的机械进行自我的控制与调节，传感检测技术在整体机电一体化中的功能性越强。整体一体化系统的运转效率就越高。现代工业生产往往具有着极大程度的复杂性，因此对传感检测技术的精确性也有着更加高层次的要求。极高精确性的传感检测技术是整体机电一体化发展的重要保障。

2机械一体化技术在实际生产过程中的应用范围

在工业生产过程中今天体化有着极其广泛的应用性。在现代的工业生产过程中，机电一体化生产模式几乎可覆盖全部的生产环节，并且可作为全部机械的主要运作系统在实际生产过程中进行应用。以下将列举几种比较常见的机电一体化集成案例，并对机电一体化集成案例进行相应的解析与分析。

2.1机电一体化技术在机器人行业的应用

机电一体化在实际集成中的最高表现形式便是机器人。机器人往往具备极高的物体识别能力，并具有一定程度的实际工业工作能力。由机器人所代表的机电一体化是将整体机械技术与现代科学计算机技术进行精密的结合，并在其中融入精密的检测传感技术以及无线通信技术。同时机器人往往有着较强的电机可以带动整体机械以高负荷的形式进行实际运转，从而完成一些较高难度的机械操作。

2.2机电一体化技术在数控机床技术中的应用

在目前的工业生产实践过程中，数控机床技术被广泛的应用在整体工业生产流程中。传统的机床技术是由人工进行操作与控制。因人工所具有的不确定性，从而导致所生产的机械零部件无法保证其具有极其精密的精确度，因此在进行一些高难度高精密度的零件生产时。由人工进行的机床控制，往往无法对相关部件进行生产。传统的人工机床控制技术对社会发展造成了生产力角度上的阻碍，而機电一体化的数控机床技术，能够由计算机进行详细的数据计算，从而使机械在工作中能够对高精密度高强度的零件进行加工，保证加工零件的整体质量，同时保证高精密零件的生产效率[1]。

3 在机电一体化技术中对电机的控制与保护方面所存在的问题

目前我国所运用的机电一体化电机保护技术及保护装置，主要是电路短路保护装置及熔丝熔断装置。电路短路保护装置是以电磁理论学科作为基础的，而熔丝阻断装置则是以电热理论学科作为实践基础的。虽然随着科学技术的发展，电路短路保护装置及熔丝熔断保护装置在具体工业生产中已具有一定程度的完善性，均代表现今社会中工业生产的先进科技前沿。但就具体生产实践保护效果来说，还具有一定程度的欠缺。其主要原因是两种保护装置的零件不具备高效的灵敏性，因此使整体电机保护过程缺乏一定程度的有效性。在因机械一体化电机故障所导致的事故当中，其巨大事故原因均为机电一体化设备的电机控制失灵。而电机控制失灵，将使自动化机不能对操作允许所下达的执行命令进行有效的实施。并且经常因此而导致操作人员在实际生产过程中受到一定程度的伤害。同时，电机故障也将导致整体流水线的中断，使整体生产过程进入停滞状态。电机发生故障的主要原因，经常是因为电机自身处于高负荷状态，从而导致电机过热而产生的。电机过热往往是由于电机未完成高强度的生产需求，而长期处于开机状态，无法让电机得到一定程度的休整，将对整体生产流程造成安全隐患。而在电机出现故障时，最终事故产生的原因往往不是因为电机失控本身，而是当电机出现故障时，熔断装置或短路保护装置在接收到故障信号后，对电机的保护过程存在着一定时间的系统延时，从而使安全事故发生在系统延迟时间内。因此，电机由于控制所导致的安全事故，大部分原因可归结于电机本身在硬件系统的完善上存在着一定程度的差距，使整体的电机控制与保护装置无法满足一体化机器在现代工业的高速化生产下所进行的高强度工作[2]。

4 机电一体化应用中的电机控制与电机保护的方法

4.1强化对整体机电一体化机械的电流与电压管控

在机电一体化集成系统中，最重要的机械部件便是整体机械的电机。而电机的动力来源于电力的输入。通过对电机进行电力的注入，从而使电机内的电磁发生转化，或者使电机内的电热进行转化，从而使整个一体化机械系統能够正常的运作。而当电力作为整体电机的驱动力时。需要从两个角度对电机的驱动力进行考虑，其一为输入电力的电流，其二为输出的电压。而电流和电压的输入将直接的影响电机的整体功率输出，不同规格种类及功率的电机都有不同输入大小的电压与电流。当电机处于正常工作状态时，其输入的电压与电流值，也将趋于正常，因此可将电机处设置电机电流电压的检测系统，从而对输入电机的电流与电压进行实时的监测。当电机发生问题时往往会造成电压的升高。从而由电压的升高带动整体电机保护机制进行短路处理，进而达到保护电机的作用。而当电机线路存在短路与断路状况时，电机的电压与电流检测装置，能够第一时间对电机故障的问题点，基于明确的排查方向。并使电机能够尽快的通过相关的维护与修复工作投入到正常的生产使用当中。

4.2对机电一体化设备进行定期检查

由于现代工业化的飞速发展与社会日趋增多的工业化产品需求，机电一体化的电机往往由于机械的满工时工作负荷，而导致其无法进行正常的保养与维护。而机电一体化电机从其本质上来讲属于机械设备，在长时间的高负荷运转下，机械设备一定会存在一定程度的磨损与老化。而磨损与老化出现之初并不会对电机造成影响，但经过长时间的高负荷运转后，电机可能导致自身温度升高，从而与机械的磨损与老化点相结合。同时成为一体化设备电机出现故障的诱因。因此为保证整体工业生产具有更高的效率。在生产过程中应积极的对一体化设备电机进行定期的保养与维护工作。并安排专业检修人员对电机设备进行定期的检查。对整体电机的传导装置及制动零部件等以后易损部分进行更加细致的故障排查。对于已经磨损或即将磨损的电机零部件，要进行及时的修复与更换。使一体化设备的电机，始终处于保持高效生产的优良工作状态。从而保证整体工业生产线的正常运转。而机电一体化机械的电机，也是具备一定时长的使用寿命。从当前社会工业生产的生产强度进行考虑，大部分电机的使用寿命约为5万～9万工时。对于超出使用寿命期限的一体化机械电机应予以更加频繁的检测与检查。无特殊条件应及时对超出使用寿命范围的电机进行及时更换。以避免在生产过程中由电机故障而导致生产事故的发生，进而对生产企业造成更大程度的利益损害。

4.3对机电一体化机械的电机作业环境进行及时的清理

对机电一体化机械的电机作业环境进行及时的清理，是整体电机保护与维护过程中重要的一部分。机电一体化电机所处的工作环境往往具有一定程度的不确定性。其工作环境可能处于粉尘暴露环境下，也可能处于潮湿且不利于散热的井下环境。因此要对整体机电一体化电机的作业环境进行及时的清理，使电机始终在干燥与清洁的环境下作业[3]。

5 结语

机电一体化设备的电机控制与保护工作是保证机电一体化设备正常运行的重要先决条件。随着我国科学技术与经济条件的飞速发展，机电一体化设备的应用范围将越发广泛，而作为机电一体化设备的核心部分，电机的安全性与可靠性有至关重要的地位。相关工业生产企业须时刻做好对机电一体化设备的电机控制与保护，从而使整体工业生产流水线始终处于高效与高质量的工作状态。

参考文献

[1] 金磊.基于电机在机电一体化技术中的保护分析[J].价值工程，2020，39（7）：236-237.

[2] 刘远.基于机电一体化中的电机控制与保护[J].数字通信世界，2020（3）：80.

[3] 李宗敏.机电一体化应用中的电机控制与保护路径简述[J].中国设备工程，2018（15）：197-198.