詹麗丹

摘要：本文主要針對機電一體化中的電機保護控制裝置，其強大的信號處理能力，它除可替代某些機械部件的原有功能外，還能賦予更多新的功能，如自動調(diào)節(jié)與控制、自動信息處理、自動記錄顯示、自動檢測、自動診斷與保護等諸多方面。本文同時還介紹了電機保護控制裝置發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：機電一體化 電機控制 電機保護

1、引言

從二十世紀(jì)七十年代到上世紀(jì)九十年代是機電一體化的一個發(fā)展和完善同時進行的階段，到上世紀(jì)九十年代電子技術(shù)和機械運作的融合已經(jīng)基本達到了一個很高的水平。那么現(xiàn)在的機械一體化究竟可以應(yīng)用于哪些方面，在機電一體化的運作過程中又應(yīng)該怎樣進行點擊的控制與保護呢？接下來本文進行詳盡的論述。

2、機電一體化發(fā)展現(xiàn)狀

機電一體化的發(fā)展大體可以分為3個階段。第一階段為初級階段，可以追溯到上世紀(jì) 70 年代以前。在這一時期，因為受到國外新技術(shù)的影響，人們會不自覺地利用這些技術(shù)來完善機電產(chǎn)品的性能，并且這些應(yīng)用也取得了初步成果。尤其在第二次世界大戰(zhàn)期間，戰(zhàn)爭極大地刺激了電子技術(shù)與機械產(chǎn)品的結(jié)合，這些由機電相結(jié)合所產(chǎn)生的技術(shù)和產(chǎn)品，戰(zhàn)后還可以轉(zhuǎn)為民用，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟復(fù)蘇起到了積極的作用。從當(dāng)時研制的產(chǎn)品或者技術(shù)可以看出，當(dāng)時電子技術(shù)的發(fā)展尚未達到一定水平，并且多數(shù)的產(chǎn)品都屬于自發(fā)狀態(tài) ，因此電子技術(shù)與機械技術(shù)的結(jié)合還不可能廣泛和深入得發(fā)展，并且由于當(dāng)時的局限性，已經(jīng)開發(fā)的產(chǎn)品也沒有大量的推廣使用。

第二階段可稱為蓬勃發(fā)展階段，這時，通信技術(shù)、控制技術(shù)、計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路和微型計算機的快速進步，為機電一體化的發(fā)展奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)和充分的物質(zhì)基礎(chǔ)。

進入 20 世紀(jì) 90 年代后期，機電一體化大踏步邁向了嶄新的階段 ，此時機電一體化進入深入發(fā)展時期。一方面 ，機電一體化的學(xué)科體系得到了廣泛的重視，專家們對機電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進行了深入研究，并逐漸形成了譬如微機電一體化、光機電一體化等新分支。另一方面，由于光纖技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及人工智能技術(shù)等領(lǐng)域取得的巨大進步，為機電一體化技術(shù)開辟了廣闊的天地。這些研究，將促使機電一體化進一步建立完整的基礎(chǔ)和逐漸形成完整的科學(xué)體系。

3、機電一體化技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域

機電一體化的應(yīng)用范圍隨著我國近些年來技術(shù)水平的迅速發(fā)展也越來越廣泛的應(yīng)用于各個不同領(lǐng)域。但是目前應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域要數(shù)數(shù)控機床、自動化與自動生產(chǎn)線這兩個方面。數(shù)控機床與數(shù)控技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展與完善在各個方面都有很大的提高，具體表現(xiàn)為：設(shè)計理念更加人性化，機械的硬件即零部件有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，具備兼容性的特征；另外機械工作方式更加合理化，也就是控制方式多樣化，即一臺機床可以同時控制多臺機床或者選擇一臺機床只控制一臺機床 ；工作過程簡單化，機械一體化可以將各種單一的工作集成到系統(tǒng)中去；數(shù)控裝置構(gòu)成的合理性，數(shù)控裝置的構(gòu)成以單板和單片機為控制機，并且有專用芯片和模板組成緊湊的數(shù)控裝置。除掉數(shù)控機床與自動化生產(chǎn)線這兩個方面，自動化技術(shù)也同樣應(yīng)用于日常生產(chǎn)與生活中的各個領(lǐng)域。

4、機電一體化中的電機控制與保護

機電一體化中的電機控制與保護主要體現(xiàn)在一些控制保護裝置。電機保護控制裝置現(xiàn)在成為自動化保護控制系統(tǒng)和節(jié)能降耗不可缺少的重要裝置，是符合國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策、節(jié)能效果顯著、跨行業(yè)、量大面廣的節(jié)能機電產(chǎn)品，對于以前產(chǎn)品的更新?lián)Q代是一個很好的實例，在國民經(jīng)濟和節(jié)約能源事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。

4.1電機控制保護裝置的不足

目前電機控制保護裝置中存在著許多問題，主要體現(xiàn)在一下一些方面。例如對于井下電機控制保護設(shè)備，其最薄弱的環(huán)節(jié)是鼠籠式異步電機，這種電機發(fā)生故障的可能性占整個電機設(shè)備故障的 50%，因此可靠的電機控制保護裝置是井下安全生產(chǎn)的一個重要保證。一般的電機控制保護裝置都是基于電熱原理和電磁原理。用熔斷器實現(xiàn)的短路保護和用熱繼電器實現(xiàn)的過載保護就是電熱原理的典型應(yīng)用。隨著高新科技的發(fā)展，現(xiàn)代電機的設(shè)計制造比以前有所改進，使得電動機輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩增大，但質(zhì)量和體積比以前減小了。其次隨著自動化水平的提高，電動機工作狀態(tài)也發(fā)生了變化，它的起動、反向和制動將更加頻繁，變負荷工作非常普遍，這為滿足控制需要提供了很大的威脅。

那么，電機保護控制技術(shù)應(yīng)該朝哪個方向發(fā)展呢？各個學(xué)者也經(jīng)過了長久的研究和討論，指出：首先應(yīng)該在電機設(shè)計時考慮到后期保護與控制的問題，做到從設(shè)計，到控制及保護的一體化。

其次是提高保護裝置的全面化和多樣化，增強其處理數(shù)據(jù)的能力。然后還需要改進監(jiān)測手段，這點可以在操作過程中進行修改。因為只有數(shù)字處理系統(tǒng)可以達到這種檢測效果，因此對于電機控制保護裝置，數(shù)字化是其發(fā)展趨勢。

4.2電機保護控制裝置發(fā)展趨勢

電機控制保護裝置亟待尋找新的突破。隨著電機保護控制理論研究和新技術(shù)的發(fā)展，通過仿真計算和故障建模，并引入突破量、相位量、諧波份量、阻抗量、序份量等多種對電機故障敏感的檢測量進行數(shù)據(jù)分析，并作相應(yīng)判斷和分析，把這些工作量提前做好的話，不但可以大大提高保護控制裝置的精度和靈感度，還可以為以后的理論研究提供依據(jù)，為今后的突破性緊張?zhí)峁┮罁?jù)。新技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)（例如在線監(jiān)測保護控制裝置的應(yīng)用等）也是電機控制保護裝置的一個重要方面。

利用新的技術(shù)產(chǎn)品（例如高頻電磁波、位移、振動、紅外線、機械、電、熱、光、聲等）和理論對電機的運行進行實時監(jiān)測，然后根據(jù)各種裝置輸出的信息通過計算機進行判斷，把反射的數(shù)據(jù)進行分類，通過科學(xué)的分析和比對確定故障類型和嚴(yán)重程度，最后再采取相應(yīng)的補救措施等，這樣不僅能實現(xiàn)以上各種電機保護控制功能，更重要的是能在故障之前發(fā)出預(yù)警，達到提前防止故障發(fā)生，防患于未然。

電機控制與保護裝置還有一項很重要的發(fā)展前景就是積極配套出廠電機保護控制裝置，依據(jù)國家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高質(zhì)量等級，發(fā)展適用于我國的特有的電機控制保護裝置。在世界上一些發(fā)達國家，電機保護控制裝置會隨著電機配套出廠，這種現(xiàn)象司空見慣，并且早已經(jīng)成為一個慣例被普及應(yīng)用，而在我國出口的電機配套保護控制裝置多是單個出場，這樣不僅在匹配上會出現(xiàn)問題，對生產(chǎn)者的成本也是一個極大的浪費。因此我們應(yīng)該不斷吸取國內(nèi)外優(yōu)秀經(jīng)驗，積極推進電機與保護控制裝置配套使用。電機與保護裝置配套，不僅減少了用戶在選擇保護控制裝置上的麻煩，更重要的是減少了由于電機與保護控制裝置不匹配而造成燒毀等損失，這樣側(cè)面提高了電機生產(chǎn)廠家的質(zhì)量信譽和電機的質(zhì)量等級，同時也給電機出口和國內(nèi)應(yīng)用拓寬了市場。電機與保護控制裝置聯(lián)手，不僅可以優(yōu)勢互補，還給各行各業(yè)都創(chuàng)造了更為廣闊的發(fā)展空間和市場前景，對我國電機行業(yè)科技創(chuàng)新和技術(shù)進步與節(jié)約能源事業(yè)具有重要意義。

5、結(jié)語

機電一體化進程下電機的控制與保護日益引起各界需運用電機數(shù)控的人士注意，宏觀我國的機電一體化電機的控制與保護，我們不難發(fā)現(xiàn)這是一個機遇與挑戰(zhàn)并存項目。我國的機電一體化發(fā)展很快，幾乎可以說在國際上也是領(lǐng)先水平，然而也存在著很多的問題和弊端，筆者也給與了相關(guān)的分析與預(yù)測，希望日隨著在一體化進程的不斷優(yōu)化與加快，機電一體化的發(fā)展會有一個良好的勢頭，機電一體化的控制與保護會更加完善。

參考文獻：

[1]王濤.論機電一體化與我國的經(jīng)濟發(fā)展[J].中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊，2010（15）.

[2]楊榮.我國機電一體化發(fā)展趨勢研究[J].科技咨詢導(dǎo)報，2011（5）.