金巧云
江苏省泰州市
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摘 要：机电一体化系统中电机控制与保护的有效实施，可以根据电机的运行状况提供相应的保护措施，避免意外故障对电力系统其他设备造成损坏；另一方面，通过控制管理方案，可以对电机运行环境进行细致的调节，以满足企业经济和功能可持续发展的需要。本文通过对机电一体化系统结构和原理的分析，为后续机电一体化系统的建设提供参考，同时阐明了电机的控制和保护措施。
关键词：机电一体化；电机保护；控制技术
1机电一体化技术应用中电动机保护的一般问题
1.1功耗
电动机保护装置一般有两种不同的运行方式，分为电磁加热和电加热。然而，为了提高生产率，使机电设备能够承受更多的工作，电机的负载也大大增加。在这种情况下，电机更容易出现问题。特别是当电机长时间处于高负荷运行时，其电路容易发生故障。最常见的是电机高负荷运行引起的短路。一些企业在购买机电设备时不考虑电能损耗，这也在一定程度上增加了电动机使用的风险，容易造成电动机负荷超标而造成故障。
1.2井下马达设备故障问题
随着我国矿山工程的快速发展，许多机电设备需要承担井下作业任务，这不仅可以提高效率，而且可以减少人工开采带来的各种不确定因素。井下作业环境复杂。如果电动机在使用机电设备时不能得到保护，或者对环境因素估计不准确，很容易影响电动机的使用效果。过去，电机的寿命会缩短，企业的生产成本会增加。在影响地下环境的因素中，湿度是非常重要的。潮湿的地下环境会影响电机的运行效果，容易增加电机部件的锈蚀和老化。另外，信号不好，电机的监控系统容易受到冲击，造成电机故障。
1.3异步电动机设备故障
异步电动机是机电一体化系统的重要组成部分，也是故障率很高的一部分。在许多情况下，故障控制困难，突发性高，容易影响电机。一些企业的异步电动机长期处于高负荷状态，日常使用过程中维护工作不到位，增加了异步电动机故障的风险，不仅影响生产效率，而且严重威胁相关人员的安全。
1.4监管机制不完善
在机电一体化技术的应用过程中，必须实施监控措施，保证电机的稳定、安全运行。但一些企业不重视监管或以节约成本为目的等，监管机制不完善，监管工作不到位，严重影响了电机的使用效果。比如，一些企业没有建立完善的电机检测机制，没有定期检查电机参数，导致电机隐患未能及时发现。还有一些监管机制未能检查电机的排水效果，导致排水不畅，也会导致电机故障。
2机电一体化中电机控制与保护的措施
2.1强化电流电压管控
在机电一体化电机控制保护装置的应用中，电流和电压的检测是非常关键的。可诊断电机转矩、缺相保护、逆变模块等故障。鼠笼式异步电动机的缺点正是由于起动转矩小，不能用于起动转矩要求大的场合。在电动机的运行中，不同规格的电动机会有不同的额定功率、额定电流、额定电压等数据。额定数据规定了电机的电流和电压，以确保电机集成的安全实施。因此，在实际应用过程中，可以通过控制集成器件中的电流和电压值来降低器件问题的频率。如采用霍尔式电流互感器和IPM输出电压，采用分压电路的方式检测输出三相电流和电压，以加强控制工作。当电机发生小故障时，可以通过数据及时反映出来。即使是传统的仪器也能控制电流和电压。
电压异常时，可能是内部电容或电阻设备有问题；当电流异常时，电机内部电路可能出现断路、短路等故障。这样可以帮助维修人员快速确定问题的位置，从而快速解决问题。
2.2设备的定期维护
电机是机电一体化应用中的功率器件，意味着电机将长期处于高负荷工作状态。在这样的工作强度下，电机的磨损量很大。磨损的产生会导致电机工作状态异常，增加生产事故的概率，因此有必要定期对系统中的电机进行全面检查。包括电机、导电轴承等制动零件等，对需要修理的零件进行维修，对损耗严重的零件进行更换，以确保消除所有可能引起电机异常运行的因素。一般来说，电机的使用寿命为40000-100000小时，超过使用寿命的电机应更换。
电动机停机后，应先清理外壳和接线盒，检查断路器和接触器；准备工作完成后，应先拆卸电机并拆下转子。在清洗检查过程中，根据维修记录卡的要求，将本次检查的数据与上次维修的结果进行比较，确认零件是否有劣化趋势，然后进行预防性试验。试验结束后，应重新组装所有零件，试运行结束后，确认无误后方可完成维修工作。
2.3保证电机的工作环境
保证电动机的工作环境有利于电动机的控制和保护，也是相关工作的最佳方式。有的工作环境比较恶劣，由于长期通风不畅，在恶劣的环境中会有大量粉尘积聚。在这种情况下，会导致电机内部积灰，电机产生的热量不能及时释放，严重阻碍电机的输出效率；当温度超过23℃, 它会严重影响员工的心理和生理状态。同时，一些工作环境比较复杂，对设备的监控和维护也比较困难。因此，有必要改善工作环境，保证电机的控制和保护工作得以开展。例如，在电机积灰后，可定期清洗电机运行通道内的灰尘，延长清洗周期；改善电机通风路径，加强空气循环，使电机在运行中能有效散热。或者，为了保证设备设施运行的安全，设计了环境检测系统，在一些矿山企业试用后，确认了系统数据的准确性和稳定性，工作人员可以通过服务器端口实时监测数据，了解工作环境，为员工的安全提供保障，可应用于实践。
2.4控制阀门与速度
在电机的阀速控制方面，我国目前采用的是双闭环控制方案。内环为速度环，外环为位置环。速度环的作用是调节和控制电机的实际转速，通过调速装置调节PWM波发生器的载波频率来实现；位置环的主要功能是为速度环提供速度设定值的参考，主要依据位置环的当前位置和速度设定，由速度设定发生器实现。在机电控制保护装置的阀门和速度控制中，大流量阀门在运行中有恒速、减速、加速等阶段，实际位置与给定位置有一定偏差，给阀门和速度控制带来困难。这就要求在调节工作中，阀门应与给定的阀门进行比较来调节转速。
3机电一体化中电机控制与保护的技术展望
随着我国科学技术的发展，机电一体化有着更广阔的发展空间，存在的问题也将一一得到解决。机电一体化的发展趋势是智能化、绿色化和系统化，这就要求在故障模拟计算中，通过检测相位等定量事物来确定故障类型。通过对数据的评价，可以实现工作的定量化，是提高电动机保护水平、提高继电保护装置精度的有效措施；另外，还会有新的技术应用到它上面，通过检测不同电机装置的输出信息来实现对电机状态的检测。通过积累和创新，实现对电机的控制和保护。
结束语
机电一体化系统中电机控制和保护措施的有效实施，不仅可以根据电力系统的运行环境提供更为全面的技术支持措施，从而降低电力运行故障的概率，同时借助数据处理系统对电机运行状态进行调整，为电力系统调度的后续工作提供帮助。因此，在讨论机电一体化中的电机控制与保护时，必须明确电机运行的潜在风险和常见问题，研究电机的结构和原理，提供有针对性的优化解决方案，从而为机电一体化技术的后续发展提供更全面的保障。
参考文献
[1]于建立，张占福.机电一体化中的电机控制与保护探讨[J].现代工业经济和信息化，2016，6（11）：71-72.
[2]孙祥宇.机电一体化中的电机控制与保护探讨[J].工业，2016（8）：00316-00316.