金磊

摘要：在社会经济飞速发展的情况下，机械电子技术逐步提升，尤其是在机电一体化技术方面的进步，为社会发展做出了突出贡献。电机作为机电一体化系统中的核心部分，对整个系统的运行有至关重要的作用，因此需要做好电机保护。文章先阐述了机电一体化技术的概念和发展，然后结合实际对机电一体化技术中电机保护存在的不足和问题进行了分析，最后针对这些问题提出了一些应对策略，希望能为相关行业的发展提供参考。

Abstract： With the rapid development of society and economy， mechatronic technology has been gradually improved， especially the progress in mechatronics technology， which has made outstanding contributions to social development. As the core part of the mechatronics system， the motor plays a vital role in the operation of the entire system. Therefore， motor protection is required. The article first elaborates the concept and development of mechatronics technology， then analyzes the shortcomings and problems of motor protection in mechatronics technology based on the actual situation， and finally proposes some countermeasures to these problems， hoping to provide reference for the development of the relevant industries.

关键词：电机;机电一体化;保护

0  引言

在近代社会现代化发展过程中，机电一体化技术的重要性不言而喻，而在机电一体化技术系统当中，电机保护装置对系统安全及节能性有重要作用。在机电一体化技术不断升级和完善的过程中，人们对电机保护装置的可靠性提出了更高的要求。因此，需要对机电一体化技术中电机保护存在的不足和问题进行研究，不断推动相关产业发展。

1  机电一体化技术概述

1.1 機电一体化概念

工业革命以后，人类社会部分劳动被机械所代替，电子机械化水平不断提高，后来随着计算机技术、信息技术的应用，机电一体化的概念逐渐成熟。机电一体化也就是将电子技术、信息处理技术、机械控制技术有机结合起来，实现机械自动化控制的技术手段。机电一体化系统利用电子技术代替人力来控制机械，实现了无人化操作，再利用计算机信息技术来实现自动化控制。可以说，机电一体化技术是一种融合了当代多学科知识的技术手段。在全新发展时期当中，机电一体化技术的研究方向主要包括提高资源利用率、降低能耗、促进生态保护、提升生产效率品质、保障生产安全等。

1.2 机电一体化发展及应用

从机电一体化的发展历程来讲，该技术的发展主要分为三个阶段：其一为初始阶段，即电子技术和机械化系统的结合;其二为快速发展阶段，此时加入了计算机技术和自动化控制模块，机电一体化系统逐步实现了自动化控制;其三是智能化阶段，是机电一体化的高级阶段，该阶段的机电一体化系统是一个兼顾多方面需求的技术生态，并且存在着无限可能性。目前，机电一体化主要在自动化生产、数控机床等领域有大量应用，全面推动了社会生产力的发展。近年来，我国的机电一体化技术已经逐渐从传统的工业生产、国家建设，覆盖到社会的各个角落，与人们的生活出行息息相关，极大的方便了人们的生活[1]。

2  机电一体化中电机保护存在的不足和问题

2.1 用电问题

正常情况下，电机保护装置的工作模式有电热、电磁两种，而随着机电一体化技术的不断发展，很多产业的机械化系统都逐渐实现了机电一体化[2]。而在采用机电一体化的系统当中，电机所承担的工作量较大，长期处于运转或频繁启动状态，很容易导致电机电路出现问题。例如，电机线路老化导致电能损耗，电机超负荷运作，以及电路短路等。很多企业选购机电一体化电机时，没有考虑电能强度需求和电能损耗，导致电机在机电一体化系统当中的工作存在用电风险。

2.2 井下电机设备故障问题

正常的生产和运行环境下，电机的保护设施比较完善，同时周边存在的环境影响因素也比较少。但是，在部分产业的机电一体化运行环境下，电机工作还会受到周边环境的影响，同时环境因素也会导致电机保护工作难以开展。例如，在矿物开采产业的井下部分，无论是掘进机、开采机，还是传输系统，都逐步实现了机电一体化。在矿井下的电机会受到潮湿的环境影响，还会面临着井下瓦斯、地下水的威胁，同时井下信号较差，电机保护装置的监测功能无法及时将危险信号传输给监控中心，导致故障处理不及时[3]。另外，井下昏暗狭小的空间也不利于人工检查和维修工作的开展。在井下机电一体化系统的电机中，鼠笼式异步电机的电机保护难度较大，故障率也比较高，给电机保护工作带来了巨大挑战。

2.3 异步电机故障控制问题

在机电一体化系统当中，异步电机是故障率较高的部分之一，通常情况下故障控制都未能达到较好的效果[4]。针对这一问题，关键在于需要提升异步电机基础材料的品质，避免电机长时间运行后因材料老化而出现故障的问题。在此基础上，异步电机工作模式的优化也存在一定困难，所以对于异步电机的故障控制一直都是行业内技术专家共同探讨的问题。例如，在当前很多产业机电一体化系统中常用的三相异步电机设备由于长时间运行，加上环境较差、日常维护保养工作没做好，导致设备经常发生电路故障，不仅影响生产活动和秩序，还会产生巨大的安全隐患。

2.4 缺乏完善的管理机制

虽然当今机电一体化应用范围越来越广，很多企业也知道电机对机电一体化系统稳定运行的重要性，但是依然还有很多企业缺乏一个完善、严谨的管理机制。具体表现为没有针对机电一体化系统中的电机保护制定足够合理的巡检制度，相关技术人员在日常检查和故障排除时也缺乏专业能力，导致电机的很多故障长期存在，威胁到生产活动时才被发现和处理[5]。同时，技术人员没有可靠的電机保护装置和系统给予支持，很多时候都需要人到电机所在位置进行全面检查，不仅耗费大量时间，也无法保证各类故障隐患第一时间被发现，并且在井下或大型机电一体化系统当中，电机所在位置环境比较复杂，维修巡检人员进入该区域不仅存在安全隐患，相关工作也会受到干扰。

3  电机在机电一体化技术中的保护策略分析

3.1 电机用电问题的解决措施

针对机电一体化系统中电机出现的各类用电问题，首先需要针对电机系统电路、电能损耗进行监测，可以采用人工监测和传感器监测的方法，确保技术人员对机电一体化电机系统电能损耗问题足够了解，然后通过技术手段让电机电流、电压等参数可以维持在能够支持系统运转的安全水准。正常情况下，常规的检测技术和仪器无法满足机电一体化电机保护装置的监测要求，因此需要选用比较先进的监测设备，如霍尔型电流互感器就是目前比较实用的设备之一，利用它与IPM输出电压采用分压电路的方式，对电压及IPM输出三相电流保持实时监测，可以迅速判断故障，及时给技术人员发出预警。针对电机电能损耗问题，可以利用用电监控仪器，来绘制电能消耗和损耗图，从生产活动本身及电机运转状态等方面找到电能损耗的原因，制定针对性的解决方案。从机电一体化技术发展的大环境来看，想要根本解决电机用电问题，有必要在电机设计阶段就充分考虑各类故障问题，并且了解电机应用企业的实际生产方式和电机的工作环境，然后针对性配置保护装置，提升电机稳定性[6]。

3.2 井下电机问题的预防处理方法

面对井下等复杂环境下机电一体化系统中电机故障频发的问题，首先需要相关企业提高重视程度，重视电机保护和故障排查工作。相关企业应当积极引进掌握先进科技的技术人才，采用科学方法对井下电机运行状态进行监测，及时发现和排查故障。同时，还可以从专业角度出发，在有限条件下，为电机系统本身的运转和故障巡检维修工作创造一个更优质的环境。例如，可以引进现代化数字监控系统，利用传感器设备，一方面监测电机本身工作运行下的各项指标，另一方面对井下空气成分、温度、湿度井下监控，配合矿产产业井下安全控制系统，做好井下环境监测，一旦发现对井下工作人员及电机设备不利的环境因素，及时采取应对措施。

3.3 异步电机故障问题的改善策略

针对比较常见的异步电机故障问题，目前市面上出现了一些比较成熟的方法和技巧，包括自动开关保护、熔断器保护，目的都是在异步电机发生短路等故障时，保护装置及时断电，来保护电机和整个机电一体化系统的安全[7]。其中，熔断器保护装置主要是在监测到电流、电压异常，或极具性变化时，自动熔断来达到断电保护的目的。自动开关保护装置是目前比较先进的装置之一，其通过对电机系统运行状态的监测，收集多方面数据进行做自动化分析，如果装置发现问题，会自动断开电路，保护电机。显然，这种装置可以重复利用，并且在识别精准性方面更强，其中更先进的自动开关装置还可以将收集的数据和工作过程数据上传，为安全管理人员提供故障分析依据。

3.4 人员管理问题的优化策略

采用机电一体化系统的企业需要根据自身生产规模、生产环境，配备足够数量的安全技术人员，不仅要求这些人员具备扎实的技术功底，还需要定期对其职业素养进行培训，要求所有人员拥有足够的责任心。因为即使再先进的自动控制系统和安全保护装置，都可能无法全面保证机电一体化系统电机的安全，其只是配合安全技术人员做好安全管理的得力助手。所以，需要针对机电一体化的电机保护制定立体化管理机制，落实权责，规范行为，确保安全管理工作完善可靠。

4  结语

综上所述，在机电一体化技术不断发展且应用范围越来越广的情况下，电机保护工作的可靠性与生产质量、效率和安全都有重要联系。针对机电一体化系统中电机设备常见的各类故障问题，需要积极根据实际情况，积极引进更先进的安全保护装置，利用传感器系统和信息化分析系统，对电机装置进行实时监测，及时发现故障，方便技术人员采用正确的应对措施。只有这样，才能全面提升机电一体化系统的运行稳定性和安全性，并且在节能减排、保护生态方面也具备着很好的意义。

参考文献：

[1]孙飞.煤矿供电设备的安全防护与电气保护技术措施探析[J].通信电源技术，2019，36（9）：244-245.

[2]尹学文.谈电机在机电一体化技术中的保护[J].科技创新导报，2019，16（5）：89，91.

[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.

[4]张世鹏.机电一体化中电机设备的控制保护问题解析[J].装饰装修天地，2017（5）：238.

[5]鞠未然.关于机电一体化中的电机控制与保护探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（21）：3808.

[6]柳国标，周昌伟，杨彦丽.机电一体化工程电机存在问题及处理措施[J].建筑工程技术与设计，2018（23）：5553.

[7]崔莹.机电一体化系统中关于机电控制的研究[J].环球市场，2019（15）：334.