绪论

一、电力拖动及其组成

电力拖动是指用电动机拖动生产机械的工作机构使之运转的一种方法。由于电力在生产、传输、分配、使用和控制等方面的优越性，使电力拖动获得了广泛应用。目前在生产中大量使用的各式各样的生产机械，如车床、钻床、铣床、造纸机、轧钢机等，都采用电力拖动。

1.电力拖动系统的组成

电力拖动系统作为机械设备的一部分，一般由四个子系统组成，如0.1所示。

（1）电源。电源是电动机和控制设备的能源，分为交流电源和直流电源。

（2）电动机。电动机是生产机械的原动机，其作用是将电能转换成机械能。电动机可分为交流电动机和直流电动机。

（3）控制设备。控制设备用来控制电动机的运转，由各种控制电动机、电器、自动化元件及工业控制计算机等组成。

（4）传动机构。传动机构是在电动机与生产机械的工作机构之间传递动力的装置，如减速箱、传动带、联轴器等。

2.电力拖动的特点

（1）方便经济。电能的生产、变换、传输都比较经济，分配、检测和使用比较方便。

（2）效率高。电力拖动比蒸汽、压缩空气的拖动效率要高，且传动机构简单。

（3）调节性能好。电动机的类型很多，具有各种运行特性，可适应不同生产机械的需要，且电力拖动系统的启动、制动、调速、反转等控制简便、迅速，能实现较理想的控制目的。

（4）易于实现生产过程的自动化。由于电力拖动可以实现远距离控制与自动调节，且各种非电量（如位移、速度、温度等）都可以通过传感器转变为电量作用于拖动系统，因而能实现生产过程的自动化。

3.电力拖动的发展过程

按电力拖动系统中电动机的组合数量来分，电力拖动的发展过程经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三个阶段。

19世纪末电动机逐步取代蒸汽机以后，最初采用成组拖动，即由一台电动机拖动传动轴，再由传动轴通过传动带分别拖动多台生产机械。这种拖动方式能量损耗大，效率低，不安全，且不能利用电动机的调速性能，不能实现自动控制，因此已被淘汰。

20世纪20年代开始采用单电动机拖动，即由一台电动机拖动一台生产机械，从而简化了中间传动机构，提高了效率，同时可充分利用电动机的调速性能，易于实现自动控制。

20世纪30年代，随着现代工业生产的迅速发展，生产机械越来越复杂，一台生产机械上往往有许多运动部件，如果仍用一台电动机拖动，传动机构将十分复杂，因此出现了一台生产机械中由多台电动机分别拖动不同的运动部件的拖动方式，称为多电动机拖动。这种拖动简化了生产机械的传动机构，提高了传动效率，且容易实现自动控制，提高劳动生产率。目前常用的生产机械大多数采用这种拖动方式。

从电力拖动的控制方式来分，可分为断续控制系统和连续控制系统两种。在电力拖动发展的不同阶段两种拖动方式占有不同的地位，且呈现交替发展的趋势。

随着电力拖动的出现，最早产生的是由手动控制电器控制电动机运转的手动断续控制方式。随后逐步发展为由继电器、接触器和主令电器等部件组成的继电接触式有触点断续控制方式。这种控制方式结构简单、工作稳定、成本低、维护方便，不仅可以方便地实现生产过程的自动化，而且可实现集中控制和远距离控制，所以目前生产机械中仍广泛采用。但这种控制只有通和断两种状态，其控制作用是断续的，即只能控制信号的有无，而不能连续地控制信号的变化。为了适应控制信号连续变化的场合，又出现了直流电动机连续控制方式。这种控制方式可充分利用直流电动机调速性能好的特点，得到高精度、宽范围的平滑调速系统。属于这种连续控制的系统有：20世纪30年代出现的直流发电机-电动机组调速系统；40、50年代的交磁电机扩大机-直流发电机-电动机调速系统以及60年代出现的晶闸管-直流电动机调速系统。

近年来，随着电子技术和控制理论的不断发展，相继出现了顺序控制、可编程无触点断续控制、采样控制等多种控制方式。在电动机的调速方面，已形成了电子功率器件与自动控制相结合的领域。不但晶闸管-直流电动机调速系统得到了广泛应用，而且交流变频调速技术发展迅速，在许多领域交流电动机变频调速系统有取代晶闸管-直流电动机调速系统的趋势。