1.2 電機(jī)與電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況

1.2.1 電機(jī)拖動的發(fā)展

電氣控制與電機(jī)拖動有著密切關(guān)系。20世紀(jì)初，由于電動機(jī)的出現(xiàn)，使得機(jī)床的拖動發(fā)生了變革，用電動機(jī)代替蒸汽機(jī)，機(jī)床的電氣拖動隨電動機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。

1. 單電機(jī)拖動

19世紀(jì)末到20世紀(jì)初為生產(chǎn)機(jī)械電力拖動的初期；20世紀(jì)初出現(xiàn)電動機(jī)后，生產(chǎn)機(jī)械的拖動由電動機(jī)代替了蒸汽機(jī)。起初由一臺電動機(jī)通過一根天軸和多組皮帶傳動機(jī)構(gòu)拖動多臺生產(chǎn)機(jī)械，稱為成組拖動。到20世紀(jì)20年代，發(fā)展為一臺生產(chǎn)機(jī)械的多個運動機(jī)構(gòu)由一臺電動機(jī)拖動，稱為單電機(jī)拖動。

與成組拖動相比，一臺電動機(jī)拖動一臺機(jī)床簡化了傳動機(jī)構(gòu)，縮短了傳動線路，提高了傳動效率，至今仍有部分中小型通用機(jī)床采用單電機(jī)拖動方式。

2. 多電機(jī)拖動

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，生產(chǎn)機(jī)械動作也相應(yīng)增多，除了主運動外還有各種輔助運動，單機(jī)拖動已經(jīng)不再適應(yīng)這種需要，于是出現(xiàn)了一臺生產(chǎn)機(jī)械的多個運動機(jī)構(gòu)，由多臺電動機(jī)分別拖動，稱為多電機(jī)拖動。這種拖動方式不僅大大簡化了生產(chǎn)機(jī)械的傳動機(jī)構(gòu)，提高了傳動效率，而且控制靈活，易于實現(xiàn)各運動部件的自動化，為生產(chǎn)機(jī)械的自動控制提供了有利條件。多電機(jī)拖動是現(xiàn)代機(jī)床最基本的拖動方式。

3. 交、直流無級調(diào)速

電氣無級調(diào)速具有可靈活選擇最佳切削速度和極大簡化機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。由于直流電動機(jī)具有良好的啟動、制動和調(diào)速性能，可以很方便地在較寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑無級調(diào)速，所以20世紀(jì)30年代以后直流調(diào)速系統(tǒng)在重型和精密機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)60年代以后，由于大功率晶閘管的問世，隨著大功率整流技術(shù)和大功率晶體管的發(fā)展，晶閘管直流電動機(jī)無級調(diào)速系統(tǒng)取代了直流電動機(jī)、電磁放大機(jī)等直流調(diào)速系統(tǒng)，采用脈寬調(diào)制的直流調(diào)速系統(tǒng)也獲得廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以后，由于半導(dǎo)體變流技術(shù)的發(fā)展，使得交流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有了突破性進(jìn)展。交流調(diào)速有許多優(yōu)點，單機(jī)容量和轉(zhuǎn)速可大大高于直流電機(jī)。交流電機(jī)無電刷與換向器，易于維護(hù)，可靠性高，適用于帶有腐蝕性、易爆性、含塵氣體等特殊環(huán)境中。與直流電機(jī)相比，交流電機(jī)還具有體積小，重量輕、制造簡單、堅固耐用等優(yōu)點。目前，交流變頻調(diào)速器、矢量控制微量伺服單元及交流伺服電機(jī)已日益廣泛地應(yīng)用于工業(yè)中，交流調(diào)速的發(fā)展必然會對電機(jī)拖動系統(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，必須引起充分的重視。