緒論

一、電力拖動及其組成

電力拖動是指用電動機拖動生產機械的工作機構使之運轉的一種方法。由于電力在生產、傳輸、分配、使用和控制等方面的優越性，使電力拖動獲得了廣泛應用。目前在生產中大量使用的各式各樣的生產機械，如車床、鉆床、銑床、造紙機、軋鋼機等，都采用電力拖動。

1.電力拖動系統的組成

電力拖動系統作為機械設備的一部分，一般由四個子系統組成，如0.1所示。

（1）電源。電源是電動機和控制設備的能源，分為交流電源和直流電源。

（2）電動機。電動機是生產機械的原動機，其作用是將電能轉換成機械能。電動機可分為交流電動機和直流電動機。

（3）控制設備。控制設備用來控制電動機的運轉，由各種控制電動機、電器、自動化元件及工業控制計算機等組成。

（4）傳動機構。傳動機構是在電動機與生產機械的工作機構之間傳遞動力的裝置，如減速箱、傳動帶、聯軸器等。

2.電力拖動的特點

（1）方便經濟。電能的生產、變換、傳輸都比較經濟，分配、檢測和使用比較方便。

（2）效率高。電力拖動比蒸汽、壓縮空氣的拖動效率要高，且傳動機構簡單。

（3）調節性能好。電動機的類型很多，具有各種運行特性，可適應不同生產機械的需要，且電力拖動系統的啟動、制動、調速、反轉等控制簡便、迅速，能實現較理想的控制目的。

（4）易于實現生產過程的自動化。由于電力拖動可以實現遠距離控制與自動調節，且各種非電量（如位移、速度、溫度等）都可以通過傳感器轉變為電量作用于拖動系統，因而能實現生產過程的自動化。

3.電力拖動的發展過程

按電力拖動系統中電動機的組合數量來分，電力拖動的發展過程經歷了成組拖動、單電動機拖動和多電動機拖動三個階段。

19世紀末電動機逐步取代蒸汽機以后，最初采用成組拖動，即由一臺電動機拖動傳動軸，再由傳動軸通過傳動帶分別拖動多臺生產機械。這種拖動方式能量損耗大，效率低，不安全，且不能利用電動機的調速性能，不能實現自動控制，因此已被淘汰。

20世紀20年代開始采用單電動機拖動，即由一臺電動機拖動一臺生產機械，從而簡化了中間傳動機構，提高了效率，同時可充分利用電動機的調速性能，易于實現自動控制。

20世紀30年代，隨著現代工業生產的迅速發展，生產機械越來越復雜，一臺生產機械上往往有許多運動部件，如果仍用一臺電動機拖動，傳動機構將十分復雜，因此出現了一臺生產機械中由多臺電動機分別拖動不同的運動部件的拖動方式，稱為多電動機拖動。這種拖動簡化了生產機械的傳動機構，提高了傳動效率，且容易實現自動控制，提高勞動生產率。目前常用的生產機械大多數采用這種拖動方式。

從電力拖動的控制方式來分，可分為斷續控制系統和連續控制系統兩種。在電力拖動發展的不同階段兩種拖動方式占有不同的地位，且呈現交替發展的趨勢。

隨著電力拖動的出現，最早產生的是由手動控制電器控制電動機運轉的手動斷續控制方式。隨后逐步發展為由繼電器、接觸器和主令電器等部件組成的繼電接觸式有觸點斷續控制方式。這種控制方式結構簡單、工作穩定、成本低、維護方便，不僅可以方便地實現生產過程的自動化，而且可實現集中控制和遠距離控制，所以目前生產機械中仍廣泛采用。但這種控制只有通和斷兩種狀態，其控制作用是斷續的，即只能控制信號的有無，而不能連續地控制信號的變化。為了適應控制信號連續變化的場合，又出現了直流電動機連續控制方式。這種控制方式可充分利用直流電動機調速性能好的特點，得到高精度、寬范圍的平滑調速系統。屬于這種連續控制的系統有：20世紀30年代出現的直流發電機-電動機組調速系統；40、50年代的交磁電機擴大機-直流發電機-電動機調速系統以及60年代出現的晶閘管-直流電動機調速系統。

近年來，隨著電子技術和控制理論的不斷發展，相繼出現了順序控制、可編程無觸點斷續控制、采樣控制等多種控制方式。在電動機的調速方面，已形成了電子功率器件與自動控制相結合的領域。不但晶閘管-直流電動機調速系統得到了廣泛應用，而且交流變頻調速技術發展迅速，在許多領域交流電動機變頻調速系統有取代晶閘管-直流電動機調速系統的趨勢。