1.2 電機與電氣控制技術的發展概況

1.2.1 電機拖動的發展

電氣控制與電機拖動有著密切關系。20世紀初，由于電動機的出現，使得機床的拖動發生了變革，用電動機代替蒸汽機，機床的電氣拖動隨電動機的發展而發展。

1. 單電機拖動

19世紀末到20世紀初為生產機械電力拖動的初期；20世紀初出現電動機后，生產機械的拖動由電動機代替了蒸汽機。起初由一臺電動機通過一根天軸和多組皮帶傳動機構拖動多臺生產機械，稱為成組拖動。到20世紀20年代，發展為一臺生產機械的多個運動機構由一臺電動機拖動，稱為單電機拖動。

與成組拖動相比，一臺電動機拖動一臺機床簡化了傳動機構，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床采用單電機拖動方式。

2. 多電機拖動

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

3. 交、直流無級調速

電氣無級調速具有可靈活選擇最佳切削速度和極大簡化機械傳動結構的優點。由于直流電動機具有良好的啟動、制動和調速性能，可以很方便地在較寬的范圍內實現平滑無級調速，所以20世紀30年代以后直流調速系統在重型和精密機床上得到廣泛應用。20世紀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和大功率晶體管的發展，晶閘管直流電動機無級調速系統取代了直流電動機、電磁放大機等直流調速系統，采用脈寬調制的直流調速系統也獲得廣泛應用。20世紀80年代以后，由于半導體變流技術的發展，使得交流電動機調速系統有了突破性進展。交流調速有許多優點，單機容量和轉速可大大高于直流電機。交流電機無電刷與換向器，易于維護，可靠性高，適用于帶有腐蝕性、易爆性、含塵氣體等特殊環境中。與直流電機相比，交流電機還具有體積小，重量輕、制造簡單、堅固耐用等優點。目前，交流變頻調速器、矢量控制微量伺服單元及交流伺服電機已日益廣泛地應用于工業中，交流調速的發展必然會對電機拖動系統產生深遠影響，必須引起充分的重視。