0.1　电机及电力拖动系统概述

众所周知，电能在现代化工农业生产及整个国民经济的各个领域获得了极为广泛的应用。而电机是生产、传输、分配及应用电能的主要设备。在现代化生产过程中，电力拖动系统是为了实现各种生产工艺过程所必不可少的传动系统，是生产过程电气化、自动化的重要前提。

0.1.1　电机

电机是利用电磁感应原理进行能量转换的机械装置，它应用广泛、种类繁多、性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主要有如下2种：

一种分类方法是按功能用途分，可分为发电机、电动机、变压器和控制电机四大类。发电机的功能是将机械能转换为电能；电动机的功能则是将电能转换为机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备；变压器的功能是将一种电压等级的电能转换为同频率另一种电压等级的电能；控制电机主要用于完成信号的变换与传递，通常用于自动控制系统中，做检测、校正及执行元件之用，如国防工业、数控机床、计算机外围设备、机器人和音像设备等均大量使用控制电机。

另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类，可分为变压器和旋转电机。变压器为静止不旋转电机；根据电源电流的不同旋转电机又分为直流电机和交流电机两大类。交流电机又可分为异步电机和同步电机两大类，它们的工作原理和运行特性有很大差别。同步电机运行时转子转速始终与所接电网的频率之间存在着严格不变的关系，不随负载的大小变化，电力系统中的发电机几乎都是同步电机；异步电机处于电动机运行状态时转速低于同步转速，处于发电机运行状态时转速高于同步转速。异步电机主要用作电动机。

综合以上2种分类方法，可归纳如下：

0.1.2　电力拖动系统

用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统，称为电力拖动系统。电力拖动系统一般由电动机，生产机械的工作机构、传动机构，控制设备及电源5个部分组成。其中电动机把电能转换为机械能，通过传动机构（或直接）驱动生产机械工作；生产机械是执行某一生产任务的机械，是电力拖动的对象；控制设备由各种控制电气元件、工业控制计算机、可编程控制器等组成，用来控制电动机的运动，对生产机械的运动实现自动控制；电源为电动机和控制设备提供电能，是不可缺少的部分。

按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。

纵观电力拖动的发展过程，交流、直流2种拖动方式并存于各个生产领域。各个时期科学技术的发展水平不同，所处的地位也有所不同，随着工业技术的发展，在相互竞争、相互促进中发生着深刻的变革。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式。19世纪末，由于研制出了经济实用的交流电动机，使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。但是随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在启动、制动、正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的、更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆、可调速与高精度的拖动领域中，在相当长一个时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。

虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出优点，但是由于它具有电刷与换向器，使得它的故障率较高，电动机的使用环境受到限制，其电压等级、额定转速、单机容量的发展也受到限制。所以在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，交流调速的不断进步和完善，在调速性能方面由落后状态发展到可与直流调速媲美。现在，交流调速在很多场合已取代直流调速。在不远的将来，交流调速将完全取代直流调速，可以说这是一种必然的发展趋势。

0.1.3　电机及电力拖动在国民经济中的作用

在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的一个很重要的基础，电机可称为电气化的心脏。电机对国民经济的发展起着重要的作用，并随着国民经济和科学技术的发展而不断发展。

电机的发展又与电能的发展紧密联系在一起。电能是现代社会一种最主要的能源，这主要是由于它的生产和变换比较经济，传输和分配比较容易，使用和控制比较方便，而要实现电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制都离不开电机。

在电力工业中，发电机和变压器是电站和变电所的主要设备。在电站，利用发电机可将原始能源（如：水能、风能、热能、化学能、太阳能、核能等）转换为电能；在变电所，电能在远距离传输前，利用升压变压器把发电机发出的低压交流电变换成高压交流电，而电能在供给用户使用前，利用降压变压器把来自高压电网的高电压变换成低电压后才能安全使用。在机械、冶金、化工等工业企业中，大量应用电动机把电能转换为机械能，去拖动机床、起重机、轧钢机、电铲、抽水机、鼓风机等各种生产机械。在现代化农业生产中，电力排灌、播种、收割等农用机械都需要规格不同的电动机去拖动。在交通运输业中，电车、地铁、电梯、飞机、轮船等也需要各种电动机。在医疗器械及家用电器中也离不开功能各异的小功率电动机。

在现代工业生产中，为了实现生产工艺过程的各种要求，需要广泛采用各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此电力拖动已成为现代工农业中最广泛的拖动方式。而且随着近代电力电子技术和计算机技术的发展以及自动控制理论的应用，电力拖动控制装置的特性品质正在得到不断的提高，从而可提高生产机械运转的准确性、可靠性、快速性和生产过程的自动化程度，便于提高劳动生产率和产品质量，所以电力拖动也是实现工业电气自动化的基础，在国民经济发展中发挥着越来越重要的作用。