[科普中国]-电力拖动

电力拖动1是指以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。又称电机传动。

简史各类机械设备的运动都要依靠动力。在电动机问世以前，人类生产多以风力、水力或蒸汽机作为动力。

19世纪30年代出现了直流电动机，俄国物理学家Б.С.雅科比首次以蓄电池供电给直流电动机，作为快艇螺旋桨的动力装置，以推动快艇航行。此后，以电动机作为原动机的拖动方式开始被人们所瞩目。

到80年代，由于三相交流电传输方便以及结构简单的三相交流异步电动机的发明，使电力拖动得到了发展。 20世纪，随着社会的进步，为提高生产率和改善产品质量，工业部门对机械设备不断提出新的、高的技术要求。如要求有宽的速度调节范围、有高的调速精度、能快速地进行可逆运行以及对位置、加速度、张力、转矩等物理量的可控性能的要求等。以蒸汽机、柴油机等作为原动机的拖动装置很难甚至不可能予以完成，而应用电力拖动则能很好地满足上述技术要求。因此，电力拖动被广泛用于冶金、石油、交通、纺织、机械、煤炭、轻工、国防和农业生产等部门，在国民经济中占有重要地位，是社会生产不可缺少的一种传动方式。

特点由于电能获得方便，使用电动机的设备体积比其他动力装置小,并且没有汽、油等对环境的污染,控制方便，运行性能好，传动效率高，可节省能源等。所以，80%以上的机械设备，小如用步进电机拖动指针跳动的电子手表、大到上万千瓦的大型轧钢机械等都应用电力拖动。80年代，中国生产的电能中约有三分之一用于电力拖动。单个电力拖动装置的功率可以从几毫瓦到几百兆瓦，转速可从每小时几转到每分钟数万转。

组成电力拖动装置由电动机及其自动控制装置组成。自动控制装置通过对电动机起动、制动的控制，对电动机转速调节的控制，对电动机转矩的控制以及对某些物理参量按一定规律变化的控制等，可实现对机械设备的自动化控制。采用电力拖动不但可以把人们从繁重的体力劳动中解放出来，还可以把人们从繁杂的信息处理事务中解脱出来，并能改善机械设备的控制性能，提高产品质量和劳动生产率。

分类按电动机供电电流制式的不同，有直流电力拖动和交流电力拖动两种。早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高，以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。随着工业技术的发展，对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求，具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。自20年代以来，可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后，以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。 交流电动机没有机械式整流子，结构简单、使用可靠,有良好的节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高；但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好，所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。随着电力电子器件的发展，自动控制技术的进步，出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统，使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美，并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学