1.2 电机与电气控制技术的发展概况

1.2.1 电机拖动的发展

电气控制与电机拖动有着密切关系。20世纪初，由于电动机的出现，使得机床的拖动发生了变革，用电动机代替蒸汽机，机床的电气拖动随电动机的发展而发展。

1. 单电机拖动

19世纪末到20世纪初为生产机械电力拖动的初期；20世纪初出现电动机后，生产机械的拖动由电动机代替了蒸汽机。起初由一台电动机通过一根天轴和多组皮带传动机构拖动多台生产机械，称为成组拖动。到20世纪20年代，发展为一台生产机械的多个运动机构由一台电动机拖动，称为单电机拖动。

与成组拖动相比，一台电动机拖动一台机床简化了传动机构，缩短了传动线路，提高了传动效率，至今仍有部分中小型通用机床采用单电机拖动方式。

2. 多电机拖动

随着生产的发展，生产机械动作也相应增多，除了主运动外还有各种辅助运动，单机拖动已经不再适应这种需要，于是出现了一台生产机械的多个运动机构，由多台电动机分别拖动，称为多电机拖动。这种拖动方式不仅大大简化了生产机械的传动机构，提高了传动效率，而且控制灵活，易于实现各运动部件的自动化，为生产机械的自动控制提供了有利条件。多电机拖动是现代机床最基本的拖动方式。

3. 交、直流无级调速

电气无级调速具有可灵活选择最佳切削速度和极大简化机械传动结构的优点。由于直流电动机具有良好的启动、制动和调速性能，可以很方便地在较宽的范围内实现平滑无级调速，所以20世纪30年代以后直流调速系统在重型和精密机床上得到广泛应用。20世纪60年代以后，由于大功率晶闸管的问世，随着大功率整流技术和大功率晶体管的发展，晶闸管直流电动机无级调速系统取代了直流电动机、电磁放大机等直流调速系统，采用脉宽调制的直流调速系统也获得广泛应用。20世纪80年代以后，由于半导体变流技术的发展，使得交流电动机调速系统有了突破性进展。交流调速有许多优点，单机容量和转速可大大高于直流电机。交流电机无电刷与换向器，易于维护，可靠性高，适用于带有腐蚀性、易爆性、含尘气体等特殊环境中。与直流电机相比，交流电机还具有体积小，重量轻、制造简单、坚固耐用等优点。目前，交流变频调速器、矢量控制微量伺服单元及交流伺服电机已日益广泛地应用于工业中，交流调速的发展必然会对电机拖动系统产生深远影响，必须引起充分的重视。