我国电机发展历史论文参考文献

《异步电动机的效率优化快速响应控制研究》崔纳新， 张承慧， 孙丰涛 - 中国电机工程学报, 2005

机电一体化电机控制发展思考

经过近50年的发展，机电一体化取得的长足的进步，但是在应用的范围上还是主要应用在自动生产线和数控机床方面。下面是我为您搜集整理的机电一体化电机控制发展思考论文，希望能对您有所帮助。

摘要： 我国的机电制造行业开始于20世纪60年代，到了80年代就进入了快速发展的阶段，经过几十年的发展，我国的机电制造行业已经进入了一个比较昌盛的时代，由原来的简单工业逐渐过渡到了一个新的时期，其最大的特点是一些机械部件可以通过自动控制来处理生产过程中的问题，降低了人工成本，提高了生产效率，使得机电制造行业实现了机电一体化。本文就从机电制造的发展历史入手，对机电一体化及机电一体化过程中存在不足进行分析，并对未来的发展前景进行阐述。

关键词： 机电一体化;电机;控制

1 概述

机电一体化简述

机电一体化技术即结合应用机械技术和电子技术于一体的技术。随着现在计算机技术的快速发展和应用领域的普及，机电一体化技术已经由原来的单一技术逐步发展到自动控制技术、信息技术、传感检测技术、伺服传动技术和机械技术等相互交叉，形成了一个完整的体系。与原有的体系有所区别。尤其是计算机的使用更是使这一领域的发展得到了强有力的支撑。随着科技的不断的进步，社会经济的不断扩大，机电一体化已经深入到了各个行业之中，创造出了大量的社会财富。机电一体化的最基本的特征就是将计算机技术、电子信息技术、数字技术等技术有机的相结合在一起，通过这些技术的运用将生产的工作有效的分配到各个需要的工作岗位上，通过机电一体化的使用，提高了原来的工作效率，并且在生产过程中更是降低了能耗，提高了安全性，生产出的产品质量也有进一步的提升。

机电一体化的发展历史

机电一体化的发展历史可以追溯到20世纪的60年代，发展过程可以概括为以下几个阶段。

1)原始阶段：电子技术的应用到机械装置中的生产中来，从电子技术的最初的发展就是建立在机械设备的技术改造上的，随着电子技术的不断发展，促进了两者的结合。

2)初级发展阶段;计算机的使用，使得机械的电子化控制进一步的得到了加强。计算机在电子控制方面的介入，为机电一体化控制提供了强有力的技术支持。

3)蓬勃发展阶段：由于科学技术的不断进步，各个科学领域都影响到了机电一体化的发展，例如，光纤技术、数码技术、智能技术等等应用，使机电一体化得到了充分的发展。以后也将有更多的新技术会应用到其中来。

机电一体化的应用领域

经过近50年的发展，机电一体化取得的长足的进步，但是在应用的范围上还是主要应用在自动生产线和数控机床方面。机床从最早的手动车床发展到现在数控机床，无论在功能上、操作上、效率上都比原来的机床有了显著的提高，数控机床可以根据加工的产品的参数来进行精确的操作，数控机床的另一特点是通过电脑来进行控制的，在对相同的产品进行重复的加工的时候，工作人员只需要根据事先设计好的参数进行选择，剩下的就可以在由数控机床自己来进行加工了，一个人工作人员可以同时操作多台数控机床来进行生产。

2 机电一体化中电机控制技术现况

我国的工业经历了一个从无到有的发展过程，发展到现阶段，比起最初的起步阶段已经有了很大的改变，但是某些的技术上与发达国家还存在一定的差距，其中最明显的就是电机的控制技术。电机控制技术是机电一体化过程中不可或缺的一个重要组成部分，在我国的工业发展中扮演了重要的`角色，也是国家大力发展的一个目标，电机的运行在整个的工业设备生产中属于重中之重。电机的运用到生产中来，可以有效的降低工作成本，提高工作效率。

由于电机设备是机电一体化生产中的关键部件，机电设备的出现问题的地方，多数是在电机控制保护装置中，所以电机必须要有坚硬的电机保护外壳，同时还要有良好的绝缘性。随着机械的自动化的程度越来越高，很多需要工作人员操作的地方都由机械设备所取代，随着自动化程度的越来越高，生产的效率越来越高，但是时间长了，机械的工作和电机设备的长时间运转，都会造成磨损，由于长期处于高温、高压、电压不稳定、酸腐等恶劣环境下，很容易出现各种各样的问题，造成机电设备的老化，降低了机器的使用寿命。为了能够及时有效的了解机电设备的运行情况，这就需要我们的技术人员长时间的测试和试验，以便对机电设备做出合理的维护和检修。

3 未来机电一体化电机控制发展和展望

从以上的情况中，我们不难看出阻碍机电一体化发展的问题所在。只有在机电设备这个重要环节上下工夫，才能解决问题，但这并不是一朝一夕可以解决的，需要大量的相关专业技术人员通过各种实验和测试加以解决，其中在涉及到控制部分的专业就有单片机、整流模块、输入、输出、数据转化、报警电路等多个相关的工程学科，就拿其中的单片机来讲，单片机的应用领域非常广阔，从我们生活中的遥控器中到天上的无人侦察的控制，都有单片机的身影，单片机为了满足机电一体化控制的需求，就需要专业的人员来对单片机进行数据编程，然后再将所编写的程序固定到单片机的芯片中去。其中的一个环节就需要涉及到很多的科学知识，将其中的各个技术环节都拆开来进行研究可见是一项相当浩大的工程。它需要经过多个领域的技术人员通力合作才能完成的。

在未来的机电一体化的发展过程中，必将涉及到更多的科学领域，这些科学领域的新技术，都为机电一体化控制提供重要的技术支撑，这些技术的使用，可以降低能源的消耗、资源的浪费、降低人们的成本、产品的成本并提高产品的质量，为社会创造大量的财富，还可以极大的提高人们的生活质量，增强国家的实力，为我国的发展尽一份力。

4 结束语

将机械设备与电子设备有机的组合到一起，就是机电一体化控制。两者相互促进相辅相成，随着越来越多的新技术的使用，机电一体化控制的发展前途光明，随着社会的不断进步，对生活的要求人们也在不断的提高，这就对各种生活资料提出了更多需求，为了满足这些需求，必然会有越来越多的领域采用机电一体化控制技术来进行生产。现代社会是一个信息爆炸的时代，计算机、互联网、数字化技术、虚拟技术等等新技术的不断更新换代，必将对机电一体化控制技术产生更加深远的影响，在技术的提升同时，也必将会为机电一体化的发展带来更美好的前景。

参考文献

[1]程显敏.机电一体化的发展趋势[J].黑龙江交通科技，2011(08).

[2]刘占朝.浅谈机电一体化技术的现状及发展趋势[J].华章，2011(20).

[3]马玉哲.机电一体化技术发展的现状与展望[J].黑龙江科技信息，2011(21).

我国电机发展简史1949年全国总装机万千瓦,全国仅有为数不多的电机修理厂;1958年上海电机厂造出世界上第一台双水内冷发电机(汪耕院士);1999年中科院电工所(顾国彪院士1958年开始研究)东方电机厂(饶芳权院士)合作用蒸发冷却改装成功李家峡400MW 水轮发电机的4 号发电机;2003年已达亿千瓦,为1949年的211倍,形成了以上海,哈尔滨及四川东方三大发电设备制造集团为骨干的制造企业群.但人均装机容量不到千瓦,我国年人均用电量仅相当于世界水平的1/3 .我国中小型电机有一定生产规模的企业有300多家，生产的电机产品有300多个系列．近l 500个品种。1997年我国中小型电机产量约为25 288MW，1998年约为42 505MW，1999年约为42 O00MW。电动机出口量约l为7 O00MW。可以看出1998年较1997年电机产量有较大的提高，到I999年电机产量略有下降，企业负债持续攀升．效益不断下滑，行业整体形势有所下降。但随着改革开放的深人，国家宏现政策的调整以及市场需求的推动，我国电机产品由劳动密集型、资源密集型向高附加值和高技术含量的产品转移，出口产品结构也逐步趋向于市场化和台理化。我国300多个中、小型电机企业大多集中在沿海地区西部地区的企业寥寥无几，在国家开发西部的大好机遇里对电机行业的发展提供了一个发展的机会。另外我国加入WTO后可将国内一部分富裕的电机生产能力转移到国外击，也是发展的一条出路。在国际市场上， 电机是机电产品的重要组成部分之一，每年的贸易额约35亿美元 中、小型电机行业单机出口产品主要为交流电动机、交流发电机及直流电动机。目前我国常年为出口生产的厂家达40家左右，出口的地区及国家达60多个，主要分布情况是东南亚最多，其次是欧洲及美国、日奉、加拿大等国。据中、小 电机行业近80个企业调查．产品出口产量为1996年3 917．4MW，1 9 9 7年4 6 3 8MW 、1 9 9 8年4456MW。据海关统计：中、小型电机出口量为1996年3 768MW 、1997年4 532~1W、1998年6 721MW 和1999年7 O00MW。中．小型电机出门产量占当午辛年产量的10％左右，大约创汇分别为1．I4亿美元、1．56亿美元、1．85亿美元和2．2亿美元。约占世界贸易额的3％～5％，份额很小。由此可以看到中、小型电机的发展还是有很大发展空间的。据统计，我国电机耗电占全国耗电量的60%以上，其中小型三相异步电机耗电约占35%，所以在我国开发推广高效电机是提高能源利用率的重要措施之一，也符合国际发展趋势。我国目前已具备了生产高效电机的技术条件，但由于市场条件不够成熟，产量和市场容量都较小。1999年高效电机国内市场占有率仅2%，2000年为；2001年也只有，其中70%以上为出口。

电气控制与保护内容摘要：近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。关键词：技术现状 工作原理 运行维护一、电动机技术发展及现状电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支。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两种：一种是按功能用途分，可分为发电机﹑电动机，﹑压器和控制电机四大类。电动机的功能是将电能转换成机械能，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，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%~70%。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.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.交流电机又分为同步电机和异步电机.在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要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﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。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，直流两种拖动方式并存于各个生产领域。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世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但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，对电力拖动在起动，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技术领域中，相当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特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着单位功率体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。一批"巨无霸"电机、一批"光怪陆奇"电机将同时展现在世人眼前。二、电动机工作原理目前较常用的主要是交流电动机，它可分为两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍其基本工作原理。下图所示为一 台三相笼型异步电动机的示意图。在定子铁心里嵌放着对称的三相绕组U1-U2、V1-V2、W1-W2。转子槽内放有导条，导条两端用短路环短接起来，形成一个笼型的闭合绕组。定子三相绕组可接成星形，也可以接成三角形。由旋转磁场理论分析可知，如果定子对称三相绕组被施以对称的三相电压，就有对称的三相电流流过，并且会在电机的气隙中形成一个旋转的磁场，这个磁场的转速n1称为同步转速，它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：n1=60 f1/p转向与三相绕组的排列以及三相电流的相序有关，图中U、V、W相以顺时针方向排列，当定子绕组中通人U、V、W相序的三相电流时，定子旋转磁场为顺时针转向。由于转子是静止的，转子与旋转磁场之间有相对运动，转子导体因切割定子磁场而产生感应电动势，因转子绕组自身闭合，转子绕组内便有电流流通。转子有功电流与转子感应电动势同相位，其方向可由"右手发电机定则"确定。载有有功分量电流的转子绕组在定子旋转磁场作用下，将产生电磁力F，其方向由"左手电动机定则"确定。电磁力对转轴形成一个电磁转距，其作用方向与旋转磁场方向一致，拖着转子顺着旋转磁场的旋转方向旋转，将输入的电能变成旋转的机械能。如果电动机轴上带有机械负载，则机械负载随着电动机的旋转而旋转，电动机对机械负载做了功。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原理是：（1） 三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场。（2） 转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流；（3） 转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。三：电动机的运行维护（一） 电动机启动前的准备为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：（1） 检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。（2） 启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。（3） 熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。（4） 电动机接线板上接头有无松动或氧化。（5） 检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。（6） 传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。（7） 检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。（8） 搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。（9） 检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。（10） 对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。（二） 启动时应注意的问题（1） 接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。（2） 启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。（3） 利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。（4） 同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。（5） 启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。（三） 电动机运行中的监视电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。1． 监视电动机的温度电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：（1） 凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。（2） 在电动机外壳上滴2~3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。（3） 判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。2． 监视电动机的电流一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。3． 监视电动机的电压电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。4． 注意电动机的振动、响声和气味电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。5． 注意传动装置的检查电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。6． 注意轴承的工作情况电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。7． 注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。（四） 电动机的定期检查和保养为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下：（1） 及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。（2） 经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。（3） 定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。（4） 定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上满，一般占油腔的1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗干净的杂质，从另一面挤出来。（5） 定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。（6） 绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。（7） 除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。四：结论电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入WTO后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的技术发展及现状、工作原理、运行维护进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士一些帮助。五：参考文献1：张运波 刘淑荣 [工厂电气控制技术] 高等教育出版社 20042：许晓峰 [电机及拖动] 高等教育出版社 20043：李洋 孙晋 范翠香 [电动机使用与维修] 人民邮电出版社