人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一“電氣化”當(dāng)之無(wú)愧的主角

人氣：895   發(fā)表時(shí)間：2020-06-04 09:40:41

人類(lèi)最偉大的發(fā)明之一“電氣化”當(dāng)之無(wú)愧的主角
 電動(dòng)機(jī)：“電氣化”的主角
認(rèn)真觀察一下，在我們周?chē)妱?dòng)機(jī)正發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，錄像機(jī)、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)……還有在工業(yè)、交通、航天和國(guó)防上，都離不開(kāi)形形色色的電動(dòng)機(jī)?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)：電動(dòng)機(jī)，是“電氣化”當(dāng)之無(wú)愧的主角!
電動(dòng)機(jī)又叫馬達(dá)，是把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的裝置，1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。這一發(fā)現(xiàn)不僅把電和磁兩種現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)，而且為把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能創(chuàng)造了條件。你看，一根導(dǎo)線中通過(guò)電流，附近的小磁針便偏轉(zhuǎn)起來(lái)，這不就是電動(dòng)嗎?后來(lái)有人提出，在一根能轉(zhuǎn)動(dòng)的磁棒上方，放置數(shù)根導(dǎo)線，給導(dǎo)線依次通入不同方向的電流，磁棒一定會(huì)不停地旋轉(zhuǎn)下去，著名物理學(xué)家安培和法拉第都曾設(shè)想過(guò)一些電動(dòng)裝置。
1831年，美國(guó)科學(xué)家亨利設(shè)計(jì)了一種像蹺蹺板似的電動(dòng)機(jī)，通電后能一頭上來(lái)一頭下去，被認(rèn)為是世界上第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)；后來(lái)，威廉里奇發(fā)明了一種換向器，能夠自動(dòng)改變與它相連的線圈中電流的方向，把它們放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，通電線圈就能持續(xù)地旋轉(zhuǎn)起來(lái)。但是由于蹄形磁鐵的磁性太弱，里奇電動(dòng)機(jī)的力量很小，還不能有效帶動(dòng)別的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)。
自19世紀(jì)30年代電動(dòng)機(jī)在世界上誕生以來(lái)，僅僅100多年，電動(dòng)機(jī)發(fā)展十分迅速，有多種規(guī)格和品種，但按照供電方式主要可分兩類(lèi)：直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。傳統(tǒng)的交流電動(dòng)機(jī)用途廣泛，但有一些明顯的缺點(diǎn)，比如轉(zhuǎn)速的控制就相當(dāng)麻煩，過(guò)去的電風(fēng)扇需要一擋一擋的變換，噪聲也比較大。還有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電流很大，居然達(dá)到額定電流的5——7倍，嚴(yán)重影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。因此傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)的發(fā)展了，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)家開(kāi)發(fā)出的一種神奇的“智能電動(dòng)機(jī)”，在人類(lèi)社會(huì)的電氣化中引起驚人變化。
“智能電動(dòng)機(jī)”的秘密
“智能電動(dòng)機(jī)”又叫做“可編程序電動(dòng)機(jī)”，它是將集成電路芯片和大功率電子器件裝入電動(dòng)機(jī)內(nèi)并在原有電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上植入控制門(mén)電路而構(gòu)成的。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一般有滾動(dòng)調(diào)速和變頻調(diào)速等方式。
滾動(dòng)調(diào)速電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、控制裝置和電子開(kāi)關(guān)組成，使用較少的電子開(kāi)關(guān)能將滾動(dòng)操作的位移角細(xì)化到60°，以形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，來(lái)完成將各種電網(wǎng)的電源通過(guò)連續(xù)不斷地滾動(dòng)切換操作，接通到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，以達(dá)到連續(xù)調(diào)速的目的。由于在上述調(diào)速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征以及外部電源并不改變，因此不必改變電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的形狀和結(jié)構(gòu)，可以連續(xù)調(diào)速和實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。滾動(dòng)操作不但適用于交流調(diào)速，而且同樣可以適用于直流調(diào)速?？梢岳卯惒诫妱?dòng)機(jī)構(gòu)成的智能電動(dòng)機(jī)在直流電網(wǎng)中運(yùn)行，從而大大降低了成本。
“智能電動(dòng)機(jī)”有許多優(yōu)點(diǎn)，它的轉(zhuǎn)速在每分鐘20——10000轉(zhuǎn)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)自如，運(yùn)行時(shí)噪音小、效率高。更難得的是，還能通過(guò)先進(jìn)的傳感器得到各種信息，隨時(shí)修正電機(jī)運(yùn)行情況。比如在空調(diào)器系統(tǒng)中，可根據(jù)室內(nèi)空氣溫度變化來(lái)控制制冷器及吹風(fēng)扇，以輸送適當(dāng)?shù)睦錃饬浚@樣能夠大量節(jié)約電能。
電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)智能軟起動(dòng)，這也是人們夢(mèng)寐以求的啊!眾所周知，三相交流異步馬達(dá)以其低成本、高可靠性和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但是，它直接起動(dòng)時(shí)存在著很大的缺點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)功率越大，起動(dòng)時(shí)沖擊電流對(duì)電網(wǎng)及其負(fù)載沖擊就越大。巨大的起動(dòng)電流不僅影響同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械設(shè)備也會(huì)造成嚴(yán)重的電磁應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，縮短設(shè)備的使用壽命，所以大功率異步電動(dòng)機(jī)需采用復(fù)雜的起動(dòng)裝置啟動(dòng)。因此電力系統(tǒng)迫切希望能夠軟起動(dòng)，特別是高壓大容量電動(dòng)機(jī)。
“智能電動(dòng)機(jī)”的出現(xiàn)，使電動(dòng)機(jī)“如虎添翼”，大大改善了傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能。
??如虎添翼的“智能電動(dòng)機(jī)”
??“智能電動(dòng)機(jī)”既然叫做“可編程序電動(dòng)機(jī)”，因此可以與其他新科技結(jié)合，成為直接用電腦控制的智能電器。比如數(shù)字程序控制機(jī)床的出現(xiàn)，具有劃時(shí)代的意義。它一般簡(jiǎn)稱為數(shù)控機(jī)床。它是由數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的一種高效能自動(dòng)化機(jī)床，它綜合應(yīng)用了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)、液壓氣動(dòng)等技術(shù)，并在機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面運(yùn)用了最新技術(shù)，但是“智能電動(dòng)機(jī)”是它的心臟。
“智能電動(dòng)機(jī)”與納米技術(shù)相結(jié)合，制成可以裝入眼球的超微型攝像機(jī)，使千百萬(wàn)盲人復(fù)明有了新希望。人們叫它“電子眼”?！半娮友邸痹聿⒉惶珡?fù)雜，早就試制成功，但關(guān)鍵難題是眼球內(nèi)攝像機(jī)的體積縮小不下來(lái)，還有供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的電源也不好解決。因此當(dāng)前世界上最先進(jìn)的電子眼，都是外置的，就是在盲人眼睛處戴一個(gè)高倍攝像機(jī)，想看外界景物時(shí)，微電動(dòng)機(jī)開(kāi)動(dòng)，將景物變成電信號(hào)，刺激相應(yīng)的視神經(jīng)，就可以看到景物的外形，甚至可分辨出顏色來(lái)了，它使多年失明的盲人興奮不已。
納米技術(shù)的興起，使攝像機(jī)更加微小成為可能，一種眼球外殼由納米晶體制成的活性復(fù)合材料，里面放置超微型攝像機(jī)和電腦芯片，便可裝進(jìn)眼眶中。更妙的是，電源不在眼球內(nèi)部，而是通過(guò)一種微型無(wú)線接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。這種“納米眼球”是綜合了醫(yī)學(xué)生物學(xué)、電子學(xué)、納米技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的成果，雖然成本很高，但仍然很有發(fā)展前景。
用途廣泛的“智能電動(dòng)機(jī)”
“智能電動(dòng)機(jī)”的迅速發(fā)展，在人類(lèi)生產(chǎn)和生活中起到越來(lái)越大的作用。
上文提到的數(shù)控機(jī)床，對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展起到巨大的推動(dòng)作用。原來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對(duì)機(jī)械零件的加工質(zhì)量要求也越來(lái)越高；單件、小批生產(chǎn)的機(jī)械產(chǎn)品所占比重越來(lái)越大，特別是在造船、航空、航天、深潛以及國(guó)防工業(yè)的各個(gè)部門(mén)，加工批量少、精度要求高、形狀復(fù)雜的零件很多。像這樣的產(chǎn)品，如果采用一般的自動(dòng)機(jī)床或組合機(jī)床和自動(dòng)線來(lái)加工，就顯得很不經(jīng)濟(jì)、不合理，一般機(jī)床又不能加工。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的條件下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的，它能有效地適應(yīng)產(chǎn)品不斷變化、多品種、小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。自從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來(lái)，數(shù)控機(jī)床被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú)論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。
在現(xiàn)代家庭中可以實(shí)現(xiàn)“智能家居”，大大提高了我們生活的質(zhì)量。比如科學(xué)家設(shè)計(jì)出一種“聲控洗衣機(jī)”，你只要接通水源電源，將待洗的衣物放好，對(duì)洗衣機(jī)說(shuō)：“輕輕地洗，洗10分鐘，然后漂洗兩次，最后甩干、烘干?！敝悄苈暱叵匆聶C(jī)聽(tīng)到以后，就會(huì)自動(dòng)完成這些指令。還有智能電動(dòng)窗簾控制器，可接收無(wú)線控制指令，控制一臺(tái)單軌電動(dòng)窗簾機(jī)自動(dòng)拉上窗簾。電腦控制的多功能家用電動(dòng)縫紉機(jī)，使縫紉機(jī)更加得心應(yīng)手，成為人們的好助手。
“智能電動(dòng)機(jī)”的出現(xiàn)，還有好多潛在的用途呢!“讓一雙鞋自動(dòng)調(diào)整軟硬結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不斷改變的狀態(tài)”，你可能以為還是一個(gè)幻想吧?但是阿迪達(dá)斯的工程師們經(jīng)過(guò)幾年的秘密研制，如今終于成功推出“Adidasl”世界上第一雙智能跑鞋，將幻想變成了現(xiàn)實(shí)。當(dāng)穿上這雙鞋的時(shí)候，鞋后跟里的一個(gè)微型傳感機(jī)制能告訴鞋子你每一腳落地時(shí)的力度，并將信號(hào)傳輸給鞋中內(nèi)置的微處理器，由它操作一個(gè)小小的“智能馬達(dá)”，使鞋跟適時(shí)調(diào)整軟硬強(qiáng)度?，F(xiàn)在，電動(dòng)機(jī)的家族中，還制成了能沿直線前進(jìn)的智能電動(dòng)機(jī)。直線智能電動(dòng)機(jī)在電磁力的作用下可以沿直線運(yùn)動(dòng)。磁懸浮列車(chē)就是用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。另外，它還可用于電氣錘、電磁攪拌和各種傳送系統(tǒng)中。目前，我國(guó)的直線智能電動(dòng)機(jī)正得到逐步的推廣和廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展，“人丁興旺本領(lǐng)非凡”的電動(dòng)機(jī)家族，必將發(fā)揮更大的作用。
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