电机与拖动试题(电动机传动装置的传动比)

偶然在路边看到的柴油发电机的驱动结构，引起了人们对电机驱动机理讨论的兴趣。电机是一种将电机能量转化为机械能的动力设备。电机的传动方式主要包括耦合传动、皮带传动和齿轮转动。联轴器的特点是被拖动设备的转速与电机的转速相同。但是皮带传动和齿轮传动都有变速，大部分都是扭矩较大的减速传动。当主动轮和从动轮直径相同时，只能起到拖动机械设备的单一作用。

比如常见的皮带轮助力机构，皮带张力固定，电机端皮带轮直径小，驱动压力机的皮带轮直径大，意味着驱动压力机的扭矩是电机输出扭矩乘以皮带轮直径比的倍数，转速正好相反。

为什么大多数机器使用高速电机？特定设备工作所需的功率是固定的，设备旋转部件的转速通常不高。此时，驱动电机的选择可以在高速或低速下进行。然而，对于异步电机，转速越高，相同功率的电机尺寸越小，效率越高。大多数机器由异步电机驱动，因此使用“高速电机减速器”模式是很自然的。

减速传动技术在缆车、压力机(几乎每个电机厂都能见到的冲压剪切设备)、立体停车装置等众多机械设备中得到了很好的应用。

严格来说，减速驱动应该叫变速驱动。典型的例子是齿轮箱，这是风力涡轮机极其重要的核心部件。从发电机侧看，电机输出轴的高速由变速箱转换为低速，以匹配叶片的低速，其结构和工作原理与传统减速器并无不同。从叶片端开始，叶片的低速和高扭矩通过变速箱转化为输入到电机轴上的高速和低扭矩(相对于叶片端的高扭矩)，变速箱是增速器。因此，风力发电机的齿轮箱是传统意义上的减速器，原理相同，但速比范围大得多，可靠性要求也高得多，主要涉及轴承、齿轮等关键零部件的材料和加工等诸多前沿技术，以及与偏航控制相关的复杂机构。

机械变速或减速传动分为两类：皮带传动和齿轮传动。皮带由摩擦力驱动，方向一致。齿轮传动由齿的挤压驱动，主动轮和从动轮反向旋转。皮带传动一般用于长距离，对速比要求不高或负荷冲击过大，容易造成打滑。齿轮传动不会打滑，齿轮传动用于结构紧凑、对速比要求高的场合。从两种传动方式的效率对比来看，优秀的齿轮传动效率可以达到98%左右，皮带传动效率会略高。

从变速传动的机理分析来看，当电机轮大于从动设备轮直径时，是一种获得高转速的传动，反之当电机轮小于从动设备轮直径时，则是一种获得高扭矩的传动。从能量转换的角度来看，使用高速电机驱动设备是一种相对节能的方案。

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