电是人类最伟大的发明「人类的伟大」

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电动机：“电气化”的主角

认真观察一下，在我们周围电动机正发挥着越来越大的作用，录像机、洗衣机、电风扇、吹风机……还有在工业、交通、航天和国防上，都离不开形形色色的电动机。可以毫不夸张地说：电动机，是“电气化”当之无愧的主角!

电动机又叫马达，是把电能转变成机械能的装置，1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应。这一发现不仅把电和磁两种现象联系起来，而且为把电能转化为机械能创造了条件。你看，一根导线中通过电流，附近的小磁针便偏转起来，这不就是电动吗?后来有人提出，在一根能转动的磁棒上方，放置数根导线，给导线依次通入不同方向的电流，磁棒一定会不停地旋转下去，著名物理学家安培和法拉第都曾设想过一些电动装置。

1831年，美国科学家亨利设计了一种像跷跷板似的电动机，通电后能一头上来一头下去，被认为是世界上第一台电动机；后来，威廉里奇发明了一种换向器，能够自动改变与它相连的线圈中电流的方向，把它们放入蹄形磁铁的磁场中，通电线圈就能持续地旋转起来。但是由于蹄形磁铁的磁性太弱，里奇电动机的力量很小，还不能有效带动别的机械转动。

自19世纪30年代电动机在世界上诞生以来，仅仅100多年，电动机发展十分迅速，有多种规格和品种，但按照供电方式主要可分两类：直流电动机和交流电动机。传统的交流电动机用途广泛，但有一些明显的缺点，比如转速的控制就相当麻烦，过去的电风扇需要一挡一挡的变换，噪声也比较大。还有电动机起动时电流很大，居然达到额定电流的5～7倍，严重影响同一电网上其他电气设备的正常运行。因此传统的电动机已经远远不能满足社会的发展了，随着科学技术的飞速发展，科学家开发出的一种神奇的“智能电动机”，在人类社会的电气化中引起惊人变化。

“智能电动机”的秘密

“智能电动机”又叫做“可编程序电动机”，它是将集成电路芯片和大功率电子器件装入电动机内并在原有电动机的基础上植入控制门电路而构成的。电动机的调速一般有滚动调速和变频调速等方式。

滚动调速电动机由电动机、控制装置和电子开关组成，使用较少的电子开关能将滚动操作的位移角细化到60°，以形成圆形旋转磁场，来完成将各种电网的电源通过连续不断地滚动切换操作，接通到电动机的定子绕组上，以达到连续调速的目的。由于在上述调速过程中电动机的结构特征以及外部电源并不改变，因此不必改变电动机机械特性的形状和结构，可以连续调速和实现软启动。滚动操作不但适用于交流调速，而且同样可以适用于直流调速。可以利用异步电动机构成的智能电动机在直流电网中运行，从而大大降低了成本。

“智能电动机”有许多优点，它的转速在每分钟20～10000转范围内连续可调，正转反转自如，运行时噪音小、效率高。更难得的是，还能通过先进的传感器得到各种信息，随时修正电机运行情况。比如在空调器系统中，可根据室内空气温度变化来控制制冷器及吹风扇，以输送适当的冷气量，这样能够大量节约电能。

电动机实现智能软起动，这也是人们梦寐以求的啊!众所周知，三相交流异步马达以其低成本、高可靠性和易维护等优点在各行业中广泛应用。但是，它直接起动时存在着很大的缺点，电动机功率越大，起动时冲击电流对电网及其负载冲击就越大。巨大的起动电流不仅影响同一电网上其他电气设备的正常运行，而且对电动机和机械设备也会造成严重的电磁应力和机械应力，缩短设备的使用寿命，所以大功率异步电动机需采用复杂的起动装置启动。因此电力系统迫切希望能够软起动，特别是高压大容量电动机。

“智能电动机”的出现，使电动机“如虎添翼”，大大改善了传统电动机的结构和性能。

如虎添翼的“智能电动机”

“智能电动机”既然叫做“可编程序电动机”，因此可以与其他新科技结合，成为直接用电脑控制的智能电器。比如数字程序控制机床的出现，具有划时代的意义。它一般简称为数控机床。它是由数控装置或计算机进行控制的一种高效能自动化机床，它综合应用了自动控制技术、计算机技术、精密测量技术、液压气动等技术，并在机床结构等方面运用了最新技术，但是“智能电动机”是它的心脏。

“智能电动机”与纳米技术相结合，制成可以装入眼球的超微型摄像机，使千百万盲人复明有了新希望。人们叫它“电子眼”。“电子眼”原理并不太复杂，早就试制成功，但关键难题是眼球内摄像机的体积缩小不下来，还有供电动机转动的电源也不好解决。因此当前世界上最先进的电子眼，都是外置的，就是在盲人眼睛处戴一个高倍摄像机，想看外界景物时，微电动机开动，将景物变成电信号，刺激相应的视神经，就可以看到景物的外形，甚至可分辨出颜色来了，它使多年失明的盲人兴奋不已。

纳米技术的兴起，使摄像机更加微小成为可能，一种眼球外壳由纳米晶体制成的活性复合材料，里面放置超微型摄像机和电脑芯片，便可装进眼眶中。更妙的是，电源不在眼球内部，而是通过一种微型无线接收系统实现。这种“纳米眼球”是综合了医学生物学、电子学、纳米技术等多个领域的成果，虽然成本很高，但仍然很有发展前景。

用途广泛的“智能电动机”

“智能电动机”的迅速发展，在人类生产和生活中起到越来越大的作用。

上文提到的数控机床，对于现代社会的发展起到巨大的推动作用。原来随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对机械零件的加工质量要求也越来越高；单件、小批生产的机械产品所占比重越来越大，特别是在造船、航空、航天、深潜以及国防工业的各个部门，加工批量少、精度要求高、形状复杂的零件很多。像这样的产品，如果采用一般的自动机床或组合机床和自动线来加工，就显得很不经济、不合理，一般机床又不能加工。数控机床就是在这样的条件下产生和发展起来的，它能有效地适应产品不断变化、多品种、小批量的自动化生产。自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

在现代家庭中可以实现“智能家居”，大大提高了我们生活的质量。比如科学家设计出一种“声控洗衣机”，你只要接通水源电源，将待洗的衣物放好，对洗衣机说：“轻轻地洗，洗10分钟，然后漂洗两次，最后甩干、烘干。”智能声控洗衣机听到以后，就会自动完成这些指令。还有智能电动窗帘控制器，可接收无线控制指令，控制一台单轨电动窗帘机自动拉上窗帘。电脑控制的多功能家用电动缝纫机，使缝纫机更加得心应手，成为人们的好助手。

“智能电动机”的出现，还有好多潜在的用途呢!“让一双鞋自动调整软硬结构，以适应不断改变的状态”，你可能以为还是一个幻想吧?但是阿迪达斯的工程师们经过几年的秘密研制，如今终于成功推出“Adidasl”世界上第一双智能跑鞋，将幻想变成了现实。当穿上这双鞋的时候，鞋后跟里的一个微型传感机制能告诉鞋子你每一脚落地时的力度，并将信号传输给鞋中内置的微处理器，由它操作一个小小的“智能马达”，使鞋跟适时调整软硬强度。

现在，电动机的家族中，还制成了能沿直线前进的智能电动机。直线智能电动机在电磁力的作用下可以沿直线运动。磁悬浮列车就是用直线电动机驱动的。另外，它还可用于电气锤、电磁搅拌和各种传送系统中。目前，我国的直线智能电动机正得到逐步的推广和广泛的应用。随着生产和科技的发展，“人丁兴旺本领非凡”的电动机家族，必将发挥更大的作用。