灌装机转台机构及驱动系统设计,毕业设计

课题名称：灌装机转台机构及驱动系统设计

灌装机转台机构及驱动系统设计

摘要:本文提出了一种灌装机转台系统的设计方案，并用变频器实现其变速功能，从而达到方便实用的目的。

首先，要进行的是灌装机机械部分的设计。根据实际生产要求计算本系统所需要的转速及功率。动力通过转台系的芯轴传入，芯轴通过键将动力传给转台，转台上面即是灌装机的机头。对于转台系统，主要的传动零件就是齿轮,拨瓶系与转台系通过传动比为1：1的一对齿轮相连，使机头与拨瓶轮同步吻合。

然后，根据变频调速三相异步电动机的电磁设计特点和结构特点，针对实际生产时所需的不同转速，对电动机的转速，功率等各项参数进行计算，三相异步电动机实际上是灌装机转台系统速度控制系统的执行部分，进而设计出根据不同生产状况实现变速的灌装机转台驱动系统。

该系统具有操作方便，运行可靠，成本低，自动化程度高等优点。所以对灌装机的研制开发具有一定的参考意义。

关键词：灌装机，转台机构，电机，变频器

Abstract：This paper presents a filling machine turntable system design, and use the drive to achieve its speed capabilities, so as to achieve convenient and practical purposes.

First, the mechanical part is the filling machine design. Calculated according to the actual production requirements needed for the system speed and power. Power passed through the turntable spindle Department, shaft power to pass through the key turntable, turntable above the nose that is filling machine. For the turntable system, the main part is the gear drive, system and rotary dial system bottle drive ratio of 1:1 by a pair of gears connected to the nose wheel synchronized with the consistent allocation of bottles.

Then, according to Three-phase Induction Motor Frequency Electromagnetic design features and structural characteristics required for the actual production of different speeds, the motor speed, power and other parameters were calculated, three-phase asynchronous motor is actually filling machine Turntable speed control system, the operative part of the system, and then design to achieve production status according to different speed of the filling machine turntable drive systems.

Key words：Filling machine，Turntable institutions，Motor，Inverter

目录

1绪论 (2)

1.1灌装机及转台机构的特点和工作原理简介 (2)

1.2 灌装机转台驱动系统的现状 (2)

1.3灌装机的恒线速控制系统发展及现状 (3)

1.4本课题的主要研究内容 (4)

2.1传动方案的拟订 (6)

2.2灌装机转台系统材料的选择 (6)

2.3转台系统零件的计算和选择 (6)

2.3.1芯轴的设计计算 (7)

2.3.2齿轮的设计 (7)

2.3.3轴承的选择 (9)

3系统机电参数计算和电动机的选型 (11)

3.1 三相异步电动机的运行性能 (11)

3.1.1 三相异步电动机的组成 (11)

3.1.2 三相异步电动机的转动原理 (11)

3.1.3 三相异步电动机的运行性能 (12)

3.2 系统机电参数的计算和三相异步电动机的选型 (14)

4变频器调速系统设计 (16)

4.1调速的意义 (16)

4.2调速的经济性 (16)

4.3调速系统的选择 (17)

4.3.1变频技术的发展 (17)

4.3.2变频器的发展趋势 (18)

4.3.3变频器的分类 (19)

4.3.4变频器的调速原理 (21)

4.3.5变频器的显示功能 (23)

4.4变频器的选择 (27)

5.参考文献 (31)

结束语 (32)

致谢 .................................................... 错误！未定义书签。

1绪论

1.1灌装机及转台机构的特点和工作原理简介

灌装机主要是包装机中的一小类产品,从对物料的包装角度可分为液体灌装机,膏体灌装机,粉剂灌装机,颗粒灌装机;从生产的自动化程度来讲分为半自动灌装机和全自动灌装生产线.它的工作原理是由传动机械带动，使各方面能协调分工，真正达到联动的效果。

本课题的灌装机是一种对盛药水的玻璃瓶进行灌装的一种机械。它适合于对不同直径不同高度的瓶子，容积较小，瓶口不大的玻璃瓶进行全自动灌装。它主要由转台系统和拨瓶系统两大部分组成，具有结构简单合理，精度高，机型小巧，灌装量和灌装速度均可任以调节，无瓶不灌装，灌装量准确，并有自动计数功能，自动化程度高等优点。转台系统和电动机相连，通过变频调速满足不同生产率的要求，该机防腐性能良好、密封可靠，操作方便简单、快捷，并具有过载保护功能。

本课题提出了一种新的方法：用单片机、三相异步电动机和测速系统实现转台转动，并实现了灌装过程的自动控制。

灌装工艺对灌装机的转台结构及其驱动系统的要求比较高，要求它既是一个调速比大的平滑无级调速系统，同时是一个起动、制动、电动的操作时间短，控制过程平稳，定位准确的系统。

1.2 灌装机转台驱动系统的现状

科学的发展也推动了机械的不断前进，不管是在外观、材料，还是性能等方面都有了大幅度的提高。在控制系统方面，随着时代的变迁，灌装机越来越趋向于自动化，传动则由单机联动到单独传动，工作幅度也由以前的一次给一只玻璃瓶灌装到给现在的给多瓶灌装，工作温度也由常温常压发展到高温高压，由紧式发展到松式。目前，灌装机正朝着不锈钢、阔幅、松式、高温、小巧、美观大方等多方面相结合的方向发展。其中，最为显著的特点是机电一体化程度越来越高，机电一体化是目前新型灌装机发展的必然趋势和目标。

机电一体化系统是将传统的机械技术与新兴的微电子技术及信息技术相结合，可以说机电一体化是现代机械的标志。目前，在国内外，机械的机电一体化设计具有以下几个特点：

1）自动控制技术、计算机应用技术不断深入。

由于计算机硬件的大批量生产，成本的下降，使其在自动设计、自动控制、自动管理方面的应用越来越广泛。

2）采用新的控制方法。

在国外有些国家其驱动系统采用液压马达，与交流电机和直流电机控制相比，其电气控制较为简单，但是价格较为昂贵。国内采用变频器和计算机进行恒线速控制，价格也相对偏高。

3）多种方式控制技术相结合。

当一台机器需要控制多个参数时，一般不用一种控制方式，而采用多种方式相结合来加以控制。

4）控制系统的数字化、计算机化。

随着数字技术、计算机技术的发展，为了使控制更为精确，运行更为可靠，制造厂家普遍采用了数字化技术。并且，随着微电子技术的发展，当控制系统较为复杂时，采用微处理机作为主要控制装置，向控制的计算机方向发展。

由此可见，由单片机、三相异步电动机和测速系统实现的转台恒线速控制不仅适合机电一体化的发展方向，而且，目前这种控制方式是一种新型的控制方式。具有工作可靠、成本低的优点。

1.3灌装机的恒线速控制系统发展及现状

灌装机在整个工作过程中，考虑其要求，必须保证药瓶在灌装过程中不存在时间差即保证转台系统的转速恒定。在灌装机的发展史上，玻璃瓶的调速先后经历了纯机械差动式、液压马达式、绕线电机、直流电机、交流电机调速、变频器调速等多种方式。

现在，由于变频器调速准确并且调速性能稳定，已经开始比较广泛地应用到各种调速机构。因此，从以上分析可知，采用变频器调速系统可以较好地实现灌装机的功能。

1.4本课题的主要研究内容

1）灌装机转台系统的设计

2）系统机电参数计算和电动机的选型3）变频器调速系统的设计

2.灌装机转台系统设计

现代机器的设计主要是在当前技术发展所能达到的条件下，根据生产及生活的需要提出来的。一般来说，会对机器提出以下的基本要求：

1）使用功能的要求

设计一台机器其主要目的是为了使用，因此设计一台机器应使其具有预定的使用功能。这主要得从正确地选择机器的工作原理，正确地设计或选用能够全面实现功能要求的执行机构、传动机构和原动机，以及合理地配置必要的辅助系统来实现。

2）经济性要求

设计一台机器时经济性的考虑是很重要的，如果一台机器性能很好，但是由于其价格比较贵，这样也不会有很多的用户来使用。同样，机器的经济性也体现在设计、制造和使用的全过程中，设计制造的经济性表现在机器的成本低；使用经济型表现在高生产率，高效率，较少地消耗能源、原材料和辅助材料，以及低的管理和维护费用等。

3）劳动保护和环境保护要求

在劳动保护上，我们要使设计的机器为操作者提供方便和安全的条件。因此设计时要尽可能减少操作手柄的数量，操作手柄及按钮等应放在操作者便于操作的位置。同时，设置完善的安全防护及保安装置、报警装置、显示装置等。

4）可靠性要求

机器不能正常工作，说明机器由于某种故障而不能完成其预定的功能，即失效。因此，机器的可靠性也成为机器的一种固有属性。它在机器的设计、制造阶段就已经确定了。我们在设计机器的时候，可靠性的要求是绝不容忽视的。

5）其他专用要求

对于不同的机器，还有一些为该机器所特有的要求。以提高机器的使用性能。

本课题的灌装机是一种对盛药水的玻璃瓶进行灌装的一种机械。它适合于对不同直径不同高度的瓶子，容积较小、瓶口不大的玻璃瓶进行全自动封口。它主要由转台系统和拨瓶系统两大部分组成，转台系统和电动机相连，通过变频调速满足不同生产率的要求，该机防腐性能良好、密封可靠，操作方便简单、快捷，并具有过载保护功能。

对于本次机械部分的设计主要是对与电动机相连的转台系统的设计。

2.1传动方案的拟订

由其工作原理和设计规则得知，最后我们拟订了传动方案简图，即图2.1。

传送带

图2.1传动方案简图

2.2灌装机转台系统材料的选择

对于一台机器，其材料的选择应该考虑到多方面的内容，主要应该从其工作的环境、工作条件、工作对象、工作时是否能够产生危险以及经济性等方面着手。本次设计的灌装机转台系统，由于其工作时的强度不大，并且对转台的转速要求不是很精确，因此对于机器材料的选择主要就考虑到经济性及工作对象。

该机对象主要是玻璃瓶、药瓶、酒瓶等容器，并且在灌装的过程中，瓶子中装有液体，因此，首选之一是材料应具有防锈和防腐蚀能力。由于在工作过程中其工作力度不大，故其主要特性是耐腐蚀、润滑性能良好等。

由以上分析知，我们对转台系统材料选择合金钢。

2.3转台系统零件的计算和选择

对于转台系统，主要的传动零件就是齿轮，由于传动比不是很大，并且传递力也不大，其工作寿命为20年，每年工作约270天，每天工作16小时，其生产效率为1250瓶/小时/头，可以算得齿轮转速为20.8r/min，故我们选择直齿圆柱齿轮即可满足条件。

2.3.1芯轴的设计计算

1）、轴的材料选择

轴的材料一般主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故我们选择转台系统轴的材料为碳钢，并且选择45钢，调质处理。

2）、轴的结构设计

在轴的结构设计中，我们主要考虑轴的外形设计和尺寸的设计。

对于转台系统，芯轴是其核心部分，由于其结构比较简单，我们对轴设计成三段阶梯即可。由齿轮的内径为65mm ，并且转台立套套在轴的外侧，两者为间隙配合。故我们估算轴的直径为30—50mm 。

3）、轴的校核

表1列出了轴常用的几种材料的[τ]及A0值

该转台系统轴主要承受扭矩，故轴的扭转强度条件为

τ=T/t W =95500001P /(0.21n d )≤[τ]；

故可得出轴的直径为

d≥3][2.09550000n

P t τ=3][2.09550000t τ3n P =A 03n P ； 由表1中45钢中我们选择数据，本次设计中轴端需要安装联轴器，故0A 我们选择取较小的值，故由表选择0A =105。代入上式轴的设计公式可得

d≥10538

.201=38mm ； 由于轴外部有个转台立套套住芯轴，并且轴承和齿轮都套在转台立套上，这样相对来说加大了轴的直径，故我们选择轴的直径为35mm 、38mm 和40mm 。

2.3.2齿轮的设计

1）、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）由上图传动方案简图知，选用直齿圆柱齿轮传动就符合要求。

（2）转台系统为一般工作机器，速度不高，故选用9级精度（GB10095—88）。

（3）材料选择。考虑到其工作条件查表得该中心齿轮的材料可选用HT200，硬度选为220HBS 。

（4）齿数选择。由于转台系统和拨瓶系统属于两个独立的系统，且两者通过齿轮啮合进行速度传递，故两齿轮的传动比可选为1：1，故两者的齿数相等，并且齿数比我们一般设计的齿轮齿数要多，这样才能够传动平稳和承受较大的转矩。我们初步选择齿数为100。

2）、该系统属于开式齿轮传动，故应该采取按照齿根弯曲疲劳强度进行设计。 设计计算公式为 m≥321)]

[(2F Sa Fa d Y Y z KT σφ （1）确定公式内各计算数值

1>由图查得齿轮弯曲疲劳强度极限σFe=180Mpa

2>计算应力循环次数

N=60n 1jL h =60×20.8×1×（16×270×20）=1.078×108

3>计算齿轮传动转矩

T 1=9550000×P 11/n 1=9550000×1.5/20.8=688701.9N·mm

4>由图查得弯曲疲劳寿命系数K FN =0.85

5>计算弯曲疲劳需用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得

[σF ]=K FN ×σfe /S=0.85×180/1.4=109.29Mpa

6>计算圆周速度v

v=πd t 1n 1/(60×1000)= π×221.7×20.8/(60×1000)=0.24m/s

7>计算载荷系数

根据v=0.24m/s,9级精度，由图查得动载系数K v =1.08；

直齿轮，假设K a F t /b ＜100N/mm 。由表查得K ha =K fa =1.2；

由表查得使用系数K a =1；

由表查得9级精度、悬臂齿轮时

K βh =1.15+0.18(1+6.72d φ)2d φ+0.31×10 b

将数据代入得

K βh =1.15+0.18(1+6.7×1×1)×1×1+0.31×10 ×88.68=2.5635；

由b/h=17.84, K βh =2.5635查图得K βf =2.65；故动载系数

K=K a K v vK αh K βh =1×1.08×1.2×2.5635=3.32

8>查齿形系数

由表得 Y Fa =2.18

9>计算齿宽b

b=d φ×d t 1=0.4×221.7=88.68mm

10>查应力校正系数

由表得 Y Sa =1.79

11>计算 Y Fa ×Y Sa /[σF ]

Y Fa ×Y Sa /[σF ]=2.18×1.79/109.29=0.0357

12>设计计算m

m≥321)][(2F Sa Fa d Y Y z KT σφ=32

1004.00357.09.68870132.32????≈2.97mm 300mm ，模数为3mm ，内径选择65mm 。

(2)几何尺寸计算

1>计算分度圆直径

d=mz=3×100=300mm

2>计算齿宽b

b=d φ×d t 1=0.4×221.7=88.68mm

取齿宽b=90mm

（3）验算

Ft=2T1/d=2×688701.9/300=4591.346N

K A F t /b=1×4591.346/90≈51N/mm ，合适

故以上齿轮的选择符合题意。

2.3.3轴承的选择

由于轴承属于标准件，故我们在选择轴承时可以直接查表选择合适的轴承即可。

本转台系统属于悬臂齿轮，故主要承受径向载荷，但同时也承受微小的轴向载荷，考虑到经济方面和普遍使用情况，我们选择深沟球轴承即可。

由轴的直径和转台立套的厚度我们可以选择深沟球轴承。由《机械设计手册》，我们查得轴径较小的部分轴承选择6213；对于轴径较大的部分轴承选择6315。

3系统机电参数计算和电动机的选型

电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机又分为异步电动机和同步电动机。在生产上应用的主要是交流电动机，特别是三相异步电动机。它被广泛地应用来驱动各种金属切削机床、传送带、功率不大的通风机及水泵等。

3.1 三相异步电动机的运行性能

三相异步电动机实际上是灌装机转台系统及拨瓶系统速度控制系统的执行部分，能否恰当选择三相异步电动机将直接影响系统能否正常工作。

首先对三相异步电动机的组成，原理及运行性能作一个简单的介绍，这样对正确使用三相异步电动机和正确选择三相异步电动机都有重要的意义。

3.1.1 三相异步电动机的组成

三相异步电动机有定子（固定部分）和转子（旋转部分）两个基本部分组成。三相异步电动机的定子由机座和装在机座的圆筒形铁心以及其中的三相定子绕组组成。机座是用铸铁钢制成的，铁心是由相互绝缘的硅钢片叠成的。铁心的内圆周表面冲有槽，用以放置三相绕组AX,BY,CZ，有的联结成星形，有的联结成三角形。

3.1.2 三相异步电动机的转动原理

1）电动机的转动原理

如图3.1所示，N,S表示两极旋转磁场，转子中只示出两根条。当旋转磁场向顺时针方向旋转时。其磁力线切割转子导条，导条就有感应电动势。其方向由右手定则确定。

在电动势的作用下，闭合的导条中就有了电流，该电流与旋转磁场相互作用，从而使转子导条受到电磁力F，电磁力F的方向可用左手定则来确定，由电磁力产生电磁转矩，转子就转动起来了。并且转子转动的方向和磁极旋转的方向相同，当旋转磁场反转时，电动机也跟着反转。

2）转差率

虽然电动机转子转动的方向和磁场旋转的方向相同，但是转子的转速n 不可能达到与旋转磁场的转速0n 相等，即n< n

的由来，而旋转磁场的转速0n 常称为同步转速。

用转差率s 来表示转子转速n 与磁场转速0n 相差的程度，即0

0n n n s -=

。通常异步电动机在额定负载时的转差率约为1﹪～9﹪。当n=0时，s=1,这时转差率最大。 3.1.3 三相异步电动机的运行性能

电磁转矩T 是三相异步电动机的最重要物理之一，机械特性是它的主要特性。

1）转矩公式

异步电动机的转矩是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I 相互作用而

产生的。故可得出转矩T 的公式为T=KtΦI φcos 。

其中，Kt 是一个常数，它与电动机的结构有关。

2）机械性能曲线

在一定的电源电压1U 和转子电阻2R 之下，转矩与转差率的关系曲线T=f(s)或转速与转矩曲线n=f(T)，称为电动机的机械特性曲线。如图4所示

研究机械特性的目的是为了分析电动机的运行特性。从机械特性曲线上讨论三个转矩：

a 、额定转矩n T

额定转矩是电动机在额定负载时的转矩，它可以从电动机铭牌上的额定功率（输出机械功率）和额定转速应用式求得。该式为n T =9550P/n

图3.2

其中：2P ——电动机的额定功率（KW ）

n ——电动机的额定转速 （r/min ）

n T ——电动机的额定转矩（N.M ）

b 、最大转矩max T

从机械性能曲线上可知，转矩有一个最大值，称为最大转矩或临界转矩。对应于最大转矩的转差率为m S ,它由T d /s d 求得，即m S =X /R 2。

故可求出最大转矩的公式为max T =2X /KU 2

1。

由上式可得max T 与21U 成正比，而与转子电阻2R 无关；m S 与2R 有关，并且2R 愈大，m S 也愈大。

另外，电动机的最大过载可以接近最大转矩。如果过载时间较短，电动机不至于立即过热，使允许的。因此，最大转矩也表示电动机短时容许过载能力。电动机的额定转矩n T 小于max T , 两者之比成为过载系数λ，一般三相异步电动机的过载系数为1.8～2.2。

c 、 启动转矩st T

电动机刚启动（n=0,s=1）时的转矩称为启动转矩。可以得出启动转矩公式为

)X R /(U KR T 22

2212st +=

由上式可得，st T 与21U 及2R 有关。当电源电压1U 降低时，启动转矩就会减小。当转子电阻适当增大时，启动转矩就会增大。

3.2 系统机电参数的计算和三相异步电动机的选型

为使恒速系统能可靠，高精度运行，必须正确选择有关的机电参数，包括电机种类，

型式的选择，功率的选择，以及电压和转速度的选择等，恰当的选择这些参数对于整个控制系统的设计有着重要的意义。

在生产上，三相异步电动机用的最为广泛，正确地选择它的功率，种类，型式，以及正确地选择它的保护电器和控制电器，是极为重要的。

在选用电动机时，必须考虑可能出现的最大负载转矩，而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩，它必须大于最大负载转矩。同时，也考虑到负载转矩及动

力机构引起的误差考虑在内，是总的误差小于机构允许的误差。

1）功率的选择

在选择电动机时，首先要选择电动机的功率，合理的电动机功率具有重要的经济意义。因为这不仅使设备投资增加和电动机未被充分利用，而且由于电动机经常不是在满载下运行，它的效率和功率因数都不高。如果电动机

的功率选小了，就不能保证电动机和机械系统的正常运行，不能充分发挥生

产机械的效能，并使电动机由于过载而过早地破坏。所以所选的电动机的功率是由机械系统所需的功率来确定的。

本课题的机械部分-灌装机转台系统属于连续运行的系统。对连续运行的系统的电动机。首先要算出机械系统的功率，所选的电动机的额定功率须等于或稍大于机械系统的功率即可。

本次设计的灌装机一般灌装直径在18mm-32mm，且瓶盖为铝盖，并且工作强度不大，故可选择功率比较小的电动机。

2）种类的选择

选择电动机的种类是从交流或直流，机械特性，调速与启动性能，维护及价格等方面来考虑的。如果没有特殊要求，一般都选择交流电动机。三相异步电动机的转子根据构造上的不同分为鼠笼式和绕线式两种，但是，三相鼠笼式异步电动机结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，维护方便；其主要缺点是调速困难，功率因数较低，启动性能差。绕线式电动机的基本性能与鼠笼式相同，其特点是启动性能较好，并可在不大的范围内平滑调速，但是其价格较鼠笼式较贵，维护亦较不便。

本设计的灌装机属于功率不大的一般机械系统，并且调速范围也不是很

精确，因此，有以上分析可知，我们可以选择鼠笼式三相异步电动机。

1）机构型式的选择

由于机械工作环境的不同，从而使得电动机也有几种不同的结构型式。因此，有必要生产各种结构型式的电动机，以保护在不同的工作环境中能安全可靠的运行，目前电动机主要制成开启式，防护式，封闭式和防暴式四种。开启式在构造上无特殊防护装置，用于干燥无灰尘的场所，通风非常好；防护式在机壳或端盖下面有通风罩，以防止铁屑等杂物掉入，也有将外壳做成挡板状，以防止在一定角度内有雨水滴溅入水中；封闭式电动机的外壳严密封闭，电动机靠自身风扇冷却，并在外壳带有散热片；防爆式整个机器严密封闭，用于有爆炸性气体的场所。

本设计的工作环境相对来说比较优良，且工作力度也不算很大，故由以

上对四种型式的电动机的分析可知，本次设计可选择开启式电动机。

2）电压和转速的选择

电动机电压等级的选择，要根据电动机的类型，功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼式电动机的额定电压只有380V一个等级。故本次设计的灌装机电压不大，可使用380V的Y系列鼠笼式电动机。其转速可为2850r/min。

综合以上分析可得，在本次对灌装机转台系统的设计中，我们可以选择Y系列开启式鼠笼式三相异步电动机作为主动部分。有相关的资料查得：我们选择Y系列三相异步电动机的型号是Y90S-2。

4变频器调速系统设计

4.1调速的意义

调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满足生产过程的要求。各行各业的机械品种十分繁多，对调速的具体要求和目的也千差万别。但归结起来，调速的意义主要有以下三个方面：

1)、提高产品质量

本次灌装机的设计中，调速的主要目的是调节转台系统的转速，从而改变转台系统的转速，以此来实现玻璃瓶能准确快速地传到转台系统上，这样，可以解决在运输及灌装过程中瓶子有可能发生碰撞等意外。

2)、节约能源

对于鼓风机和泵类负载，用调节转速来调节流量（或风量）的方法，与通过调节阀门（或风门）的方法相比，节能效果是十分明显的。

3)、提高工作效率

在灌装机进行灌装时，瓶子的间的间隙并不一定是均匀排列的，这样就使得转台的转速就不能是匀速转动的，应该根据瓶子是否能够恰到好处地被拨到拨瓶系统上而进行调速，这样可以提高瓶子的灌装效率。

4.2调速的经济性

在选择合适的调速系统时，不能只考虑其是否能应用，同时也要考虑到经济性。在此，我们主要从以下三个方面进行考察：

(1) 设备投资这是人们在选择调速方案时，常常首先考虑的问题。但是，过分地强调这一个方面，也是不可取的，应结合以下两个方面进行综合评估

(2)调速后的运行效率有的调速方法本身是以增大能量损耗来获得调速性能的，如力矩电动机和绕线转子异步电动机，都是靠增大转子回路里的电阻，从而增加能耗来调速的。

有的调速方法由于能量转换得环节较多，调速时的工作效率也明显下降，如电磁转差离合器等。

近代的无级调速系统，如直流电动机的晶闸管调压调速系统和交流电动机的变频调速系统等，虽然调速装置本身也要消耗功率，但所占的比例很小，总的来说，运行效率是很高的。

(3)调速系统的故障率包括电动机本身的故障率。生产机械如因调速系统发生故障而停工修理的话，则每停工一次所造成的经济损失，往往超过调速装置本身价格的许多倍。在这方面，三相交流笼型异步电动机与直流电动机相比，具有十分明显的优越性。这也是为什么虽然变频调速器的价格较贵，但其普及依然十分迅速的原因。

4.3调速系统的选择

在讨论异步电动机的调速时，首先从研究公式n=（1—s）n

0=60(1—s)

1

f/p出发。

从该公式可以看出，改变异步电动机的转速有三种方法，即改变电源频率f

1

，极对数p及转差率s。前两者是鼠笼式三相异步电动机的调速方法，后者是绕线式异步电动机的调速方法。在本次设计中，我们选用的是改变频率来实现调速，即用变频器来实现调速。

4.3.1变频技术的发展

近几年来，变频调速技术发展很快，并且变频器的应用越来越广泛。纵观变频技术的发展，其中主要是以电力电子器件的发展为基础。

第一代以晶闸管为代表的电子电力器件出现于20世纪50年代。它主要是电流控制型开关器件，以小电流控制大功率的变换，但其开关频率低，只能导通而不能自动关闭第二代电力电子器件以电力晶体管（GTR）和门极关断（GTO）晶闸管为代表，在20世纪60年代发展起来了。它是一种电流型自关断的电力电子器件，可方便地实现变频、逆变和斩波，其开关频率只有1——5KHz。

第三代电力电子器件以双极性绝缘栅晶体管（IGBT）和电力场效应晶体管（MOSFET）为代表，在20世纪70年代开始应用。它是一种电压（场控）型自关断的电力电子器件，具有在任意时刻用基极（栅极、门极）信号控制导通和关断的功能。其开关频率达到了20KHz甚至200KHz以上，为电气设备的高频化、高效化、小型化创造了条件。