變頻調速器能紅極一時，是因為旋轉電樞直流電動機的壽命太短。事實是直流電動機的調速成本zui低 精度zui高 設備zui簡單。只要直流電動機能長壽，變頻調速器就是廢銅爛鐵。
離心機是將樣品停止分散的儀器，廣泛應用干生物醫學、煤油化工、農業、食物衛生等范疇，它使用分歧物質在離心力場中積淀速度的差別，實現樣品的闡發結合。離心機自問世以來，歷經低速、調解、超速的變化，其進展主要表現在離心設備和離心技術兩方面，二者相輔相成。從轉速看，臺式離心機根本屬于低速、高速離心機的領域，因此具有低速和高速離心機的技術特點，其結構主要由電機驅動系統、制冷系統、機械系統、轉頭和系統控制等幾部分組成，與落地式離心機相比只不外是尺寸和容量小一點而已。通用臺式離心機的發展已經含糊了低速、高速、微量和大容量離心機的界限，浩繁的轉頭為科研職員提供相稱廣泛的應用范圍，成為科研實驗室機型，如美國的Sorvall的
ST2l，德國 Heracus新機型 Biofuge Stratos等。
本文將聯合國表里盛行的臺式離心機．偏重從功能結構，先容臺式離心機的要害技術及其希望，并盼望通過海內外風行機型的技術總結和比較，供給有益的選型發起。
1．交換變頻調速將漸漸代替直流調速
轉速調治體系是離心機的焦點局部，由控制、功率驅動和電機三大概素構成，主要是控制電機的轉速。在離心機的生長歷程中直流調速功不行沒，其主要特性是擁有精良的起制動、調速范疇寬、布局簡樸、本錢低、實踐和實際都比擬成熟等，因而八十年月前在離心機中獲得遍及的應用較成熟等，因此八十年月前在離心機中得到普遍的利用，至今仍在應用和不停的革新，如改良直流電機銅頭和碳刷的耐磨性，以延伸電機的壽命和碳刷的調換周期等。
可控硅相控直流調速是經典的直流調速方案，結構簡單、技術成熟，根本饜足離心機調速的需求，因此在國內外離心機中得到廣泛的應用。其主要缺點是，整流波形差、電流脈動大、輕負載時易呈現斷流征象、為保持直流電機電流的一連，需加一粗笨的平滑電感，增長了儀器的體積和重量。八十年代后，隨著全控功率器件的發展，如功率晶體管和場效應管等，開關功率變更技術漸漸在離心機直流調速系統中得到應用，如德國
eppendorf 5410和
5402離心機，這種技術主要是通過高頻直流斬波，調節脈沖占寬比，轉變輔出電壓，為直流電機供電。由于開關頻率很高，一般小于50KHZ僅靠電機自身的電感濾波，即可得到膩滑的直流電流，降服了可控硅相控直流調速的缺點，因此轉速更膩滑，調速規模更寬。
開環調速是zui簡略的調速方案，乃至十多少個分立器件或一個集成塊即可構成一個體系，以是至今海內某些廉價位的離心思仍接納這種計劃，其重要缺陷是必要手動調速，不克不及節制電機的電流，轉速精度和技能附加值都比力低。鑒于開環調速的范圍性，國表里大部門離心機廣泛采納既有電流反應又有轉速反饋的雙閉環調速方案，其重要好處是主動調速、升速快、轉速超調小、精度高、限流功效制止電機配件過電流破壞。
固然直流調速汗青久長、技術成熟、但直流電機機械整流子換向是其致命的缺點，限制了電機的轉速，整流子帶來干擾，須要更換碳刷等，使得早期的超速或高速離心機不得不采用如齒輪變速的間接提速方案或其它方法，增多了成本和體積，低落了壽命和可靠性。七十年代末，國外超速離心機中采用變頻調速技術，主要通過轉變感應電機的供電頻率調節轉速。由于感應電機無需機械整流子，不僅免除改換碳刷之煩，而且提高了電機轉速，甚至十幾萬轉的超速離心機，也能直接驅動，大大簡化離心機的結構。變頻調速的技術關鍵：一是全控功率器件的發展和應用，簡化了調速的技術關鍵：一是全控功率器件的發展和應用，簡化了逆變器的主電路；二是SPWM技術改進了逆變器的機能指標；三是控制技術的發展，如矢量控制技術等，使感應電機的控制性能到達或*直流電機的程度；四是變頻調速大范圍集成電路和微處理器大大簡化了變頻電路，如西門子三相可編程脈寬調制集成電路SIH4520、In公司的SX196MC和
TI公司的 TMS
320C240電機控制單片機等，今朝變頻調速*可以和直流調速相媲美。九十年代后，外洋主要離心機廠商的全線產品險些都采用變頻調速的技術，不管超速、高速，照樣低速離心機，如德國Heraeus、Hettich等，我國也將變頻調速離心機列為攻關籌劃，部分廠家曾經推出變頻調速離心機，如上海安亭科學儀器廠，中科院生物物理所等。憑據交流電機差別，變頻調速也有所區別，目前變頻調速離心機中所用電機主要有三種：異步感到電機、無刷直流電機和可變磁阻電機。1988年SORVALL應用無刷直流電機初次推出RC－285亞超速離心機，Beckman應用可變磁阻電機分娩出轉速高達三萬轉的Avanti系列離心機，其起制動加減速率比同類離心機快一倍，但現在應用zui提高和zui成熟同時是異步感到電機。
2．多功能、自動化和微機控制
跟著離心機制作和應用技術的生長，離心機不只在調速技術方面獲得希望，并且在多功能和自動化方面也有長足前進，如可變速度起制動、法式變速、直接輸入向心力、操作程序的存儲和挪用、儀器狀況的主動診斷、請求盡大概全的顯示離心機的參數和狀態信息、越發美滿的平安掩護功能等，有些功能不但是如虎添翼，并且直接影響離心結果，如可變速率起制動和步伐變速可以改進區帶離心結果和收縮離心時候等。早期離心機控制系統由分立元件組成，電路龐大、成本高、很多功能難以完成。采用微機技巧后，可由軟件替換硬件的功能或實現硬件難以實現的功能，如離心機程序控制、電機控制等，不僅大大簡化硬件的結構，而且多功能、自動化也成為實際。一樣平常離心機微機控制系統的焦點是單片微機，硬件系統包羅：操作界面、電機控制界面、溫度控制界面、寧靜防護監控界面、系統監控等。操作界面辦理鍵盤和表現器，為便干用戶操作和監督運轉參數，操作界面應遵照簡單簡要，邏輯性強，參數一覽無余的準則。德國Heraeus的Biofugestratos離心機采用”EasyCon－trol’臊作界面，周全表現和分手處置懲罰運行參數，采用承認的圖形言語和盡可能少的單一功用操縱鍵；德國Hettich離心機僅用三個鍵即可處置懲罰操作參數；德國Hermle新款離心機承繼傳統離心機的操作特點，仍采用旋鈕調理參數。電機控制界面的輸入是電機的電流和轉速信號，輸出是電機轉速的控制旌旗燈號，轉速傳感一樣平常有：同軸發電機測速、磁阻測速、霍爾器件測速、光電投射和折射式測速，由千光電和霍爾測速集成度高、本錢低、牢靠和應用簡略，以是日前應用較多。離心機轉頭腔體溫度控制系統的道理和構造與平凡冰箱大抵雷同，但尚未廣泛采用先輩的、精度更高變頻壓機調溫技術：也有應用半導體（vehier）器件制冷，但不普遍；有些離心機，如德國HettiCh的16和30F，為縮小電機熱傳導和轉頭風阻產熱對樣品的影響，采用風冷降溫技術，風冷離心機的風道計劃是要害，一般風從頂部吸入，由底部排擠，活動的氣體將轉頭和電機的熱量帶走，科學的風道既能夠降溫，也可以淘汰樂音；有些離心機控制和顯示轉頭內樣品的溫度（Sample
Temperature），而有些是控制和顯示轉頭腔體的溫度，前者需做大量的實驗，技術含量高，更受用戶的接待。安全防護監控界面主要包括：超速、超溫、轉頭不平衡、轉頭識別和門鎖監控等。系統監控要監制系統自身的狀態，實時維護和給出妨礙信息，方便維修。單片微機挑選集水平高、及總線在內部的單片機，集水平高可以減少造價和提高可靠性，可以簡化設計和提高集成度，內部總線通過
?。桑峡谂c外部隔離，減輕電磁噪音對總線的干擾，eppendorf5415C控制系統的核心僅由一個帶ADC的單片機（38ADP70）和一個外圍集成塊（ULN2802A組成，電路非常簡單。
3．留意安全、環保和標準
離心機利用不妥，如轉頭超速、超載、不屈衡等，都有可能損壞儀器，乃至炸頭，要挾人身安全，所以廠商分外細致安全設計，上及列國也訂定響應的安全尺度，如德國的離心機不測變亂防護范例（UVV，
VBG 7Z），離心機和離心管的工業標準（DIN
58970，PARTI，2，3and4）。機械安全設計主要囊括以下內容：①門鎖防護系統，采用機械和電子雙層門鎖，要求門鎖封閉后，離心機才氣啟動，電機制止動后，才可以開蓋g②離心機腔體和蓋采用結實的裝甲鋼，以防轉頭飛逸心轉頭的不平衡檢測至關緊張，轉頭的不平衡會導致電機軸產生擺動，影響離心機壽命，緊張時，會折斷電機軸，甚至炸頭。一般通過檢測電機軸的擺動探知不平衡，罕用的方法有：機械位置開關、磁敏電阻（MSR）、超聲測距、加快度傳感等。機械位置開關簡單實用應用zui廣，Heraeus的Biofuge
Stratos離心機采用加速率傳感器配以數據處理軟件，研制出智能不平衡識別系統，可以針對每一種轉頭的特定分量，在離心的全歷程舉行監控，一改以往機械地位不均衡識別系統需恨據軸的擺動間隔，而且只要在加快階段才管用的缺點，使其在任何速率，甚至在高速運轉時，也能探測到哪怕是試管破碎和樣品外溢而招致的不平衡；④進步離心機自身的抗不平衡威力，不僅可以進步離心機的結實性，同時由于轉頭操作時，不需嚴厲的平衡，甚至目視平衡即可，因而便當了用戶操作。一般小型離心機將整個電機放在抗震的彈性支架上，如橡膠墊等，高速離心機還每每采用揉性軸抗震。eppendorf5415C將整個電機吊掛在橡膠支架上，Heraeus的
Biofuge Statos離心機初次采用稱力“Spindie
Driver”的抗震驅動系統，整個軸放在一個抗震緩沖容器中，降服了揉性軸易折、易斷的缺點，因此更壯實、更耐不均衡、起制動更快（約305）；⑤轉頭辨認系統可以自動的辨別轉頭，制約轉頭的zui高轉速，有用地防備了用戶的誤操作。轉頭識另外基來源根基理是為每一個轉頭設惟一的編碼，或在每一個轉頭底部鑲嵌一定命量的小磁鐵，用霍爾傳感，或是采用光電折射環傳感，更龐雜的有超聲和無線射頻轉頭認別，轉頭不消運轉即可辨認，甚至連轉頭蓋能否蓋好都能探知。
環保主要體現在兩方面，一是制冷系統采用無氟制冷劑或半導體（Peltier）制冷，但目前采用半導體系體例冷的離心機尚未幾見；二是降噪音，一般通常發言聲為60分p，大眾氣車行駛聲為70至80分貝，醫學研討評釋，70分貝以上的噪音醒目擾發言，形成心亂如麻，影響事情，甚至引發難故，依據我國產品格量檢驗機構計量認證技術稽核標準（fiG102一90），測試實行室的噪音不得大于70dBo平日離心機采月的降噪音步伐有：外殼和遷移轉變頭腔體加吸音涂層；采用牢固慎重的抗震底座噸機與機械框架用彈性減震器斷絕；應用無整流子電機等。一般經減震處理后，離心機的噪音可以限定在60分貝以內。
旋轉磁場直流電動機，具有異步電動機的耐久性能和旋轉電樞直流電動機的轉矩性能于調速性能，是性能zui的電動機，直流變壓調速不會產生諧波污染電網，調速成本非常的低。它可以把有限的原材料制造成更有市場價值的商品，可成為企業會下金蛋的鵝，在整個工業領域將引發一場電動機革命，旋轉磁場直流電動機以當今IEGT的功率容量4500v5500A，單機功率做到50000KW是輕而易舉。從事電機研究的工作人員來南召縣云陽鎮看一看我的科技成果，就知道這一切都是真的。
此項技術如果讓西門子 東芝 等大公司購買，中國的電機制造企業就會遭受毀滅性的打擊，成千上萬的工人會失去生活來源。這是因為我國大功率IGBT IEGT制造幾乎是空白，而西門子 東芝 英飛凌---具有先天優勢。
變頻調速器淘汰有如下原因
1價格昂貴 變頻器比電機還貴 多數企業難以承受
2產生諧波嚴重污染電網 破壞電網功率因數 使電氣設備誤動作 大幅度增加供電消耗
3低速轉矩太弱 需要重負荷啟動設備不能應用
4低速轉矩波動嚴重 高精度控制領域不能應用
5高達2000-20000赫茲的載波頻率 產生嚴重的電磁輻射危害人體 干擾電子設備正常工作
6載波頻率導致渦流消耗和磁滯消耗增加 線圈的趨膚效應猛增導致電機發熱嚴重 致使電機的工作效率底下
7功率模塊經常燒壞 需要增加巨大的維護成本 一些企業哭笑不是
8軸流引起電機軸承加速損壞 使用變頻器的異步電動機需要經常更換軸承
9變壓調速的旋轉磁場直流電動機問世 變頻調速器已是窮途末路
作為電氣設備，離心機還必需滿意相應的電氣安全和電磁兼容性（EMC）標準，如電工委員會（International
Electrotechnical Commission，
IEC）的“IEC醫用電氣設備安全公則”。歐盟的“EN61010－且和61010－2－020”，電磁兼容性標準有歐盟“EN55082－１”等。我國也參照標準，制訂了得當我國國情的電氣安全和電磁兼容性標準，“醫用電氣設施通用安全要求”及“電動東西、家用電器和雷同用具無線電干擾特點的丈量法子和容許值（GM343－84）”等。安全規矩主要劃定了絕緣電阻、泄電流、接地線電阻和接地電阻等四個指標，要求用戶在大修后或定期查抄這四個指標。1996年1月歐盟正式頒發并實行電磁兼容性指標，劃定通常經過“EN55082－二”EMC認證的設備，配發CE標記，并規定凡帶有CE標記的產物，歐盟各加友邦應答應過境，不許留難。電磁規范要求電氣設置裝備擺設不該對外界孕育發生電磁干擾，還本身也要有抗電磁干擾的本領。因為離心機既有孕育發生強電磁滋擾的電氣傳動系統，又有對電磁滋擾敏感的微機弱電系統，所以豈論是廠家照舊用戶都應存眷離心機的電磁兼容性。總之離心機的機械和電氣Heraeus的highconic足人們對證量和安整日益嚴酷的要求，取得標準認證的產物可以取得用戶更多的信托。
4．回頭改進和品種增加
實驗室常用的轉頭有：角度頭、甩平頭、垂直頭，以及和比年發展的轉頭，如間斷流頭、淘洗頭、區帶頭、酶標板頭、毛細管頭、煤油測試頭、滾筒頭和生物安全*，轉頭種類增多，改進了離心方法，拓寬了應用范疇。除種類增多外，轉頭的材質和結構也有很大的進展。轉頭的材質主要是鋁合金和鈦合金。鋁合金重量輕、強度高、造價低，但抗腐化和耐高溫性差；鈦合金除具有鋁合金的長處外，還可以抗腐蝕和耐高溫性，直接進行高壓高溫消毒，在高溫下工作。為減輕電機的負荷及增加樣品的容量，很多廠家改進了轉頭的質料和結構，推出超輕轉頭：Beckman和Hitachi推出碳纖維轉頭，重量只有鋁合金頭的三分之一；
Sorval的系列超輕鋁制頭重量減少一半；
IEC研制出抗腐耐溫的聚丙烯頭，既可以漂白洗濯消毒，也可以直接高壓高溫消毒；Heraeus的highconic（45度高速角度頭）頭，采用空腔體結構，在小離心機中，負荷
6 X 50ml樣品，高速運行；
eppendorf采用薄鋁合金板，用模具壓成空心角度頭；Hettich用薄鋼板周邊開槽掛吊藍的要領,http://www.airfilterscn.com，制成甩平頭。別的方面，Heraeus改進了生物頭的材質和結構，辦理生物頭高速密封差的缺點，高壓高溫消毒次數不限，并顛末自力評估機構英國應用微生物研制中間的CAMR測試。
轉頭在高速運轉時，內部會產生離心應力，當離心應力超越肯定的限度后，將惹起轉頭過早失效，甚至炸頭，所以用戶肯定要注意轉頭的使用和妥帖保存。轉頭使用后，應實時蕩滌，切勿碰撞擦傷，如失慎掉，應答轉頭進行X光搜檢，確認內部無創傷后，方可使用。使用中，應及時停止超壽命振蕩培養箱轉頭的使用，通常廠家都注明轉頭的時數和離心次數，不論哪一個指標先到，都闡明轉頭壽命已到。關干轉頭壽命的延長應嚴格遵照廠家的說明，一般在下列環境下，要低落轉頭的zui高轉速：①轉頭的壽命已到，但轉頭生存良好，按廠家闡明降速耽誤運用；②轉頭部分毀傷或輕細腐化；③使用不銹鋼離心管和套管心樣品均勻密度超過1.2g/ml時。
7參考文獻
1吳安順，適用交流調速系統，機械工業出版社， 1998. 8
2宋凱等，感應電機變頻調速方法的比較及選用，微電譏，1997.2
3變頻凋速技術專輯,電子工業東西， 1996.10
4尹仕任等，50KHZ脈寬調制開關電源在直流調速系統中的應用，微特電機，1994.2
5徐國卿等，一種小功率開關磁阻電機的8098微機控制系統微待電機，1994.2
6周青苗等，開關磁阻發電機事情原理及實現，微特電機，1997.6
7譚建成，電機控制集成電路，機器產業出書社； 1997.8
8逮建英，實行室離心機結構原理，科學遍及出書社，1993
9劉澤民等，醫學查驗儀器學，重慶出版社，1991.3
9劉澤民等，醫學磨練儀器學，重慶出版社，1991.3
10 Spindle diver what^s that? Heraeus GuteNews, 1997
11 Bioufuge stratos inligent and powerfull, Heracus GuteNews.
1997
12 Operating Instructions and Service ManUul for Biofuge Stratos，
Her－aeus
13 EPPENDORF Service Manual for Micro－Cenlrlfuge 5415C
14 Martin Rowe，歐盟修訂抗干擾標準，電子設計技術， 1998.7
15 產品品質檢驗機構計量認證技術稽核規范， JJG1021-90， 1990.11
16漫話電子產品安全標準，（一）～（五），電子產品天下， 1997.7－12
17 EMC越作越火，電子產品天下，1995.9
18馬旭升，制冷、凈化、枯燥設備／原理、結構、培修，上海交通大學出版社
