粉磨工艺中最主要设备就是球磨机，采用变频调速传动基本还是空白，原因：球磨机工作时料筒转速恒定、即使要变化范围也不大，若考虑降转速节能可能使球磨时间增长、是否有节能效果很难说。实际上球磨生产过程比较简单，如陶瓷厂球磨机料筒内加料 16～18 t、在工作转速 16～18 r/min 下运转 8 h 料细度即达工艺要求，出料后加料重复上述过程。不同厂家与原料不同、球磨机性能参数也有差别，如发电厂磨煤用 MT23570 球磨机料筒有效内径 3500 mm、筒体长度 7000 mm、工作转速 17.3 r/min、电动机功率 1120 kW（6 kV）。球磨机电气传动方式为三相异步电动机-液力耦合器-齿轮减速器-带轮减速器、或三相异步电动机-齿轮减速器-带轮减速器，一般球磨机料筒作为减速器带轮使用。球磨机重载启动时若传动环节中无液力耦合器，即使使用自耦减压启动器或星-三角启动器也会对电网造成较大冲击、且经常启动困难；为缓冲启动冲击传动环节中加入液力耦合器，可在任何状态下顺利启动。
图8-3 球磨机筒体内的钢球和物料的运动状况
（1）球磨机的临界转速与最佳工作转速。球磨机转速直接影响钢球与物料运动状况及磨制过程，不同转速下筒体内钢球与物料运动状况如图8-3 所示：转速较低时钢球和物料随筒体内壁上升、倾角等于或大于自然倾角时沿斜面滑下（图8-3(a)）、不能形成足够落差、磨碎作用很小、效率低；筒体转速很高时因离心力物料与钢球不再脱离筒壁一同旋转（图8-3(c)）、产生该状态的最低转速称临界转速 nlj、此时钢球无撞击作用、物料只受轻微研磨、效率也低；转速处于二者之间时钢球被带到一定高度后沿抛物线落下（图8-3(b)）、对筒底物料产生强烈撞击、效率最高，此转速称最佳工作转速。球磨机临界转速（r/min）如下式：
式中 D 为筒体内径。最佳工作转速为 nzj=0.765nlj。实际运行表明最佳工作转速与钢球直径及装载量、护甲形状、钢球与护甲间摩擦因数等有关，一般 nzj=(0.74～0.8)nlj，可见转速仍有一定可调范围、只是不大。如前所述陶瓷厂球磨机料筒转速变动范围 16～18 r/min，电动机转速 1440 r/min，经齿轮减速器与带轮减速后料筒转速在上述允许范围。若减速机构使料筒运转速度正好 18 r/min、则有 11% 调速范围；若为 16 r/min 则调速范围为零。机械减速器不能做到很精确、料筒转速就在 16～18 r/min 间某一值，故可调速范围 0～11%。球磨机为恒转矩负载机械，电动机输出轴功率 Pz（kW）即
式中 Tr 为球磨机输入转矩（N·m）、n 为电动机转速（r/min）。由上式球磨机消耗电功率与电动机转速一次方成正比，故用变频器在基频以下调节电动机转速可节能、节能幅度与调速范围有关，根据不同情况有不同调节范围，采用变频调速理论上节能幅度 0～11%。
（2）电动机的效率。某球磨机电动机 90 kW、正常运行时电流 80～110 A、负载率 62%，因负载率不高电动机效率降低，正常运行时功率不超 55 kW，考虑重载启动、为保顺利启动适当加大电动机容量必要。表面看似乎有较大节能空间，实际为不影响生产效率，变频调速输出频率仍 50 Hz、即使调速也不可能大范围调节、频率小范围降低节能有限。现在变频器一般都有“节能运行”功能（如森兰 BT40S 系列参数 F82 为自动节能运行），其实质是调压节电功能：运行频率不变条件下自动调节输出电压、使电动机效率提高。对一定负载、电动机输出功率一定时效率与总损耗有关，总损耗大则效率低；电动机总损耗分固定损耗与可变损耗，固定损耗不随负载变化（可用空载输入功率近似表示）、可变损耗与负载率平方成正比。
异步电动机运行总损耗一般分四类：①基本铜耗 Pcu，含定子铜耗与转子铜耗、与电流平方成正比、随负载变化；②基本铁芯损耗 PFe，交变磁通在铁芯产生的磁滞与涡流损失、与端电压平方成正比；③机械摩擦损耗 Pfw，含通风系统损耗与轴承摩擦损耗、对已定型电动机为常量；④杂散损耗 Ps，漏磁场在金属构件产生涡流损耗与气隙高次谐波磁场损耗、与电流平方成正比、随负载变化。对 15 kW 电动机上述损耗在总损耗中所占比例：基本铜耗 30%～50%、基本铁芯损耗 20%、机械摩擦损耗 20%～35%、杂散损耗 10%～15%。其中机械摩擦损耗基本不变，基本铜耗与杂散损耗与电流平方成正比（即负载一定时与端电压平方成反比），基本铁芯损耗与端电压平方成正比。由此可找到电动机损耗最低最佳点，节能运行时变频器自动调节输出电压到该最佳点（如图8-4 中 U0 点）、电动机损耗最小、效率最高。
图8-4 电动机供电电压与损耗的关系
（3）电动机的调压节电。
