The core of controlling the speed of an AC motor lies in adjusting key input parameters of the motor, such as voltage, frequency, current, or magnetic field, based on the motor type (asynchronous motor / synchronous motor) and application scenarios (e.g., speed regulation accuracy, cost, energy consumption). Below is a detailed analysis of mainstream control methods, categorized by technical maturity and application scope:

I. Speed Regulation Based on “Voltage-Frequency Coordination” (Mainstream for Asynchronous Motors)

1. Variable Frequency Speed Regulation (VVVF, Variable Voltage Variable Frequency)

• Principle: Convert the industrial frequency AC power (e.g., 220V/50Hz, 380V/50Hz) into AC power with “adjustable voltage and frequency” through a “frequency converter” to meet the motor’s requirements for different speeds (an increase in frequency leads to an increase in speed, and vice versa).
• Key Logic: When the motor stator impedance is fixed, the U/f ratio must remain constant. Otherwise, it will cause magnetic flux saturation or insufficiency, resulting in motor burnout or reduced torque. Therefore, the frequency converter needs to coordinate voltage and frequency in real time.
• Classification:
  • Scalar Control: Only controls the amplitude of voltage and frequency. It has a simple structure and low cost, and is suitable for scenarios with low requirements for speed regulation accuracy, such as fans, water pumps (e.g., outdoor units of household air conditioners).
  • Vector Control: Decomposes the motor current into “excitation current” and “torque current”, and controls them accurately respectively to achieve high dynamic response similar to that of DC motors (e.g., CNC machine tools, elevator traction machines).
  • Direct Torque Control (DTC): Skips current decomposition and directly controls the motor torque and flux linkage. It has a faster response speed and is suitable for high-dynamic scenarios such as rolling mills and servo systems.
• Advantages: Wide speed regulation range (0 to rated speed, even exceeding the rated speed), high efficiency (close to rated efficiency), and stable torque.
• Disadvantages: High cost of the frequency converter; harmonic interference may occur at high frequencies (a filter needs to be added).

2. Soft Starter Speed Regulation (Auxiliary Speed Regulation, Discontinuous Speed Regulation)

• PrincipleAumente gradualmente la tensión del estator del motor mediante un tiristor (SCR) para lograr un arranque suave y evitar un gran impacto de corriente durante el arranque. Algunos arrancadores suaves admiten regulación de velocidad mediante regulación de tensión (reducen la relación de deslizamiento s bajando la tensión para reducir indirectamente la velocidad).
• Solicitud: Solo aplicable a la fase de arranque o a reducciones de velocidad de corta duración y baja precisión (p. ej., regulación de velocidad de cintas transportadoras con carga ligera). No permite una regulación de velocidad continua de amplio rango (una tensión excesivamente baja provocará el sobrecalentamiento del motor).
• Advantages: Menor costo que los convertidores de frecuencia; funciones de protección completas (sobrecorriente, sobrecarga).
• Disadvantages:Rango estrecho de regulación de velocidad (normalmente sólo se puede reducir al 70% de la velocidad nominal); factor de potencia bajo a bajas velocidades.

II. Regulación de velocidad basada en el ajuste de pares de polos (regulación de velocidad de polos variables)

• Principle:Según la fórmula de velocidad del motor asíncrono n = 60f(1-s)/pLa velocidad síncrona del motor se modifica directamente modificando el número de pares de polos p del devanado del estator (p. ej., 2 polos → 4 polos). A 50 Hz, la velocidad síncrona de un motor de 2 polos es de 3000 rpm y la de un motor de 4 polos, de 1500 rpm.
• Método de implementación:Cambie la dirección de la corriente del devanado a través de un “interruptor de conmutación” (por ejemplo, conmutación estrella-triángulo, conmutación doble estrella) del devanado del motor, cambiando así el número de pares de polos.
• Solicitud: Aplicable únicamente a escenarios de regulación de velocidad por pasos (p. ej., punzonadoras, compresores, ventiladores). El motor debe estar diseñado para admitir múltiples pares de polos (p. ej., motores de dos velocidades de 2/4 polos, 4/6 polos).
• Advantages:Estructura simple, bajo costo, operación confiable y sin pérdida de eficiencia durante la regulación de velocidad.
• Disadvantages:Solo se puede lograr una regulación de velocidad de “engranaje fijo” (por ejemplo, 2 marchas, 3 marchas); no es posible una regulación de velocidad continua y suave.

III. Regulación de velocidad basada en el ajuste de la relación de deslizamiento (escenarios de baja precisión y bajo consumo)

1. Regulación de voltaje del estator Regulación de velocidad

• PrincipleReducir la tensión del estator U mediante un regulador de tensión (p. ej., un autotransformador o un circuito regulador de tensión con tiristores), lo que reduce el par motor T (T es proporcional a U²). Cuando el par de carga permanece constante, la relación de deslizamiento s aumenta y la velocidad real disminuye.
• Advantages:Circuito sencillo y de coste extremadamente bajo.
• Disadvantages:Rango estrecho de regulación de velocidad (solo se puede lograr una reducción de velocidad del 10% al 30%); calentamiento severo del motor a bajas velocidades (gran pérdida de potencia por deslizamiento) y torque insuficiente.

2. Regulación de velocidad por resistencia en serie del rotor (aplicable únicamente a motores asíncronos de rotor bobinado)

• PrincipleEl devanado del rotor de un motor asíncrono de rotor bobinado puede conectarse a una resistencia externa. Al aumentar la resistencia del circuito del rotor, R2, se incrementa la relación de deslizamiento s (s es proporcional a R2), lo que reduce la velocidad real (la velocidad síncrona permanece invariable, y un aumento del deslizamiento conlleva una disminución de la velocidad real).
• SolicitudAdecuado para regulación de velocidad a corto plazo o de arranque (p. ej., grúas y cabrestantes). Debe combinarse con un reóstato de rotor para ajustar la resistencia de forma manual o automática.
• Advantages:Estructura simple, bajo costo y torque estable durante la regulación de velocidad (gran torque de arranque).
• Disadvantages:Gran pérdida de resistencia del rotor a bajas velocidades (la energía eléctrica se convierte en energía térmica), baja eficiencia y poca precisión de regulación de la velocidad (engranajes de resistencia limitada).