Los motores de CA se utilizan ampliamente en la producción industrial, electrodomésticos y otros sectores gracias a sus ventajas de estructura simple, alta fiabilidad y bajo coste. La velocidad se ve afectada por la frecuencia de red, el número de polos del motor y la tasa de deslizamiento (fórmula: n = 60 f/p (1-s), donde n es la velocidad, f es la frecuencia de red, p es el número de polos y s es la tasa de deslizamiento). Según este principio, los métodos comunes de control de velocidad se pueden clasificar en las siguientes categorías:
1、Método de control basado en la regulación de frecuencia de potencia: regulación de velocidad de frecuencia variable
La regulación de velocidad de frecuencia variable es actualmente el método de control de alta precisión más utilizado para la regulación de velocidad de motores de CA. Su objetivo principal es lograr un ajuste preciso de la velocidad modificando la frecuencia de entrada del motor.
Principio de funcionamiento: Utilizando un convertidor de frecuencia para convertir la energía CA (como 220 V/50 Hz, 380 V/50 Hz) en energía CA con frecuencia ajustable, mientras se adapta el voltaje de acuerdo con las características del motor (generalmente siguiendo el principio de “relación voltaje/frecuencia constante” para evitar la saturación del circuito magnético del motor), cambiando así la velocidad síncrona del motor.
Características: Amplio rango de velocidad (puede lograr una operación desde 0 a la velocidad nominal o incluso más allá de la velocidad nominal), alta precisión (el error de velocidad se puede controlar dentro del 0,5%), bajo consumo de energía (la eficiencia del motor permanece alta incluso durante la operación a baja velocidad) y sin sobrecorriente durante el arranque, protegiendo eficazmente el motor y el equipo de carga.
2、 Método de control basado en el ajuste del número de polos del motor: regulación de velocidad de polos variable
La regulación de velocidad de polo variable es un método de regulación de velocidad gradual que ajusta la cantidad de polos magnéticos (p) de un motor cambiando la conexión de su devanado de estator, cambiando así la velocidad sincrónica.
Principio de funcionamiento: El devanado del estator del motor adopta una estructura de conmutación o toma especial, y el método de conexión del devanado se conmuta mediante un contactor (como la transformación estrella/triángulo, la transformación doble estrella/triángulo), de modo que el número de polos magnéticos cambia exponencialmente (como de 2 polos a 4 polos), y la velocidad síncrona disminuye a la mitad en consecuencia (como de 3000 r/min a 1500 r/min a una frecuencia de potencia de 50 Hz).
Características: Estructura simple, bajo costo, fácil operación, eficiencia del motor básicamente sin cambios durante la regulación de velocidad, pero niveles de regulación de velocidad limitados (generalmente solo 2-3 niveles de regulación de velocidad, como conmutación de 2 polos/4 polos/6 polos), incapaz de lograr una regulación de velocidad continua y puede causar un choque de velocidad en el momento de la conmutación.
3、 Método de control basado en el ajuste de deslizamiento
La tasa de deslizamiento (s) es la relación entre la diferencia entre la velocidad real del motor y la velocidad síncrona, y la velocidad síncrona. Al modificar la tasa de deslizamiento, se puede regular la velocidad del motor de CA. Los métodos más comunes incluyen la regulación de velocidad por resistencia en serie, la regulación de velocidad por etapas en serie y la regulación de velocidad por voltaje.
Regulación de velocidad por resistencia en serie (solo aplicable a motores asíncronos con rotor bobinado)
Principio de funcionamiento: En el circuito del rotor de un motor asíncrono de rotor bobinado, se conecta en serie una resistencia ajustable. Al aumentar el valor de la resistencia, aumenta la tasa de deslizamiento y se reduce la velocidad real del motor (a mayor resistencia, menor velocidad).
Características: Estructura simple, bajo costo, pero alto consumo de energía (la resistencia en serie genera una gran cantidad de calor Joule, lo que resulta en una grave pérdida de energía), baja precisión de regulación de velocidad (la velocidad fluctúa mucho con los cambios de carga) y disminución significativa en la eficiencia del motor durante la operación a baja velocidad.