ליבת בקרת המהירות של מנוע AC טמונה בהתאמת פרמטרי קלט מרכזיים של המנוע, כגון מתח, תדר, זרם או שדה מגנטי, בהתבסס על סוג המנוע (מנוע אסינכרוני / מנוע סינכרוני) ותרחישי יישום (למשל, דיוק ויסות מהירות, עלות, צריכת אנרגיה). להלן ניתוח מפורט של שיטות בקרה מרכזיות, מסווגות לפי בגרות טכנית והיקף יישום:

א. ויסות מהירות המבוסס על "תיאום מתח-תדר" (הזרם המרכזי עבור מנועים אסינכרוניים)

1. ויסות מהירות בתדר משתנה (VVVF, תדר משתנה מתח משתנה)

• עִקָרוֹןהמר את זרם החילופין בתדר התעשייתי (למשל, 220V/50Hz, 380V/50Hz) לזרם חילופין עם "מתח ותדר מתכווננים" באמצעות "ממיר תדרים" כדי לעמוד בדרישות המנוע עבור מהירויות שונות (עלייה בתדר מובילה לעלייה במהירות, ולהיפך).
• היגיון מפתחכאשר עכבת הסטטור של המנוע קבועה, יחס ה-U/f חייב להישאר קבוע. אחרת, הדבר יגרום לרוויה או לחוסר יעילות של השטף המגנטי, וכתוצאה מכך לשחיקה של המנוע או להפחתת המומנט. לכן, ממיר התדר צריך לתאם את המתח והתדר בזמן אמת.
• מִיוּן:
  • בקרה סקלריתשולט רק במשרעת המתח והתדר. יש לו מבנה פשוט ועלות נמוכה, והוא מתאים לתרחישים עם דרישות נמוכות לדיוק ויסות מהירות, כגון מאווררים, משאבות מים (למשל, יחידות חיצוניות של מזגנים ביתיים).
  • בקרת וקטורמפרק את זרם המנוע ל"זרם עירור" ו"זרם מומנט", ושולט בהם במדויק בהתאמה כדי להשיג תגובה דינמית גבוהה בדומה לזו של מנועי DC (למשל, מכונות CNC, מכונות גרירה למעליות).
  • בקרת מומנט ישירה (DTC)מדלג על פירוק זרם ושולט ישירות בקישור מומנט המנוע ושטף הזרימה. יש לו מהירות תגובה מהירה יותר והוא מתאים לתרחישים דינמיים במיוחד כמו מפעלי גלגול ומערכות סרוו.
• יתרונותטווח ויסות מהירות רחב (0 עד מהירות מדורגת, אפילו מעבר למהירות המדורגת), יעילות גבוהה (קרוב ליעילות מדורגת) ומומנט יציב.
• חסרונותעלות גבוהה של ממיר התדרים; הפרעות הרמוניות עשויות להתרחש בתדרים גבוהים (יש להוסיף מסנן).

2. ויסות מהירות של מתנע רך (ויסות מהירות עזר, ויסות מהירות לא רציף)

• עִקָרוֹןהגדל בהדרגה את מתח הסטטור של המנוע באמצעות תיריסטור (SCR) כדי להשיג "הפעלה חלקה" ולמנוע השפעה גדולה של הזרם במהלך ההפעלה. חלק מהמתנעים הרכים תומכים ב"וויסות מהירות מסוג ויסות מתח" (מפחיתים את יחס ההחלקה s על ידי הורדת המתח כדי להפחית בעקיפין את המהירות).
• בַּקָשָׁהרלוונטי רק ל"שלב הפעלה" או "הפחתת מהירות לטווח קצר ובעלת דיוק נמוך" (למשל, ויסות מהירות של מסועים בעומס קל). לא ניתן להשיג ויסות מהירות רציף בטווח רחב (מתח נמוך מדי יגרום להתחממות יתר של המנוע).
• יתרונותעלות נמוכה יותר בהשוואה לממירי תדר; פונקציות הגנה מלאות (זרם יתר, עומס יתר).
• חסרונותטווח ויסות מהירות צר (בדרך כלל ניתן להפחיתו רק ל-70% מהמהירות המדורגת); מקדם הספק נמוך במהירויות נמוכות.

II. ויסות מהירות המבוסס על "התאמת זוג קטבים" (ויסות מהירות משתנה של קטבים)

• עִקָרוֹןלפי נוסחת מהירות המנוע האסינכרוני n = 60f(1-s)/p, המהירות הסינכרונית של המנוע משתנה ישירות על ידי שינוי "מספר זוגות הקטבים p" של סליל הסטטור של המנוע (למשל, 2 קטבים → 4 קטבים). ב-50 הרץ, המהירות הסינכרונית של מנוע 2 קטבים היא 3000 סל"ד, ושל מנוע 4 קטבים היא 1500 סל"ד.
• שיטת יישוםשינוי כיוון הזרם של הסליל באמצעות "מתג קומוטציה" (למשל, מיתוג כוכב-דלתא, מיתוג כפול-כוכב) של סליל המנוע, ובכך שינוי מספר זוגות הקטבים.
• בַּקָשָׁהישים רק לתרחישי "ויסות מהירות מדורג" (למשל, מכונות ניקוב, מדחסים, מאווררים). יש לתכנן את המנוע כך שיתמוך במספר זוגות קטבים (למשל, מנועים דו-מהירויות 2/4 קטבים, 4/6 קטבים).
• יתרונותמבנה פשוט, עלות נמוכה, פעולה אמינה, וללא אובדן יעילות במהלך ויסות המהירות.
• חסרונותניתן להשיג רק ויסות מהירות "בהילוך קבוע" (למשל, 2 הילוכים, 3 הילוכים); ויסות מהירות רציף וחלק אינו אפשרי.

ג. ויסות מהירות המבוסס על "התאמת יחס החלקה" (תרחישים בעלי דיוק נמוך והספק נמוך)

1. ויסות מתח סטטור ויסות מהירות

• עִקָרוֹןהפחתת מתח הסטטור U באמצעות ווסת מתח (למשל, שנאי אוטומטי, מעגל ויסות מתח תיריסטור), אשר מפחית את מומנט המנוע T (T פרופורציונלי ל-U²). כאשר מומנט העומס נשאר ללא שינוי, יחס ההחלקה s עולה, והמהירות בפועל יורדת.
• יתרונותמעגל פשוט ועלות נמוכה במיוחד.
• חסרונותטווח ויסות מהירות צר (ניתן להשיג רק הפחתת מהירות של 10% - 30%); חימום חמור של המנוע במהירויות נמוכות (אובדן הספק גדול עקב החלקה) ומומנט לא מספק.

2. ויסות מהירות התנגדות סדרתית של הרוטור (חל רק על מנועים אסינכרוניים עם רוטור מלופף)

• עִקָרוֹןניתן לחבר את סליל הרוטור של מנוע אסינכרוני בעל רוטור-פרוף לנגד חיצוני. על ידי הגדלת התנגדות מעגל הרוטור R2, יחס ההחלקה s גדל (s פרופורציונלי ל-R2), ובכך להפחית את המהירות בפועל (המהירות הסינכרונית נשארת ללא שינוי, ועלייה בהחלקה מובילה לירידה במהירות בפועל).
• בַּקָשָׁהמתאים לתרחישי "ויסות מהירות לטווח קצר" או "ויסות מהירות בהתנעה" (למשל, מנופים, כננות). יש להתאים אותו ל"ריאוסטט רוטורי" כדי לכוונן את ערך ההתנגדות באופן ידני או אוטומטי.
• יתרונותמבנה פשוט, עלות נמוכה ומומנט יציב במהלך ויסות המהירות (מומנט התחלתי גדול).
• חסרונותאובדן התנגדות גדול של הרוטור במהירויות נמוכות (אנרגיה חשמלית מומרת לאנרגיית חום), יעילות נמוכה ודיוק ויסות מהירות לקוי (גלגלי שיניים בעלי התנגדות מוגבלת).