Inti dari pengendalian kecepatan motor AC terletak pada penyesuaian parameter input utama motor, seperti tegangan, frekuensi, arus, atau medan magnet, berdasarkan jenis motor (motor asinkron/motor sinkron) dan skenario aplikasi (misalnya, akurasi pengaturan kecepatan, biaya, konsumsi energi). Berikut ini adalah analisis terperinci mengenai metode pengendalian arus utama, yang dikategorikan berdasarkan tingkat kematangan teknis dan cakupan aplikasi:

I. Pengaturan Kecepatan Berdasarkan “Koordinasi Tegangan-Frekuensi” (Utama untuk Motor Asinkron)

1. Pengaturan Kecepatan Frekuensi Variabel (VVVF, Tegangan Variabel Frekuensi Variabel)

• Prinsip:Mengubah daya AC frekuensi industri (misalnya, 220V/50Hz, 380V/50Hz) menjadi daya AC dengan “tegangan dan frekuensi yang dapat disesuaikan” melalui “konverter frekuensi” untuk memenuhi kebutuhan motor pada kecepatan yang berbeda (peningkatan frekuensi menyebabkan peningkatan kecepatan, dan sebaliknya).
• Logika KunciKetika impedansi stator motor tetap, rasio U/f harus tetap konstan. Jika tidak, hal ini akan menyebabkan saturasi atau insufisiensi fluks magnetik, yang mengakibatkan motor terbakar atau torsi berkurang. Oleh karena itu, konverter frekuensi perlu mengoordinasikan tegangan dan frekuensi secara real-time.
• Klasifikasi:
  • Kontrol Skalar: Hanya mengontrol amplitudo tegangan dan frekuensi. Strukturnya sederhana dan biayanya rendah, serta cocok untuk skenario dengan persyaratan akurasi pengaturan kecepatan yang rendah, seperti kipas angin, pompa air (misalnya, unit luar ruangan AC rumah tangga).
  • Pengendalian Vektor:: Menguraikan arus motor menjadi “arus eksitasi” dan “arus torsi”, dan masing-masing mengendalikannya secara akurat untuk mencapai respons dinamis tinggi yang serupa dengan motor DC (misalnya, peralatan mesin CNC, mesin traksi elevator).
  • Kontrol Torsi Langsung (DTC): Melewati dekomposisi arus dan langsung mengontrol torsi motor dan hubungan fluks. Memiliki kecepatan respons yang lebih cepat dan cocok untuk skenario dinamis tinggi seperti mesin penggiling dan sistem servo.
• Keuntungan: Rentang pengaturan kecepatan yang lebar (0 hingga kecepatan terukur, bahkan melebihi kecepatan terukur), efisiensi tinggi (mendekati efisiensi terukur), dan torsi stabil.
• Kekurangan: Biaya konverter frekuensi tinggi; interferensi harmonik dapat terjadi pada frekuensi tinggi (filter perlu ditambahkan).

2. Pengaturan Kecepatan Soft Starter (Pengaturan Kecepatan Tambahan, Pengaturan Kecepatan Terputus-putus)

• PrinsipTingkatkan tegangan stator motor secara bertahap melalui thyristor (SCR) untuk mencapai "startup yang lancar" dan menghindari dampak arus yang besar selama startup. Beberapa soft starter mendukung "pengaturan kecepatan tipe pengaturan tegangan" (mengurangi rasio selip dengan menurunkan tegangan untuk mengurangi kecepatan secara tidak langsung).
• Aplikasi: Hanya berlaku untuk "fase start-up" atau "pengurangan kecepatan jangka pendek dengan akurasi rendah" (misalnya, pengaturan kecepatan beban ringan pada sabuk konveyor). Pengaturan kecepatan kontinu dengan rentang luas tidak dapat dicapai (tegangan yang terlalu rendah akan menyebabkan motor terlalu panas).
• Keuntungan: Biaya lebih rendah daripada konverter frekuensi; fungsi perlindungan lengkap (arus lebih, kelebihan beban).
• Kekurangan: Rentang pengaturan kecepatan sempit (biasanya hanya dapat dikurangi hingga 70% dari kecepatan terukur); faktor daya rendah pada kecepatan rendah.

II. Pengaturan Kecepatan Berdasarkan “Penyesuaian Pasangan Kutub” (Pengaturan Kecepatan Kutub Variabel)

• Prinsip:Menurut rumus kecepatan motor asinkron n = 60f(1-s)/pKecepatan sinkron motor diubah secara langsung dengan mengubah "jumlah pasangan kutub p" pada belitan stator motor (misalnya, 2 kutub → 4 kutub). Pada 50 Hz, kecepatan sinkron motor 2 kutub adalah 3000 rpm, dan kecepatan sinkron motor 4 kutub adalah 1500 rpm.
• Metode Implementasi:Ubah arah arus lilitan melalui “sakelar komutasi” (misalnya, pengalihan bintang-delta, pengalihan bintang-ganda) lilitan motor, sehingga mengubah jumlah pasangan kutub.
• AplikasiHanya berlaku untuk skenario "pengaturan kecepatan bertahap" (misalnya, mesin press punch, kompresor, kipas). Motor harus dirancang untuk mendukung beberapa pasang kutub (misalnya, motor dua kecepatan 2/4 kutub, 4/6 kutub).
• Keuntungan:Struktur sederhana, biaya rendah, pengoperasian andal, dan tidak ada kehilangan efisiensi selama pengaturan kecepatan.
• Kekurangan:Hanya pengaturan kecepatan “gigi tetap” yang dapat dicapai (misalnya, 2 gigi, 3 gigi); pengaturan kecepatan yang terus-menerus dan halus tidak memungkinkan.

III. Pengaturan Kecepatan Berdasarkan “Penyesuaian Rasio Slip” (Skenario Akurasi Rendah, Daya Rendah)

1. Pengaturan Tegangan Stator Pengaturan Kecepatan

• Prinsip: Turunkan tegangan stator U melalui regulator tegangan (misalnya, autotransformator, rangkaian pengatur tegangan thyristor), yang akan mengurangi torsi motor T (T berbanding lurus dengan U²). Ketika torsi beban tetap, rasio slip s meningkat, dan kecepatan aktual menurun.
• Keuntungan:Sirkuit sederhana dan biaya sangat rendah.
• Kekurangan: Rentang pengaturan kecepatan sempit (hanya pengurangan kecepatan 10% – 30% yang dapat dicapai); motor menjadi sangat panas pada kecepatan rendah (kehilangan daya selip besar) dan torsi tidak mencukupi.

2. Pengaturan Kecepatan Resistansi Seri Rotor (Hanya Berlaku untuk Motor Asinkron Rotor-Lilit)

• PrinsipGulungan rotor motor asinkron rotor-lilit dapat dihubungkan ke resistor eksternal. Dengan meningkatkan resistansi rangkaian rotor R2, rasio slip s meningkat (s sebanding dengan R2), sehingga mengurangi kecepatan aktual (kecepatan sinkron tetap tidak berubah, dan peningkatan slip menyebabkan penurunan kecepatan aktual).
• AplikasiCocok untuk skenario "pengaturan kecepatan jangka pendek" atau "pengaturan kecepatan start-up" (misalnya, derek, winch). Perlu dipasangkan dengan "rheostat rotor" untuk menyesuaikan nilai resistansi secara manual atau otomatis.
• Keuntungan:Struktur sederhana, biaya rendah, dan torsi stabil selama pengaturan kecepatan (torsi awal besar).
• Kekurangan: Kehilangan resistansi rotor besar pada kecepatan rendah (energi listrik diubah menjadi energi panas), efisiensi rendah, dan akurasi pengaturan kecepatan buruk (roda gigi resistansi terbatas).