AC 모터는 구조가 간단하고 신뢰성이 높으며 비용이 저렴하다는 장점으로 인해 산업 생산, 가전제품 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 속도는 전원 주파수, 모터 극수, 그리고 슬립율(공식: n=60f/p (1-s), 여기서 n은 속도, f는 전원 주파수, p는 극수, s는 슬립율)의 영향을 받습니다. 이러한 원리를 바탕으로 일반적인 속도 제어 방법은 다음과 같은 범주로 나눌 수 있습니다.

1. 전원 주파수 조절 기반 제어 방식: 가변 주파수 속도 조절

가변 주파수 속도 조절은 현재 AC 모터 속도 조절에 가장 널리 사용되는 고정밀 제어 방식입니다. 핵심은 입력 모터의 전원 주파수를 변경하여 정밀한 속도 조절을 달성하는 것입니다.

작동 원리: 주파수 변환기를 사용하여 AC 전력(예: 220V/50Hz, 380V/50Hz)을 조정 가능한 주파수의 AC 전력으로 변환하고, 모터의 특성에 따라 전압을 맞춥니다(일반적으로 모터 자기 회로의 포화를 방지하기 위해 "일정 전압/주파수 비율"의 원리를 따름). 이를 통해 모터의 동기 속도를 변경합니다.

특징: 속도 범위가 넓음(0에서 정격 속도 또는 정격 속도를 초과하는 속도까지 작동 가능), 정확도가 높음(속도 오차를 0.5% 이내로 제어 가능), 에너지 소비가 낮음(저속 작동 중에도 모터 효율이 높음), 시동 시 서지 전류가 없어 모터 및 부하 장비를 효과적으로 보호합니다.

2. 모터 극수 조절에 따른 제어 방식: 가변 극 속도 조절

가변극 속도 조절은 모터의 고정자 권선의 연결을 변경하여 모터의 자극 극(p) 수를 조정하고, 이를 통해 동기 속도를 변경하는 단계적 속도 조절 방법입니다.
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작동 원리: 모터의 고정자 권선은 특수한 탭 또는 스위칭 구조를 채택하고 권선 연결 방식은 접촉기(예: 스타/삼각형 변환, 이중 스타/삼각형 변환)로 전환되므로 자극 수가 기하급수적으로 변경(예: 2극에서 4극으로)되고 동기 속도는 그에 따라 절반으로 감소(예: 전원 주파수 50Hz에서 3000r/min에서 1500r/min으로)합니다.
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특징: 구조가 간단하고, 비용이 저렴하고, 조작이 간편하며, 속도 조절 중에는 기본적으로 모터 효율이 변하지 않지만 속도 조절 수준이 제한적입니다(일반적으로 속도 조절 수준이 2~3단계에 불과함, 예: 2극/4극/6극 전환). 지속적인 속도 조절이 불가능하고 전환 순간에 속도 충격을 일으킬 수 있습니다.

3、슬립 조정에 따른 제어 방법

슬립률(s)은 모터의 실제 속도와 동기 속도의 차이를 동기 속도에 대한 비율입니다. 슬립률을 변경하면 AC 모터의 속도를 조절할 수 있습니다. 일반적인 방법으로는 직렬 저항 속도 조절, 직렬 단 속도 조절, 전압 조절 등이 있습니다.
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직렬 저항 속도 조절(권선형 로터 비동기 모터에만 적용 가능)
작동 원리: 권선형 비동기 모터의 회전자 회로에는 가변 저항이 직렬로 연결됩니다. 저항값을 높이면 슬립률이 증가하고 실제 모터 속도는 감소합니다(저항값이 높을수록 속도는 느려집니다).
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특징: 구조가 간단하고 비용이 저렴하지만 에너지 소비량이 높습니다(직렬 저항은 많은 줄 열을 발생시켜 심각한 에너지 손실을 초래함), 속도 조절 정확도가 낮습니다(부하 변화에 따라 속도가 크게 변동함), 저속 작동 시 모터 효율이 크게 감소합니다.