De kern van het regelen van de snelheid van een wisselstroommotor ligt in het aanpassen van de belangrijkste invoerparameters van de motor, zoals spanning, frequentie, stroomsterkte of magnetisch veld, op basis van het motortype (asynchrone motor / synchrone motor) en de toepassingsscenario's (bijv. nauwkeurigheid van de snelheidsregeling, kosten, energieverbruik). Hieronder vindt u een gedetailleerde analyse van gangbare regelmethoden, gecategoriseerd naar technische volwassenheid en toepassingsbereik:

I. Snelheidsregeling op basis van ‘spanning-frequentiecoördinatie’ (mainstream voor asynchrone motoren)

1. Variabele frequentie snelheidsregeling (VVVF, Variabele spanning variabele frequentie)

• Beginsel: Zet de industriële wisselstroomfrequentie (bijv. 220V/50Hz, 380V/50Hz) om in wisselstroom met een “instelbare spanning en frequentie” via een “frequentieomvormer” om te voldoen aan de vereisten van de motor bij verschillende snelheden (een toename in frequentie leidt tot een toename in snelheid, en omgekeerd).
• Sleutellogica: Wanneer de statorimpedantie van de motor vast is, moet de U/f-verhouding constant blijven. Anders leidt dit tot verzadiging of insufficiëntie van de magnetische flux, wat resulteert in doorbranden van de motor of een lager koppel. Daarom moet de frequentieomvormer spanning en frequentie in realtime op elkaar afstemmen.
• Classificatie:
  • Scalaire controle: Regelt alleen de amplitude van spanning en frequentie. Het heeft een eenvoudige structuur en lage kosten, en is geschikt voor scenario's met lage eisen aan de nauwkeurigheid van de snelheidsregeling, zoals ventilatoren en waterpompen (bijv. buitenunits van huishoudelijke airconditioners).
  • Vectorcontrole: Splitst de motorstroom op in "bekrachtigingsstroom" en "koppelstroom" en regelt deze respectievelijk nauwkeurig om een ​​hoge dynamische respons te bereiken die vergelijkbaar is met die van DC-motoren (bijv. CNC-bewerkingsmachines, lifttractiemachines).
  • Directe koppelregeling (DTC): Slaat de huidige ontleding over en regelt direct het motorkoppel en de fluxkoppeling. Het heeft een snellere reactiesnelheid en is geschikt voor zeer dynamische scenario's zoals walsmolens en servosystemen.
• Voordelen: Breed snelheidsregelbereik (0 tot nominale snelheid, zelfs hoger dan de nominale snelheid), hoge efficiëntie (dicht bij de nominale efficiëntie) en stabiel koppel.
• Nadelen: Hoge kosten van de frequentieomvormer; bij hoge frequenties kan harmonische interferentie optreden (er moet een filter worden toegevoegd).

2. Softstarter-snelheidsregeling (hulp-snelheidsregeling, discontinue snelheidsregeling)

• Beginsel: Verhoog geleidelijk de statorspanning van de motor via een thyristor (SCR) om een ​​soepele start te bereiken en een grote stroomstoot tijdens het opstarten te voorkomen. Sommige softstarters ondersteunen snelheidsregeling met spanningsregeling (verminder de slipverhouding door de spanning te verlagen om zo indirect de snelheid te verlagen).
• Sollicitatie: Alleen toepasbaar op de "opstartfase" of "kortdurende, weinig nauwkeurige snelheidsverlaging" (bijv. snelheidsregeling van transportbanden bij lichte belasting). Het is niet mogelijk om een ​​breed bereik aan continue snelheidsregeling te bereiken (een te lage spanning zorgt voor oververhitting van de motor).
• Voordelen: Lagere kosten dan frequentieregelaars; volledige beveiligingsfuncties (overstroom, overbelasting).
• Nadelen:Smal snelheidsregelbereik (kan meestal slechts tot 70% van de nominale snelheid worden teruggebracht); lage vermogensfactor bij lage snelheden.

II. Snelheidsregeling op basis van ‘poolpaaraanpassing’ (variabele poolsnelheidsregeling)

• Beginsel: Volgens de formule voor de snelheid van een asynchrone motor n = 60f(1-s)/pDe synchrone snelheid van de motor wordt direct gewijzigd door het "aantal poolparen p" van de statorwikkeling van de motor te wijzigen (bijv. 2 polen → 4 polen). Bij 50 Hz bedraagt ​​de synchrone snelheid van een 2-polige motor 3000 tpm en die van een 4-polige motor 1500 tpm.
• Implementatiemethode: Verander de stroomrichting van de wikkeling via een ‘commutatieschakelaar’ (bijvoorbeeld ster-driehoekschakeling, dubbelsterschakeling) van de motorwikkeling, waardoor het aantal poolparen verandert.
• Sollicitatie: Alleen toepasbaar in scenario's met "trapsgewijze snelheidsregeling" (bijv. ponsmachines, compressoren, ventilatoren). De motor moet ontworpen zijn om meerdere poolparen te ondersteunen (bijv. 2/4-polige, 4/6-polige motoren met twee snelheden).
• Voordelen: Eenvoudige structuur, lage kosten, betrouwbare werking en geen efficiëntieverlies tijdens snelheidsregeling.
• Nadelen:Alleen een snelheidsregeling met vaste versnellingen is mogelijk (bijv. 2 versnellingen, 3 versnellingen); een traploze en soepele snelheidsregeling is niet mogelijk.

III. Snelheidsregeling op basis van ‘slipverhoudingaanpassing’ (scenario’s met lage nauwkeurigheid en laag vermogen)

1. Statorspanningsregeling Snelheidsregeling

• Beginsel: Verlaag de statorspanning U via een spanningsregelaar (bijv. een autotransformator, thyristor-spanningsregelingscircuit), waardoor het motorkoppel T afneemt (T is evenredig met U²). Wanneer het belastingskoppel ongewijzigd blijft, neemt de slipverhouding s toe en neemt de werkelijke snelheid af.
• Voordelen:Eenvoudig circuit en extreem lage kosten.
• Nadelen:Smal toerentalregelbereik (er kan slechts een toerentalreductie van 10% - 30% worden bereikt); sterke verhitting van de motor bij lage toerentallen (groot slipvermogensverlies) en onvoldoende koppel.

2. Rotorserie-weerstandssnelheidsregeling (alleen van toepassing op asynchrone motoren met gewikkelde rotor)

• Beginsel: De rotorwikkeling van een asynchrone motor met gewikkelde rotor kan worden aangesloten op een externe weerstand. Door de weerstand R2 van het rotorcircuit te verhogen, neemt de slipverhouding s toe (s is evenredig met R2), waardoor het werkelijke toerental afneemt (het synchrone toerental blijft ongewijzigd, en een toename van de slip leidt tot een afname van het werkelijke toerental).
• Sollicitatie: Geschikt voor scenario's met "kortetermijnsnelheidsregeling" of "startsnelheidsregeling" (bijv. kranen, lieren). Het moet worden gekoppeld aan een "rotorreostaat" om de weerstandswaarde handmatig of automatisch aan te passen.
• Voordelen: Eenvoudige structuur, lage kosten en stabiel koppel tijdens snelheidsregeling (groot startkoppel).
• Nadelen: Groot verlies aan rotorweerstand bij lage snelheden (elektrische energie wordt omgezet in warmte-energie), laag rendement en slechte nauwkeurigheid van de snelheidsregeling (beperkte weerstandstandwielen).