หัวใจสำคัญของการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ AC อยู่ที่การปรับพารามิเตอร์อินพุตหลักของมอเตอร์ เช่น แรงดันไฟฟ้า ความถี่ กระแสไฟฟ้า หรือสนามแม่เหล็ก โดยพิจารณาจากประเภทของมอเตอร์ (มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส/มอเตอร์แบบซิงโครนัส) และสถานการณ์การใช้งาน (เช่น ความแม่นยำในการควบคุมความเร็ว ต้นทุน และการใช้พลังงาน) ด้านล่างนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับวิธีการควบคุมกระแสหลัก ซึ่งแบ่งตามความสมบูรณ์ทางเทคนิคและขอบเขตการใช้งาน:

I. การควบคุมความเร็วโดยอาศัย “การประสานแรงดันไฟฟ้า-ความถี่” (กระแสหลักสำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส)

1. การควบคุมความเร็วความถี่ตัวแปร (VVVF, แรงดันไฟฟ้าตัวแปรความถี่ตัวแปร)

• หลักการ:แปลงไฟฟ้ากระแสสลับความถี่อุตสาหกรรม (เช่น 220V/50Hz, 380V/50Hz) ให้เป็นไฟฟ้ากระแสสลับที่มี “แรงดันไฟฟ้าและความถี่ที่ปรับได้” ผ่าน “ตัวแปลงความถี่” เพื่อตอบสนองความต้องการของมอเตอร์สำหรับความเร็วที่แตกต่างกัน (การเพิ่มความถี่นำไปสู่การเพิ่มความเร็ว และในทางกลับกัน)
• คีย์ลอจิก:เมื่ออิมพีแดนซ์ของสเตเตอร์มอเตอร์คงที่ อัตราส่วน U/f จะต้องคงที่ มิฉะนั้น ฟลักซ์แม่เหล็กจะอิ่มตัวหรือไม่เพียงพอ ส่งผลให้มอเตอร์ไหม้หรือแรงบิดลดลง ดังนั้น ตัวแปลงความถี่จึงจำเป็นต้องประสานแรงดันไฟฟ้าและความถี่แบบเรียลไทม์
• การจำแนกประเภท:
  • การควบคุมสเกลาร์:ควบคุมเฉพาะแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าและความถี่เท่านั้น มีโครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมความเร็วต่ำ เช่น พัดลม ปั๊มน้ำ (เช่น ชุดติดตั้งภายนอกของเครื่องปรับอากาศภายในบ้าน)
  • การควบคุมเวกเตอร์:แยกกระแสมอเตอร์ออกเป็น “กระแสกระตุ้น” และ “กระแสแรงบิด” และควบคุมให้แม่นยำตามลำดับเพื่อให้ได้การตอบสนองแบบไดนามิกสูง เช่นเดียวกับมอเตอร์ DC (เช่น เครื่องมือกล CNC เครื่องจักรลากลิฟต์)
  • การควบคุมแรงบิดโดยตรง (DTC): ข้ามการสลายตัวของกระแสและควบคุมแรงบิดและการเชื่อมโยงฟลักซ์ของมอเตอร์ได้โดยตรง มีความเร็วในการตอบสนองที่เร็วขึ้น และเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีไดนามิกสูง เช่น โรงงานรีดเหล็กและระบบเซอร์โว
• ข้อดี:ช่วงการควบคุมความเร็วที่กว้าง (0 ถึงความเร็วที่กำหนด แม้จะเกินความเร็วที่กำหนด) ประสิทธิภาพสูง (ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพที่กำหนด) และแรงบิดที่เสถียร
• ข้อเสีย:ค่าใช้จ่ายของตัวแปลงความถี่สูง อาจเกิดสัญญาณรบกวนฮาร์มอนิกที่ความถี่สูงได้ (จำเป็นต้องเพิ่มตัวกรอง)

2. การควบคุมความเร็วแบบซอฟต์สตาร์ท (การควบคุมความเร็วแบบเสริม, การควบคุมความเร็วแบบไม่ต่อเนื่อง)

• หลักการ:ค่อยๆ เพิ่มแรงดันสเตเตอร์ของมอเตอร์ผ่านไทริสเตอร์ (SCR) เพื่อให้ได้ "การสตาร์ทที่ราบรื่น" และหลีกเลี่ยงผลกระทบจากกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ในระหว่างการสตาร์ท ซอฟต์สตาร์ทบางรุ่นรองรับ "การควบคุมความเร็วแบบควบคุมแรงดันไฟฟ้า" (ลดอัตราส่วนการลื่นไถลโดยการลดแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดความเร็วทางอ้อม)
• แอปพลิเคชัน: ใช้ได้เฉพาะกับ “ช่วงเริ่มต้น” หรือ “การลดความเร็วระยะสั้นที่มีความแม่นยำต่ำ” (เช่น การควบคุมความเร็วของสายพานลำเลียงที่มีโหลดเบา) เท่านั้น ไม่สามารถควบคุมความเร็วต่อเนื่องในช่วงกว้างได้ (แรงดันไฟฟ้าต่ำเกินไปจะทำให้มอเตอร์ร้อนเกินไป)
• ข้อดี:ต้นทุนต่ำกว่าตัวแปลงความถี่; ฟังก์ชั่นการป้องกันครบครัน (กระแสเกิน, โหลดเกิน)
• ข้อเสีย:ช่วงการควบคุมความเร็วที่แคบ (โดยปกติจะลดลงได้เพียง 70% ของความเร็วที่กำหนด); ค่าแฟกเตอร์พลังงานต่ำที่ความเร็วต่ำ

II. การควบคุมความเร็วโดยอาศัย “การปรับโพลคู่” (การควบคุมความเร็วแบบแปรผัน)

• หลักการ:ตามสูตรความเร็วของมอเตอร์อะซิงโครนัส n = 60f(1-วินาที)/นาทีความเร็วซิงโครนัสของมอเตอร์จะเปลี่ยนแปลงโดยตรงโดยการเปลี่ยนแปลง “จำนวนคู่ขั้ว p” ของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ (เช่น 2 ขั้ว → 4 ขั้ว) ที่ความถี่ 50 เฮิรตซ์ ความเร็วซิงโครนัสของมอเตอร์ 2 ขั้วคือ 3,000 รอบต่อนาที และมอเตอร์ 4 ขั้วคือ 1,500 รอบต่อนาที
• วิธีดำเนินการ:เปลี่ยนทิศทางกระแสไฟฟ้าของการพันด้วย "สวิตช์สับเปลี่ยน" (เช่น การสลับดาว-เดลต้า การสลับดาวคู่) ของการพันมอเตอร์ จึงทำให้จำนวนคู่ขั้วเปลี่ยนไป
• แอปพลิเคชัน: ใช้ได้เฉพาะกับสถานการณ์ "การควบคุมความเร็วแบบขั้นบันได" (เช่น เครื่องปั๊ม คอมเพรสเซอร์ พัดลม) มอเตอร์ต้องได้รับการออกแบบให้รองรับคู่ขั้วหลายคู่ (เช่น มอเตอร์สองความเร็ว 2/4 ขั้ว และ 4/6 ขั้ว)
• ข้อดี:โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ การทำงานที่เชื่อถือได้ และไม่มีการสูญเสียประสิทธิภาพระหว่างการควบคุมความเร็ว
• ข้อเสีย:สามารถควบคุมความเร็วได้เฉพาะแบบ “เกียร์คงที่” เท่านั้น (เช่น 2 เกียร์ 3 เกียร์) ไม่สามารถควบคุมความเร็วได้อย่างต่อเนื่องและราบรื่น

III. การควบคุมความเร็วโดยอาศัย “การปรับอัตราส่วนการลื่นไถล” (สถานการณ์ความแม่นยำต่ำ พลังงานต่ำ)

1. การควบคุมแรงดันสเตเตอร์ การควบคุมความเร็ว

• หลักการ: ลดแรงดันไฟฟ้าสเตเตอร์ U ผ่านตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า (เช่น หม้อแปลงอัตโนมัติ วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าไทริสเตอร์) ซึ่งจะลดแรงบิดของมอเตอร์ T (T เป็นสัดส่วนกับ U²) เมื่อแรงบิดของโหลดคงที่ อัตราส่วนสลิป s จะเพิ่มขึ้น และความเร็วจริงจะลดลง
• ข้อดี:วงจรที่เรียบง่ายและต้นทุนต่ำมาก
• ข้อเสีย:ช่วงการควบคุมความเร็วที่แคบ (สามารถลดความเร็วได้เพียง 10% – 30%) มอเตอร์ร้อนจัดมากที่ความเร็วต่ำ (สูญเสียพลังงานจากการลื่นไถลมาก) และแรงบิดไม่เพียงพอ

2. การควบคุมความเร็วความต้านทานของชุดโรเตอร์ (ใช้ได้กับมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบโรเตอร์พันรอบเท่านั้น)

• หลักการ:ขดลวดโรเตอร์ของมอเตอร์อะซิงโครนัสแบบโรเตอร์พันขดลวดสามารถเชื่อมต่อกับตัวต้านทานภายนอกได้ การเพิ่มความต้านทานของวงจรโรเตอร์ R2 จะทำให้อัตราส่วนสลิป s เพิ่มขึ้น (s เป็นสัดส่วนกับ R2) ส่งผลให้ความเร็วจริงลดลง (ความเร็วซิงโครนัสยังคงเท่าเดิม และการเพิ่มขึ้นของสลิปจะทำให้ความเร็วจริงลดลง)
• แอปพลิเคชัน: เหมาะสำหรับสถานการณ์ "การควบคุมความเร็วระยะสั้น" หรือ "การควบคุมความเร็วเริ่มต้น" (เช่น เครน รอกกว้าน) จำเป็นต้องจับคู่กับ "รีโอสตัทโรเตอร์" เพื่อปรับค่าความต้านทานด้วยตนเองหรืออัตโนมัติ
• ข้อดี:โครงสร้างเรียบง่าย ต้นทุนต่ำ และแรงบิดคงที่ในระหว่างการควบคุมความเร็ว (แรงบิดเริ่มต้นสูง)
• ข้อเสีย:การสูญเสียความต้านทานของโรเตอร์จำนวนมากที่ความเร็วต่ำ (พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน) ประสิทธิภาพต่ำ และความแม่นยำในการควบคุมความเร็วต่ำ (เกียร์ที่มีความต้านทานจำกัด)