Động cơ AC được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp, đồ gia dụng và các lĩnh vực khác do ưu điểm về cấu trúc đơn giản, độ tin cậy cao và chi phí thấp. Tốc độ bị ảnh hưởng bởi tần số nguồn, số cực của động cơ và tỷ lệ trượt (công thức: n = 60f/p (1-s), trong đó n là tốc độ, f là tần số nguồn, p là số cực và s là tỷ lệ trượt). Dựa trên nguyên lý này, các phương pháp điều khiển tốc độ phổ biến có thể được chia thành các loại sau:
1、Phương pháp điều khiển dựa trên điều chỉnh tần số nguồn: điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi
Điều chỉnh tốc độ bằng biến tần hiện là phương pháp điều khiển được sử dụng rộng rãi và có độ chính xác cao nhất để điều chỉnh tốc độ động cơ AC. Cốt lõi là đạt được tốc độ chính xác bằng cách thay đổi tần số nguồn của động cơ đầu vào.
Nguyên lý hoạt động: Sử dụng biến tần để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều (như 220V/50Hz, 380V/50Hz) thành nguồn điện xoay chiều có tần số điều chỉnh được, đồng thời điều chỉnh điện áp theo đặc tính của động cơ (thường theo nguyên lý “tỷ số điện áp/tần số không đổi” để tránh bão hòa mạch từ của động cơ), từ đó thay đổi tốc độ đồng bộ của động cơ.
Tính năng: Dải tốc độ rộng (có thể hoạt động từ 0 đến tốc độ định mức hoặc thậm chí vượt quá tốc độ định mức), độ chính xác cao (có thể kiểm soát sai số tốc độ trong vòng 0,5%), mức tiêu thụ năng lượng thấp (hiệu suất động cơ vẫn cao ngay cả khi hoạt động ở tốc độ thấp) và không có dòng điện đột biến trong quá trình khởi động, bảo vệ hiệu quả động cơ và thiết bị tải.
2、 Phương pháp điều khiển dựa trên điều chỉnh số cực động cơ: điều chỉnh tốc độ cực thay đổi
Điều chỉnh tốc độ cực biến thiên là phương pháp điều chỉnh tốc độ theo cấp số lượng cực từ (p) của động cơ bằng cách thay đổi kết nối của cuộn dây stato, do đó thay đổi tốc độ đồng bộ.
Nguyên lý hoạt động: Cuộn dây stato của động cơ sử dụng cấu trúc đầu nối hoặc chuyển mạch đặc biệt, phương pháp kết nối cuộn dây được chuyển mạch bằng tiếp điểm (như biến đổi sao/tam giác, biến đổi sao/tam giác kép), do đó số cực từ thay đổi theo hàm mũ (như từ 2 cực thành 4 cực) và tốc độ đồng bộ giảm một nửa theo đó (như từ 3000 vòng/phút xuống 1500 vòng/phút ở tần số nguồn 50Hz).
Đặc điểm: Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, vận hành dễ dàng, hiệu suất động cơ về cơ bản không thay đổi trong quá trình điều chỉnh tốc độ, nhưng mức điều chỉnh tốc độ hạn chế (thường chỉ có 2-3 mức điều chỉnh tốc độ, chẳng hạn như chuyển mạch 2 cực/4 cực/6 cực), không thể điều chỉnh tốc độ liên tục và có thể gây sốc tốc độ tại thời điểm chuyển mạch.
3、 Phương pháp điều khiển dựa trên điều chỉnh trượt
Tỷ lệ trượt (giây) là tỷ số giữa hiệu số giữa tốc độ thực tế của động cơ và tốc độ đồng bộ với tốc độ đồng bộ. Bằng cách thay đổi tỷ lệ trượt, có thể điều chỉnh tốc độ động cơ AC. Các phương pháp phổ biến bao gồm điều chỉnh tốc độ bằng điện trở nối tiếp, điều chỉnh tốc độ bằng giai đoạn nối tiếp và điều chỉnh tốc độ bằng điện áp.
Điều chỉnh tốc độ điện trở nối tiếp (chỉ áp dụng cho động cơ không đồng bộ rôto dây quấn)
Nguyên lý hoạt động: Trong mạch rotor của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn, một điện trở điều chỉnh được mắc nối tiếp. Khi giá trị điện trở tăng, hệ số trượt sẽ tăng và tốc độ thực tế của động cơ giảm (điện trở càng cao, tốc độ càng thấp).
Đặc điểm: Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, nhưng tiêu thụ năng lượng cao (điện trở nối tiếp tạo ra lượng nhiệt Joule lớn, dẫn đến tổn thất năng lượng nghiêm trọng), độ chính xác điều chỉnh tốc độ thấp (tốc độ dao động mạnh khi tải thay đổi) và hiệu suất động cơ giảm đáng kể khi vận hành ở tốc độ thấp.