มอเตอร์กระแสสลับปกติแล้วมักจะใช้ร่วมกับ variable frequency drives (VFDs)/อินเวอร์เตอร์ เพื่อควบคุมการหมุนของมอเตอร์โดยการจัดการกับความถี่ของ Supplied voltage ให้เปลี่ยนแปลงไปได้ โดยขึ้นกับความสามารถของอินเวอร์เตอร์นั้นๆ VFDs สามารถถูกสั่งให้ทำงานได้ทั้งในรูปแบบของ Scalar หรือการควบคุมแบบ vector ในกรณีกาารควบคุมแบบ Scalar มักจะอ้างถึง volts per hertz (V/Hz) หรือ volts per frequency (V/f) เสมอ ซึ่งผู้ใช้ VFDs ควรทำความเข้าใจกับหลักการนี้ก่อน เพื่อจะใช้ VFDs ได้ดียิ่งขึ้น

เกริ่นนำ
ในกรณีของ variable frequency drive (VFD) และ variable speed drive (VSD) ปกติก็ใช้แทนกันได้ แต่ก็มีลักษณะที่แตกต่างกันที่ควรรู้

Variable speed drive (VSD) คือไดซ์ที่สามารถควบคุมความเร็วรอบของเครื่องจักรที่สร้างจากทั้ง AC and DC มอเตอร์  โดยการเปลี่ยนแปรงความที่ของแหล่งจ่ายไฟฝั่ง input

Variable frequency drive (VFD) คือไดซ์ที่สามารถควบคุมความเร็วรอบของเครื่องจักรที่สร้างจาก AC มอเตอร์ โดยการเปลี่ยนแปรงความที่ของแหล่งจ่ายไฟฝั่ง input

หลักการควบคุมแบบ V/Hz

มอเตอร์กระแสสลับถูกออกแบบมาสำหรับให้มีสนามแม่เหล็กที่คงที่ สนามแม่เหล็กในมอเตอร์กระแสสลับนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราส่วนของ แรงดัน(V) ต่อ ความถี่ (Hz), หรือ V/Hz แต่ว่า VFD จะควบคุมมอเตอร์โดยการแปรผันค่าของความถี่จากแหล่งจ่ายกระแสสลับที่จ่ายมาตาม Synchronous speed  ดังสมการ :
N = 120*f / P

เมื่อ:

N = ความเร็วรอบจองมอเตอร์ (RPM)

f = ความถี่ของแหล่งจ่ายกระแสสลับ

P = จำนวนขั้วของมอเตอร์

การปรับค่าความถี่ของแหล่งจ่ายกระแสสลับจะมีผลทั้งกระหมุนของมอเตอร์และสนามแม่เหล็กในตัวมอเตอร์เอง เมื่อความถี่ลดลง (เพื่อที่จะลดความเร็วมอเตอร์) สนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้น ความร้อนส่วนเกินที่ไม่ต้องการจะถูกสร้างขึ้นที่มอเตอร์  เมื่อความถี่เพิ่มขึ้น (เพื่อที่จะเพิ่มความเร็วมอเตอร์)สนามแม่เหล็กจะลดลง ทำให้มอเตอร์ไม่มีแรงขับโหลด เพื่อที่จะรักษาระดับของสนามแม่เหล็กให้คงที่ อัตราส่วนของ V/Hz ต้องคงที่ตลอดเวลา กรณีนี้จะสร้างแรงบิดที่มีเสถียรภาพ โดยไม่คำนึงถึงความถี่

การควบคุมแบบ V/Hz หลีกเลี่ยงการไม่คงที่ของสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ โดยการควบคุมการแปรเปลี่ยนค่าแรงดันแหล่งจ่ายให้ขึ้นกับความถี่ของแหล่งจ่าย เพื่อที่จะรักษาระดับของอัตราส่วน V/Hz ไว้ตลอดเวลา ค่าที่เหมาะสมของอัตราส่วน V/Hz ถูกกำหนดโดยแรงดันและความถี่ของมอเตอร์  ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ 230 V และ 60 Hz จะทำงานดีที่สุดที่อัตราส่วน V/Hz  เท่ากับ 3.83 ตลอดเวลา (230/60 = 3.83)

[Ad.] เช็คราคา อินเวอร์เตอร์ Mitsubishi Electric Click

สมัยก่อน การควบคุมแบบ V/Hz ไม่มีการใช้สัญญานป้อนกลับ มีเพียงแค่การเปลี่ยนแรงดันและความถี่ให้มอเตอร์โดยขึ้นกับอุปกรณ์สั่งการปรับความเร็วภายนอก สำหรับ การควบคุม V/Hz แบบ closed-loop เอ็นโคดเด้อร์ที่ตรวจจับสัญญานสามารถที่จะนำมาวัดความเร็วที่แท้จริงของมอเตอร์ สัญญานผิดพลาดจะถูกสร้างขึ้นโดยอ้างอิงจากผลต่างของความเร็วจริงของมอเตอร์และสัญญานสั่งการ และหน่วยควบคุมจะสร้างความถี่ใหม่ที่จะไปชดเชยค่าผิดพลาดที่วัดมาได้ แต่ก็แน่นอน มันมักจะมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้นอีกากเลยทีเดียว

ประสิทธิภาพและประโยชน์ของการควบคุมแบบ V/Hz

การควบคุมแบบ V/Hz เป็นการควบคุมแบบพื้นฐาน ประหยัดค่าใช้จ่าย และเป็นหลักการที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย
มันเหมาะสมสำหรับทั้งโหลดที่มีแรงบิดแบบคงที่และแรงบิดแบบแปรผัน ซึ่งสามารถสร้างแรงบิดได้ถึง 150% ของแรงบิดปกติที่ความเร็วเป็นศูนย์เมื่อเริ่มเปิดและมีการขับโหลดแบบเต็มที่ การควบคุมความเร็วจะทำได้เพียงแค่ 2% – 3%  ของความถี่ปกติ ฉะนั้นการควคุมแบบนี้ไม่เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำอย่างสูง เช่นงานพวกระบบแขนขาของหุ่นยนต์ งานระบบแกนของเครื่องจักร เป็นต้น ส่วนงานที่ใช้ได้ดีก็งานพวก การควบคุมพัดลมทั่วไปและพัดลมระบายอากาศ

แต่!!! มีอีกสิ่งหนึ่งที่มีเพียง การควบคุมแบบ V/Hz  อย่างเดียวที่ทำได้คือ การที่สามารต่อหลายๆมอเตอร์เข้ากับอินเวอร์เตอร์ตัวเดียว โดยที่มอเตอร์ทั้งหมดจะเปิดและหยุดพร้อมกัน และพวกมันจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากัน ซึ่งจะใช้ประโยชนืในงานที่อยู่ในระบบเดียวกัน เช่น งานระบบระบายความร้อนโดยใช้พัดลมหลายๆตัว