как можно увеличить скорость ( частоту ) вращения вала

Надо не думать, как увеличить частоту- а разбираться, почему редуктор 1:3 с двигателя 1500 дает 20 об\мин.
Или вы в этом деле как свинья в апельсинах и пишете нам бред, пардон за резкость...

Данный двигатель простыми методами не регулируется. А с редуктором ты явно ошибся !

Почитав вопрос и комменты автора диву даюсь: какие тормоза работают на производстве. Вы электрик или какой-то оператор размеса киселя? У вас нормальных электриков нет, чтобы определить в каком режиме работает данный двигатель? Не может асинхронный двигатель снижать так обороты без отключения ПЗУ или колоссального разогрева. Или вы настолько делитант, что не можете нормально определить количество оборотов или соотношение редуктора. Вот в чём вопрос.

что за странный редуктор?

Другой редуктор или двигатель

Вызывайте специалиста, пусть ищет причину, раз сами не можете. Ну, вбухаете несколько сотен косарей, поднимете скорость, а спустя минуту всё полетит к чёртовой бабушке например из-за заклинившего подшипника, который вы не не удосужились проверить. И если обойдётся без жертв, уже хорошо.

Разберитесь вначале со всем механизмом в целом. Может что неисправно (какая-нибудь муфта пробуксовывает), передаточное число редуктора определено неверно, у мотора другие обороты. Либо неправильно определили обороты на выходе. 20 об/мин - это один оборот за три секунды.
Обороты самого мотора повысить можно, только питая от частотного преобразователя.
Можно понизить передаточное число, например введя между мотором и редуктором ременную передачу с соответствующим соотношением диаметров шкивов.
И очень желательно узнать, что за механизм. Тогда проще разобраться. И укажите тип мотора. Если он коллекторный, то скорее всего прав serserdada - большая перегрузка мотора. Если асинхронный - он при большой нагрузке остановится, но никогда не снизит обороты в 25 (!)раз.

во-первых: характеристика редуктора 1 к 3 это всего лишь геометрический параметр (по диаметру шестерёнок и количеству зубьев на них), он не учитывает потери при нагрузке в работе, а они зависят от многого. во-вторых: здесь важна работа не только редуктора, но и двигателя. его мощности, указанной в паспорте, может не хватать для обеспечения нормативной скорости при работе с редуктором, который как правило сильно отягощает его работу и заставляет его заметно тормозить.

не грамотный вопрос.

Это сложноватый вопрос ...