Efecte de la càrrega en un motor síncron
Un motor síncron es funciona a una velocitat síncrona constant, independentment de la càrrega. Ara, examinem l'impacte de la variació de la càrrega en el motor. Suposem que un motor síncron inicialment està funcionant amb un factor de potència avançat. El diagrama fasor corresponent al factor de potència avançat es presenta a continuació:
Quan la càrrega sobre el volant augmenta, el rotor experimenta un retard momentani. Això ocorre perquè triga un cert temps per a que el motor extrengui la potència addicional de la línia elèctrica. En altres paraules, encara que el rotor mantingui la seva velocitat rotacional síncrona, efectivament "retrocedeix" en posició espacial degut a la demanda incrementada de càrrega. Durant aquest procés, l'angle de torsió δ s'amplia, cosa que provoca un increment de la torsió induïda.
L'equació per a la torsió induïda es expressa com segueix:
Posteriorment, la torsió incrementada accelera el rotor, permetent al motor tornar a assolir la velocitat síncrona. No obstant això, aquesta restauració ocorre amb un angle de torsió δ més gran. La tensió d'excitació Ef és directament proporcional a ϕω, depenent tant de la corrent de camp com de la velocitat rotacional del motor. Atès que el motor opera a una velocitat síncrona constant i la corrent de camp roman invariable, la magnitud de la tensió |Ef| es manté constant. Per tant, podem concloure que
A partir de les equacions anteriors, esdevé evident que quan la potència P augmenta, els valors de Ef sinδ i Ia cosϕ també augmenten en conseqüència.La figura següent il·lustra l'impacte d'un increment de càrrega en el funcionament d'un motor síncron.
Com es mostra en la figura anterior, a mesura que la càrrega augmenta, la quantitat jIaXs augmenta de manera contínua, i l'equació V=Ef+jIaXs
es manté vàlida. Simultàniament, la corrent d'armadura també augmenta. L'angle del factor de potència experimenta una transformació amb la variació de la càrrega; es converteix progressivament menys avançat i després cada vegada més retardat, tal com es mostra clarament en la figura.
En resum, quan la càrrega en un motor síncron augmenta, es poden fer les següents observacions clau:
Cal tenir en compte que hi ha un límit a la càrrega mecànica que un motor síncron pot suportar. A mesura que la càrrega continua augmentant, l'angle de torsió δ continua augmentant fins que es arriba a un punt crític. En aquest punt, el rotor es treu de la sincronització, provocant que el motor s'aturi.
La torsió de desenganxament es defineix com la màxima torsió que un motor síncron pot generar a la tensió i freqüència nominals mentre encara manté la sincronització. Normalment, els seus valors oscil·len entre 1,5 i 3,5 vegades la torsió a càrrega total.
