Effekten af belastning på en synkronmotor

En synkron motor kører med en konstant synkron hastighed, uanset belastningen. Lad os nu se på effekten af belastningsvariationer på motoren. Antag at en synkron motor i starten kører med en forhastede effektiv faktor. Fasordiagrammet, der svarer til den forhastede effektiv faktor, er præsenteret som følger:

Når belastningen på aksen øges, oplever rotor en midlertidig bremse. Dette sker, fordi det tager noget tid for motoren at trække den ekstra strøm fra elektriske linjen. Med andre ord, selvom roteren opretholder sin synkron rotationshastighed, "glider" den effektivt tilbage i rumlig position pga. den øgede belastningskrav. Under denne proces udvider momentvinklen δ, hvilket i sin tur forårsager, at den inducerede drejmoment øges.

Ligningen for det inducerede drejmoment er udtrykt som følger:

Herefter accelererer det øgede drejmoment roteren, hvilket gør, at motoren igen kan nå synkron hastighed. Dette gendannelse sker dog med en større momentvinkel δ. Opbygningsspænding Ef er direkte proportional med ϕω, og afhænger både af feltstrømmen og motorens rotationshastighed. Eftersom motoren kører med en konstant synkron hastighed og feltstrømmen forbliver uændret, bliver spændingens størrelse |Ef| konstant. Derfor kan vi konkludere, at

Ud fra ovenstående ligninger bliver det tydeligt, at når effekten P stiger, stiger også værdierne af Ef sinδ og Ia cosϕ i overensstemmelse hermed.Følgende figur illustrerer effekten af en belastningsstigning på en synkron motors drift.

Som vist på figuren ovenfor, stiger mængden jIaXs stødig, og ligningen V=Ef+jIaXs 

forbliver gyldig. Samtidig stiger armaturestrømmen også. Effektiv faktorvinklen undergår en transformation med belastningsvariation; den bliver gradvist mindre forhastet og derefter mere forsinket, som klart illustreret på figuren.

Samlet set, når belastningen på en synkron motor stiger, kan følgende nøgleobservationer gøres:

• Motoren opretholder sin drift ved synkron hastighed.

• Momentvinklen δ udvides.

• Opbygningsspændingen Ef forbliver konstant.

• Armaturestrømmen Ia, der hentes fra strømforsyningen, stiger.

• Fasevinklen ϕ skifter yderligere i retning af forsinket.

Det er vigtigt at bemærke, at der er en grænse for den mekaniske belastning, som en synkron motor kan håndtere. Når belastningen fortsat stiger, fortsætter momentvinklen δ med at øges, indtil et kritisk punkt er nået. I dette øjeblik bliver roteren trukket ud af synkron, hvilket får motoren til at stoppe.

Træk-drejmomentet defineres som det maksimale drejmoment, som en synkron motor kan generere ved den angivne spænding og frekvens, mens den stadig opretholder synkron. Typisk ligger dets værdier mellem 1,5 og 3,5 gange fuldlastdrejmomentet.