بار زنی بر روی موتور سنکرون

موتور همگام در سرعت همگام ثابتی کار می‌کند، صرف نظر از بار. حالا، تأثیر تغییر بار بر روی موتور را بررسی می‌کنیم. فرض کنید یک موتور همگام ابتدا با ضریب قدرت پیشرو در حال کار است. نمودار فازی مربوط به ضریب قدرت پیشرو به شرح زیر ارائه شده است:

هنگامی که بار روی محور افزایش می‌یابد، دوار موقتاً کند می‌شود. این اتفاق می‌افتد زیرا موتور به مدت کوتاهی وقت می‌برد تا انرژی اضافی را از خط الکتریکی جذب کند. به عبارت دیگر، اگرچه دوار سرعت چرخش همگام خود را حفظ می‌کند، اما به دلیل افزایش تقاضای بار، به طور مؤثر "عقب می‌افتد". در طول این فرآیند، زاویه گشتاور δ افزایش می‌یابد که به نوبه خود باعث افزایش گشتاور القاء شده می‌شود.

معادله گشتاور القاء شده به شرح زیر بیان می‌شود:

سپس، گشتاور افزایش یافته دوار را شتاب می‌دهد و موتور مجدداً به سرعت همگام می‌رسد. با این حال، این بازگشت با یک زاویه گشتاور δ بزرگتر انجام می‌شود. ولتاژ برانگیختگی Ef با ϕω تناسب مستقیم دارد، که به جریان میدان و سرعت چرخش موتور بستگی دارد. چون موتور در سرعت همگام ثابتی کار می‌کند و جریان میدان ثابت می‌ماند، مقدار ولتاژ |Ef| ثابت می‌ماند. بنابراین می‌توانیم نتیجه بگیریم که

از معادلات بالا مشخص می‌شود که هنگامی که قدرت P افزایش می‌یابد، مقادیر Ef sinδ و Ia cosϕ نیز به طور متناسب افزایش می‌یابند.شکل زیر تأثیر افزایش بار بر عملکرد یک موتور همگام را نشان می‌دهد.

همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، با افزایش بار، مقدار jIaXs به طور مداوم افزایش می‌یابد و معادله V=Ef+jIaXs 

به طور معتبر باقی می‌ماند. همزمان، جریان آرماتور نیز افزایش می‌یابد. زاویه ضریب قدرت با تغییر بار تغییر می‌کند؛ به تدریج کمتر پیشرو و سپس بیشتر پسرو می‌شود، همانطور که در شکل واضح است.

به طور خلاصه، هنگامی که بار یک موتور همگام افزایش می‌یابد، می‌توان مشاهدات کلیدی زیر را انجام داد:

• موتور عملکرد خود را در سرعت همگام حفظ می‌کند.

• زاویه گشتاور δ افزایش می‌یابد.

• ولتاژ برانگیختگی Ef ثابت می‌ماند.

• جریان آرماتور Ia کشیده شده از منبع تغذیه افزایش می‌یابد.

• زاویه فاز ϕ به سمت پسرو حرکت می‌کند.

مهم است بدانید که محدودیتی برای بار مکانیکی که یک موتور همگام می‌تواند تحمل کند وجود دارد. با ادامه افزایش بار، زاویه گشتاور δ افزایش می‌یابد تا نقطه بحرانی رسیده شود. در این نقطه، دوار از همگامی خارج می‌شود و موتور متوقف می‌شود.

گشتاور خارج شدن تعریف می‌شود به عنوان بیشترین گشتاوری که یک موتور همگام می‌تواند در ولتاژ و فرکانس اسمی تولید کند در حالی که همگامی حفظ می‌شود. معمولاً مقادیر آن بین 1.5 تا 3.5 برابر گشتاور بار کامل متغیر است.