Synchronous moottorin kuormituksen vaikutus

Synkronimotori toimii vakio synkroninopeudella riippumatta kuormasta. Tarkastelemme nyt kuorman vaihtelun vaikutusta moottoriin. Oletetaan, että synkronimotori käynnistyy johtavan tehokastepuolen kanssa. Johtavan tehokastepuolen vastaava fasaorigrammi on esitetty seuraavasti:

Kun kuorma vaaka-akselilla kasvaa, rootti kokee hetkeksi hidastuvan. Tämä tapahtuu, koska moottorin tarvitsee jonkin aikaa nostaa lisää energiaa sähkölinjasta. Toisin sanoen, vaikka rootti säilyttää synkronin pyörimisnopeutensa, se "liukuu taaksepäin" paikallisessa sijainnissaan kasvavan kuorman vuoksi. Tässä prosessissa torquen kulma δ laajenee, mikä puolestaan aiheuttaa indukoitun torquen kasvamisen.

Indukoitu torke voidaan ilmaista seuraavalla yhtälöllä:

Sen jälkeen, kun torque kasvaa, se kiihdyttää roottia, mahdollistaen moottorin uuden saavuttamisen synkroninopeuteen. Kuitenkin tämä palautuminen tapahtuu suuremmalla torque-kulmalla δ. Innostusjännite Ef on suoraan verrannollinen ϕω, riippuen sekä kenttävirrasta että moottorin pyörimisnopeudesta. Koska moottori toimii vakio synkroninopeudella ja kenttävirta pysyy muuttumattomana, jännitteen |Ef| suuruus pysyy vakiona. Siksi voimme päätellä, että

Yllä olevista yhtälöistä tulee ilmeiseksi, että kun teho P kasvaa, arvot Ef sinδ ja Ia cosϕ myös nousevat vastaavasti.Seuraava kaavio havainnollistaa kuorman kasvun vaikutusta synkronimotorin toimintaan.

Kuten yllä olevassa kaaviossa näkyy, kun kuorma kasvaa, määrä jIaXs kasvaa jatkuvasti, ja yhtälö V=Ef+jIaXs 

pysyy voimassa. Samalla armatuurivirta myös nousee. Tehokastepuolen kulma muuttuu kuorman vaihdella; se muuttuu vähitellen vähemmän johtavana ja sitten yhä enemmän viiveelliseksi, kuten kaaviossa selkeästi näkyy.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kun synkronimotorin kuorma kasvaa, seuraavat keskeiset havainnot voidaan tehdä:

• Moottori säilyttää toimintansa synkroninopeudella.

• Torque-kulma δ laajenee.

• Innostusjännite Ef pysyy vakiona.

• Armatuurivirta Ia, joka vedetään sähkölähteestä, kasvaa.

• Phasen kulma ϕ siirtyy edelleen viiveelliseen suuntaan.

On tärkeää huomioida, että on rajansa mekaaniselle kuormalle, jota synkronimotori voi hallita. Kun kuorma jatkaa kasvua, torque-kulma δ jatkaa kasvamistaan, kunnes kriittinen piste saavutetaan. Tässä vaiheessa rootti irtoaa synkronisuudesta, mikä aiheuttaa moottorin pysähtymisen.

Pullo - out torque määritellään maksimitoriiksi, jonka synkronimotori voi tuottaa nominoidulla jännitteellä ja taajuudella yhä säilyttäen synkronisuuden. Yleensä sen arvot ovat 1,5–3,5 kertaa täysi kuormatorque.