Efecto da carga nun motor síncrono

Un motor síncrono funciona a unha velocidade síncrona constante, independentemente da carga. Agora, examinemos o impacto da variación da carga no motor. Supoñamos que un motor síncrono está inicialmente a funcionar cun factor de potencia adiantado. O diagrama fasorial correspondente ao factor de potencia adiantado preséntase como segue:

Cando a carga no eixo aumenta, o rotor experimenta un ralentización momentánea. Isto ocorre porque leva algún tempo para que o motor extraia a potencia adicional da liña eléctrica. En outras palabras, aínda que o rotor mantén a súa velocidade rotacional síncrona, efectivamente "retrocede" na posición espacial debido á maior demanda de carga. Durante este proceso, o ángulo de par δ expandese, o que, por sua vez, causa un aumento do par inducido.

A ecuación para o par inducido exprexese como segue:

Posteriormente, o par aumentado acelera o rotor, permitindo que o motor alcance de novo a velocidade síncrona. No entanto, esta restauración ocorre cun maior ángulo de par δ. A tensión de excitación Ef é directamente proporcional a ϕω, dependendo tanto da corrente de campo como da velocidade de rotación do motor. Dado que o motor funciona a unha velocidade síncrona constante e a corrente de campo permanece inalterada, a magnitude da tensión |Ef| permanece constante. Polo tanto, podemos concluir que

Dende as ecuacións anteriores, resulta evidente que cando a potencia P aumenta, os valores de Ef sinδ e Ia cosϕ tamén aumentan en consecuencia.A seguinte figura ilustra o impacto dun aumento de carga na operación dun motor síncrono.

Como se mostra na figura anterior, a medida que a carga aumenta, a cantidade jIaXs aumenta de forma constante, e a ecuación V=Ef+jIaXs 

permanece válida. Ao mesmo tempo, a corrente de armadura tamén aumenta. O ángulo do factor de potencia sufre unha transformación coa variación da carga; gradualmente tornase menos adiantado e despois cada vez máis atrasado, como se ilustra claramente na figura.

En resumo, cando a carga nun motor síncrono aumenta, pódense facer as seguintes observacións clave:

• O motor mante a súa operación á velocidade síncrona.

• O ángulo de par δ expandese.

• A tensión de excitación Ef permanece constante.

• A corrente de armadura Ia extraída da fonte de alimentación aumenta.

• O ángulo de fase ϕ desprázase máis na dirección atrasada.

É importante notar que hai un límite para a carga mecánica que un motor síncrono pode manexar. A medida que a carga continua a aumentar, o ángulo de par &δ; continúa aumentando ata chegar a un punto crítico. Neste xunción, o rotor é arrancado da sincronía, provocando que o motor pare.

O par de arranque define como o máximo par que un motor síncrono pode xerar á tensión e frecuencia nominal mantendo a sincronía. Xeralmente, os seus valores fluctúan entre 1,5 e 3,5 veces o par a carga completa.