Effetto del carico su un motore sincrono
Un motore sincrono funziona a una velocità sincrona costante, indipendentemente dal carico. Ora, esaminiamo l'impatto della variazione del carico sul motore. Supponiamo che un motore sincrono stia inizialmente funzionando con un fattore di potenza anticipato. Il diagramma fasore corrispondente al fattore di potenza anticipato è presentato come segue:
Quando il carico sull'albero aumenta, il rotore subisce un rallentamento momentaneo. Questo avviene perché ci vuole un po' di tempo per il motore per attingere la potenza aggiuntiva dalla linea elettrica. In altre parole, sebbene il rotore mantenga la sua velocità rotazionale sincrona, effettivamente "arretra" nella posizione spaziale a causa dell'aumento della richiesta di carico. Durante questo processo, l'angolo di coppia δ si espande, il che a sua volta causa un aumento della coppia indotta.
L'equazione per la coppia indotta è espressa come segue:
Successivamente, la coppia aumentata accelera il rotore, consentendo al motore di raggiungere nuovamente la velocità sincrona. Tuttavia, questo ripristino avviene con un angolo di coppia δ maggiore. La tensione di eccitazione Ef è direttamente proporzionale a ϕ&ω;, dipendendo sia dalla corrente di campo che dalla velocità rotazionale del motore. Poiché il motore funziona a una velocità sincrona costante e la corrente di campo rimane invariata, l'ampiezza della tensione |Ef| rimane costante. Pertanto, possiamo concludere che
Dalle equazioni sopra, risulta evidente che quando il potere P aumenta, i valori di Ef sin&δ; e Ia cosϕ aumentano di conseguenza.La seguente figura illustra l'impatto di un aumento del carico sul funzionamento di un motore sincrono.
Come illustrato nella figura sopra, con l'aumento del carico, la quantità jIaXs cresce gradualmente, e l'equazione V=Ef+jIaXs
rimane valida. Contemporaneamente, la corrente dell'armatura aumenta. L'angolo del fattore di potenza subisce una trasformazione con la variazione del carico; diventa gradualmente meno anticipato e poi sempre più ritardato, come chiaramente illustrato nella figura.
In sintesi, quando il carico su un motore sincrono aumenta, si possono fare le seguenti osservazioni chiave:
È importante notare che c'è un limite al carico meccanico che un motore sincrono può gestire. Man mano che il carico continua ad aumentare, l'angolo di coppia &δ; continua ad aumentare fino a raggiungere un punto critico. A questo punto, il rotore viene estratto dalla sincronizzazione, causando l'arresto del motore.
La coppia di strappo è definita come la massima coppia che un motore sincrono può generare a tensione e frequenza nominali mantenendo la sincronizzazione. Tipicamente, i suoi valori variano da 1,5 a 3,5 volte la coppia a pieno carico.
