Effekten av belastning på en synkronmotor

En synkron motor fungerer med en konstant synkron hastighet, uavhengig av belastningen. La oss nå se på effekten av belastningsvariasjoner på motoren. Anta at en synkron motor først kjører med en forhåndsbelasted effektfaktor. Fasegrafen som svarer til den forhåndsbelasted effektfaktoren er presentert som følger:

Når belastningen på aksen økes, opplever roteren en midlertidig nedgang i hastighet. Dette skjer fordi det tar litt tid for motoren å trekke den ekstra kraften fra elektriske linjen. Med andre ord, selv om roteren beholder sin synkron rotasjonshastighet, "faller den tilbake" i romlig posisjon på grunn av den økte belastningskravet. Under denne prosessen utvider momentvinkelen δ seg, noe som igjen fører til at den induerte dreiemomentet øker.

Ligningen for det induerte dreiemomentet uttrykkes som følger:

Deretter øker det økte dreiemomentet roterens hastighet, slik at motoren kan oppnå synkron hastighet igjen. Dette gjenopprettes imidlertid med en større momentvinkel δ. Oppfremmingsvolta Ef er proporsjonal med ϕ&ω;, og avhenger både av feltstrømmen og motorens rotasjonshastighet. Ettersom motoren opererer ved en konstant synkron hastighet og feltstrømmen forbli uforandret, forbli størrelsen på volta |Ef| konstant. Derfor kan vi konkludere at

Av ligningene over blir det tydelig at når effekten P øker, stiger også verdiene av Ef sin&δ; og Ia cosϕ tilsvarende.Følgende figur viser effekten av en økning i belastning på drift av en synkron motor.

Som vist i figuren over, øker mengden jIaXs stadig, og ligningen V=Ef+jIaXs 

forblir gyldig. Samtidig øker armaturstrømmen også. Effektfaktorvinkelen undergår en transformasjon med belastningsvariasjonen; den blir gradvis mindre forhåndsbelasted og deretter stadig mer etterhåndsbelasted, som klart illustrert i figuren.

Sammenfattende, når belastningen på en synkron motor øker, kan følgende nøkkelpunkter observeres:

• Motoren beholder sin drift ved synkron hastighet.

• Momentvinkelen &δ utvides.

• Oppfremmingsvolta Ef forbli konstant.

• Armaturstrømmen Ia tatt fra strømforsyningen øker.

• Fasevinkelen ϕ flytter seg lenger i retning av etterhåndsbelasted.

Det er viktig å merke seg at det er en grense for mekanisk belastning som en synkron motor kan håndtere. Når belastningen fortsetter å øke, øker momentvinkelen &δ seg til en kritisk punkt. I dette øyeblikket dras roteren ut av synkron, og motoren stopper.

Trekkut-dreiemomentet defineres som det maksimale dreiemomentet en synkron motor kan generere ved spesifisert spennings- og frekvens mens den fremdeles beholder synkron. Typisk ligger verdier mellom 1,5 og 3,5 ganger fullbelasted dreiemoment.