Efeito da Carga em um Motor Síncrono
Um motor síncrono opera em uma velocidade síncrona constante, independentemente da carga. Agora, vamos examinar o impacto da variação de carga no motor. Suponha que um motor síncrono esteja inicialmente funcionando com um fator de potência capacitivo. O diagrama fasorial correspondente ao fator de potência capacitivo é apresentado a seguir:
Quando a carga no eixo é aumentada, o rotor experimenta uma desaceleração momentânea. Isso ocorre porque leva algum tempo para o motor retirar a potência adicional da linha elétrica. Em outras palavras, embora o rotor mantenha sua velocidade de rotação síncrona, ele efetivamente "recua" em posição espacial devido à demanda de carga aumentada. Durante esse processo, o ângulo de torque δ se expande, o que, por sua vez, causa um aumento no torque induzido.
A equação para o torque induzido é expressa da seguinte forma:
Posteriormente, o torque aumentado acelera o rotor, permitindo que o motor alcance novamente a velocidade síncrona. No entanto, essa restauração ocorre com um ângulo de torque δ maior. A tensão de excitação Ef é diretamente proporcional a ϕω, dependendo tanto da corrente de campo quanto da velocidade de rotação do motor. Dado que o motor opera em uma velocidade síncrona constante e a corrente de campo permanece inalterada, a magnitude da tensão |Ef| permanece constante. Portanto, podemos concluir que
Das equações acima, fica evidente que, quando a potência P aumenta, os valores de Ef sinδ e Ia cosϕ também aumentam conforme.A figura a seguir ilustra o impacto de um aumento de carga na operação de um motor síncrono.
Como mostrado na figura acima, à medida que a carga aumenta, a quantidade jIaXs cresce gradualmente, e a equação V=Ef+jIaXs
permanece válida. Simultaneamente, a corrente de armadura também aumenta. O ângulo do fator de potência sofre uma transformação com a variação de carga; gradualmente, torna-se menos capacitivo e, então, cada vez mais indutivo, como claramente ilustrado na figura.
Em resumo, quando a carga em um motor síncrono aumenta, as seguintes observações-chave podem ser feitas:
É importante notar que há um limite para a carga mecânica que um motor síncrono pode suportar. À medida que a carga continua a aumentar, o ângulo de torque δ continua aumentando até que um ponto crítico seja atingido. Nesse momento, o rotor é arrancado da sincronia, causando a parada do motor.
O torque de desengate é definido como o torque máximo que um motor síncrono pode gerar na tensão e frequência nominal, mantendo a sincronia. Geralmente, seus valores variam de 1,5 a 3,5 vezes o torque de carga total.
