Učinek obremenitve na sinhroni motor

Sinhroni motor deluje na konstantni sinhroni hitrosti, ne glede na obremenitev. Sedaj bomo preučili vpliv sprememb obremenitve na motor. Predpostavimo, da sinhroni motor na začetku dela z vodilnim faktorjem moči. Fazorski diagram, ki odgovarja vodilnemu faktorju moči, je prikazan kot sledi:

Ko se obremenitev na hrbteniku poveča, doživi rotor trenutno upočasnitve. To se zgodi, ker motor potrebuje nekaj časa, da iz električne linije pritegne dodatno energijo. Drugimi besedami, čeprav rotor ohranja svojo sinhrono vrtilno hitrost, učinkovito "pozna" v prostorskem položaju zaradi povečane zahtevnosti obremenitve. V tem procesu se torzijski kot δ razširi, kar povzroči povečanje induciranega torza.

Enačba za inducirani torz je izražena kot sledi:

Nato povečani torz pospeši rotor, omogoča motoru, da ponovno doseže sinhrono hitrost. Vendar se to obnovljenje dogaja z večjim torzijskim kotom δ. Napetost vzbuženja Ef je neposredno sorazmeren s ϕω, ki je odvisen od tokovca polja in vrtilne hitrosti motora. Ker motor deluje na konstantni sinhroni hitrosti in tok v tokovcu ostane nespremenjen, velikost napetosti |Ef| ostane konstantna. Torej lahko zaključimo, da

Iz zgornjih enačb je očitno, da, ko se moč P poveča, se vrednosti Ef sinδ in Ia cosϕ tudi ustrezno povečajo.Naslednji prikaz ilustrira vpliv povečane obremenitve na delovanje sinhroni motorja.

Kot je prikazano na zgornjem prikazu, ko se obremenitev poveča, količina jIaXs postopoma raste, in enačba V=Ef+jIaXs 

ostane veljavna. Hkrati se tudi tok armature poveča. Kot faktorja moči se spremeni z spremembo obremenitve; postopoma postane manj vodilni in nato vedno bolj zapravljan, kot je jasno prikazano na prikazu.

Zaključno, ko se obremenitev sinhroni motorja poveča, lahko naredimo naslednje ključne opazke:

• Motor ohranja delovanje na sinhroni hitrosti.

• Torzijski kot δ se razširi.

• Napetost vzbuženja Ef ostane konstantna.

• Tok armature Ia, ki ga motor izvleče iz električne mreže, se poveča.

• Fazni kot ϕ se pomika dalje v smeri zapravljanja.

Pomembno je opozoriti, da obstaja meja mehanske obremenitve, ki jo sinhroni motor lahko nosi. Ko se obremenitev nadaljuje s povečevanjem, torzijski kot δ se nadaljuje s povečevanjem, dokler ni dosežena kritična točka. V tej fazi je rotor iztlačen iz sinhronizma, kar povzroči, da motor ustavi.

Iztlačevalni torz je definiran kot največji torz, ki ga sinhroni motor lahko generira pri nominalni napetosti in frekvenci, hkrati pa ohranja sinhronizem. Običajno so njegove vrednosti med 1,5 in 3,5-kratniki celotnega obremenitvenega torza.