Belastningens effekt på en synkronmotor

En synkron motor fungerar med en konstant synkronhastighet, oberoende av belastningen. Nu ska vi undersöka effekten av variationer i belastning på motorn. Antag att en synkronmotor ursprungligen kör med en ledande effektfaktor. Fasordningen som motsvarar den ledande effektfaktorn presenteras nedan:

När belastningen på axeln ökar upplever roteraren en tillfällig sänkning av hastigheten. Detta inträffar eftersom det tar viss tid för motorn att dra den ytterligare strömmen från elektriska linjen. Med andra ord, trots att roteraren bibehåller sin synkrona rotationshastighet, "glider den tillbaka" i rumslig position på grund av den ökade belastningskravet. Under denna process expanderar momentvinkeln δ, vilket i sin tur orsakar att det inducerade momentet ökar.

Ekvationen för det inducerade momentet uttrycks enligt följande:

Därefter accelererar det ökade momentet roteraren, vilket gör att motorn återigen når synkronhastigheten. Men denna återställning sker med en större momentvinkel δ. Spänningsuppspänningen Ef är direkt proportionell mot ϕω, beroende både på fältdström och motorns rotationshastighet. Eftersom motorn fungerar vid en konstant synkronhastighet och fältdströmmen förblir oförändrad, håller spänningsstorleken |Ef| konstant. Därför kan vi dra slutsatsen att

Utifrån ekvationerna ovan blir det tydligt att när effekten P ökar, så stiger också värdena för Ef sinδ och Ia cosϕ i likhet med detta. Följande figur illustrerar effekten av en ökad belastning på drift av en synkronmotor.

Som visas i figuren ovan, när belastningen ökar, växer mängden jIaXs stadigt, och ekvationen V=Ef+jIaXs 

förblir giltig. Samtidigt stiger armaturströmmen. Effektfaktorvinkeln ändras med belastningsvariationen; den blir gradvis mindre ledande och sedan alltmer efterlämnande, som tydligt visas i figuren.

Sammanfattningsvis, när belastningen på en synkronmotor ökar, kan följande viktiga observationer göras:

• Motorn bibehåller sin drift vid synkronhastigheten.

• Momentvinkeln δ expanderar.

• Spänningsuppspänningen Ef förblir konstant.

• Armaturströmmen Ia dragit från strömförsörjningen ökar.

• Fasvinkeln ϕ flyttas ytterligare i riktning mot efterlämnande.

Det är viktigt att notera att det finns ett gräns för den mekaniska belastning som en synkronmotor kan hantera. När belastningen fortsätter att öka, fortsätter momentvinkeln δ att öka tills en kritisk punkt nås. Vid denna punkt dras roteraren ur synkronism, vilket gör att motorn stannar.

Urdragsmomentet definieras som det maximala moment som en synkronmotor kan generera vid den angivna spänningen och frekvensen samtidigt som den fortfarande bibehåller synkronism. Vanligtvis ligger dess värden mellan 1,5 och 3,5 gånger fullbelastningsmomentet.