Ảnh hưởng của tải đối với động cơ đồng bộ
Mô tơ đồng bộ hoạt động ở tốc độ đồng bộ không đổi, bất kể tải. Bây giờ, hãy xem xét tác động của sự thay đổi tải lên mô tơ. Giả sử một mô tơ đồng bộ ban đầu đang chạy với hệ số công suất dẫn trước. Sơ đồ pha tương ứng với hệ số công suất dẫn trước được trình bày như sau:
Khi tải trên trục tăng, rotor trải qua một sự chậm lại tạm thời. Điều này xảy ra vì mất một khoảng thời gian để mô tơ lấy thêm điện năng từ đường dây điện. Nói cách khác, mặc dù rotor duy trì tốc độ quay đồng bộ, nó thực tế "trượt lùi" về vị trí không gian do nhu cầu tải tăng. Trong quá trình này, góc mô men δ mở rộng, điều này làm tăng mô men cảm ứng.
Phương trình cho mô men cảm ứng được biểu diễn như sau:
Sau đó, mô men tăng làm tăng tốc rotor, giúp mô tơ đạt lại tốc độ đồng bộ. Tuy nhiên, sự khôi phục này xảy ra với góc mô men δ lớn hơn. Điện áp kích thích Ef được tỷ lệ thuận với ϕω, phụ thuộc vào cả dòng điện trường và tốc độ quay của mô tơ. Do mô tơ hoạt động ở tốc độ đồng bộ không đổi và dòng điện trường không thay đổi, giá trị của điện áp |Ef| giữ nguyên. Do đó, chúng ta có thể kết luận rằng
Từ các phương trình trên, rõ ràng là khi công suất P tăng, giá trị của Ef sinδ và Ia cosϕ cũng tăng theo. Hình dưới đây minh họa tác động của việc tăng tải lên hoạt động của mô tơ đồng bộ.
Như được mô tả trong hình trên, khi tải tăng, lượng jIaXs liên tục tăng, và phương trình V=Ef+jIaXs
vẫn hợp lệ. Đồng thời, dòng điện armature cũng tăng. Góc hệ số công suất biến đổi theo tải; nó dần trở nên ít dẫn trước và sau đó ngày càng tụt hậu, như được minh họa rõ ràng trong hình.
Tóm lại, khi tải trên mô tơ đồng bộ tăng, những quan sát chính sau đây có thể được đưa ra:
Cần lưu ý rằng có giới hạn cho tải cơ học mà mô tơ đồng bộ có thể xử lý. Khi tải tiếp tục tăng, góc mô men δ tiếp tục tăng cho đến khi đạt điểm tới hạn. Tại thời điểm này, rotor bị kéo ra khỏi đồng bộ, khiến mô tơ dừng lại.
Mô men kéo ra được định nghĩa là mô men tối đa mà mô tơ đồng bộ có thể tạo ra ở điện áp và tần số định mức trong khi vẫn duy trì đồng bộ. Thông thường, giá trị của nó nằm trong khoảng từ 1,5 đến 3,5 lần mô men toàn tải.
