同步電動機負載變化的影響
在感應電動機和直流電動機中,當連線到電動機軸上的機械負載增加時,電動機的速度會下降。速度的下降會降低反電動勢,因此會從電源汲取額外的電流,以降低速度來承載增加的負載。但是,這種作用不會發生在同步電動機中,因為它在所有負載下都以恆定速度(即同步速度)執行。

對於同步電動機,每相電樞電流由下式給出:
$$\mathrm{I_{a}=\frac{V-E_{f}}{Z_{s}}=\frac{E_{r}}{Z_{s}}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$
當我們對同步電動機施加機械負載時,轉子磁極會在空間中略微落後於定子磁極(如圖1所示),而電動機繼續以同步速度執行。在這個過程中,定子和轉子磁極之間的角度位移(稱為轉矩角 (δ),以電角度測量)導致勵磁電壓 (Ef) 的相位相對於電源電壓 (V) 增加。這增加了電動機電樞繞組中的合成電壓 (Er)。因此,從公式 (1) 可以看出,電樞電流 (Ia) 增加以承載負載。
此外,勵磁電壓 (Ef) 與 ωφ 成正比,因此它僅取決於勵磁電流和電動機的速度。由於電動機以恆定速度執行,並且勵磁電流也恆定,因此勵磁電壓 (Ef) 的大小在電動機軸上的負載發生變化時保持不變。
如果電動機的負載進一步增加,則轉矩角 (δ) 也將增加,即轉子磁極以更大的角度落後於定子磁極(見圖2),但電動機繼續以同步速度執行。轉矩角 (δ) 的增加導致勵磁電壓 (Ef) 相對於電源電壓 (V) 的相位位移更大。這增加了機器電樞繞組中的合成電壓 (Er)。因此,從公式 (1) 可以看出,電樞電流 (Ia) 增加以滿足負載需求。
同樣,如果同步電動機軸上的機械負載減小,則轉矩角 (δ) 也減小。這導致勵磁電壓 (Ef) 的相位相對於電源電壓 (V) 減小。結果,電樞繞組中的合成電壓 (Er) 減小,因此電樞電流 (Ia) 也減小。
結論
當同步電動機的負載增加時,
電動機繼續以同步速度執行
轉矩角 (δ) 增加。
勵磁電壓 (Ef) 的大小保持不變
從電源汲取的電樞電流 (Ia) 增加。
當同步電動機的負載減小時,
電動機繼續以同步速度執行。
轉矩角 (Ia) 減小。
勵磁電壓 (Ef) 的大小保持不變。
從電源汲取的電樞電流 (Ia) 減小。
此外,可以施加到同步電動機的機械負載也是有限的。隨著電動機負載的增加,轉矩角 (δ) 也增加,直到達到電動機失去同步並停止的階段。
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