Se in un alternatore si rompe l'equilibrio dinamico, ad esempio a causa di un improvviso aumento del carico (corrente attiva erogata), la ruota polare rallenta (a causa della aumentata coppia elettromagnetica frenante dovuta alla reazione d'indotto) sulla velocità di sincronismo. Per mantenere la marcia sincrona si dovrà aumentare la coppia motrice del motore primo (turbina) che trascina l'alternatore fino a raggiungere il valore equivalente all'aumentata coppia elettromagnetica frenante e produrre l'angolo di carico che soddisfi la maggiore potenza richiesta da carico stesso. Raggiunta questa posizione di equilibrio delle coppie si ha che, a causa della propria inerzia, la ruota polare persiste nel rallentamento e la coppia motrice del motore primo, regolata in modo da ripristinare la velocità sincrona, aumenterà oltre la coppia elettromagnetica frenante facendo acquisire al gruppo una velocità momentaneamente superiore a quella di sincronismo e un angolo di carico maggiore di quello necessario: si ripeterà il fenomeno sopra descritto ma in senso opposto. In definitiva la ruota polare oscillerà attorno alla sua posizione di equilibrio dinamico.

Nel caso di un unico alternatore alimentante una rete, il risultato è di avere delle pulsazioni della f.e.m. generata che si smorzeranno gradualmente nel tempo.

Se si hanno più macchine sincrone in parallelo si origina un vero e proprio fenomeno di oscillazioni pendolari libere (così chiamate perché il fenomeno, una volta innescato, si autoalimenta) attorno alla posizione di equilibrio. Il periodo di tali oscillazioni libere è costante per una data macchina e dipende dal momento d'inerzia delle masse in rotazione e dalla entità delle coppie sincronizzanti (originate dagli scambi di corrente fra le varie macchine in parallelo). Il pericolo maggiore è che l'escursione di tali oscillazioni porti la macchina fuori dal sincronismo qualora l'angolo di carico superi il limite di stabilità (90°), per tale motivo l'angolo di carico in condizioni nominali di funzionamento deve essere piccolo. A smorzare queste pendolazioni del rotore concorrono tutti quei circuiti sulla ruota polare che possono diventare sede di correnti indotte, correnti determinate dalla pendolazione del rotore rispetto al campo di indotto e che (per il corollario di Lenz della legge generale dell'induzione elettromagnetica) si oppongono alla causa che le ha generate, cioè si oppongono alla variazione di velocità. Questi circuiti smorzatori possono essere costituiti dalla gabbia di Leblanc, qualora manchi la gabbia lo stesso obiettivo si raggiunge realizzando le espansioni polari in ferro massiccio anziché lamellate.

Ancor più gravi sono le oscillazioni pendolari forzate che si manifestano quando l'alternatore ha come motore primo un diesel. Tale motore sviluppa una coppia motrice non costante bensì ad impulsi, cosicché la ruota polare è costretta a seguire tali impulsi. Se accade che il ritmo di questi coincide (o quasi) col ritmo delle oscillazioni libere dell'alternatore, allora si determina un fenomeno di risonanza meccanica in seguito al quale le elongazioni successive delle oscillazioni della ruota polare vanno amplificandosi fino a compromettere la stabilità della macchina sincrona. In tali condizioni è impossibile il funzionamento in parallelo con altre macchine sincrone. Per ridurre le oscillazioni forzate può servire un aumento delle masse volaniche del sistema in rotazione.

Quanto detto vale anche per il motore sincrono, per esso si hanno le oscillazioni pendolari libere quando è accoppiato in parallelo elettrico con altre macchine sincrone, si hanno le oscillazioni pendolari forzate quando è accoppiato a compressori alternativi.

Macchine sincrone
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