Mômen điện từ sinh ra do sự biến thiên điện cảm theo vị trí rotor và tỉ lệ với bình phương dòng điện
Giá trị điện cảm được xác định dựa trên góc giữa stator và rotor và số cực rotor Giá trị điện cảm với giả thiết bỏ qua bão hòa và từ thông tản, giả thiết góc cực rotor lớn hơn góc cực stator Điện cảm trên mỗi pha của SRM đều biến thiên theo vị trí góc quay rotor với chu kỳ là 2π/ Nr Quan hệ điện cảm và vị trí góc rotor được tính tính như (3 1) biểu diễn như Hình 3 1 [1]: θ1 = π N r − β s + β r 2 ; θ 2 = θ1 + β s θ3 = θ 2 + (β r − β s ); θ 4 = θ3 + β s ; (3 1) θ5 = θ 4 + θ1 = 2π N r
Trong đó βs và βr góc cực rotor và stator, và Nr là số cực rotor
Hình 3 1 Đồ thị biểu diễn điện cảm theo vị trí góc rotor
Hình 3 1 cho thấy: Điện cảm trên mỗi pha của SRM biến thiên theo vị trí góc quay rotor bao gồm 4 giai đoạn chính:
+ Giai đoạn 1 (0 - θ1) và (θ4 - θ5): cực stator và rotor không thẳng hàng, lệch trục hoàn toàn Trong vùng này đường sức từ qua khe hở đi trong không khí lớn Dó đó điện cảm rất nhỏ và gần như là hằng số Vì vậy mà vùng này gần như không sinh mômen
+ Giai đoạn 2 (θ1 - θ2): Cực stator và rotor bắt đầu thẳng hàng Trong vùng này đường sức từ đi qua khe hở không khí nhỏ dần Điện cảm tăng dần theo góc tạo nên sườn lên của đặc tính điện cảm Ở vùng này mômen điện từ là mômen dương (chế độ động cơ)
+ Giai đoạn 3 (θ2 - θ3): Cực stator và rotor hoàn toàn thẳng hàng, đồng trục Chuyển động của rotor không làm thay đổi đường sức từ Điện cảm lúc này là lớn nhất và gần như không đổi Trong vùng này động cơ không sinh mômen Giai đoạn này lớn hay nhỏ hoàn phụ thuộc vào độ chênh lệch giữa góc cực rotor so với góc cực stator
+ Giai đoạn 4 (θ3 - θ4): Cực stator và rotor từ vị trí thẳng hàng tách dần ra Vùng này điện cảm sẽ giảm dần khi vị trí tăng dần Dó đó vùng này mômen điện từ là mômen âm (chế độ máy phát)
Như vậy SRM có chu kỳ phát xung gồm 4 giai đoạn và mỗi giai đoạn sẽ quyết định chế độ động cơ hay máy phát Ở chế độ động cơ, mômen được sinh ra trong giai đoạn (θ1 - θ2); giai đoạn (θ2 - θ3) mômen bằng không và kết thúc chế độ động cơ Mômen động cơ SRM phát sinh khi dòng điện cấp cho pha dây quấn stator trong vùng mà điện cảm biến thiên theo chiều dương (sườn lên) và dòng điện phải được ngắt trước thời điểm điện cảm biến thiên theo chiều âm Nếu dòng điện được cấp trong vùng điện cảm biến thiên theo chiều âm (sườn xuống) mômen sinh ra âm (chế độ máy phát)
Do đó việc tính chọn góc cực cực stator/rotor, độ chênh lệch giữa góc cực rotor và góc cực stator là yếu tố quyết định chính đến hình dáng, độ lớn mômen của động cơ SRM