SRM có đặc tính mômen phi tuyến theo vị trí và dòng điện. Tùy thuộc vào mỗi loại SRM, cấu tạo, kích thước stator và rotor mà đặc tính mômen sẽ khác nhau. Chính vì vậy nếu điều khiển động cơ chỉ đơn thuần là phát xung và giữ dòng điện ổn định tại một giá trị nào đó thì mômen của động cơ sẽ bị nhấp nhô mạnh dẫn đến chất lượng điều khiển sẽ giảm, tác động xấu tới hệ truyền động.
SRM có các pha dây quấn stator được cấp dòng độc lập nhau và hình thành mômen riêng từng pha. Mômen của động cơ là tổng mômen trên các pha dây quấn stator. Mômen của động cơ được tính theo giá trị trung bình và gọi là mômen trung bình, giá trị mômen này được tính trung bình trong một chu kỳ của dòng điện. Giá trị mômen trung bình SRM được tính như sau:
1 0 1 ( , ) k m avg k k k T T i dt = = (2.27)
Trong đó: Tavg gọi là mômen trung bình
Tk là mômen trên pha dây quấn thứ k k là chu kỳ của dòng điện pha;
m là số pha của động cơ SRM; .
Giá trị mômen trung bình này sẽ thay đổi khi thay đổi góc cực stator và rotor. Vì khi thay đổi góc cực stator và rotor thì từ thông tại vị trí đồng trục hoàn toàn và lệch trục hoàn toàn thay đổi do đó điện cảm Lmax tại vị trí đồng trục và điện cảm tại vị trí lệch trục Lmin bị thay đổi. Do đó sự biến thiên của điện cảm theo vị trí góc rotor cũng thay đổi theo, dẫn đến mômen sinh ra trên từng pha thay đổi, kết quả là mômen trung bình thay đổi.
Độ nhấp nhô mômen được định nghĩa như Hình 2.20 và được tính:
ax min
ripple m
T =T −T (2.28)
Tỉ lệ phần trăm nhấp nhô mômen so với mômen trung bình được tính là:
ax min % m ripple avg T T T T − = (2.29)
Hình 2.20 Hình ảnh mô tả dạng sóng nhấp nhô mômen SRM [11]
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mômen của SRM có độ nhấp nhô lớn, trong đó có hai nguyên nhân chính là [1][11][64]:
- Do cấu tạo của động cơ: SRM có cấu tạo lồi kép tức là cực rotor và stator đều là cực lồi nên làm cho từ thông của động cơ phi tuyến mạnh gây nên thành phần sóng hài bậc cao không gian của từ thông, gây nên thành phần sóng hài bậc cao của mômen, làm mômen trở nên đập mạch lớn.
- Do nguyên lí hoạt động: Khi hoạt động, các pha được kích thích lần lượt, tại thời điểm chuyển mạch, dòng điện kích thích không thể tăng đột biến hay giảm một cách tức thời nên mômen sinh ra không bằng mômen đặt. Mômen sinh ra trên trục động cơ bằng tổng mômen do mỗi pha gây ra trên trục động cơ. Chính vì vậy sự chuyển mạch làm mômen có độ nhấp cao.
Khi điều khiển động cơ thì bao giờ cũng là điều khiển tốc độ quay của động cơ. Nhưng tốc độ và mômen trên trục động cơ có quan hệ chặt chẽ không thể tách rời. Do đó để có tốc độ quay êm thì mômen phải có độ nhấp nhô nhỏ, là hằng số thì càng tốt, mômen có độ đập mạch lớn sẽ gây ra tác hại như: Phá hỏng kết cấu cơ khí của động cơ và tải, làm giảm tuổi thọ của động cơ và tải; gây tiếng ồn lớn; ảnh hưởng yêu cầu về chất lượng truyền động.
Những năm gần đây, bên cạnh xu hướng nghiên cứu điều khiển SRM để đảm bảo mômen tổng sinh ra là một giá trị không đổi, giảm thiểu hóa nhấp nhô mômen thì xu hướng thiết kế các hình dáng, kích thước, kết cấu của stator và rotor cũng được quan tâm. Khi tính toán thiết kế điện từ đã tính đến phương án thiết kế để cực tiểu hóa nhấp nhô mômen; kết hợp với các phương pháp điều khiển thích hợp thì hiệu suất của động cơ được nâng cao, nhấp nhô mômen giảm nhưng vẫn giữ được giá trị mômen trung bình không giảm.