(2.43)
Trong mục 2.8, mơ hình tốn của SRM được xây dựng gồm các hệ phương trình vi phân của điện áp, từ thơng (2.37) ÷ (2.40). Để mơ phỏng các đặc tính SRM từ mơ hình tốn, luận án sử dụng phần mềm MATLAB/Simulink.
Sử dụng phần mềm MATLAB/Simulink để mơ phỏng đặc tính mơmen từ mơ hình tốn của SRM, kết quả thu được sẽ là đặc tính mơmen tĩnh của SRM. Với động cơ từ trở có kết cấu là 6/4 hay 12/8 thì đều có chung một mơ hình tốn vì điều điều khiển theo ba pha dây quấn.
Mơ hình động cơ được xây dựng gồm 5 đầu vào bao gồm: vị trí rotor, tốc độ quay rotor, điện áp pha A, B, C; và 4 thành phần đầu ra là: Khối dịch vị trí các góc pha và 3
trong mơ hình tính tốn điện cảm từng pha của động cơ. Mơ hình này hồn tồn có thể áp dụng cho SRM 12/8.
Mơ hình tổng thể của SRM được thiết lập từ mơ hình trên từng pha của động cơ. Ban đầu cần thiết lập mơ hình tính tốn điện cảm và hỗ cảm trên một pha của động cơ và các pha A, B, C có mơ hình tương tự nhau. Mơ hình tính tốn điện cảm và hỗ cảm trên pha A của SRM được thiết lập như Hình 2.22 và mơ hình tổng thể của động cơ được thiết lập như Hình 2.23.
Hình 2.23 Mơ hình ba pha SRM
Mơ phỏng SRM ba pha 6/4 từ mơ hình tốn bằng phần mềm MATLAB/Simulink với các khối tính tốn đã xét ở trên, thu được các kết quả như sau:
Đặc tính từ thơng theo vị trí góc rotor và dòng điện, với các giá trị dòng điện từ 0 đến 60A, bước nhảy là 3A.
Hình 2.24. Đặc tính từ thơng theo vị trí rotor và dịng điện
Dịng điện tăng thì từ thơng tăng tại bất kì vị trí nào của rotor. Tại vị trí đồng trục, khoảng cách từ thơng thu hẹp khi dịng điện tăng do hiện tượng phi tuyến của đường cong B-H. Khi từ thông đạt đến trạng thái bão hịa thì dịng điện tăng nhưng từ thơng thì khơng đổi.
Từ thơng tăng khi vị trí của rotor nằm trong vùng từ 00 đến 450. Trong vùng này mômen của động cơ dương. Từ 450 đến 900 thì từ thơng giảm, trong vùng này mơmen động cơ sinh ra âm. Do vậy động cơ có bốn vùng làm việc tương ứng với từng chế độ hoạt động của động cơ, góc phần tư thứ 1,3 là chế độ động cơ và góc phần tư thứ 2,4 là chế độ máy phát.
Hỗ cảm của các pha C, B tác dụng lên pha A với SRM ba pha được phân tích như Hình 2.25 và Hình 2.26. Hỗ cảm giữa các pha của động cơ là hàm phi tuyến theo vị trí của rotor và dòng điện. Mặc dù so với điện cảm các pha của động cơ SRM thì giá trị hỗ cảm này khá nhỏ nhưng thành phần hỗ cảm này vẫn có tác động đáng kể tới từ thơng sinh ra ở các pha qua đó tác động đến dịng điện và gây khó khăn trong việc điều khiển dịng.
Hình 2.25 Hỗ cảm pha C tác động lên pha A.
Đặc tính mơmen tĩnh theo vị trí góc quay của rotor và dịng điện với dịng điện 0 đến 60A. Đặc tính mơmen tĩnh được xây dựng cho một pha dây quấn stator, đặc tính mơmen tĩnh trên các pha của SRM là như nhau.
Hình 2.27 Đặc tính mơmen tĩnh theo vị trí rotor và dịng điện
Hình 2.28 Đặc tính mơmen 3D theo vị trí rotor và dịng điện
Như vậy mơmen của SRM phụ thuộc vào vị trí rotor và dịng điện. Mơmen dương sinh ra khi rotor nằm trong góc từ 0° đến 45° so với vị trí lệch trục hồn tồn. Mơmen âm sinh ra khi rotor nằm trong góc từ 45° đến 90° so với vị trí lệch trục hồn tồn. Dịng điện tăng thì mơmen cũng tăng theo; mơmen tăng tỉ lệ bình phương với dịng điện.
Khi cho SRM hoạt động bằng việc cấp các xung dịng điện thì mơmen có độ nhấp nhơ lớn. Độ nhấp nhô mômen này do kết cấu cực lồi của stator, rotor và do dòng điện trong các pha dây quấn đóng cắt liên tục với tần số cao. Việc tính tốn thiết kế với các kích thước, hình dáng cực rotor cũng góp phần đáng kể trong việc giảm thiểu nhấp nhô mômen của động cơ.