SRM có đặc tính mơmen phi tuyến theo vị trí và dịng điện. Tùy thuộc vào mỗi loại SRM, cấu tạo, kích thước stator và rotor mà đặc tính mơmen 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 mơmen 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 dịng độc lập nhau và hình thành mơmen riêng từng pha. Mơmen của động cơ là tổng mômen trên các pha dây quấn stator. Mơmen của động cơ được tính theo giá trị trung bình và gọi là mơmen trung bình, giá trị mơmen này được tính trung bình trong một chu kỳ của dịng điện. Giá trị mơmen trung bình SRM được tính như sau:
1 k m
T = T ( , i ) dt
avg k
k 0 k =1
Trong đó: Tavg gọi là mơmen trung bình
Tk là mơmen trên pha dây quấn thứ k
k là chu kỳ của dòng điện pha;
m là số pha của động cơ SRM; .
(2.27)
Giá trị mơmen 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 thơng tại vị trí đồng trục hồn tồn và lệch trục hồn tồn 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 mơmen trung bình thay đổi.
Độ nhấp nhơ mơmen được định nghĩa như Hình 2.20 và được tính:
Tripple = Tmax −Tmin
Tỉ lệ phần trăm nhấp nhơ mơmen so với mơmen trung bình được tính là:
(2.28)
% Tripple = Tmax −Tmin Tavg
(2.29)
Hình 2.20 Hình ảnh mơ tả dạng sóng nhấp nhơ mơmen SRM [11]
Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mơmen của SRM có độ nhấp nhơ lớn, trong đó có hai ngun 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 khơng gian của từ thơng, gây nên thành phần sóng hài bậc cao của mơmen, làm mơmen trở nên đập mạch lớn.
-Do ngun lí hoạt động: Khi hoạt động, các pha được kích thích lần lượt, tại thời điểm chuyển mạch, dịng điện kích thích khơng 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 mơmen 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 khơng thể tách rời. Do đó để có tốc độ quay êm thì mơmen phải có độ nhấp nhơ nhỏ, là hằng số thì càng tốt, mơmen 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 khơng đổi, giảm thiểu hóa nhấp nhơ mơmen thì xu hướng thiết kế các hình dáng, kích thước, kết cấu của stator và rotor cũng được quan tâm. Khi tính tốn thiết kế điện từ đã tính đến phương án thiết kế để cực tiểu hóa nhấp nhơ mơmen; kết hợp với các phương pháp điều khiển thích hợp thì hiệu suất của động cơ được nâng cao, nhấp nhơ mơmen giảm nhưng vẫn giữ được giá trị mơmen trung bình khơng giảm.