1、33 直流他励电动机的启动特性,一、启动特性,电动机的启动就是施电于电动机，使电动机转子转动起来，达到要求转速的这一过程。 对直流电动机而言，在未启动之前n=0 , E=0, 而Ra一般很小。当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为：,这个电流很大，一般情况下能达到其额定电流的（1020）倍。过大的启动电流危害很大：,（1） 对电动机本身的影响：, 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子；, 过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏；,（2） 对机械系统的影响：,与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的
2、动态转矩冲击，使机械传动部件损坏；,（3）对供电电网的影响：,过大的启动电流将使保护装置动作，切断电源造成事故，或者引起电网电压的下降，影响其他负载的正常运行。,因此，直流电动机是不允许直接启动的，即在启动时必须设法限制电枢电流，例如普通的Z2型直流电动机，规定电枢的瞬时电流不得大于额定电流的1.52倍。,二、启动方法,限制直流电动机的启动电流，一般有降压启动和电枢回路串电阻启动两种方式。,1. 降压启动：,所谓降压启动即在启动瞬间，降低供电电源电压，随着转速的升高，反电势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压时，电动机达到所要求的转速。,2. 电枢回路串电阻启动,启动时，电枢回路串接启动
3、电阻Rst,此时启动电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的转速。,电枢回路串电阻启动时电动机电枢电路和启动特性如图所示：,直线1为电动机电枢回路串接启动电阻时的机械特性，直线2为电动机的固有机械特性。启动电阻的大小就是保证启动电流为额定值的两倍。,电枢回路接入电网时，KM断开，电动机工作在特性1上，在动态转矩的作用下，电动机速度上升。当速度上升到a点时，KM闭合，电动机的机械特性变为2。由于在切换电阻的瞬间，机械惯性的作用使电动机的转速不能突变，在此瞬间速度维持不变，即电动机的工作点从a点切换到b
4、点，在动态转矩的作用下，电动机的速度继续上升直到稳定点c。 c3-3.swf,从图中不难看出：当电动机的工作点从a点切换到b点时，冲击电流仍很大，为了解决这种现象，通常采用逐级切除启动电阻的方法来实现。图所示为具有三段启动电阻的原理电路和启动特性。,图中：,尖峰（最大）转矩；,换接（最小）转矩,(1) 电枢接入电网时，KM1、KM2和KM3均断开，电枢回路串接外加电阻Rad3=R1+R2+R3，此时，电动机工作在特性曲线a，在转矩 T1的作用下，转速沿曲线a上升；,(2) 当速度上升使工作点到达2时，KM1闭合，即切除电阻R3 ，此时电枢回路串外加电阻Rad2=R1+R2，电动机的机械特性变为
5、曲线b。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由2切换到3，速度又沿着曲线b继续上升；,(3) 当速度上升使工作点到达4时，KM1、KM2同时闭合，即切除电阻 R2、R3， 此时电枢回路串外加电阻 Rad1=R1，电动机的机械特性变为曲线c。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由4切换到5，速度又沿着曲线c继续上升；,(4) 当速度上升使工作点到达6时，KM1、KM2、KM3同时闭合，即切除电阻R1、 R2 、 R3，此时电枢回路无外加电阻，电动机的机械特性变为固有特性曲线d，由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由6切换到7，速度又沿着曲线d继续上升直到稳定工作点8。 c3-4.swf,由上可见，启动级数愈多， T1、 T2愈与平均转矩,接近，启动过程快而平稳，但所需的控制设备也就愈多。我国生产的标准控制柜都是按快速启动原则设计的，一般启动电阻为（34）段。,多级启动时， T1、 T2的数值需按照电动机的具体启动条件决定，一般原则是保持每一级的最大转矩 T1（或最大电流I1 ）不超过电动机的允许值，而每次切换电阻时的 T2（或最小电流I2 ）也基本相同，一般选择：,
