直流他励电动机串电阻起动方法

在生产实际中，如果能够做到适当选用各级起动电阻，那么串电阻起动由于其起动设备简单、经济和可靠，同时可以做到平滑快速起动，因而得到广泛应用。但对于不同类型和规格的直流电动机，对起动电阻的技术要求也不尽相同。

下面以直流他励电动机电枢回路串联电阻二级起动为例说明起动过程。

1.起动过程分析

电动机起动前，应使励磁回路调节电阻Rsf=0，这样励磁电流If最大，使磁通Φ最大。如图6-9所示，当电动机已有磁场时，给电枢电路加电源电压U。触点KM1、KM2均断开，电枢串入了全部起动电阻Rst1+Rst2，电枢回路总电阻为Ra1=ra+Rs1+Rs2。这时起动电流为

与起动电流I1所对应的起动转矩为T1。对应于由电阻Ra1所确定的人为机械特性如图6-9（b）中的曲线1所示。

图6-9　直流他励电动机分二级起动的电路和特性

（a）电路图；（b）特性图

由于起动转矩T1大于负载转矩TL，电动机，受到加速转矩的作用，转速由零逐渐上升，电动机开始起动。在图6-9（b）上，由a点沿曲线1上升，反电动势亦随之上升，电枢电流下降，电动机的转矩亦随之下降，加速转矩减小。上升到b点时，为保证一定的加速转矩，控制触点KM1闭合，切除起动电阻Rs1。b点所对应的电枢电流I2称为切换电流，其对应的电动机的转矩T2称为切换转矩。切除Rs1后，电枢回路总电阻为Ra2=ra+Rs2。这时电动机对应于由电阻Ra2所确定的人为机械特性，见图6-9（b）曲线2，在切除起动电阻Rs1的瞬间，由于惯性，电动机的转速不变，仍为nb，其反电动势亦不变。因此，电枢电流突增，又切除二段起动电阻，其相应的电动机转矩也突增。适当地选择所切除的电阻值Rs1，使切除Rs1后的电枢电流刚好等于I1，所对应的转矩为T1，即在曲线2上的c点。又有T1＞T2，电动机在加速转矩作用下，由c点沿曲线2上升到d点。控制触点KM2闭合，又切除起动电阻Rs2。同理，由d点过渡到e点，而且e点正好在固有机械特性上。电枢电流又由I2突增到I1，相应的电动机转矩由T2突增到T1，沿固有机械特性加速到g点，Tem=TL，n=ng，电动机稳定运行，起动过程结束。

在分级起动中，各级的最大电流I1（或相应的最大转矩T1）及切换电流I2（或与之相对应的切换转矩T2）都是不变的，这样，使得起动过程有均匀的加速。

要满足以上电枢回路串接电阻分级起动的要求，前提是选择合理的各级起动电阻。下面讨论应该如何计算起动电阻。

2.起动电阻的计算

在图6-9（b）中，对a点，有

即

当从曲线1（对应于电枢回路总电阻Ra1=ra+Rs1+Rs2）转换得到曲线2（对应于总电阻Ra2=ra+Rs2）时，亦即从b点转换到c点时，由于切除电阻Rs1进行很快，如忽略电感的影响，可假定nb=nc，即电动势Eb=Ec，这样在b点有

在c点

两式相除，考虑到Eb=Ec，得

同样，当从d点切换到e点时，得

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这样，如图6-9所示的二级起动时，得

推广到m级起动的一般情况，得

式中，λ为最大起动电流I1与切换电流I2之比，称为起动电流比（或起动转矩比），它等于相邻两级电枢回路总电阻之比。

由式（6-38）可以推出

式中：m为起动级数。由上式得

如给定λ，求m，可将（6-39）的两边同时取对数得

由式（6-38）可得每级电枢回路总电阻

各级起动电阻为

式（6-40）、式（6-42）、式（6-43）为计算起动电阻的依据。

起动最大电流I1及切换电流I2按生产机械的工艺要求确定，一般

及电动机相应的转矩

那么λ的值可由I1、I2按式（6-38）求出，从而可按式（6-42）求出各级起动电枢回路总电阻值。

综上所述，用解析法计算分级起动电阻，可能有下列两种情况：

（1）起动级数m未定，此时可先按电动机的铭牌数据，求出电动机的电枢电阻ra；再根据式（6-44）、式（6-45）初步选定I1（或T1）及I2（或T2），即初选了λ值。用式（6-41）求出起动级数m，其中的Ra1可由式（6-32）求得。如求得的m为小数值，则将其加大到相近的整数值，然后将m的整数值代入式（6-40），求出新的λ值。将新的λ值代入式（6-42）或式（6-43），就可算出起动各级电枢电路总电阻或各级起动电阻。

（2）起动级数m已定，此时比较简单，但仍需先按电动机的铭牌数据，求出电动机的电枢电阻ra。根据式（6-44）初步选定I1（或T1）的数值，再代入到式（6-32）中算出Ra1。将m及Ra1的数值代入式（6-40），算出λ值。同样，利用式（6-42）或式（6-43），就可算出起动各级电枢电路总电阻或各级起动电阻。