2.3 直流电动机的起动、调速、电气控制与运行状态

2.3.1 直流电动机的起动

1.起动的基本要求

直流电动机接上电源之后，电动机转速从零到达稳定转速的过程称为起动过程，直流电动机的起动要求如下。

1）足够大的起动转矩，即T_s≥（1.1～1.2）T_L。

2）起动电流小，即I_s≤（2.0～2.5）I_N。

3）起动设备简单、可靠、经济。

2.起动方式

（1）直接起动

起动时，n=0，E_a =C_eΦn=0，电源电压全部加在电枢电阻上，电枢电阻R_a很小，I_s =U/R_a很大，甚至达到额定电流I_N的十多倍或几十倍，造成换向困难、出现强烈的火花；此外，起动转矩T_s =C_TΦI_s过大，造成机械冲击，易使设备受损。因此，直流电动机一般不允许直接起动，必须配置起动设备。

（2）电枢回路串接电阻起动

通过在直流电动机电枢回路中串接电阻R，起动电流I_s =U/（R_a +R），这时可以根据T_L大小，以及起动的基本要求确定所串接电阻R的数值。为了保证起动过程具有较大的电磁转矩，可采用分级可变电阻，起动过程逐渐短接且起动完成后全部短接起动电阻，其机械特性如图2-18所示。其中，A点为起动开始的起点，B点为起动结束后的稳定运行点，曲线1为恒转矩负载曲线，曲线2为起动切换负载曲线。

这种起动方式的特点为起动设备简单、操作方便；不足是起动过程能量消耗大，不适合于频繁起动的大、中型电动机。

（3）减压起动

配置专用可调压电源设备，起动时电动机电枢的端电压很低，随着电动机转速增加，逐渐升高电枢的端电压，并使电枢电流限制在一定范围之内，最后再升高到额定电压U_N。

减压起动机械特性如图2-19所示，其中，A点为起动开始的起点，B点为起动结束后的稳定运行点，曲线1为恒转矩负载曲线，曲线2为起动切换负载曲线，其特点为起动过程平滑、能量消耗小，缺点是配置的专用可调压电源设备费用高。

图2-18 电枢回路串电阻起动机械特性

图2-19 减压起动机械特性