【正文】 人為機(jī)械特性如下： 電樞加額定電壓 UN， 勵磁磁通 Ф＝ ФN， 電樞回路串入電阻 R后的人為機(jī)械特性方程式： TCC RRC UnNTeaNeN2F?F= R時 的人為機(jī)械特性 n n0 0 Ra Ra+R2 T Ra+R1 圖 310 電樞串電阻人為機(jī)械特性 電樞串入不同電阻 R時的人為機(jī)械特性曲線如圖所示： 電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性有下列特點(diǎn)： 1）理想空載轉(zhuǎn)速 n0與固有機(jī)械特性的相同，即電樞回路串入的電阻 R改變時， n0不變。 2）特性斜率 β 與電樞回路串入的電阻有關(guān)， R增大， β 也增大。故電樞回路串電阻的人為機(jī)械特性是通過理想空載點(diǎn)的一簇放射形直線。 人為機(jī)械特性 TCC RC UnNTeaNe2FF= 保持勵磁磁通 Ф＝ ФN，電樞回路不串電阻，只改變電樞電壓大小及方向的人為機(jī)械特性的方程： 改變電樞電壓的人為機(jī)械特性如圖所示： 人為機(jī)械特性 改變電樞電壓的人為機(jī)械特性特點(diǎn)如下： 1）理想空載轉(zhuǎn)速 n0與電樞電壓 U成正比，即 n0∝U ，且 U為負(fù)時，n0也為負(fù)。 2）特性斜率不變，與固有機(jī)械特性相同。因而改變電樞電壓 U的人為機(jī)械特性是一組平行于固有機(jī)械特性的直線。 n n01 n02 n0 0 UN U1 T U2 圖 311 改變電樞電壓人為機(jī)械特性 n01 n02 nN n N 1 U2 人為機(jī)械特性 電樞電壓為額定值，電樞回路不串電阻，勵磁回路串入調(diào)節(jié)電阻使磁通 Φ減弱。減弱磁通 Φ的人為機(jī)械特性方程： T C C Ra+R C U n N T e N e N 2 F F = 其特點(diǎn)是理想空載轉(zhuǎn)速隨磁通的減弱而上升，機(jī)械特性斜率 β 則與勵磁磁通的平方成反比。隨著磁通 Φ的減弱 β 增大，機(jī)械 特性變軟。不同勵磁磁通的人為機(jī)械特性如下圖所示 。 人為機(jī)械特性 對于一般電機(jī)，當(dāng) Ф＝ ФN時，磁路已經(jīng)飽和，再增加磁通已不容易，所以人為機(jī)械特性一般只能在 Ф＝ ФN的基礎(chǔ)上減弱磁通。 注： 他勵直流電動機(jī)起動和運(yùn)行過程中，絕不允許勵磁回路斷開。 ΦN Φ2 Φ1 n n0 0 T n02 n01 圖 312 減弱磁通人為機(jī)械特性 他勵電動機(jī)的起動和反轉(zhuǎn) 起動轉(zhuǎn)矩和起動電流 電動機(jī)的 起動 是指電動機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。 ?起動應(yīng)考慮的問題： （ 1）起動電流 Is的大??； （ 2）起動轉(zhuǎn)矩 Ts的大??； （ 3）起動時間的長短； （ 4）起動過程是否平滑，即加速是否均勻； （ 5）起動過程的能量損耗和發(fā)熱量的大小； （ 6）起動設(shè)備是否簡單、可靠。 其中， 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩 兩項是主要應(yīng)考慮的。 起動轉(zhuǎn)矩和起動電流 起動最初， n= 0， Ea＝ 0起動電流 Is較大。如果電樞電壓為額定電壓 UN，則起動電流可達(dá)額定電流的 1020倍。這樣大的起動電流會使換向惡化，產(chǎn)生嚴(yán)重的火花；與電樞電流成正比的電磁轉(zhuǎn)矩過大，對生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生過大的沖擊力。 因此，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┫拗破饎与娏?，除容量極小的電機(jī)外，絕不允許直接起動 a R N s s T s U I I C T = F = 起動瞬間，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流分別為： ?他勵直流電動機(jī)起動時，必須先保證有磁場（即先通勵磁電流），而后加電樞電壓。否則在加勵磁電流之前電樞中一直為起動電流。 (或理解為電能只以電樞繞組中熱量的形式釋放） 電樞回路串電阻起動 為限制起動電流，起動時在電樞回路內(nèi)串入起動電阻，然后在轉(zhuǎn)速上升過程中逐級短接切除。下面以三級電阻起動為例加以說明。起動電路原理圖和機(jī)械特性圖如下： MaRS1S? U1 r 2S 3S2 r r 3 Is2 r1 R a ? ? T em 0nA n11n B C 22n D E 3aRNn F h3nr2 ? r3 =RS1 R a ? r2 ? r3 =RS2 R a ? r3 =RS3 TS1 TS2 TN Q W Is1 電樞回路串電阻起動 ?電樞回路串電阻起動的工作原理 對應(yīng)于起動電流 Is1的起動轉(zhuǎn)矩為 Ts1，因 Ts1＞ TL，電動機(jī)開始起動。起動過程的機(jī)械特性如圖所示，工作點(diǎn)由起動點(diǎn) Q沿電樞總電阻為 Rs1的人為特性上升，電樞電動勢隨之增大（ Ea=CeFn），電樞電流（反電動勢增大）和電磁轉(zhuǎn)矩（ T=CTFIa）則隨之減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速升至 n1時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩下降至 Is2和 Ts2 (圖中 A點(diǎn) )，為了保持起動過程中電流和轉(zhuǎn)矩有較大的值，以加速起動過程。此時閉合 S1，切除 r1。此時的電流 Is2稱為切換電流 。當(dāng) r1被斷掉后，電樞回路總電阻變?yōu)?Rs2=Ra+r2+r3。由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)速和電樞電動勢不能突變，電樞電阻減小將使電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩增大，電動機(jī)的機(jī)械特性由圖中曲線 1上的 A點(diǎn)平移到曲線 2上的 B點(diǎn)。再依此切除起動電阻 r r3，電動機(jī)的工作點(diǎn)就從 B點(diǎn)到 D點(diǎn)，最后穩(wěn)定運(yùn)行在自然機(jī)械特性的 W點(diǎn)，電動機(jī)的起動過程結(jié)束。 電樞回路串電阻起動 ? 起動電阻計算的主要任務(wù)包括選定最大起動電流 Is1和切換電流 Is2，確定適當(dāng)?shù)钠饎蛹墧?shù) m，計算各段電阻的阻值和功率等。 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：一般直流電動機(jī)的起動電流應(yīng)限制在額定電流的 ，相應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 。 一般選取最大起動電流為： Is1=()IN 為盡量縮短起動時間，要求各級起動過程均為加速運(yùn)行狀態(tài)，故 Is2必須大于負(fù)載電流 IL。 一般選取切換電流為： Is2=()IL 起動級數(shù) m可根據(jù)控制設(shè)備來選取，也可根據(jù)經(jīng)驗試選，一般不超過六級。 對于三級電阻啟動可得： s2 s1 s2 s1 R R I I = 電樞回路串電阻起動 ? 由機(jī)械特性圖，第一段電阻 r1切除前后（ A到 B），電樞電動勢保持不變（ Ea=CeFn， n不能突變），即 UNIS2RS1= UNIS1RS2，故有 IS2RS1= IS1RS2，或 同理 ,r2和 r3切除前后電動勢不變，得： 及 s3 R R I I s2 s2 s1 = a R R I I s3 s2 s1 = s1 R R I I s1 = = s2 R R = a s3 R R =? ?為起動電流比。 分段起動電阻數(shù)值： 電樞回路串電阻起動 ? m a s1 R R = ? 由此得各級起動總電阻： Rs3 = ?Ra Rs2 = ? Rs3= ?2 Ra Rs1= ? Rs2= ?3 Ra r3=Rs3Ra=(?1)Ra r2= Rs2 Rs3 =?r3 r1= Rs1 Rs2 =?r2 （ 1）確定最大起動電流 IS1； （ 3）選取起動級數(shù)， (通常可試取 m=3)； 計算起動電阻的步驟： 電樞回路串電阻起動 ? （ 2）求出 Rs1=UN/IS1； （ 4）求出起動電流比 ? ； （ 5）求出切換電流 Is2，如果 Is2＞ ，否則，重新選取 m（或在容許范圍內(nèi)重選 Is1），至滿足 Is2=()IL或Is2=()IN為止。 （ 7） 各段電阻的額定功率可按下式估算： Pr=IS1IS2r （ 6） ?值確定后，計算各段電阻值 ； m a s1 R R = ? 減壓起動 當(dāng)他勵直流電動機(jī)的電樞回路由專用的可調(diào)壓直流電源供電時，可以采用降壓起動的方法。起動電流將隨電樞電壓降低的程度成正比地減小。起動前先調(diào)好勵磁，然后把電源電壓由低向高調(diào)節(jié)，最低電壓所對應(yīng)的人為特性上的起動轉(zhuǎn)矩 Ts1TL時；電動機(jī)就開始起動。起動后，隨著轉(zhuǎn)速上升， 反電動勢逐漸增大，再逐漸提高電源電壓，使起動電流和起動轉(zhuǎn)矩保持在一定的數(shù)值上，保證按需要的加速度升速。 起動過程的機(jī)械特性如圖所示： Q n n0 0 UN T TL TS1 W 圖 314 降壓起動機(jī)械特性 直流電動機(jī)的反轉(zhuǎn) 電機(jī)反轉(zhuǎn) 即改變電磁轉(zhuǎn)矩的方向，由電