【正文】 人為機械特性如下： 電樞加額定電壓 UN， 勵磁磁通 Ф＝ ФN， 電樞回路串入電阻 R后的人為機械特性方程式： TCC RRC UnNTeaNeN2F?F= R時 的人為機械特性 n n0 0 Ra Ra+R2 T Ra+R1 圖 310 電樞串電阻人為機械特性 電樞串入不同電阻 R時的人為機械特性曲線如圖所示： 電樞回路串電阻的人為機械特性有下列特點： 1）理想空載轉速 n0與固有機械特性的相同，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， R增大， β 也增大。故電樞回路串電阻的人為機械特性是通過理想空載點的一簇放射形直線。 人為機械特性 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械特性的方程： 改變電樞電壓的人為機械特性如圖所示： 人為機械特性 改變電樞電壓的人為機械特性特點如下： 1）理想空載轉速 n0與電樞電壓 U成正比，即 n0∝U ，且 U為負時，n0也為負。 2）特性斜率不變，與固有機械特性相同。因而改變電樞電壓 U的人為機械特性是一組平行于固有機械特性的直線。 n n01 n02 n0 0 UN U1 T U2 圖 311 改變電樞電壓人為機械特性 n01 n02 nN n N 1 U2 人為機械特性 電樞電壓為額定值，電樞回路不串電阻，勵磁回路串入調節(jié)電阻使磁通 Φ減弱。減弱磁通 Φ的人為機械特性方程： T C C Ra+R C U n N T e N e N 2 F F = 其特點是理想空載轉速隨磁通的減弱而上升，機械特性斜率 β 則與勵磁磁通的平方成反比。隨著磁通 Φ的減弱 β 增大，機械 特性變軟。不同勵磁磁通的人為機械特性如下圖所示 。 人為機械特性 對于一般電機，當 Ф＝ ФN時，磁路已經飽和，再增加磁通已不容易，所以人為機械特性一般只能在 Ф＝ ФN的基礎上減弱磁通。 注： 他勵直流電動機起動和運行過程中，絕不允許勵磁回路斷開。 ΦN Φ2 Φ1 n n0 0 T n02 n01 圖 312 減弱磁通人為機械特性 他勵電動機的起動和反轉 起動轉矩和起動電流 電動機的 起動 是指電動機接通電源后，由靜止狀態(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。 ?起動應考慮的問題： （ 1）起動電流 Is的大??； （ 2）起動轉矩 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）起動設備是否簡單、可靠。 其中， 起動電流和起動轉矩 兩項是主要應考慮的。 起動轉矩和起動電流 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，則起動電流可達額定電流的 1020倍。這樣大的起動電流會使換向惡化，產生嚴重的火花；與電樞電流成正比的電磁轉矩過大，對生產機械產生過大的沖擊力。 因此，必須采取適當的措施限制起動電流，除容量極小的電機外，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，起動轉矩和起動電流分別為： ?他勵直流電動機起動時，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串入起動電阻，然后在轉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 對應于起動電流 Is1的起動轉矩為 Ts1，因 Ts1＞ TL，電動機開始起動。起動過程的機械特性如圖所示，工作點由起動點 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）和電磁轉矩（ T=CTFIa）則隨之減小。當轉速升至 n1時，起動電流和起動轉矩下降至 Is2和 Ts2 (圖中 A點 )，為了保持起動過程中電流和轉矩有較大的值，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 r1被斷掉后，電樞回路總電阻變?yōu)?Rs2=Ra+r2+r3。由于機械慣性，轉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矩增大，電動機的機械特性由圖中曲線 1上的 A點平移到曲線 2上的 B點。再依此切除起動電阻 r r3，電動機的工作點就從 B點到 D點，最后穩(wěn)定運行在自然機械特性的 W點，電動機的起動過程結束。 電樞回路串電阻起動 ? 起動電阻計算的主要任務包括選定最大起動電流 Is1和切換電流 Is2，確定適當的起動級數 m，計算各段電阻的阻值和功率等。 技術標準規(guī)定：一般直流電動機的起動電流應限制在額定電流的 ，相應的起動轉矩為額定轉矩的 。 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行狀態(tài)，故 Is2必須大于負載電流 IL。 一般選取切換電流為： Is2=()IL 起動級數 m可根據控制設備來選取，也可根據經驗試選，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， (通?？稍嚾?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 當他勵直流電動機的電樞回路由專用的可調壓直流電源供電時，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。起動前先調好勵磁，然后把電源電壓由低向高調節(jié)，最低電壓所對應的人為特性上的起動轉矩 Ts1TL時；電動機就開始起動。起動后，隨著轉速上升， 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矩保持在一定的數值上，保證按需要的加速度升速。 起動過程的機械特性如圖所示： Q n n0 0 UN T TL TS1 W 圖 314 降壓起動機械特性 直流電動機的反轉 電機反轉 即改變電磁轉矩的方向，由電