9 重庆邮电大学移通学院电机及拖动基础课程设计报告(魏星玥)
如图5-1（a）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，电枢传入了全部附加电阻Rk1+Rk2电枢回路总电阻为Ral=ra+Rk1+Rk2。这时起动电流为：
（5-3）
与起动电流所对应的起动转矩为T1。对应于由电阻所确定的人为机械特性如图5-1（b）中的曲线1所示。
+URk1Km1Rk2Km2-n0gmf3d2bhraMra ra2eRa2c1ra1RalILI2αIO（a）电路图T2TL（b）特性图T
图5-1 直流他励电动机分二级起动的电路和特性
根据电力拖动系统的基本运动方程：
（5-4）
式中： T ——电动机的电磁转矩； TL —— 由负载作用所产生的阻转矩；
Jdw/dt错误！未找到引用源。 --电动机转矩克服负载转矩后所产生的动态转矩。
由于起动转矩T1大于负载转矩TL,电动机收到加速转矩的作用，转矩有零逐渐上升，电动机开始起动。在图4-1（b）中，由a点沿着曲线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，切除一段起动电阻Rk1后，b点所对应的电枢电流I2成为切换电流，其对应的电动机的转矩T2成为切换转矩。切除RK1后 ,电枢回路总电阻为Ra2=ra+Rk2。这时电动机对应于由电阻Ra2确定的人为机械特性。在切除起动电阻RK1的瞬间，由于惯性电动机的转速不变，仍为nb，
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其反电动势亦不变。因此，电枢电流突增，其相应的电动势转矩也突增。适当的选择切除的电阻值Rk1，使切除Rk1后的电枢电流刚好等于I1,所对应的转矩为T2，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。控制点KM2闭合，又切除一切起动电阻Rk2。同理，由d点过度到e点，而且e点正好在固定的机械特性上。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。T1>T2，沿固有特性加速到g点T=TL，n=ng电动机稳定运行，起动过程结束。
在分级起动过程中，各级的最大电流I1（或者相应的最大转矩T2）及切换电流I2（或者与之对应的切换转矩T2）都是不变的，这样，使得起动过程中有均匀的加速。
要满足以上电枢回路串接电阻分级起动的要求，前提是选择合适的各级起动
电阻。
他励直流发电机的调速
1、电枢串电阻调速
他励直流电动机串电阻调速原理图如图3-1，即在电枢电路内串联一个调速变阻器。保持电源电压及励磁电流为额定值不变，调节变阻器，电动机将运行于不同的转速，机械特性如图3-2，图中的负载为恒转矩负载。
Ia+ If+ E M Uf - - 图3-1 电路图
从图3-2可以看到，调速前，系统工作a点，电阻改变Ra的瞬间，因机械惯性，转速来不及改变，工作点有a平移到人为特性上的b点。由于此时T —10— 11 重庆邮电大学移通学院电机及拖动基础课程设计报告(魏星玥) 图3-2 机械特性 调速方法的调速性能如下： 1) 调速方向是往下调。(Ra + Rr)增大所以n就下降，(Ra + Rr)与n成反比。 2) 调速的平滑性取决于调速变阻器的调节方式。如能均匀的调节变阻器的电阻值，可实现无级调速。不过，一般调速电阻多为分级调节。故为有级调速。 3) 调速的稳定性差，因为Ra增加后，机械特性硬度降低，静差率δ增大。 4) 调速的经济性差，因为初期投资虽然不大，但损耗增加，运行效率低。 5) 调速范围不大，因受低速时静差率的限制。 6) 调速时的允许负载为恒转矩负载。因为调速时的Φ基本不变，满载电流即额定电流IaN一定，因此，各种转速下也许输出的转矩相同，为恒转矩调速。 总之，这种调速方法缺点甚多，调速的经济性很差、调速方法简单，控制设备不复杂、 一般用于串励或复励直流电动机拖动的电车、炼钢车间的浇铸吊车等生产机械。 2、改变电枢电压调速 他励直流电动机的电枢回路不串联电阻，用一可调的直流电源向电枢供电，最高电压不应超过额定电压。励磁绕组由另一电源供电，保持励磁磁通为额定值。电枢电压不同时，电动机拖动负载将运行于不同的转速上，机械特性如图3-3可以看出，当电枢电压为额定值时，电动机和负载的机械特性的交点为A，转速为n；电压降到U1后，交点为A1，转速为n1；电压为U2，交点为A2，转速为n2。 电枢电压越低，转速也越低。同样，改变电枢电压调速方法的调速范围也只能在额定转速与零转速之间调节。 —11— 12 重庆邮电大学移通学院电机及拖动基础课程设计报告(魏星玥) n n0 A A1n n1 n01 UN n02A2n2 U1 U2UN>U1>U2 0 TL 图3-3 改变电枢电压调速机械特性 T 改变电枢电压调速平滑性好，如果能均匀的调节变阻器的电阻值即可实现无 级调速，调速效率高，调速范围大；转速稳定性较串电阻调速好；所需的可调压电源设备投资较高，但运行费用少。 总之，这种调速方法在直流电力拖动系统中被广泛应用。 3、改变励磁电流调速 改变励磁电流的多少便可改变磁通的多少，从而达到调速的目的。保持他励直流电动机电枢电源电压不变，电枢回路也不串接电阻，在电动机拖动负载转矩不很大（小于额定转矩）时，减少直流电动机的励磁磁通，可使电动机转速升高。他励直流电动机带恒转矩负载时弱磁调速，如图3-5所示。