他励直流电机串电阻启动
他励直流电动机启动电阻计算
他励直流电动机启动电阻计算直流电动机启动电阻计算是指在直流电动机启动过程中，所需要的电阻值的计算。
启动电阻主要是为了控制电动机的起动过电流，防止电动机受到过大的电流冲击而损坏。
下面将从电动机启动原理、启动电流计算和电阻选择等方面详细介绍直流电动机启动电阻的计算。
一、直流电动机启动原理直流电动机启动过程中，由于电动机定子绕组的电阻性质，电动机的起动过电流会比额定电流大很多。
这是因为电动机在起动时，由于转子没有运动而感应电动机的电势是零，此时电动机的主磁场只是由励磁线圈提供，磁场较弱，电磁转矩也较小。
而电动机的旋转惯量需要通过电动机转子的惯性来克服，当电动机转子开始运动之后，才能发展出一定的电磁转矩。
因此，在电动机启动的瞬间，电机所需电磁转矩远大于额定转矩，此时的启动电流是很大的。
二、直流电动机启动电流计算直流电动机起动时的电流可以通过以下公式计算：I=(E-U0)/R其中，I为电动机启动电流，E为电动机绕组的电枢电压，U0为电动机绕组冷态的电枢电压，R为电动机绕组的起动电阻。
三、电启动电阻的选择直流电动机启动电阻的选择是需要根据电动机的启动特性和负载特性来综合考虑的。
一般来说，启动电阻的阻值可以根据电动机的起动电流来计算，然后选择与启动电流相匹配的电阻阻值。
而启动电阻的功率则需要根据实际需要来确定，一般来说，功率越大，启动时间越短，电阻的大小也需要相应地调整。
在选择启动电阻时，还需要考虑电阻的稳定性和耐压性等方面的要求。
电动机启动电阻需要经常工作在高电流下，因此电阻需要具备良好的散热性能，以防止电阻因过热而损坏。
此外，还需要选择能够承受电动机起动时的峰值电压的耐压电阻。
在实际应用中，为了提高电动机的性能和节约能源，也可以采用其他启动方式，如星三角启动、自耦启动等方法，此时的电启动电阻计算方法会有所不同。
对于大型的直流电动机，还可以采用电动机软起动器等设备来实现启动电流的控制，以达到更高的效率和性能。
他励直流电动机的启动方法
他励直流电动机的启动方法
嘿，朋友们！今天咱就来好好聊聊他励直流电动机的启动方法。
你看啊，就像我们人跑步前要先热热身一样，他励直流电动机启动也得有合适的法子。
直接全功率启动？那可不行哦，就好比让一个还没准备好的人突然冲刺，肯定得出问题呀！
先来瞧瞧电枢回路串电阻启动吧。
这就像给电动机加上了一个缓冲带，让它慢慢加速，不至于一下子受不了。
你想想，要是你猛地让一辆车从静止飙到高速，车能吃得消吗？肯定不行嘛！比如说一个工厂里的大型设备，用这种方法启动，就能平稳地进入工作状态啦，多棒呀！
还有降低电源电压启动呢。
这就好像轻轻推着电动机往前走，让它循序渐进地动起来。
举个例子，要是你去推一个很重的东西，你肯定也是慢慢地加大力气，而不是一下子使猛劲吧。
这种启动方法对电动机的冲击小了很多，能更好地保护它呢。
哎呀，咱说了这么多，总结一下就是，选用合适的启动方法对他励直流电动机来说太重要啦！就像给它找了一条最合适的路，让它能顺顺利利地跑起来呀。
可别小瞧这些方法，用对了，那电动机就能长久稳定地工作，要是
用错了呀，说不定啥时候就出毛病啦。
所以呀，大家一定要好好记住这些启动方法，让我们的他励直流电动机发挥出最大的作用！。
他励直流电动机串电阻启动的设计
他励直流电动机串电阻启动的设计直流电动机串联电阻启动是一种常见的启动方式，主要应用于较小功率的直流电动机，例如家用电器、小型机械设备等。
本文将从设计角度详细介绍串联电阻启动的原理、设计步骤和注意事项等内容。
一、串联电阻启动的原理串联电阻启动是通过在直流电动机的励磁回路中串联一定阻值的电阻，来降低电动机的电流起动冲击，从而实现平稳起动。
具体原理如下：1.启动过程中，电阻串联在励磁回路中，减小了直流励磁电流，降低了电枢绕组的电流冲击。
2.随着直流电动机转速的提高，励磁电流逐渐减小，当直流电动机达到运行速度时，电阻完全从回路中剔除。
二、串联电阻启动的设计步骤1.确定电机参数：包括额定电压、额定功率、额定转速、励磁电流等。
这些参数将决定所需的电阻大小。
2.计算起动时的励磁电流：通常起动时的励磁电流取额定电流的1.5倍至2倍之间。
3. 根据励磁电流和直流电动机的励磁回路电压计算所需串联电阻的阻值：串联电阻的阻值需满足电阻起动后，励磁电流达到起动时的设定值，可通过Ohm定律计算。
4.选择适当的电阻：根据计算所得的阻值，选择匹配的电阻进行串联。
三、串联电阻启动设计的注意事项1.电阻选择：根据计算得到的阻值，选择合适的电阻器进行串联。
电阻的耐压需要满足直流电机励磁回路的额定电压要求，并具备较好的散热性能。
2.电阻功率：电阻器需要具备足够的功率承载能力，以避免过载引起烧毁。
功率大小可根据电阻阻值和电阻串联前后电流计算得到。
3.励磁回路的稳定性：在设计中要确保电阻串联后励磁回路的稳定性，过大的串联电阻可能引起回路的不稳定，可能导致起动失败。
4.启动时间：串联电阻启动的时间一般较长，需要根据具体场合和电动机的特性来确定合适的启动时间。
四、串联电阻启动的优缺点优点：1.降低了直流电动机起动时的冲击电流，减少了电网压压降和设备的损坏。
2.启动过程简单，成本较低。
3.过载能力较强，承受短时过负荷。
缺点：1.启动时间长，启动效率低，启动过程中耗能较大。
直流电机串电阻起动
目录
第 1 章 ...........................................................................................1 1.1 直流电机的基本工作原理与结构...........................................1
n0 UN
n01 U1
n
n01
1
n0
N
Te O
U=0
O
Te
图6-4 改变磁通的人为机械特性
-n0
-UN
图6-3 改变电枢电压的人为的机械特性
当降低励磁电压或在励磁回路串接电阻 Rc ， 使励磁电流 I f 减小，由于
磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以主极磁通减小了。根据机械
特性公式可知：
n
n0 A
nN
n
UN CeΦ
Ra CeCTΦN2
Te
（6-2）
O
TN
Tst
Te
图6-2 他励电动机固有机械特性
4
3.1.2 人为机械特性
由公式（6-1）可知，当改变电动机的参数电枢电压 Ua、励磁电流 I f 、电 枢外接电阻 R，可改变电动机的机械特性，这种人为改变参数引起的机械特性又 称人为机械特性。
n想空载转速 n0 升高，而斜率 增大， 使特性曲线倾斜 度增加，电动机的转速较原来有所提高，整个特性曲线均在固有机械特性之上， 如图 6-4 所示。
5
3、电枢回路串接电阻：
当保持电枢回路电压 Ua，励磁电流 If 不变，改变电枢回路的串接电阻 R， 电动机的理想空载转速 n0 不变，但机械特性的斜率 增大，特性曲线倾斜度 增加，且串入电阻越大，曲线越倾斜，其人为机械特性如下图所示。
直流电机串电阻启动
指导教师评定成绩：审定成绩：重庆邮电大学移通学院课程设计报告设计题目：直流电机的串电阻启动过程设计学校：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：年月重庆邮电大学移通学院目录一、直流电动机的综述 (4)1.1直流电动机的基本工作原理 (4)1.2直流电动机的分类 (5)1.3直流电动机的特点 (5)二、他励直流电动机 (5)2.1他励直流电动机的机械特性 (5)2.2固有机械特性与人为机械特性 (6)三、他励直流电动机的起动 (7)3.1直流电动机的启动过程分析 (8)3.2他励直流电动机起动电阻的计算 (9)四、设计内容 (10)五、结论 (11)六、心得体会 (12)七、参考文献 (12)一、直流电动机的综述1.1直流电动机的基本工作原理图1 是一台最简单的直流电动机的模型，N和S是一对固定的磁极(一般是电磁铁，也可以是永久磁铁)。
磁极之间有一个可以转动的铁质圆柱体，称为电枢铁心。
铁心表面固定一个用绝缘导体构成的电枢线圈abcd，线圈的两端分别接到相互绝缘的两个弧形铜片上，弧形铜片称为换向片，它们的组合体称为换向器。
在换向器上放置固定不动而与换向片滑动接触的电刷A和B，线圈abcd通过换向器和电刷接通外电路。
电枢铁心、电枢线圈和换向器构成的整体称为电枢。
如果将电源正负极分别接电刷A和B,则线圈abcd中流过电流。
在导体ab中，电流由a 流向b，在导体cd中，电流由c流向d，如图（a）所示。
载流导体ab和cd均处于N和S 极之间的磁场当中，受到的电磁力的作用。
用左手定则可知，载流导体ab受到的电磁力F 的方向是向左的，力图使电枢逆时针方向运动，载流导体cd受到的电磁力F的方向是向右的, 也是力图使电枢逆时针方向运动，这一对电磁力形成一个转矩, 即电磁转矩T，其方向为逆时针方向，使整个电枢沿逆时针方向转动。
当电枢转过180°, 导体cd转到N极下，ab转到S极上，如图（b）所示。
他励直流电动机降压启动与串电阻启动分析与设计毕业论文
《电机与拖动》课程设计设计题目：他励直流电动机降压启动与串电阻启动分析与设计院（系、部）：专业班级：姓名：学号：指导教师：日期：摘要通过降低电枢电压或在电枢回路上串电阻，减小了直流电动机的启动电流与启动转矩，避免了电刷及换向器的烧毁与机械运动机构的损坏。
分析他励直流电动机降压启动的启动原理，以及多级电压的计算方法；设计一个降电压的多级启动系统。
分析他励直流电动机串多级电阻启动的启动原理，以及多级电阻的计算方法；求切除电阻时的瞬时转速和电动势；设计一个串电阻的分级启动系统。
做出了机械特性图，对启动特性进行了分析。
通过降低电枢电压或在电枢回路串电阻，减小了启动电流与启动转矩，达到了平稳启动的目的。
关键词：他励直流电动机降压启动串电阻启动机械特性目录1他励直流电动机的启动方法 (1)2他励电动机降压启动 (1)2.1降压启动的原理 (1)2.2各级启动的电压 (2)2.3降压启动实例与机械特性 (3)3 他励直流电动机串电阻启动 (5)3.1串电阻启动原理 (5)3.2各级电阻的计算 (6)3.3 串电阻启动实例与机械特性 (7)4结论 (10)参考文献 (11)1 他励直流电动机的启动方法直流电动机接入电源后，转速从零达到稳态转速的过程，称为启动过程。
直流电动机启动时有两条要求：第一，应有足够大的启动转矩T st ，以缩短启动时间，提高生产效率；第二，启动电流不能过大，一般要小于二倍的额定电流。
第三，启动设备要简单、经济、可靠。
a a a U E I R =+⨯(1) 直接启动[1]时，他励直流电动机电枢加额定电压U aN ，电枢回路不串任何电阻，此时由于转速n =0，电动势E =0，根据式(1)得到式(2)。
a Nst aU I R =(2)显然直接启动时启动电流将达到很大的数值，将出现强烈的换向火花，造成换向困难，还可能引起过流保护装置的误动作或引起电网电压的下降，影响其他用户的正常用电；同时由(3)可知，启动转矩也很大，造成机械冲击，易使设备受损。
他励直流电机的启动原理与运行
他励直流电机的运行直流电动机的起动电动机接到规定电源后，转速从0上升到稳态转速的过程称为起动过程。
他励直流电动机起动时，必须先保证有磁场（即先通励磁电流），而后加电枢电压。
合闸瞬间的起动电流很大应尽可能的缩短启动时间，减少能量损耗以及减少生产中的损耗起动电流大的原因：１、起动开始时：n=0,Ea=CeΦn=0,２、电枢电流：Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra Ra一般很小这样大的起动电流会引起后果：１、电机换向困难，产生严重的火花２、过大转矩将损坏拖动系统的传动机构和电机电枢３、供电线路产生很大的压降。
变频器整流回路的启动电阻结论：因此必须采取适当的措施限制起动电流，除容量极小的电机外，绝不允许直接起动起动方法：电枢串电阻启动——起动过程中有能量损耗，现在很少用，在实验室中用降压启动——适用于电动机的直流电源是可调的，投资较大，但启动过程中没有能量损耗。
直流启动器电枢串电阻起动：最初起动电流：Ist=U/(Ra+Rst) 最初起动转矩：Tst=ＫＴΦIst启动电阻：Rst＝（UN／λi IN）－Ra为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转矩Tst,应该使磁通Φ尽可能大些，因此起动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。
有了一定的转速n后，电势Ea不再为0，电流Ist会逐步减小，转矩Tst 也会逐步减小。
为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩，一般将起动器设计为多级，随着转速n的增大，串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除，进入稳态后全部切除。
起动电阻Rst一般设计为短时运行方式，不容许长时间通过较大的电流。
降压起动：对于他励直流电动机，可以采用专门设备降低电枢回路的电压以减小起动电流。
起动时电压Umin,起动电流Ist：Ist= Umin/Ra< λiIN启动过程中U随Ea上升逐渐上升，直到U=UN串励电动机绝对不允许空载起动。
串电阻起动设备简单，投资小，但起动电阻上要消耗能量；电枢降压起动设备投资较大，但起动过程节能。
他励直流电动机启动电阻计算
他励直流电动机启动电阻计算直流电动机是一种常见的电动机类型，其工作原理是通过直流电流在磁场中产生转矩实现电力转换。
在直流电动机启动过程中，起动电阻起到了很大的作用。
起动电阻用来控制直流电动机的起动电流和起动转矩，能够保护电动机和起动电流源。
本文将介绍如何计算直流电动机启动电阻。
首先，需要了解电动机的参数。
直流电动机的主要参数包括额定电压、额定功率、额定转速、起动转矩和起动电流。
这些参数可以从电动机的标牌或者技术资料中获得。
在计算启动电阻之前，需要知道电动机的起动方式。
直流电动机的起动方式有直接起动、串联起动和并联起动三种。
直接起动是指电动机直接接在电源上启动，串联起动是指电动机在启动过程中，以串联的方式连接起多个电阻，而并联起动是指电动机在启动过程中，以并联的方式连接起多个电阻。
对于直接起动和串联起动的电动机，启动电阻的计算相对比较简单。
启动电阻的值可以通过下面的公式计算得到：R启动=(U电源-U电动机)/I起动其中，R启动表示启动电阻的阻值，U电源表示电源的电压，U电动机表示电动机的电压（通常为额定电压），I起动表示电动机的起动电流。
这个公式的背后原理是利用欧姆定律，根据电流、电压和阻值之间的关系来计算启动电阻。
对于并联起动的电动机，其启动电阻的计算相对复杂一些。
在并联起动中，电动机和电阻是并联在一起的，所以电流通过电动机和电阻之间会分成两部分。
假设电动机的电阻为R电动机，电阻的总阻值为R总，电流I起动1通过电动机，电流I起动2通过电阻。
首先，可以得到电弧发生时电动机的电流和电阻的关系：I起动1=(U电源-U电动机)/R电动机然后，可以得到总电流和总阻值之间的关系：I起动2=(U电源-U电阻)/R总其中，U电阻表示并联起动中电阻的电压。
通过解这两个方程，可以得到电动机电阻的值R电动机和总阻值R总。
然后，起动电阻的值可以通过下面的公式计算得到：R启动=R总-R电动机这个公式的背后原理是通过总阻值和电动机电阻的差值来计算启动电阻的值。
他励直流电动机串电阻起动
他励直流电动机串电阻起动1 增加电枢电阻起动在实际中，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，对起动电阻的级数要求也不尽相同。
下面仅以直流他励电动机电枢回路串电阻起动为例说明起动过程。
(1) 启动过程分析如图4(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,电枢串入了全部附加电阻RK1+RK2 ,电枢回路总电阻为Ral=ra+RK1 +RK2。
这是启动电流为1I =al R U =21K K a R R r U ++ 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4(b)中的曲线1所示。
(a) 电路图 (b) 特性图图4 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式 T-TL=J dt d ω式中 T ——电动机的电磁转矩；TL ——由负载作用所产生的阻转矩；J ——电动机的转动惯量；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4(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，切除一段起动电阻RK1。
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1R 后，电枢回路总电阻为Ra2=ra+2R 。
这时电动机对应于由电阻Ra2所确定的人为机械特性，见图4(b)中曲线2。
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 ，其反电动势亦不变。
因此，电枢电流突增，其相应的电动机转矩也突增。
适当地选择所切除的电阻值1R ，使切除1R 后的电枢电流刚好等于1I ，所对应的转矩为T2，即在曲线2上的c 点。
他励直流电动机的起动和反转
1 他励直流电动机的起动和反转一．他励直流电动机的起动据直流电动机的电压方程：U ＝E a ＋I a R a ， a a a U E I R -＝。
起动时：n ＝0，E a ＝0，故：a aU I R ＝，R a 只是电枢绕组的电阻，是很小的，故若直流电动机直接加额定电压起动：N st a U I R ＝≈10～20I N 甚至更大，这么大的电流除了所产生的电磁力会损坏拖动系统的传动机构外，对直流电机还会使电刷与换向器间产生强烈的火花甚至环火。
因此除了有较大电枢电阻、转动惯量较小的微型直流电动机外，一般的直流电动机是绝不允许直接起动的。
一般直流电动机允许的最大电流为2I N ，由起动电流公式可知，直流电动机的起动方法有：（一）降压起动：由降压人为机械特性可见，开始时把电压降到令I st <2I N ，T st >T L ，电机开始起动，随着转速上升逐步升高电压，最后电压升到U N ，进入固有机械特性，起动完毕。
要注意避免升压过快产生过大的冲击电流，如图。
（二）电枢回路串电阻起动：由电枢回路串电阻的人为机械特性可见，开始时所串电阻令I st <2I N ，T st >T L ，电机开始起动，随着转速上升逐级撤除电阻，最后全部外串电阻撤除，进入固有机械特性，起动完毕。
要注意避免撤除电阻的瞬间产生过大的冲击电流，如图。
上述起动过程均可采用自动控制系统，则起动性能更好。
二．他励直流电动机的反转由转矩公式：T ＝T C a I φ可知，改变磁通Φ或电枢电流I a 的方向都可使T 反向，从而实现电动机的反转。
故他励直流电动机反转的方法有：1． 电枢反向：励磁接线不变2． 磁场反向：电枢接线不变。
他励直流电动机电枢回路串电阻启动
串电阻启动的优缺点
优点 能够有效限制启动电流，减小对电源和电动机的冲击；
能够减小启动转矩，避免对传动系统造成过大的冲击；
串电阻启动的优缺点
• 能够实现平稳启动，提高电动机的寿命和稳定性。
串电阻启动的优缺点
01
缺点
02
需要额外配置电阻器，增加了设备成本和维 护成本；
03
在启动过程中需要消耗大量的能量，导致能 量利用率较低；
04
启动过程中需要手动调整电阻值，操作较为 繁琐。
02
他励直流电动机电枢回路 串电阻启动的电路与操作
启动电路的组成
启动是指电动机从静止状态开始转动 的过程，是电动机运行的一个重要环 节。启动过程对于电动机的寿命和稳 定性具有重要影响。
启动的重要性在于，如果启动不当， 可能会导致电动机的电流过大、转矩 过载、转速不稳定等问题，从而影响 电动机的性能和寿命。
串电阻启动的原理
他励直流电动机电枢回路串电阻启动的原理是通过在电枢回 路中串联电阻，限制启动电流，从而减小对电源和电动机的 冲击。
3
未来技术发展还将注重与其他技术的融合，如物 联网、云计算和大数据等，以实现更加智能化的 管理和控制。
技术发展展望
随着技术的不断进步和应用需求的增加，未来 他励直流电动机电枢回路串电阻启动技术将具 有更加广泛的应用前景。
在工业自动化、交通运输、能源和航空航天等 领域中，该技术将发挥更加重要的作用，提高 生产效率和能源利用效率。
未来技术发展还将注重可持续发展和环境保护， 以实现更加绿色、低碳和可持续的发展。
2.4他励直流电动机的起动
特点：起动过程平滑，起动过程中能量损耗少。 难点：如何控制端电压的提高，保持以最大允 许转矩起动。
3
§2-4 他励直流电动机的起动
2、电枢回路串电阻起动
起动时，U=UN，电枢回路中串入电阻RΩ，起动电
流Ist降低。
+ UN
-
I1
Ra
UN R1 R2
R3
UN R3
n
Ia
Ra
RΩ3
nnn0hf
RΩ2Hale Waihona Puke ndRΩ1nb
h
f
d
g e
Ra
R1= RΩ1 + Ra
b
c
R2=RΩ2+ RΩ1 + Ra
If
aT
0
TZ T2
T1 R3=RΩ3+ RΩ2+ RΩ1 + Ra
在起动过程中外串电阻RΩ逐段切除。
4
思考与计算题：P73
5
其他电气设备的正常运行；
起动转矩也达到额定值的 10~20 倍，对传动机构
造成机械冲击。
故直接起动仅用于小容量电动机。
2
§2-4 他励直流电动机的起动
1、降压起动
起动时降低端电压U，起动电流Ist 减小。
一般要求 Ist=(1.5~2.0) IN，且 Tst= (1.5~2.0) TN，故 在不大的起动电流下使电动机顺利起动。
§2-4 他励直流电动机的起动
一、他励直流电动机的起动方法
电动机接通电源后，转速从零
上升到稳态转速的过程，称为起动
过程。
起动初瞬，n = 0，Ea= 0，故此
他励直流电动机的三种启动方法
他励直流电动机的三种启动方法直流电动机可以使用多种启动方法，以下是其中三种常见方法的详细介绍。
1.电阻法启动电阻法启动是最简单和最常见的直流电动机启动方法之一、该方法通过在电动机的回路中串联电阻来限制起始电流的大小，从而实现平滑启动。
启动时，电动机的起跳电流会大于额定电流，这会导致电动机、电源和其他设备的负载增加。
为了减小起跳电流和负载冲击，可以逐渐降低串联电阻的值，从而达到平滑启动的效果。
电阻法启动的优点是简单易行且成本低廉，但缺点是启动时间较长且效率较低。
2.自励法启动自励法启动是另一种常见的直流电动机启动方法，它通过利用电动机的自励效应来实现起动。
自励法启动分为两种类型：系列励磁和分差励磁。
在系列励磁中，电动机的励磁线圈和电动机的主回路是串联的，励磁电流和电动机的电流是相同的。
在分差励磁中，励磁线圈和电动机的主回路是并联的，励磁电流和电动机的电流是不同的。
无论是系列励磁还是并差励磁，自励法启动都可以实现较快的启动时间和较高的启动效率。
自励法启动还可以根据需要调整励磁电流大小，从而适应不同负载条件。
3.电压斩波启动电压斩波启动是一种高效且快速的直流电动机启动方法。
该方法通过调整供电电源的工作周期和占空比来实现起动。
在启动过程中，电动机的电压会经历逐渐增加的过程，同时重复周期性的切断电源。
这样做可以使电动机起始时的电流较低，避免冲击负载。
随着电压逐渐增加，电动机的转速会逐渐加快，直到达到额定转速。
电压斩波启动的优点是启动时间短，效率高，但需要复杂的电路控制和调整。
总结：以上是直流电动机的三种常见启动方法：电阻法启动、自励法启动和电压斩波启动。
每种启动方法都有其适用的场景和优势，可以根据实际需求选择合适的启动方法。
他励直流电动机串电阻三级起动控制设计剖析
《电机与拖动》课程设计他励直流电动机串电阻三级起动控制设计Separately Excited DC Motor Series Resistance Three Start Control Design摘要这篇文章主要解决他励直流电动机串电阻三级起动控制设计问题，设计出可以三级起动的电动机。
本文通过理论设计，实验室检验，再纠正的方法，阐述了他励直流电动机的基本结构，工作原理，得到了他励直流电动机的起动方法，通过得到的结论设计出可以三级起动的他励直流电动机。
关键词他励；直流；电阻；起动；三级AbstractThis article mainly solves the separately excited DC motor series resistance three starting control design, design can be a level three starting motor. In this paper, through theoretical design, laboratory tests, and the correction method, elaborated separately excited DC motor's basic structure, working principle, got him excited DC motor starting method, the conclusion can be developed through three grade starting of separately excited DC motor.Keywords ：excitation;DC;resistance;starting; three目录1 绪论 (1)1.1 直流电机基本的结构........................................................................ 错误！未定义书签。
他励直流电动机的运行
他励直流电动机三种调速方法的性能比较
调速方法 调速方向
电枢串电阻 降电源电压
向下调
向下调
减弱磁通 向上调
δ≤50%时调速范围
一定调速范围内转速 的稳定性 负载能力 调速平滑性 设备初投资 电能损耗
~2
差 恒转矩 有级调速
少 多
10~12
好 恒转矩 无级调速
多 较少
1.2~2 3~4
与δ无关
较好
恒功率 无级调速
TL T C
保持励磁电流If的大小及方向不变， 将开关接至R， 电枢从电 网脱离经制动电阻R闭合。
参数特点：=N，U=0， 电枢回路总电阻R=Ra＋R
实际上是一台他励直流发电机。轴上的机械能转化成电能， 全 部消耗于电枢回路的电阻上， 所以称为能耗制动。
他励直流电动机能耗制动过程中的功率关系
输 入 电枢回路总 电磁功率
n0
n0
D nmax nmax
nmax
n
nmin
n0 nN
n0
1
nN n0
n0
nmax
nmax
n0
nN 1 nN 1
nN
nmax
D1
0
nN nmin
nN 1
1
nN 2 nN 3
3
2
TN
T
2.调速的平滑性 平滑系数：相邻两级转速或线速度之比。
ni
ni 1
3.调速的经济性 设备的初投资、调速时电能的损耗、运行时的维修费用等
电动机的电磁功率：
O TL
PM T
T
9.55Ce
N
I
a
2
60
UN
Ce
直流电动机常见控制线路
按下启动按钮SB1，接触器KM1线圈通电吸合并自锁，电动机在串 入全部启动电阻情况下降压起动。同时，由于接触器KM1的常闭触点断 开，使时间继电器KT1和KT2线圈断电。经一段延时候，其中KT1的常 闭延时闭合触点首先闭合，接触器KM2线圈通电，其常开触点闭合，将 启动电阻R1短接，电动机继续加速。然后，KT2常闭延时闭合触点延时 闭合，接触器KM3通电吸合，将电阻R2短接，电动机启动完毕，投入正 常运行。
设备控制技术
直流电动机常见控制线路
直流电动机按励磁方式分为他励、并励、串励和复励四种。并励及 他励直流电动机的性能及控制线路相近，他们多用在机床等设备中。在 牵引设备中，则以串励支流电动机应用较多。
直流电动机的控制包括直流电动机的起动、正反转、调速及制动的 控制。
1-1直流电动机的起动控制线路
直流电动机在起动最初的一瞬间，因为电动机的转速等于零，则反 电动势为零，所以电源电压全部施加在电枢绕组的电阻及线路电阻上。 通常这些电阻都是极小的，所以这时流过电枢电流很大，启动电流可达 额定电流的10~20倍。这样大的起动电流将导致电动机转向器和电枢绕 组的损坏，同时大电流产生转矩和加速度对机械传动部件也将产生强烈 的冲击。因此，如外加的是恒定电压，则必须在电枢回路中篡改如附加 电阻来起动，以限制起动电流。
直流电动机串电阻启动
综述 (2)1直流电动机的工作原理 (3)2直流电动机的结构 (3)2.1定子 (4)2.2转子 (4)3 直流电动机的分类 (4)3.1他励直流电动机 (5)3.2 并励电直流动机 (5)3.3串励直流电动机 (5)3.4 复励直流电动机 (5)4他励直流电动机的起动 (6)4.2降电压起动 (6)4.3 电枢串电阻起动 (6)5他励直流电动机电枢串电阻起动设计 (8)6 结论 (10)7 心得体会 (12)参考文献 (13)综述直流电动机是人类最早发明和应用的一种电机。
直流电机可作为电动机用，也可作为发电机用。
直流电动机是将直流电转换成机械能的而带动生产机械运转的电器设备。
与交流电动机相比，直流机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，但是它具有良好的起动、调速和制动性能，因此在速度调节要求较要、正反转和起动频繁或多个单元同步协调运转的生产机械上，仍广泛采用直流电动机拖动。
在工业领域直流电动机仍占有一席之地。
因此有必要了解直流电动的运行特性。
在四种直流电动机中，他励电动机应用最为广泛。
1直流电动机的工作原理如图1-1所示，电枢绕组通过电刷接到直流电源上，绕组的转轴与机械负载相连，这是便有电流从电源正极流出，经电刷A流入电枢绕组，然后经过电刷B流回电源的负极。
在图1-1所示位置，在N级下面导线电流是由a到b，根据左手定则可知导线ab受力的方向向左，而cd的受力方向是向右的。
当两个电磁力对转轴所形成的电磁转矩大于阻转矩是，电动机逆时针旋转。
当线圈转过180度时，这是导线的电流方向变为由d到c和b到a，因此电磁转矩的方向仍然是逆时针的 ,这样就使得电机一直旋转下去。
图1-1 直流电动机的工作原理图2直流电动机的结构直流电机由定子、转子和机座等部分构成。
图2-1直流电机结构图2.1定子主磁极——主磁极的作用是建立主磁场。
绝大多数直流电机的主磁极不是用永久磁铁而是由励磁绕组通以直流电流来建立磁场。
第4章 他励直流电动机的运行
• 他励直流电动机的启动 电枢回路串电阻启动，降低电源电压启动。
• 他励直流电动机的调速 电枢串电阻调速，降低电源电压调速，弱磁调速。
• 他励直流电动机的电动与制动 电动运行，能耗制动，反接制动，倒拉反转 运行，回馈制动运行。
• *他励直流电动机的过渡过程
4.1 他励直流电动机的启动
p0
回馈给电源。“过程”是指 没有稳定状态，是变速过程。
|P1|
|PM|
|P2|
1. 正向回馈制动运行
• 电车在下坡时，TL2<0，加 速，当n超过n0后，T<0，T 与n反向。最后稳定在B点运 行。
• T与n反向，且n>0，电动机 为正向反馈运行。功率关系 与正向反馈过程相同。
• 功率关系与发电机一致，由 称发电状态。
0
TL1 T
e -n0
B -UN，Ra
nC
C
4.3 他励直流电动机的电动与制动运行
• U连续变化时，转速也连续变化，无级调速。 比电枢串电阻调速要平滑的多，是直流电力拖 动系统广泛采用的调速方式。
3. 弱磁调速
n
UN
Ce
Ra
CeCt
2
T
n0
n
• 保持U和Ra ，减弱磁通Φ时，n0↑，Δn↑（斜率 变大），弱磁时转速升高。
n
UN
Ce
Ra
Ce
Ia
,
T CtIa 9.55 CeIa
PM=TΩ=UIa-Ia2Ra
如拖动恒功率负载： TLΩ=常数 PM = TΩ = TLΩ=常数 Ia=常数
n
Φ1<ΦN
n01 A1(n1)
n0
A(nN) Φ1
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他励直流电动机串电阻启动仿真一、工作原理
电动机的起动是指电机合上电源后，从静止状态加速到所要求的稳定转速时的过程。
起动时把电动机电枢直接加上额定电压是不允许的，因为在起动前，电机转速为零，由电枢电势公式可知，Ea也为零，电枢绕组电阻Ra又很小，若此时加上额定电压，会引起过大的起动电流Is，Is = UN/Ra,其值可达额定值的10～20倍。
这样大的启动电流会产生强烈火花，甚至烧毁换向器；还会加剧电网电压的波动，影响同一电网上其他设备的正常运行，甚至可能引起电源开关跳闸。
直流电动机在电枢回路中串联电阻起动是限制起动电流和起动转矩的有效方法之一。
建立他励直流电动机电枢串联电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。
二、参数计算
有一台他励直流电动机，参数如下：
PN=100KW
UaN=440V
IaN=497A
nN=1500r/min
Ra=0.076Ω
若采用串电阻启动，所串电阻计算如下：
（1）选择I1和I2
I1=（1.5～2.0）IaN=(1.5～2.0)497A=(745.5~994）A I2=（1.1～1.2）IaN=(1.1～1.2)497A=(546.7~596.4）A 选择I1=850A ，I2=550A
（2）求出起切电流比β
5.1550
85021===I I β （3）求出启动时的电枢电路电阻Ram Ω=Ω==518.0850
4401I U R aN am (4)求出启动级数m 74.45
.1lg 076.0518.0lg lg lg ===βa aN R R m
故取m=5
（5）重新计算β，校验I 2
A A I I A A R R m a aN 57847
.185047.1076
.0518.0512======ββ 由上可知，I 2在规定的范围内。
（6）求出各级启动电阻
Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω
=Ω⨯-=-=1668.0076.0)47.147.1()(1135.0076.0)47.147.1()(0772.0076.0)47.147.1()(0525.0076.0)47.147.1()(0357.0076.0)147.1()1(4
545534344232332221a st a st a st a st a st R R R R R R R R R R βββββββββ 三、仿真原理图 （1）仿真原理图如下图所示
（2）模块参数设置
1、他励直流电机模块
直流电动机的参数设置窗口如图2所示，其中：
Preset model -预设模型选项，有一些模块中预先设定好参数的模型可以使用，本例没有使用预设模型，所以选定了No 选项；
电枢回路电阻Ra =0.076，电感H 002.0La =
励磁回路电阻Ω=240Rf
励磁绕组和电枢之间的互感H 185.0Laf =
电动机的转动惯量2m kg 33.0J ∧•=
初始角速度 1=ωs /rad
2、直流电源模块（DC Voltage Source）
3、其它参数设定
①Step时间从1~5分别为2.8S、4.8S、6.8S、8.8S、10.8S；
②timer时间设定为0.5S，另一参数为1；
③电阻按照计算值依次给定。
四、仿真结果
若直接启动，仿真图如下：
由以上两图对比可知，串电阻启动的启动电流小于直接启动时的启动电流。
从串电阻启动的仿真结果中可以看出，通过设定合适的串
联起动电阻的投入时间，起动电流可以控制在一定的范围内，同时电磁转矩也能够得到有效的降低，但转速需要在较长的时间内才能达到稳定。