直流電動機起動電阻的確定摘要：直流電機起動過程中既要有足夠的轉矩，又要保證起動時間短，并且起動電流在允許范圍內。本文根據直流電機起動過程中的起動方程式得到的轉速特性曲線，運用特性曲線研究直流電動機在滿足以上要求的情況下，計算限制電樞回路起動電流的串接電阻（起動電阻）的數值方法。關鍵詞：直流電機；起動電阻；計算直流電機從投入電網開始，由靜止達到穩定轉速的過程稱為起動過程從直流電動機的基本方程式U=Ea＋IaRa看，起動瞬間，電機轉速n=0，反電動勢Ea=0。因此電樞電流Ia=（U-Ea）/Ra=U/Ra，由于Ra的數值一般很小，電樞電流將達到很大的數值，以致使電網電壓下降，電機電樞繞組發熱，并受到很大電磁力沖擊。因此要求起動時電流不超過允許范圍。但從電磁轉矩TM=CM①la來看,則又要求起動電流大些，才能得到較大的起動轉矩。（其中CM為直流電機的轉矩常數，①為每極磁通）。由此可見，以上兩個方面是矛盾的，因此，對直流電機的起動過程中有如下要求：（1）起動電流限制在允許范圍內。（2）有足夠的起動轉矩。（3）起動時間短，符合產品技術要求。（4）起動設備簡單，經濟可靠。直流電動機常用的起動方法有（1）全電壓啟動；（2）電樞電路串變阻器啟動；（3）降壓啟動。在工程中，用得最多的是電樞回路串變阻器啟動，本文只討論這種起動方法。串變阻器就是在起動過程中在電樞電路中串接可變電阻（稱起動電阻）以限制起動電流。如圖一所示：圖一R1、R2、R3、R4為串接電阻A、B、D、F、H、l為接觸器對于如圖所示的并勵電動機，起動電流ISTmax為IStmax=U/（Ra+》Rs）+lf=U/（Ra+》Rs）+U/Rf其中Ra電樞電阻U外加直流電壓ZRs一電樞回路串接電阻If勵磁電流Rf勵磁回路電阻直流電機起動時，先合上接觸器I，保證勵磁電路先接通，然后合上接觸器A,此時電機開始起動。當電動機轉起來后，隨著轉速n的上升，電樞電流la減小，產生的電磁轉矩跟著減小，轉子轉速緩慢下來，這樣勢必延長了起動時間，如果要求起動過程短，利用接觸器B動作，切除電阻，增大電樞電流，加速起動，這樣分幾級切除電樞回路電阻，使電機轉速n達到預定的數值。起動電阻與起動時間的計算并勵直流電動機起動瞬態的方程可以寫成以下形式其中R電樞回路電阻ia電樞電流La電樞電感eg---反電動勢（與速度有關）根據以上公式，在不同的轉速下，對于不同的電樞回路電阻值R,則可得到一組并勵電動機的速度——電流曲線。如圖二：圖二圖中橫軸代表電動機轉速相對于額定轉速的百分數，縱軸表示電樞電流相對于額定電流的百分數。并且限定啟動電流為150%Ie。一般情況下，直流電動機最初起動電流限制在兩倍額定電流范圍內。而最大電流下的承受時間不大于5秒。假如要將起動電流限制在150%le，起動時間規定為2.5秒。那么若直流電壓U=120V，Ie=100A；則起動電流IStmax=150%le=150A。那么電樞回路總電阻為R=120/150=0.8歐姆。（由于勵磁回路電阻較電樞回路電阻大得多.所以通常不考慮勵磁電流）圖二中，A點表示當圖一中接觸器A合上瞬間，馬達的速度和電流。很明顯此時速度n=0，電流為150A。然后馬達將沿著AO線加速，速度上升，而電流下降，當電流到達100%le即B點時，合接觸器B，此時，形成第二次沖擊電流，到達圖二中C點，同樣，馬達的電流、速度將沿著CO下行，同樣的道理，當電流到達100%le時，相繼分別合D、F、H接觸器。圖二中，直線KB表示電樞回路總的電阻（包括起動電阻（直線BJ表示）和回路本身電阻（直線KJ表示）），將電流限制在150A。那么第一步切除的電阻占起動電阻的百分比為：BD/BJ。同上，第二步切除的電阻占起動電阻的百分比為：DF/BJ。依次類推，可得出第三步、第四步的電阻所占百分比，如下表所示：假設我們認為上述表中的100%歐姆值代表啟動的串接回路總電阻。或者BJ代表總電阻0.8歐姆減去回路中的導線電阻，則串接的起動電阻值約為0.7歐姆。那么，根據上表，可以計算出每步切除電阻的數值為：根據總的起動時間為2.5秒，而第四步電阻切除后，只用去了82%的時間，（從圖二點H可以看出），因為在H點時所有電阻已經被切除。所以總的時間為2.5x82%=2.05秒。因此，每步所用時間為：電機起動過程在圖一中，當接觸器A閉合后，電機起動，同時起動第一個時間繼電器。當電機電流到達電機額定電流時，第一個時間繼電器將使接觸器B閉合，同樣，當R1、R2、R3、R4電阻都被短接后，電機將逐漸達到額定轉速。起動設備要求在實際工作中，將數個0.1歐姆電阻做成一個電阻箱，每個電阻（0.1歐姆）兩端帶有端頭，這樣可以根據需要任意改變每一級的電阻值。時間繼電器選用型號為最小刻度為0.05秒、量程為5秒的繼電器。起動時測定時間與電流根據以上計算出的電阻值和時間，整定完電阻和時間繼電器后。在電機起動首次時，用一塊鉗形電流表和一個秒表，測定電流和時間。如果電流超過150A，則增大電樞回路串接電阻。如果電流在限定的范圍內，并且起動時間也在要求之內，則起動設備并調整完畢，否則，反復調整電阻與時間繼電器，直到滿足要求為止。在靖遠工程中，運用此方法順利的完成了兩臺直流電機的起動；得到了令人滿意的效果。參考資