2.2他励直流电动机的起动
2.2.1降低电枢电压起动
这种方法需要有一个可改变电压的直流电源专供电枢电路之用。
例如利用直流发电机、晶闸管可控整流电源或直流斩波电源等。
起动时，加上励磁电压Uf，保持励磁电流If为额定值不变，电枢电压Ua从零逐渐升高到额定值。
这种起动方法的优点是起动平稳，起动过程中能量损耗小，易于实现自动化。
缺点是初期投资大。
2.2.2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。
下面以直流他励电动机电枢回路串联电阻二级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
I1==
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
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点正好在固有机械特性上。
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>TL，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（或相应的最大转矩T2）及切换电流I2（或与之相应的切换转矩T2）都是不变的，这样，使得起动过程有较均匀的加速。
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。
下面讨论应该如何计算起动电阻。
（2）起动电阻的计算
在图4（b）中，对a点，有
I1=
即Ra1=
当从曲线1（对应于电枢电路总电阻Ra1=ra+RK1+RK2）转换得到曲线2（对应于总电阻Ra2=ra+RK2）时，亦即从点转换到点时，由于切除电阻RK1进行很快，如忽略电感的影响，可假定nb=nc，即电动势Eb=Ec，这样在点有
I2=
在c点
I1=
两式相除，考虑到Eb=Ec，得
同样，当从d点转换到e点时，得
=
这样，如图4所示的二级起动时，得
=
推广到m级起动的一般情况，得
===…==
式中为最大起动电流I1与切换电流I2之比，称为起动电流比（或起动转矩比），它等于相邻两级电枢回路总电阻之比。
由此可以推出
=
式中m为起动级数。
由上式得
=
如给定,求m,可将式=取对数得
m=
由式===…==可得每级电枢回路总电阻
Ra1=Ra2=ra
Ra2=Ra3=ra
Ra（m-1）=Ram=ra
Ram=ra
各级启动电阻为
RK1=Ra1-Ra2
RK2=Ra2-Ra3
RK3=Ra3-Ra4
RK（m-1）=Ra（m-1）-Ram
RKm=Ram-ra
起动最大电流I1及切换电流I2按生产机械的工艺要求确定，一般
I1=（1.5~2.0）IN
I2=（1.1~1.2）IN
及电动机相应的转矩
T1=（1.5~2.0）IN
T2=（1.1~1.2）IN
（3）计算分级启动电阻，有两种情况：
1、启动级数m未定，初选→Ram=ra→求m，取成整数m→计算值→计算各级电阻或分断电阻。
2、启动级数m已定,选定I1→Rm=→计算值→计算各级电阻或分级电阻。
三、设计容
1）选择启动电流I1和切换电流I2
I1=（1.5～2.0）IaN=（1.5～2.0）×497=（745.5～994）A
I2=（1.5～1.2）IaN=（1.1～1.2）×497=（546.7～596.4）
选择I1=840，I2=560。
2）求出起切电流比
==1.5
3）求出启动时电枢电路的总电阻Ram
Ram==0.524
（4）求出启动级数m
m==4.76
取m=5
5）重新计算，校验I2
==1.47
I2==571
I2在规定围之。
6）求出各级总电阻
R5=5ra=1.4750.076=0.52
R4=4ra=1.4740.076=0.35
R3=3ra=1.4730.076=0.24
R2=ra=1.4720.076=0.16
R1=ra=1.470.076=0.11
R0=Ra=0.076
7）求出各级启动电阻
Rst1=R1-R0=（0.11-0.076）=0.034
Rst2=R2-R1=（0.16-0.11）=0.05
Rst3=R3-R2=（0.24-0.16）=0.08
Rst4=R4-R3=（0.35-0.24）=0.11
Rst5=R5-R4=（0.52-0.35）=0.27
四、结论
1）额定功率较小的电动机可采用在电枢电路串起动变阻器的方法起动。
起动前先把起动变阻器调到最大值，加上励磁电压Uf，保持励磁电流为额定值不变。
在接通电枢电源，电动机开始起动。
随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除。
额定功率比较大的电动机一般采用分级方法以保证起动过程中既有比较大的起动转矩，又使起动电流不会超过允许值。
2）他励直流电动机串电阻启动计算方法
①选择启动电流I1和切换电流I2
启动电流为
I1=（1.5~2.0）IN
对应的启动转矩
T1=（1.5~2.0）IN
切换电流为
I2=（1.~11.2）IN
对应的启动转矩
T2=（1.1~1.2）IN
②求出起切电流（转矩）比
=
③求出电动机的电枢电路电阻ra
ra=
④求出启动时的电枢总电阻Rm
Ram=
⑤求出启动级数m
m=
⑥重新计算，校验I2是否在规定围
若m是取相近整数，则需重新计算I2
=再根据得出的重新求出I2，并校验I2是否在规定围。
若不在规定围，需加大启动级数m重新计算和I2，直到符合要求为止。
⑦求出各级总电阻
⑧求出各级启动电阻
五、心得体会
说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，回味这1周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己的很多不足。
通过课程设计，使我深刻的感受到，干任何事都必须耐心细致，课程设计过程中，有些计算就是因为自己的不细致算错了好几次只得重算，我终于感受到了科学的严谨性，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一
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