3,3 直流他励电动机的启动特性
一、启动特性
电动机的启动就是施电于电动机，使电动机转子转动起来，达
到要求转速的这一过程。
对直流电动机而言，在未启动之前 n=0,E=0,而 Ra一般很小。
当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为,
aNst / RUI ?
这个电流很大, 一般情况下能达到其额定电流的 （ 10～ 20） 倍 。
过大的启动电流危害很大,
（ 1） 对电动机本身的影响,
? 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子；
? 过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏；
（ 2） 对机械系统的影响,
与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，
过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲
击，使机械传动部件损坏；
（ 3）对供电电网的影响,
过大的启动电流将使保护装置动作, 切断电源造成事故, 或者
引起电网电压的下降, 影响其他负载的正常运行 。
因此, 直流电动机是不允许直接启动的, 即在启动时必须设法
限制电枢电流, 例如普通的 Z2型直流电动机, 规定电枢的瞬时电流
不得大于额定电流的 1.5～ 2倍 。
二、启动方法
限制直流电动机的启动电流, 一般有降压启动和电枢回路串电
阻启动两种方式 。
1,降压启动,
所谓降压启动即在启动瞬间, 降低供电电源电压, 随着转速的
升高, 反电势增大, 再逐步提高供电电压, 最后达到额定电压时,
电动机达到所要求的转速 。
2,电枢回路串电阻启动
启动时，电枢回路串接启动电阻 Rst,此时启动电流
Ist=UN/(Ra+Rst)将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电
势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的
转速。
电枢回路串电阻启动时电动机电枢电路和启动特性如图所示,
直线 1为电动机电枢回路串接启动电阻时的机械特性, 直线 2
为电动机的固有机械特性 。 启动电阻的大小就是保证启动电流为
额定值的两倍 。
电枢回路接入电网时, KM断开, 电动机工作在特性 1上, 在动
态转矩的作用下, 电动机速度上升 。 当速度上升到 a点时, KM闭合,
电动机的机械特性变为 2。 由于在切换电阻的瞬间, 机械惯性的作
用使电动机的转速不能突变, 在此瞬间速度维持不变, 即电动机的
工作点从 a点切换到 b点, 在动态转矩的作用下, 电动机的速度继续
上升直到稳定点 c。 c3-3.swf
从图中不难看出：当电动机的工作点从 a点切换到 b点时, 冲击
电流仍很大, 为了解决这种现象, 通常采用逐级 切除启动电阻 的方
法来实现 。 图所示为具有三段启动电阻的原理电路和启动特性 。
图中,1T －尖峰（最大）转矩； 2T －换接（最小）转矩
(1) 电枢接入电网时,KM1,KM2和 KM3均断开，电枢回路
串接外加电阻 Rad3=R1+R2+R3，此时，电动机工作在特性曲线 a，在
转矩 T1的作用下，转速沿曲线 a上升；
(2) 当速度上升使工作点到达 2时,KM1闭合，即切除电阻 R3,
此时电枢回路串外加电阻 Rad2=R1+R2，电动机的机械特性变为曲线
b。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由 2切换
到 3，速度又沿着曲线 b继续上升；
(3) 当速度上升使工作点到达 4时,KM1,KM2同时闭合，即
切除电阻 R2,R3,此时电枢回路串外加电阻 Rad1=R1，电动机的机
械特性变为曲线 c。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，
工作点由 4切换到 5，速度又沿着曲线 c继续上升；
(4) 当速度上升使工作点到达 6时,KM1,KM2,KM3同时闭
合，即切除电阻 R1,R2, R3，此时电枢回路无外加电阻，电动机
的机械特性变为固有特性曲线 d，由于机械惯性的作用，电动机的
转速不能突变，工作点由 6切换到 7，速度又沿着曲线 d继续上升直
到稳定工作点 8。 c3-4.swf
由上可见，启动级数愈多,T1,T2愈与平均转矩 2 21av TTT ??
接近，启动过程快而平稳，但所需的控制设备也就愈多。我国生
产的标准控制柜都是按快速启动原则设计的，一般启动电阻为
（ 3～ 4）段。
多级启动时,T
1,T2的数值需按照电动机的具体启动条件决
定，一般原则是保持每一级的最大转矩 T1（或最大电流 I1 ）不超过
电动机的允许值，而每次切换电阻时的 T2（或最小电流 I2 ）也基本
相同，一般选择,
? ? N1 2~6.1 TT ?
? ? N2 2.1~1.1 TT ?
一、启动特性
电动机的启动就是施电于电动机，使电动机转子转动起来，达
到要求转速的这一过程。
对直流电动机而言，在未启动之前 n=0,E=0,而 Ra一般很小。
当将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流为,
aNst / RUI ?
这个电流很大, 一般情况下能达到其额定电流的 （ 10～ 20） 倍 。
过大的启动电流危害很大,
（ 1） 对电动机本身的影响,
? 使电动机在换向过程中产生危险的火花，烧坏整流子；
? 过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏；
（ 2） 对机械系统的影响,
与启动电流成正比例的启动转矩使运动系统的动态转矩很大，
过大的动态转矩会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲
击，使机械传动部件损坏；
（ 3）对供电电网的影响,
过大的启动电流将使保护装置动作, 切断电源造成事故, 或者
引起电网电压的下降, 影响其他负载的正常运行 。
因此, 直流电动机是不允许直接启动的, 即在启动时必须设法
限制电枢电流, 例如普通的 Z2型直流电动机, 规定电枢的瞬时电流
不得大于额定电流的 1.5～ 2倍 。
二、启动方法
限制直流电动机的启动电流, 一般有降压启动和电枢回路串电
阻启动两种方式 。
1,降压启动,
所谓降压启动即在启动瞬间, 降低供电电源电压, 随着转速的
升高, 反电势增大, 再逐步提高供电电压, 最后达到额定电压时,
电动机达到所要求的转速 。
2,电枢回路串电阻启动
启动时，电枢回路串接启动电阻 Rst,此时启动电流
Ist=UN/(Ra+Rst)将受外加启动电阻的限制。随着转速的升高，反电
势增大，再逐步切除外加电阻直到全部切除，电动机达到所要求的
转速。
电枢回路串电阻启动时电动机电枢电路和启动特性如图所示,
直线 1为电动机电枢回路串接启动电阻时的机械特性, 直线 2
为电动机的固有机械特性 。 启动电阻的大小就是保证启动电流为
额定值的两倍 。
电枢回路接入电网时, KM断开, 电动机工作在特性 1上, 在动
态转矩的作用下, 电动机速度上升 。 当速度上升到 a点时, KM闭合,
电动机的机械特性变为 2。 由于在切换电阻的瞬间, 机械惯性的作
用使电动机的转速不能突变, 在此瞬间速度维持不变, 即电动机的
工作点从 a点切换到 b点, 在动态转矩的作用下, 电动机的速度继续
上升直到稳定点 c。 c3-3.swf
从图中不难看出：当电动机的工作点从 a点切换到 b点时, 冲击
电流仍很大, 为了解决这种现象, 通常采用逐级 切除启动电阻 的方
法来实现 。 图所示为具有三段启动电阻的原理电路和启动特性 。
图中,1T －尖峰（最大）转矩； 2T －换接（最小）转矩
(1) 电枢接入电网时,KM1,KM2和 KM3均断开，电枢回路
串接外加电阻 Rad3=R1+R2+R3，此时，电动机工作在特性曲线 a，在
转矩 T1的作用下，转速沿曲线 a上升；
(2) 当速度上升使工作点到达 2时,KM1闭合，即切除电阻 R3,
此时电枢回路串外加电阻 Rad2=R1+R2，电动机的机械特性变为曲线
b。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，工作点由 2切换
到 3，速度又沿着曲线 b继续上升；
(3) 当速度上升使工作点到达 4时,KM1,KM2同时闭合，即
切除电阻 R2,R3,此时电枢回路串外加电阻 Rad1=R1，电动机的机
械特性变为曲线 c。由于机械惯性的作用，电动机的转速不能突变，
工作点由 4切换到 5，速度又沿着曲线 c继续上升；
(4) 当速度上升使工作点到达 6时,KM1,KM2,KM3同时闭
合，即切除电阻 R1,R2, R3，此时电枢回路无外加电阻，电动机
的机械特性变为固有特性曲线 d，由于机械惯性的作用，电动机的
转速不能突变，工作点由 6切换到 7，速度又沿着曲线 d继续上升直
到稳定工作点 8。 c3-4.swf
由上可见，启动级数愈多,T1,T2愈与平均转矩 2 21av TTT ??
接近，启动过程快而平稳，但所需的控制设备也就愈多。我国生
产的标准控制柜都是按快速启动原则设计的，一般启动电阻为
（ 3～ 4）段。
多级启动时,T
1,T2的数值需按照电动机的具体启动条件决
定，一般原则是保持每一级的最大转矩 T1（或最大电流 I1 ）不超过
电动机的允许值，而每次切换电阻时的 T2（或最小电流 I2 ）也基本
相同，一般选择,
? ? N1 2~6.1 TT ?
? ? N2 2.1~1.1 TT ?
