专题四十二 直流电动机的启动和反转（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题四十二 直流电动机的启动和反转（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.能准确识别全压启动、变阻器启动、降压启动的核心特征，并能根据电机容量、负载情况区分三种启动。

2.能完整阐述直流电动机反转的核心原理，并准确说明反转操作的关键禁忌。

3.能结合实际场景，快速分析故障原因，并针对性提出正确解决措施，具备基础的故障排查与应用能力。

4.能牢记启动过程中的关键操作逻辑，以及启动与反转的安全规范。

二、知识点梳理

一、直流电动机的启动

直流电动机从接通电源开始,转子转速由静止升高到额定值的过程,称为启动过程。启动过程中,不但转速变化,电流、转矩也在变化。直流电动机有全压启动、变阻器启动和降压启动三种方法。

1.全压启动

全压启动就是将电动机直接接到额定电压的电源上启动。图7-41所示为并励电动机的全压启动接线图,启动时先合励磁开关S1,以建立起磁场,然后合电枢开关S2进行启动。

并励电动机全压启动过程时电流与转速的关系曲线如图7-42所示。合闸后,电流ia很快上升到ISTR=U/R,产生启动转矩TST,在启动转矩作用下,电动机开始转动并产生反电动势-E。

随着转速n升高，-E逐渐增大，电流ia开始下降，电磁转矩也开始下降，于是转速缓慢上升，直到转矩与负载转矩相等时，转速才稳定下来，启动过程结束。

全压启动的优点是不需要其他设备、操作简便，缺点是启动电流大、启动转矩大、对工作机械冲击较大、对电网影响较大，只适用于小型电动机。

2.变阻器启动

变阻器启动就是在启动时,将一组启动变阻器RST串入电枢回路,以限制启动电流,待转速上升以后,再逐段将启动电阻切除,采取此法启动时的启动电流为

                     IST = U/Ra + RST                           （7-30）

只要 RST的数值选择适当,就能将启动电流限制在允许值范围内,一般限制在额定电流的2.5倍。

变阻器启动广泛应用于各种中小型直流电动机中,其优点是能根据需要限制启动电流;其缺点是变阻器较笨重,启动过程中消耗很多电能。

3.降压启动

降压启动就是在启动时通过暂时降低电动机供电电压的方法,来限制启动电流。降压启动要有一套可变电压的直流电源。目前不少场合已经采用晶闸管电路作为直流电动机的可调电源。电枢回路不必串联启动变阻器,直接与可调电源连接。使电压从零升至额定值,完成启动过程。但要注意,对励磁绕组的电压一开始就要加到额定值,否则启动电流仍很大,启动转矩却很小,以至不能启动。

二、直流电动机的反转

使用直流电动机的许多设备,常常要求电动机既能正转,又能反转,如龙门刨床工作台的往复运动、电车的前进和后退等。直流电动机的电磁转矩是由主磁通和电枢电流相互作用而产生的,改变其中任意一个的电流方向,就可以改变电磁转矩的方向。所以要使直流电动机反转的方法有两种:①保持电枢两端电压极性不变,把励磁绕组反接,使通过的励磁电流方向改变;②保持励磁绕组电流方向不变,把电枢绕组反接,使通过它的电流反向。如果两电流方向同时改变，则电动机旋转方向不变。

由于并励电动机的励磁绕组匝数很多,电感比较大,励磁电流方向改变时,会在绕组中产生很大的自感电动势,在开关处产生火花,损坏开关。实际上,一般都采用改变电枢电流方向的办法来改变电动机的旋转方向。

三、真题练讲

1.（2023年河北省统一考试）某15kW直流电动机启动时，采用电枢回路串电阻的方式，这种启动属于（ ）

A. 全压启动

B. 变阻器启动

C. 降压启动

D. 自耦变压器启动

答案：B

解析：电枢回路串电阻是变阻器启动的核心结构，通过电阻限制启动电流，属于变阻器启动；降压启动需改变电枢电压，而非串电阻。

2.（2021年河南省统一考试）下列关于全压启动的缺点，说法错误的是（ ）

A. 启动电流大

B. 可能导致电网电压波动

C. 适用于小容量电机

D. 可能损坏电机绕组

答案：C

解析：“适用于小容量电机”是全压启动的优点（适用场景），而非缺点；A、B、D均为全压启动的缺点（电流大、电网波动、损坏绕组）。

3.（2024年河北省统一考试）直流电动机采用降压启动时，启动电压通常为额定电压的（ ）

A. 10%-20%

B. 30%-50%

C. 70%-80%

D. 90%-100%

答案：B

解析：启动电压过高无法有效限制电流，过低则启动转矩不足，通常取额定电压的30%-50%，既能限制电流，又能保证足够的启动转矩。

4.（2021年河北省统一考试）变阻器启动中，启动完成后应将变阻器电阻（ ）

A. 全部接入

B. 部分接入

C. 全部切除

D. 保持不变

答案：C

解析：启动完成后，电机转速升高，电枢反电动势增大，电流已降至额定值，此时变阻器电阻若继续接入，会消耗电能并导致电机转速降低，因此需全部切除。

5.（2023年辽宁省统一考试）直流电动机反转的本质是改变（ ）

A. 电源电压大小

B. 电枢电流大小