Щеточный электродвигатель постоянного тока — это электродвигатель с внутренней коммутацией , предназначенный для работы от источника постоянного тока и использующий для контакта электрическую щетку .
Щеточные двигатели были первым коммерчески важным применением электроэнергии для приведения в действие механической энергии, и системы распределения постоянного тока использовались более 100 лет для работы двигателей в коммерческих и промышленных зданиях. Щеточные двигатели постоянного тока могут изменять скорость, изменяя рабочее напряжение или силу магнитного поля. В зависимости от соединений поля с источником питания характеристики скорости и крутящего момента щеточного двигателя могут быть изменены для обеспечения постоянной скорости или скорости, обратно пропорциональной механической нагрузке. Щеточные двигатели продолжают использоваться для электрических тяговых установок, кранов, бумагоделательных машин и сталепрокатных станов. Поскольку щетки изнашиваются и требуют замены, бесщеточные двигатели постоянного тока , использующие силовые электронные устройства, вытеснили щеточные двигатели из многих областей применения.
На следующих рисунках показан простой двухполюсный щеточный двигатель постоянного тока.
Когда ток проходит через катушку, намотанную вокруг мягкого железного сердечника, расположенного внутри внешнего магнитного поля, на сторону положительного полюса действует сила, направленная вверх, в то время как на другую сторону действует сила, направленная вниз. Согласно правилу левой руки Флеминга , силы оказывают вращающее воздействие на катушку, заставляя ее вращаться. Чтобы заставить двигатель вращаться в постоянном направлении, коммутаторы «постоянного тока» меняют направление тока на противоположное каждые полцикла (в двухполюсном двигателе), тем самым заставляя двигатель продолжать вращаться в том же направлении.
Проблема с двигателем, показанным выше, заключается в том, что когда плоскость катушки параллельна магнитному полю, т. е. когда полюса ротора находятся под углом 90 градусов к полюсам статора, крутящий момент равен нулю. На рисунках выше это происходит, когда сердечник катушки находится в горизонтальном положении — положение, которого он вот-вот достигнет на предпоследнем рисунке справа. Двигатель не сможет запуститься в этом положении. Однако, как только он будет запущен, он продолжит вращаться через это положение по инерции.
Есть вторая проблема с этой простой конструкцией полюсов. В положении нулевого крутящего момента обе щетки коммутатора касаются (соединяют) обе пластины коммутатора, что приводит к короткому замыканию. Силовые провода закорочены вместе через пластины коммутатора, и катушка также закорочена через обе щетки (катушка закорочена дважды, один раз через каждую щетку независимо). Обратите внимание, что эта проблема не зависит от проблемы с незапуском, описанной выше; даже если бы в катушке в этом положении был высокий ток, крутящий момент все равно был бы нулевым. Проблема здесь в том, что это короткое замыкание бесполезно потребляет энергию, не производя никакого движения (и даже никакого тока катушки). В демонстрации с питанием от слаботочной батареи это короткое замыкание обычно не считается вредным. Однако, если бы двухполюсный двигатель был спроектирован для выполнения реальной работы с выходной мощностью в несколько сотен ватт, это закорачивание могло бы привести к сильному перегреву коммутатора, повреждению щеток и потенциальному привариванию щеток — если они были металлическими — к коммутатору. Угольные щетки, которые часто используются, не свариваются. В любом случае, такое короткое замыкание очень расточительно, быстро разряжает аккумуляторы и, как минимум, требует, чтобы компоненты источника питания были спроектированы по гораздо более высоким стандартам, чем было бы необходимо для работы двигателя без короткого замыкания.
Одно из простых решений — сделать зазор между пластинами коллектора шире, чем концы щеток. Это увеличивает диапазон угловых положений с нулевым крутящим моментом, но устраняет проблему короткого замыкания; если двигатель начинает вращаться под действием внешней силы, он будет продолжать вращаться. С этой модификацией его также можно эффективно выключить, просто застопорив (остановив) в положении в диапазоне углов с нулевым крутящим моментом (т. е. при неконтактном коллекторе). Такая конструкция иногда встречается в самодельных двигателях для хобби, например, для научных выставок, и такие конструкции можно найти в некоторых опубликованных книгах по научным проектам. Явным недостатком этого простого решения является то, что двигатель теперь дважды за оборот совершает по инерции значительную дугу вращения, а крутящий момент является импульсным. Это может работать для электрических вентиляторов или для поддержания вращения маховика, но есть много применений, даже когда запуск и остановка не нужны, для которых этого совершенно недостаточно, например, приведение в действие кабестана ленточного транспортера или любой подобный случай, когда требуется частое и быстрое ускорение и замедление. Другим недостатком является то, что, поскольку катушки имеют определенную степень самоиндукции , ток, текущий в них, не может внезапно прекратиться. Ток пытается перескочить через зазор между сегментом коллектора и щеткой, вызывая искрение.
Даже для вентиляторов и маховиков, явные недостатки, остающиеся в этой конструкции, особенно то, что она не запускается сама из всех положений, делают ее непрактичной для рабочего использования, особенно с учетом лучших альтернатив, которые существуют. В отличие от демонстрационного двигателя выше, двигатели постоянного тока обычно проектируются с более чем двумя полюсами, могут запускаться из любого положения и не имеют положения, в котором ток может течь без создания электродвижущей силы путем прохождения через некоторую катушку. Многие распространенные небольшие щеточные двигатели постоянного тока, используемые в игрушках и небольших бытовых приборах, самые простые серийно производимые двигатели постоянного тока, которые можно найти, имеют трехполюсные якоря. Щетки теперь могут соединять два соседних сегмента коллектора, не вызывая короткого замыкания. Эти трехполюсные якоря также имеют то преимущество, что ток от щеток протекает либо через две катушки последовательно, либо только через одну катушку. Начиная с тока в отдельной катушке, составляющего половину его номинального значения (в результате протекания через две катушки последовательно), он возрастает до своего номинального значения, а затем падает до половины этого значения. Затем последовательность продолжается с током в обратном направлении. Это приводит к более близкому пошаговому приближению к идеальному синусоидальному току катушки, создавая более равномерный крутящий момент, чем двухполюсный двигатель, где ток в каждой катушке ближе к прямоугольной волне. Поскольку изменения тока вдвое меньше, чем у сопоставимого двухполюсного двигателя, дуга на щетках, следовательно, меньше.
Если вал двигателя постоянного тока вращается внешней силой, двигатель будет действовать как генератор и вырабатывать Электродвижущую силу (ЭДС). Во время нормальной работы вращение двигателя создает напряжение, известное как противо-ЭДС (ПЭДС) или обратная ЭДС, поскольку оно противодействует приложенному напряжению на двигателе. Обратная ЭДС является причиной того, что двигатель при свободном вращении не имеет такого же низкого электрического сопротивления, как провод, содержащийся в его обмотке. Это та же ЭДС, которая вырабатывается, когда двигатель используется в качестве генератора (например, когда электрическая нагрузка, такая как лампочка, помещена на клеммы двигателя, а вал двигателя приводится в движение внешним крутящим моментом). Таким образом, общее падение напряжения на двигателе состоит из падения напряжения ПЭДС и паразитного падения напряжения, возникающего из-за внутреннего сопротивления обмоток якоря. Ток через двигатель определяется следующим уравнением:
Механическая мощность, вырабатываемая двигателем, определяется по формуле:
Когда ненагруженный двигатель постоянного тока вращается, он генерирует обратную электродвижущую силу, которая сопротивляется току, приложенному к двигателю. Ток через двигатель падает по мере увеличения скорости вращения, и у свободно вращающегося двигателя ток очень мал. Только когда к двигателю приложена нагрузка, которая замедляет ротор, ток, потребляемый двигателем, увеличивается.
В динамо плоскость, проходящая через центры контактных зон, где пара щеток касается коммутатора, и параллельная оси вращения якоря, называется коммутационной плоскостью . На этой схеме коммутационная плоскость показана только для одной из щеток, предполагая, что другая щетка контактирует с другой стороны коммутатора с радиальной симметрией, под углом 180 градусов к показанной щетке.
В реальном динамо поле никогда не бывает идеально однородным. Вместо этого, когда ротор вращается, он индуцирует эффекты поля, которые тянут и искажают магнитные линии внешнего невращающегося статора.
Чем быстрее вращается ротор, тем больше степень искажения поля. Поскольку динамо работает наиболее эффективно, когда поле ротора находится под прямым углом к полю статора, необходимо либо замедлить, либо продвинуть положение щетки, чтобы поле ротора заняло правильное положение под прямым углом к искаженному полю.
Эти полевые эффекты меняются на противоположные, когда направление спина меняется на противоположное. Поэтому трудно построить эффективное обратимое коммутируемое динамо, поскольку для достижения наибольшей напряженности поля необходимо переместить щетки на противоположную сторону от нормальной нейтральной плоскости.
Эффект можно считать чем-то похожим на опережение зажигания в двигателе внутреннего сгорания. Обычно динамо, которое было разработано для работы на определенной фиксированной скорости, будет иметь свои щетки, постоянно закрепленные для выравнивания поля для максимальной эффективности на этой скорости. [1]
Машины постоянного тока с обмотками статора компенсируют искажения с помощью коммутирующих обмоток возбуждения и компенсационных обмоток .
Коллекторные двигатели постоянного тока изготавливаются с фазными роторами и статорами с фазными или постоянными магнитами.
Традиционно катушки возбуждения существуют в четырех основных форматах: с раздельным возбуждением (sepex), с последовательной намоткой, с параллельной намоткой и комбинация последних двух; со смешанной намоткой.
В последовательном двигателе катушки возбуждения соединены электрически последовательно с катушками якоря (через щетки). В параллельном двигателе катушки возбуждения соединены параллельно или «шунтированы» к катушкам якоря. В отдельно возбуждаемом (sepex) двигателе катушки возбуждения питаются от независимого источника, такого как двигатель -генератор , и ток возбуждения не зависит от изменений тока якоря. Система sepex иногда использовалась в тяговых двигателях постоянного тока для облегчения контроля пробуксовки колес .
Типы с постоянным магнитом имеют некоторые преимущества в производительности по сравнению с типами постоянного тока, возбужденными, синхронными и стали преобладающими в приложениях с дробной мощностью. Они меньше, легче, эффективнее и надежнее других электрических машин с одиночным питанием . [2]
Первоначально все крупные промышленные двигатели постоянного тока использовали намотанные полевые или роторные магниты. Постоянные магниты традиционно применялись только в небольших двигателях, поскольку было трудно найти материал, способный удерживать поле высокой напряженности. Только недавно достижения в области технологии материалов позволили создать высокоинтенсивные постоянные магниты, такие как неодимовые магниты , что позволило разработать компактные, мощные двигатели без дополнительного объема катушек возбуждения и средств возбуждения. Но по мере того, как эти высокопроизводительные постоянные магниты стали все больше применяться в системах электродвигателей или генераторов, возникли и другие проблемы (см. Синхронный генератор с постоянными магнитами ).
Традиционно поле применялось радиально — внутрь и от оси вращения двигателя. Однако в некоторых конструкциях поле течет вдоль оси двигателя, при этом ротор пересекает линии поля по мере своего вращения. Это позволяет создавать гораздо более сильные магнитные поля, особенно если используются решетки Хальбаха . Это, в свою очередь, дает мощность двигателю на более низких скоростях. Однако сфокусированная плотность потока не может подняться выше ограниченной остаточной плотности потока постоянного магнита, несмотря на высокую коэрцитивность, и, как и во всех электрических машинах, плотность потока насыщения магнитного сердечника является конструктивным ограничением.
Как правило, скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна ЭДС в его катушке (= напряжению, приложенному к нему, минус напряжение, потерянное на его сопротивлении), а крутящий момент пропорционален току. Регулирование скорости может быть достигнуто с помощью переменного напряжения батареи, переменного напряжения питания, резисторов или электронного управления. Пример моделирования можно найти здесь [3] и. [4] Направление вращения двигателя постоянного тока с обмоткой можно изменить, изменив либо соединения поля, либо соединения якоря, но не оба. Обычно это делается с помощью специального набора контакторов (контакторов направления). Эффективное напряжение можно изменить, вставив последовательный резистор или с помощью электронно-управляемого коммутационного устройства, сделанного из тиристоров , транзисторов или, ранее, ртутных дуговых выпрямителей . [5]
Последовательно-параллельное управление было стандартным методом управления тяговыми двигателями железной дороги до появления силовой электроники . Электровоз или поезд обычно имел четыре двигателя, которые могли быть сгруппированы тремя различными способами:
Это обеспечивало три скорости движения с минимальными потерями на сопротивление. Для запуска и ускорения дополнительный контроль обеспечивался сопротивлениями. Эта система была заменена электронными системами управления.
Скорость двигателя постоянного тока можно увеличить путем ослабления поля. Уменьшение напряженности поля осуществляется путем последовательного включения сопротивления с шунтирующим полем или путем включения сопротивлений вокруг последовательно соединенной обмотки возбуждения для уменьшения тока в обмотке возбуждения. Когда поле ослабевает, обратная ЭДС уменьшается, поэтому через обмотку якоря протекает больший ток, что увеличивает скорость. Ослабление поля используется не само по себе, а в сочетании с другими методами, такими как последовательно-параллельное управление.
В схеме, известной как прерыватель , среднее напряжение, подаваемое на двигатель, изменяется путем очень быстрого переключения напряжения питания. Поскольку отношение «включено» к «выключено» изменяется для изменения среднего приложенного напряжения, скорость двигателя изменяется. Процент времени «включено», умноженный на напряжение питания, дает среднее напряжение, подаваемое на двигатель. Таким образом, при напряжении питания 100 В и времени «включено» 25 % среднее напряжение на двигателе будет составлять 25 В. Во время «выключено» индуктивность якоря заставляет ток продолжать проходить через диод, называемый «обратным диодом», параллельно с двигателем. В этой точке цикла ток питания будет равен нулю, и поэтому средний ток двигателя всегда будет выше тока питания, если только процент времени «включено» не равен 100 %. При 100 % времени «включено» ток питания и ток двигателя равны. Быстрое переключение тратит меньше энергии, чем последовательные резисторы. Этот метод также называется широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и часто управляется микропроцессором. Иногда устанавливается выходной фильтр , чтобы сгладить среднее напряжение, подаваемое на двигатель, и снизить шум двигателя.
Поскольку двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением развивает максимальный крутящий момент на низкой скорости, он часто используется в тяговых устройствах, таких как электровозы и трамваи . Другое применение — стартеры для бензиновых и небольших дизельных двигателей. Последовательные двигатели никогда не должны использоваться в устройствах, где привод может выйти из строя (например, ременные приводы). По мере ускорения двигателя ток якоря (и, следовательно, поля) уменьшается. Уменьшение поля приводит к ускорению двигателя, и в экстремальных случаях двигатель может даже разрушить себя, хотя это гораздо меньшая проблема для двигателей с воздушным охлаждением (с самоприводными вентиляторами). Это может быть проблемой для железнодорожных двигателей в случае потери сцепления, поскольку, если их быстро не взять под контроль, двигатели могут достигать скорости, намного превышающей нормальную. Это может не только вызвать проблемы для самих двигателей и передач, но из-за разницы скоростей между рельсами и колесами это также может привести к серьезному повреждению рельсов и колесных бандажей, поскольку они быстро нагреваются и остывают. Ослабление поля используется в некоторых электронных элементах управления для увеличения максимальной скорости электромобиля. Простейшая форма использует контактор и резистор ослабления поля; электронный элемент управления отслеживает ток двигателя и включает резистор ослабления поля в цепь, когда ток двигателя падает ниже заданного значения (это будет, когда двигатель будет на полной расчетной скорости). После включения резистора в цепь двигатель увеличит скорость выше своей нормальной скорости при номинальном напряжении. Когда ток двигателя увеличивается, элемент управления отключит резистор, и будет доступен крутящий момент на низкой скорости.
Управление Ward Leonard обычно используется для управления двигателем постоянного тока с параллельным или смешанным возбуждением и разработано как метод обеспечения двигателя с регулируемой скоростью от источника переменного тока, хотя оно не лишено своих преимуществ в схемах постоянного тока. Источник переменного тока используется для управления двигателем переменного тока, обычно асинхронным двигателем, который приводит в действие генератор постоянного тока или динамо-машину . Выход постоянного тока от якоря напрямую подключен к якорю двигателя постоянного тока (иногда, но не всегда, идентичной конструкции). Обмотки возбуждения шунта обеих машин постоянного тока независимо возбуждаются через переменные резисторы. Чрезвычайно хорошее управление скоростью от покоя до полной скорости и постоянный крутящий момент можно получить, изменяя ток возбуждения генератора и/или двигателя. Этот метод управления был фактическим методом с момента его разработки, пока его не заменили твердотельные тиристорные системы. Он нашел применение практически в любой среде, где требовалось хорошее управление скоростью, от пассажирских лифтов до больших подъемных механизмов шахтных стволов и даже промышленного технологического оборудования и электрических кранов. Его основным недостатком было то, что для реализации схемы требовалось три машины (пять в очень больших установках, поскольку машины постоянного тока часто дублировались и управлялись тандемным переменным резистором). Во многих приложениях двигатель-генераторная установка часто оставалась постоянно работающей, чтобы избежать задержек, которые в противном случае были бы вызваны ее запуском по мере необходимости. Хотя электронные (тиристорные) контроллеры заменили большинство малых и средних систем Уорда-Леонарда, некоторые очень большие (тысячи лошадиных сил) остаются в эксплуатации. Токи возбуждения намного ниже токов якоря, что позволяет тиристорному блоку среднего размера управлять гораздо большим двигателем, чем он мог бы управлять напрямую. Например, в одной установке тиристорный блок на 300 ампер управляет полем генератора. Выходной ток генератора превышает 15 000 ампер, что было бы непомерно дорого (и неэффективно) для прямого управления тиристорами.
Характеристики скорости и крутящего момента двигателя постоянного тока изменяются в зависимости от трех различных источников намагничивания: отдельно возбуждаемого поля, самовозбуждающегося поля или постоянного поля, которые используются выборочно для управления двигателем в диапазоне механической нагрузки. Самовозбуждающиеся двигатели могут быть последовательными, параллельными или соединенными с якорем.
Определять
Противо-ЭДС двигателя постоянного тока пропорциональна произведению общей силы потока машины и скорости якоря:
Входное напряжение двигателя постоянного тока должно преодолевать противоэдс, а также падение напряжения, создаваемое током якоря на сопротивлении двигателя, то есть суммарное сопротивление на щетках, обмотке якоря и последовательной обмотке возбуждения, если таковая имеется:
Крутящий момент двигателя постоянного тока пропорционален произведению тока якоря на общую силу потока машины: [10] [11] [12]
где
С
у нас есть [13] [14] [15]
где
При параллельном подключении высокоомной обмотки возбуждения двигателя с параллельным возбуждением к якорю, V m , R m и Ø постоянны, так что регулировка скорости от холостого хода до полной нагрузки редко превышает 5%. [16] Регулирование скорости осуществляется тремя способами: [17]
Последовательный двигатель реагирует на возросшую нагрузку замедлением; ток увеличивается, и крутящий момент увеличивается пропорционально квадрату тока, поскольку один и тот же ток течет как в якоре, так и в обмотках возбуждения. Если двигатель заглох, ток ограничивается только общим сопротивлением обмоток, а крутящий момент может быть очень высоким, но существует опасность перегрева обмоток. Последовательные двигатели широко использовались в качестве тяговых двигателей на железнодорожном транспорте [18] любого типа, но постепенно вытесняются в пользу асинхронных двигателей переменного тока с питанием от инвертора мощности . ПротивоЭДС помогает сопротивлению якоря ограничивать ток через якорь. Когда питание впервые подается на двигатель, якорь не вращается, противоЭДС равна нулю, и единственным фактором, ограничивающим ток якоря, является сопротивление якоря. [19] Поскольку предполагаемый ток через якорь очень велик, возникает необходимость в дополнительном сопротивлении последовательно с якорем для ограничения тока до тех пор, пока вращение двигателя не сможет создать противоЭДС. По мере увеличения скорости вращения двигателя сопротивление постепенно уменьшается.
Наиболее примечательной характеристикой последовательного двигателя постоянного тока является то, что его скорость почти полностью зависит от крутящего момента, необходимого для приведения в действие нагрузки. Это подходит для больших инерционных нагрузок, поскольку двигатель разгоняется от максимального крутящего момента, а крутящий момент постепенно уменьшается по мере увеличения скорости.
Поскольку скорость последовательного двигателя может быть опасно высокой, последовательные двигатели часто подключаются к нагрузке через редуктор или напрямую. [20]
Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами характеризуется линейной зависимостью между моментом остановки, когда момент максимален при неподвижном валу, и скоростью холостого хода без приложенного момента вала и максимальной выходной скоростью. Между этими двумя точками оси скорости существует квадратичная зависимость мощности. [21]
Чтобы продлить срок службы двигателя постоянного тока, защитные устройства [22] и контроллеры двигателя используются для защиты его от механических повреждений, избыточной влажности, высокого диэлектрического напряжения и высокой температуры или тепловой перегрузки. [23] Эти защитные устройства определяют условия неисправности двигателя [24] и либо активируют сигнализацию, чтобы уведомить оператора, либо автоматически обесточивают двигатель при возникновении неисправного состояния. Для условий перегрузки двигатели защищены тепловыми реле перегрузки . Биметаллические тепловые защитные устройства от перегрузки встроены в обмотки двигателя и изготовлены из двух разнородных металлов. Они сконструированы таким образом, что биметаллические полосы будут изгибаться в противоположных направлениях при достижении заданной температуры, чтобы разомкнуть цепь управления и обесточить двигатель. Нагреватели представляют собой внешние тепловые защитные устройства от перегрузки, соединенные последовательно с обмотками двигателя и установленные в контакторе двигателя . Нагреватели для припоя плавятся в условиях перегрузки, что заставляет цепь управления двигателем обесточить двигатель. Биметаллические нагреватели функционируют так же, как встроенные биметаллические защитные устройства. Предохранители и автоматические выключатели являются защитами от перегрузки по току или короткого замыкания . Реле замыкания на землю также обеспечивают защиту от перегрузки по току. Они контролируют электрический ток между обмотками двигателя и заземлением системы . В двигателях-генераторах реле обратного тока предотвращают разрядку батареи и запуск генератора. Поскольку потеря поля двигателя постоянного тока может привести к опасному разгону или превышению скорости, реле потери поля [25] подключаются параллельно полю двигателя для определения тока поля. Когда ток поля падает ниже заданного значения, реле обесточивает якорь двигателя. Состояние блокировки ротора не позволяет двигателю разгоняться после начала его пусковой последовательности. Дистанционные реле защищают двигатели от неисправностей из-за блокировки ротора. Защита двигателя от пониженного напряжения обычно встроена в контроллеры двигателей или пускатели. Кроме того, двигатели можно защитить от перенапряжений или скачков напряжения с помощью изолирующих трансформаторов , оборудования для кондиционирования питания , MOV , разрядников и фильтров гармоник. Условия окружающей среды, такие как пыль, взрывоопасные пары, вода и высокие температуры окружающей среды, могут отрицательно влиять на работу двигателя постоянного тока. Для защиты двигателя от этих условий окружающей среды Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) и Международная электротехническая комиссия (IEC) стандартизировали корпус двигателя [26]конструкции, основанные на защите окружающей среды от загрязняющих веществ, которые они обеспечивают. Современное программное обеспечение также может быть использовано на этапе проектирования, например Motor-CAD , чтобы помочь повысить тепловой КПД двигателя.
Противо-ЭДС помогает сопротивлению якоря ограничивать ток через якорь. Когда питание впервые подается на двигатель, якорь не вращается. В этот момент противо-ЭДС равна нулю, и единственным фактором, ограничивающим ток якоря, является сопротивление и индуктивность якоря. Обычно сопротивление якоря двигателя составляет менее 1 Ом; поэтому ток через якорь будет очень большим при подаче питания. Этот ток может вызвать чрезмерное падение напряжения, влияющее на другое оборудование в цепи, и даже привести к срабатыванию устройств защиты от перегрузки.
Поэтому возникает необходимость в дополнительном сопротивлении последовательно с якорем для ограничения тока до тех пор, пока вращение двигателя не сможет создать противо-ЭДС. По мере того, как вращение двигателя нарастает, сопротивление постепенно отключается.
Когда впервые была разработана электрическая и DC-двигательная технология, большая часть оборудования постоянно обслуживалась оператором, обученным управлению двигательными системами. Самые первые системы управления двигателями были почти полностью ручными, с обслуживающим персоналом, который запускал и останавливал двигатели, чистил оборудование, ремонтировал любые механические неисправности и т. д.
Первые пускатели двигателей постоянного тока также были полностью ручными, как показано на этом изображении. Обычно оператору требовалось около десяти секунд, чтобы медленно переместить реостат по контактам, чтобы постепенно увеличить входную мощность до рабочей скорости. Было два разных класса этих реостатов, один использовался только для запуска, а другой для запуска и регулирования скорости. Пусковой реостат был менее дорогим, но имел меньшие элементы сопротивления, которые сгорали, если требовалось запустить двигатель на постоянной пониженной скорости.
Этот стартер включает в себя функцию магнитного удержания без напряжения, которая заставляет реостат возвращаться в положение «выкл.» при потере питания, так что двигатель позже не пытается перезапуститься в положении полного напряжения. Он также имеет защиту от перегрузки по току , которая переводит рычаг в положение «выкл.» при обнаружении чрезмерного тока сверх установленного значения. [27]
Входные провода питания называются L1 и L2. Как следует из названия, есть только три соединения со стартером, одно для входящего питания, одно для якоря и одно для поля. Соединения с якорем называются A1 и A2. Концы катушки возбуждения называются F1 и F2. Для управления скоростью реостат поля соединен последовательно с шунтирующим полем. Одна сторона линии соединена с рычагом стартера. Рычаг подпружинен, поэтому он вернется в положение «Выкл.», если не удерживается ни в каком другом положении.
Четырехточечный стартер устраняет недостаток трехточечного стартера. В дополнение к тем же трем точкам, которые использовались в трехточечном стартере, другая сторона линии, L1, является четвертой точкой, подведенной к стартеру, когда рычаг перемещается из положения «Выкл». Катушка удерживающего магнита подключена поперек линии. Удерживающий магнит и пусковые резисторы функционируют так же, как в трехточечном стартере.
