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Die Erregungsart eines Gleichstrommotors bestimmt direkt dessen Magnetfeldquelle und Betriebseigenschaften. Die Klärung der Klassifizierung verschiedener Erregungsarten und ihrer Leistungsmerkmale ist entscheidend für das Verständnis, wie sich der Motor an unterschiedliche Arbeitsbedingungen anpasst, und bietet zudem eine wichtige Grundlage für die Auswahl in praktischen Anwendungen.
Die Erregungsarten von Gleichstrommotoren werden hauptsächlich anhand der Verbindungsbeziehung zwischen Feldwicklung und Ankerwicklung klassifiziert. Zu den gängigen Typen gehören Fremderregung, Nebenschlusserregung, Reihenerregung und Verbunderregung. Die Leistungsmerkmalen der einzelnen Typen unterscheiden sich deutlich:
Erstens der fremderregte Gleichstrommotor. Seine Feldwicklung ist völlig unabhängig von der Ankerwicklung. Der Feldstrom wird von einer externen, unabhängigen Gleichstromquelle geliefert und steht in keiner Verbindung zur Ankerspannung oder zum Ankerstrom. Hinsichtlich der Leistungsmerkmale ist der Hauptmagnetfluss des fremderregten Motors stabil und wird nicht durch Änderungen des Ankerstroms beeinflusst. Daher ist die Drehzahlstabilität hoch, und selbst bei Lastschwankungen bleiben die Drehzahländerungen gering. Gleichzeitig kann eine Drehzahlerhöhung bei schwachem Feld durch unabhängige Anpassung des Feldstroms erreicht werden, oder eine gleichmäßige Drehzahlregelung unterhalb der Nenndrehzahl kann durch Anpassung der Ankerspannung realisiert werden, was einen großen Drehzahlregelbereich und eine hohe Genauigkeit ermöglicht. Dieser Motortyp benötigt jedoch eine zusätzliche, unabhängige Erregerstromquelle, was zu relativ hohen Gerätekosten führt. Er eignet sich für Szenarien mit hohen Anforderungen an Drehzahlstabilität und Drehzahlregelgenauigkeit, wie z. B. den Antrieb von Präzisionsspindeln für Werkzeugmaschinen und Gleichstromtachogeneratoren.
Zweitens: der nebenschlusserregte Gleichstrommotor. Die Feldwicklung ist parallel zur Ankerwicklung an dieselbe Gleichstromquelle angeschlossen. Der Feldstrom wird durch die Versorgungsspannung bestimmt und steht in keiner Beziehung zum Ankerstrom. Die Leistung ist ähnlich wie bei einem fremderregten Motor. Der Hauptmagnetfluss ist relativ stabil, die Drehzahl wird weniger stark von der Last beeinflusst und die Betriebseigenschaften sind stabil. Da keine unabhängige Erregerquelle erforderlich ist, ist der Aufbau einfacher und die Kosten geringer als bei einem fremderregten Motor. Es ist jedoch zu beachten, dass bei einer plötzlichen Trennung der Nebenschlusswicklung der Hauptmagnetfluss stark abnimmt und die Ankerdrehzahl deutlich ansteigt, was zu einem „Durchgehen“ führen kann. Daher ist in der Praxis ein Feldstromkreisschutz erforderlich. Der nebenschlusserregte Motor eignet sich für Szenarien mit geringen Laständerungen und bestimmten Anforderungen an die Drehzahlstabilität, wie z. B. für den Antrieb von Wasserpumpen, Lüftern und Förderbändern.
Drittens: der reihenfolgeerregte Gleichstrommotor. Die Feldwicklung ist in Reihe mit der Ankerwicklung geschaltet, sodass der Feldstrom dem Ankerstrom entspricht. Der Hauptmagnetfluss dieses Motortyps ändert sich stark mit dem Ankerstrom (Last): Steigt die Last, steigt der Ankerstrom, der Hauptmagnetfluss wird stärker und die Drehzahl sinkt stark; sinkt die Last, sinkt der Ankerstrom, der Hauptmagnetfluss wird schwächer und die Drehzahl steigt deutlich an. Dies ist die Eigenschaft „hohe Drehzahl bei geringer Last und niedrige Drehzahl bei hoher Last“. Gleichzeitig ist beim Starten des reihenfolgeerregten Motors der Ankerstrom hoch und der Hauptmagnetfluss stark, sodass er ein hohes Anlaufdrehmoment aufweist und sich für Szenarien eignet, die ein Starten mit hoher Last erfordern. Aufgrund der starken Drehzahlschwankungen mit der Last und der Tendenz zum „Durchgehen“ bei geringer Last ist der reihenfolgeerregte Motor jedoch nicht für Situationen geeignet, die hohe Anforderungen an die Drehzahlstabilität stellen. Es wird hauptsächlich in Geräten verwendet, die ein großes Anlaufdrehmoment erfordern und Drehzahlschwankungen zulassen, wie z. B. dem Fahrmotor von Elektrofahrzeugen, dem Hebemechanismus von Kränen und Elektrowerkzeugen.
Viertens: Der kumulativ erregte Gleichstrommotor. Dieser Motortyp besitzt sowohl eine Nebenschluss- als auch eine Reihenschlusswicklung. Der Hauptmagnetfluss wird durch die Überlagerung der magnetischen Durchflutung der beiden Wicklungen eingestellt. Man unterscheidet zwei Typen: den kumulativ erregten Gleichstrommotor (die magnetische Durchflutung der Reihenschlusswicklung wirkt in die gleiche Richtung wie die des Nebenschlusses) und den differenziellen Gleichstrommotor (die Richtungen sind entgegengesetzt). Der kumulativ erregte Gleichstrommotor ist am weitesten verbreitet. Sein Hauptmagnetfluss wird hauptsächlich durch die Nebenschlusswicklung bestimmt (zur Gewährleistung einer stabilen Drehzahl). Die Reihenschlusswicklung kann den Hauptmagnetfluss bei steigender Last verstärken und so das elektromagnetische Drehmoment erhöhen. Er vereint die Vorteile des Nebenschlussmotors (stabile Drehzahl) mit denen des Reihenschlussmotors (hohes Anlaufdrehmoment). Der Drehzahländerungsbereich mit der Last liegt zwischen dem des Nebenschlussmotors und des Reihenschlussmotors. Er eignet sich für Anwendungen mit starken Lastschwankungen, bei denen sowohl eine stabile Drehzahl als auch ein hohes Anlaufdrehmoment erforderlich sind, wie z. B. Schiffsantriebe und der Antrieb großer Kompressoren. Bei einem Differential-Compound-Erregermotor wird bei steigender Last der Hauptmagnetfluss schwächer und stattdessen die Drehzahl erhöht, was zu einer schlechten Betriebsstabilität führt und ihn daher in der Praxis selten einsetzt.
