Die drei Haupttypen von Gleichstrommotoren werden anhand ihrer Erregungsmethode (d. h. der Erzeugung des Statormagnetfelds) klassifiziert, nämlich: separat erregter Gleichstrommotor, parallel erregter Gleichstrommotor und reihenerregter Gleichstrommotor.
Sie weisen erhebliche Unterschiede in Struktur, Eigenschaften und Anwendungsszenarien auf, und zwar wie folgt:
1. Separat erregter Gleichstrommotor
Grundprinzip
Die Erregerwicklung des Stators (die Spule, die das Magnetfeld erzeugt) wird von einer unabhängigen Gleichstromquelle gespeist, die sich von der Ankerwicklung des Rotors (der Spule, die das elektromagnetische Drehmoment erzeugt) unterscheidet.
Die Schaltkreise der beiden sind voneinander getrennt und stören sich nicht gegenseitig.
Hauptmerkmale
Hohe Regelgenauigkeit: Erregerstrom und Ankerstrom lassen sich unabhängig voneinander einstellen, sodass die Regelung von Drehzahl und Drehmoment sehr präzise ist.
Großer Drehzahlbereich: Durch die Anpassung des Erregerstroms kann eine große Bandbreite an Drehzahlregelungen über oder unter der Nenndrehzahl erreicht werden.
Hohe Kosten: Da eine zusätzliche unabhängige Erregerstromversorgung erforderlich ist, sind die anfänglichen Gerätekosten und die Schaltungskomplexität höher.
Typische Anwendungen
Geeignet für Szenarien, die eine hohe Regelgenauigkeit erfordern, wie zum Beispiel:
Industrielle Werkzeugmaschinen (Drehmaschinen, Fräsmaschinen usw.)
Roboter-Servosystem
Traktionskontrolle von Elektrofahrzeugen
2. Nebenschluss-Gleichstrommotor
Grundprinzip
Die Erregerwicklung des Stators ist parallel zur Ankerwicklung des Rotors geschaltet und beide teilen sich die gleiche Gleichstromversorgung.
Der Widerstand der Erregerwicklung ist hoch, sodass der durchfließende Erregerstrom klein und stabil ist.
Hauptmerkmale
Stabile Drehzahl: Bei Lastwechseln sind die Drehzahlschwankungen minimal und bleiben nahezu konstant (da der Erregerstrom nicht von der Last beeinflusst wird, ist die magnetische Feldstärke stabil).
Mäßiges Drehmoment: Das Anlaufdrehmoment ist mäßig, geeignet für einen reibungslosen Betrieb der Geräte und nicht für den Anlauf unter hoher Last.
Einfache Struktur: Keine unabhängige Erregerstromversorgung erforderlich, einfache Wartung und geringere Kosten als bei anderen Erregermotoren.
Typische Anwendungen
Geeignet für Geräte, die eine stabile Drehzahl erfordern, wie zum Beispiel:
Kreiselwasserpumpe, Ventilator
Förderband, Kompressor
Druckmaschinen, Textilmaschinen
3. Serieller Gleichstrommotor
Grundprinzip
Die Erregerwicklung des Stators ist in Reihe mit der Ankerwicklung des Rotors geschaltet, und durch die Erregerwicklung und die Ankerwicklung fließt der gleiche Strom, sodass die magnetische Feldstärke proportional zum Ankerstrom ist.
Hauptmerkmale
Extrem hohes Anlaufdrehmoment: Beim Anlaufen ist der Ankerstrom am höchsten und das Magnetfeld am stärksten, wodurch ein Anlaufdrehmoment erzeugt werden kann, das das anderer Gleichstrommotortypen bei weitem übertrifft.
Die Geschwindigkeit ändert sich dramatisch mit der Last: Wenn die Last reduziert wird, steigt die Geschwindigkeit stark an (und kann sogar den Motor durch „Fliegen“ beschädigen);
Bei steigender Belastung nimmt die Geschwindigkeit deutlich ab.
Robuste Struktur: Die Erregerwicklung hat einen geringen Widerstand, wenige Windungen, eine einfache und langlebige Struktur und ist für raue Arbeitsbedingungen geeignet.
Typische Anwendungen
Geeignet für Hochleistungsgeräte, die ein übermäßiges Anlaufdrehmoment erfordern, wie zum Beispiel:
Elektrolokomotiven, Straßenbahnen
Kran, Winde
Anlasser für Verbrennungsmotoren (z. B. Autoanlasser)