De excitatiemodus van een gelijkstroommotor bepaalt direct de bron van het magnetische veld en de bedrijfskarakteristieken. Het verduidelijken van de classificatie van verschillende excitatiemodi en hun prestatiekenmerken is cruciaal om te begrijpen hoe de motor zich aanpast aan verschillende bedrijfsomstandigheden en biedt tevens een belangrijke basis voor selectie in praktische toepassingen.
De excitatiemodi van gelijkstroommotoren worden voornamelijk geclassificeerd op basis van de verbinding tussen de veldwikkeling en de ankerwikkeling. De meest voorkomende typen zijn afzonderlijk bekrachtigd, shuntbekrachtigd, seriebekrachtigd en samengesteld bekrachtigd, met aanzienlijke verschillen in prestatiekenmerken tussen elk type:
Ten eerste de afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommotor. De veldwikkeling is volledig onafhankelijk van de ankerwikkeling. De veldstroom wordt geleverd door een externe, onafhankelijke gelijkstroombron en staat los van de ankerspanning of ankerstroom. De belangrijkste magnetische flux van de afzonderlijk bekrachtigde motor is stabiel en wordt niet beïnvloed door veranderingen in de ankerstroom. De snelheidsstabiliteit is daarom hoog en zelfs bij fluctuerende belasting is de snelheidsverandering klein. Tegelijkertijd kan de snelheidsverhoging bij zwak veld worden bereikt door de veldstroom onafhankelijk aan te passen, of kan de snelheidsregeling onder het nominale toerental soepel worden geregeld door de ankerspanning aan te passen, wat resulteert in een breed snelheidsregelbereik en een hoge nauwkeurigheid. Dit type motor vereist echter een extra, onafhankelijke bekrachtigingsbron, wat leidt tot relatief hoge apparatuurkosten. Het is geschikt voor scenario's met hoge eisen aan snelheidsstabiliteit en nauwkeurigheid van de snelheidsregeling, zoals de aandrijving van spindels van precisiegereedschapsmachines en DC-tachogeneratoren.
Ten tweede, de shunt-geëxciteerde gelijkstroommotor. De veldwikkeling is parallel geschakeld aan de ankerwikkeling via dezelfde gelijkstroombron. De veldstroom wordt bepaald door de voedingsspanning en heeft geen relatie met de ankerstroom. De prestaties zijn vergelijkbaar met die van een afzonderlijk geëxciteerde motor. De magnetische hoofdflux is relatief stabiel, de snelheid wordt minder beïnvloed door de belasting en de bedrijfseigenschappen zijn stabiel. Bovendien is er geen onafhankelijke bekrachtigingsbron nodig, waardoor de apparatuurstructuur eenvoudiger is en de kosten lager zijn dan die van een afzonderlijk geëxciteerde motor. Er moet echter worden opgemerkt dat als de shuntwikkeling plotseling wordt losgekoppeld, de magnetische hoofdflux sterk zal afnemen en de ankersnelheid aanzienlijk zal toenemen, wat een "runaway"-ongeluk veroorzaakt. Daarom moet in praktische toepassingen een veldcircuitbeveiliging worden geïnstalleerd. De shunt-geëxciteerde motor is geschikt voor scenario's waarbij de belastingsverandering klein is en er bepaalde eisen zijn aan de snelheidsstabiliteit, zoals de aandrijving van waterpompen, ventilatoren en transportbanden.
Ten derde, de serieel bekrachtigde gelijkstroommotor. De veldwikkeling is in serie geschakeld met de ankerwikkeling, waardoor de veldstroom gelijk is aan de ankerstroom. De magnetische hoofdflux van dit type motor verandert aanzienlijk met de ankerstroom (belasting): wanneer de belasting toeneemt, neemt de ankerstroom toe, wordt de magnetische hoofdflux sterker en daalt het toerental scherp; wanneer de belasting afneemt, neemt de ankerstroom af, wordt de magnetische hoofdflux zwakker en neemt het toerental aanzienlijk toe. Dit is het kenmerk van "hoge snelheid bij lichte belasting en lage snelheid bij zware belasting". Tegelijkertijd is de ankerstroom groot en de magnetische hoofdflux sterk wanneer de serieel bekrachtigde motor start, waardoor deze een groot startkoppel heeft en geschikt is voor scenario's waarbij starten met een zware belasting vereist is. Vanwege de sterke snelheidsfluctuatie met de belasting en de neiging tot "op hol slaan" bij lichte belasting, is de serieel bekrachtigde motor echter niet geschikt voor situaties die hoge eisen stellen aan de snelheidsstabiliteit. Het wordt vooral gebruikt in apparatuur die een groot startkoppel nodig heeft en snelheidsschommelingen toelaat, zoals de tractiemotor van elektrische voertuigen, het hijsmechanisme van kranen en elektrisch gereedschap.
Ten vierde, de samengestelde gelijkstroommotor. Dit type motor heeft zowel een shuntwikkeling als een seriewikkeling. De magnetische hoofdflux wordt geregeld door de superpositie van de magnetomotive krachten van de twee wikkelingen. Deze wordt onderverdeeld in twee typen: cumulatieve samengestelde excitatie (de magnetomotive kracht van de seriewikkeling is in dezelfde richting als die van de shuntwikkeling) en differentiële samengestelde excitatie (de richtingen zijn tegengesteld). Van deze twee typen wordt de cumulatieve samengestelde gelijkstroommotor het meest gebruikt. De magnetische hoofdflux wordt voornamelijk bepaald door de shuntwikkeling (om de basissnelheidsstabiliteit te garanderen), en de seriewikkeling kan de magnetische hoofdflux versterken wanneer de belasting toeneemt, waardoor het elektromagnetische koppel toeneemt. Deze motor combineert de voordelen van de shuntwikkeling (stabiele snelheid) en de seriewikkeling (hoog aanloopkoppel). Het bereik van de snelheidsverandering met de belasting ligt tussen dat van de shuntwikkeling en de seriewikkeling. Het is geschikt voor scenario's waarbij de belasting sterk verandert en zowel een stabiele snelheid als een hoog startkoppel vereist zijn, zoals bij scheepsvoortstuwingssystemen en de aandrijving van grote compressoren. Bij de differentieel-compound-bekrachtigde motor neemt de hoofdmagnetische flux af wanneer de belasting toeneemt, en neemt de snelheid juist toe. Dit resulteert in een slechte bedrijfsstabiliteit, waardoor het in de praktijk zelden wordt gebruikt.