直流电动机按其励磁方式(即定子磁场的产生方式)分为三种主要类型,即:他励直流电动机、并励直流电动机和串励直流电动机。
它们在结构、特点、应用场景上有明显区别,具体如下:
1.他励直流电动机
核心原则
定子的励磁绕组(产生磁场的线圈)采用独立的直流电源供电,这与转子的电枢绕组(产生电磁转矩的线圈)不同。
两者的电路相互独立,互不干扰。
主要特点
控制精度高:励磁电流和电枢电流可独立调节,因此转速和转矩的控制非常精确。
调速范围宽:通过调节励磁电流,可在额定转速以上或以下实现大范围的调速。
成本高:由于需要额外的独立励磁电源,初期设备成本和电路复杂度较高。
典型应用
适用于对控制精度要求较高的场景,例如:
工业机床(车床、铣床等)
机器人伺服系统
电动汽车牵引力控制
2.并励直流电动机
核心原则
定子的励磁绕组与转子的电枢绕组并联,共用同一直流电源。
励磁绕组的电阻较大,因此流过的励磁电流较小且稳定。
主要特点
转速稳定:当负载变化时,转速波动极小,几乎保持恒定(因励磁电流不受负载影响,磁场强度稳定)。
转矩适中:启动转矩适中,适合设备平稳运行,不适合重载启动。
结构简单:无需独立的励磁电源,维护方便,成本较其他励磁电机低。
典型应用
适用于需要稳定转速的设备,例如:
离心水泵、通风机
传送带、压缩机
印刷机、纺织机械
3.系列直流电机
核心原则
定子的励磁绕组与转子的电枢绕组串联,励磁绕组和电枢绕组中流过的电流相同,因此磁场强度与电枢电流成正比。
主要特点
极高的启动转矩:启动时,电枢电流最大,磁场最强,可产生远超其他类型直流电机的启动转矩。
转速随负载剧烈变化:当负载减小时,转速会急剧升高(甚至可能因“飞车”而损坏电机);
当负载增加时,速度会显著下降。
结构坚固:励磁绕组电阻小,匝数少,结构简单耐用,适用于恶劣的工作条件。
典型应用
适用于需要过大启动扭矩的重型设备,例如:
电力机车、有轨电车
起重机、绞车
内燃机起动电机(如汽车起动电机)