Рассмотрим способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока на примере электродвигателя с независимым (параллельным) возбуждением.
Уравнение естественной механической характеристики двигателя имеет вид
ω = 
– 
,
где ω – угловая скорость якоря;
U – напряжение на обмотке якоря;
k – постоянный коэффициент;
Ф – магнитный проток обмотки (обмоток) возбуждения;
М – электромагнитный момент электродвигателя;
R 
– сопротивление обмотки якоря электродвигателя.
Из уравнения следует, что скорость двигателей с независимым (параллельным) возбуждением можно регулировать тремя способами:
1. изменением напряжения на обмотке якоря двигателя U;
2 изменением сопротивления цепи обмотки якоря R 
;
3. изменением магнитного потока полюсов Ф.
Первый способ регулирования – изменением напряжения на обмотке якоря, применяется только для двигателей с независимым возбуждением в т.н. «системах генератор – двигатель» (см. ниже).
Второй способ – изменением сопротивления цепи обмотки якоря, на практике осуществляется путем введения добавочных резисторов последовательно с обмоткой якоря.
Этот способ позволяет изменить скорость двигателя только вниз от основной, причем с увеличением сопротивлений скорость двигателя уменьшается. Это объясняется увеличением падения напряжения в добавочных резисторах и уменьшением напряжения на зажимах якоря.
Положительное качество данного способа регулирования – его простота, т.к. он осуществляется путем введения (выведения) ступеней регулировочного реостата в цепь обмотки якоря двигателя.
Основным недостатком способа является большой расход энергии в добавочных резисторах.
Этот способ применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно–швартовных устройств на постоянном токе.
Третий способ – изменением магнитного потока полюсов, на практике осуществляется путем введения добавочных резисторов последовательно с параллельной обмоткой возбуждения. При этом магнитный поток возбуждения уменьшается, а скорость якоря увеличивается.
Скорость двигателей, специально сконструированных для работы с регулируемым потоком, может превышать номинальную в три раза и более, скорость остальных двигателей повышается на 10 - 20 %. Верхний предел скорости ограничен условиями коммутации, механической прочности или нагревом двигателя.
Положительное качество данного способа регулирования - его экономичность, т.к. расход электроэнергии в регулировочном резисторе мал из-за небольшого значения тока возбуждения в цепи параллельной обмотки.
Основными недостатками способа являются возможность регулирования скорости только вверх от номинальной, а также увеличение тока якоря во столько раз, во сколько раз ослаблен магнитный поток.
Последняя особенность не позволяет применять этот способ регулирования при работе электропривода с номинальным моментом, т.к. при ослаблении потока ток якоря превысит номинальный, что недопустимо.
Поэтому этот способ регулирования применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно –швартовных устройств для получения высоких скоростей при перемещения холостого гака (грузовые лебедки и краны) или швартовного каната (брашпили, шпили), т.е. при небольшой нагрузке на валу электродвигателя.
