Принцип дії генератора постійного струму(10.8а,б). Основними його частинами є магнітні полюси N – S, які створюють магнітне поле, та якір з обмоткою.
Розглянемо явища, що відбуваються у двох ( з великої кількості) провідників обмотки якоря. Початки цих провідників (1 і 2) наглухо припаяні до мідних ізольованих одне від одного, півкілець І і ІІ, що утворюють колектор. Кінці провідників з заднього торцевого боку якоря з’єднано перемичкою. Колектор обертається разом із якорем, а до нього прилягають дві нерухомі щітки А і В, до яких приєднується струмоприймач.
Первинний двигун обертає якір генератора в напрямі руху годинникової стрілки з частотою n об/хв.. При цьому провідники 1 і 2 перетинають магнітні поля і в них індукується синусоїдна е. р. с., спрямована в провіднику 1 «від нас», а в провіднику 2 - «на нас» (10.8а). Ця е. р. с. створює струм, напрям якого в зовнішньому колі буде від щітки Б до щітки А.
Через півоберта (10.8б) провідники 1 і 2 міняються місцями. Напрям струму в них теж змінюється : в провіднику 1 струм іде «на нас», а в провіднику 2 – «від нас». Однак напрям струму в зовнішньому колі не змінився – він зберігається тим самим, тобто від щітки Б до щітки А. Щітка Б в обох положеннях якоря лишається позитивною, а щітка А негативною. Отже в обмотці якоря діє змінний струм, а в зовнішньому колі – постійний. Випрямлячем струму є колектор.
При будь-якому положенні якоря щітка А завжди лежить на півкільці колектора, з яким з’єднано провідник, що розташований у зоні дії північного полюса, тобто в цьому провіднику завжди струм спрямований «від нас».
Щітка Б завжди лежить на півкільці колектора, з яким з’єднано провідник, що розташований у зоні дії південного полюса, тобто в цьому провіднику завжди струм спрямований «на нас».
Це забезпечує при будь-якому положенні якоря надходження струму з його обмотки до щітки Б і вихід у зовнішнє коло з щітки Б до щітки А, тобто завжди в одному напрямі.
Оскільки робота машин постійного струму ґрунтується на явищах електромагнітної індукції та взаємодії провідника зі струмом і магнітного поля, схема двигуна постійного струму (10.8в) аналогічна щодо внутрішніх з’єднань схемі генератора(10.8а,б), а їх конструкції ідентичні. Різниця між ними полягає в тому, що до затискачів генератора приєднується струмоприймач, а до затискачів двигуна – живильна мережа.
Користуючись правилом лівої руки, можна переконатися втому, що при підведенні напруги до щіток якір двигуна починає повертатися проти напряму руху годинникової стрілки. Рух триватиме доти, поки провідники 1 і 2 не досягнуть нейтральної лінії ОО, яка ділить магнітне поле на дві рівні зони відповідно до дії північного та південного полюсів. Якщо при переході провідників 1 і 2 за ці зони не змінити напрям струму в них, то внаслідок взаємодії провідника 1 з південним полюсом виникає сила, яка прагнутиме повернути якір у напрямі руху годинникової стрілки, а при взаємодії провідника 2 з північним полюсом – сила, яка теж прагнутиме повернути якір у цьому напрямі. Тому якір повертається в початкове положення й описаний процес повториться.
Отже, якір робитиме коливальні рухи. Щоб примусити його обертатися, треба при переході провідниками нейтральної лінії щоразу змінювати в них напрям струму.
Цю функцію виконує колектор. До щітки А завжди подається напруга від «плюсового» провідника мережі, а до щітки Б – від «плюсового». Як випливає з 10.8в, при обертанні якоря з колектором щітка А завжди контактує з тим півкільцем, яке з’єднано з провідником, розташованим в зоні дії північного полюса, а щітка Б – з тим півкільцем, яке розташоване у зоні дії південного полюса. Тому кожний провідник, що потрапляє в зону дії північного полюса, матиме напрям струму «від нас», ати ой провідник, який зазнає дії південного полюса, - «на нас». Це забезпечує сталість напрямів сил взаємодії провідників зі струмом і магнітного поля, а значить, сталість напряму руху якоря, тобто його обертання.
З розгляду принципу дії генератора та двигуна постійного струму зрозуміло, що та сама електрична машина при обертанні її якоря первинним двигуном може працювати як генератор, або, як кажуть, режимі генератора, а коли її якір приєднати до мережі постійного струму – в режимі двигуна.
Це явище, яке називається принципом оборотності машин постійного струму, часто використовується на практиці.
