Рассмотрим принцип действия коллекторного двигателя постоянного тока на той же упрощенной модели

Рисунок 5 Упрощенная модель двигателя постоянного тока

Если подвести к щеткам машины напряжение U от источника постоянного тока, то по обмотке якоря потечет ток I. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем на пазовых сторонах витка появятся электромагнитные силы F _эм, которые создадут на якоре электромагнитный момент М, под действием которого якорь начнет вращаться.

Коллектор и щетки в двигателе изменяют направление тока в витке обмотки якоря при переходе его пазовых сторон из зоны полюса одной полярности в зону полюса другой полярности. Это необходимо, чтобы направление электромагнитных сил не менялось.

Одновитковая модель не обеспечивает равномерного вращения, так как при прохождении пазовыми сторонами витка геометрической нейтрали n – n’ электромагнитные силы F _эм =0 (магнитная индукция на геометрической нейтрали равна нулю). Для обеспечения устойчивого вращения якоря необходимо увеличить количество витков в обмотке якоря и равномерно распределить их по поверхности сердечника и соответственно увеличить количество коллекторных пластин.

Следовательно, назначение коллектора в двигателе – преобразовывать постоянный ток, подаваемый на двигатель в переменный в обмотке якоря.

Рисунок 6 Устройство машины постоянного тока

1 – вал якоря;
2 – передний подшипниковый щит;
3 – коллектор;
4 – щеточный аппарат;
5 – якорь;
6 – главный полюс;
7 – катушка возбуждения;
8 – станина;
9 – задний подшипниковый щит;
10 – вентилятор;
11 – бандажи;
12 – лапы;
13 – подшипник.

Машина постоянного тока состоит следующих основных частей: неподвижной части – статора; вращающейся части – якоря; двух подшипниковых щитов, на которые опирается вал якоря и щеточного аппарата.