Рассмотрим принцип действия коллекторного генератора постоянного тока на упрощенной модели

Устройство и принцип работы

Рисунок 3 Упрощенная модель генератора постоянного тока

Между полюсами N и S постоянного магнита находится вращающаяся часть машины – якорь, вал которого вращается приводным двигателем. В двух продольных пазах сердечника якоря расположена обмотка в виде одного витка, концы которого присоединены к двум медным изолированным друг от друга полукольцам, образующим простейший коллектор. На поверхность коллектора наложены щетки А и В, осуществляющие скользящий контакт с коллектором и связывающие генератор с внешней цепью, куда включена нагрузка сопротивлением R.

При вращении якоря в витке будет наводиться переменная ЭДС.

где a - угол поворота витка относительно геометрической нейтрали (линии разделяющей зоны полюсов разной полярности)

Рисунок 4 Выпрямление тока коллектором

Если бы не было коллектора и щеток, то ток во внешней цепи тоже был бы переменным, но посредством коллектора он преобразуется в пульсирующий, так как в момент, когда ток в пазовых сторонах витка меняет свое направление, при переходе их из зоны полюса одной полярности в зону полюса другой полярности, происходит смена коллекторных пластин под щетками.

Для получения постоянного тока во внешней цепи необходимо увеличить количество витков в обмотке якоря и равномерно распределить их по поверхности сердечника и соответственно увеличить количество коллекторных пластин.

Следовательно, назначение коллектора в генераторе – преобразовывать переменную ЭДС, индуцированную в обмотке якоря, в постоянную на выводах генератора.