Elektrische machines zijn apparaten om elektrische energie om te zetten in mechanische energie (en vice versa). De werking van een gelijkstroommachine is gebaseerd op de wet van elektromagnetische inductie.
Deze units worden doorgaans in de industrie gebruikt voor tractietoepassingen zoals kranen en lieren. Een belangrijk nadeel van de motor is de vorming van koolstofafzettingen van de borstels op de collector. Om overmatige vonken te voorkomen, is het noodzakelijk om periodiek te inspecteren en preventief onderhoud uit te voeren. Het ontwerp van gelijkstroommachines verschilt van asynchrone en synchrone motoren.
Tussen de polen, die een constante magnetische flux creëren, bevindt zich een anker in de vorm van een stalen cilinder. Spoelen van een koperen geleider worden in de groeven gelegd en de uiteinden van de geleider zijn verbonden met halve ringen, die zijn geïsoleerd van andere delen van de machine - dit is de collector waarlangs de borstels glijden. Ze maken verbinding met het buitenste circuit.
Omdat er een elektromotorische kracht in de spoelen ontstaat, begint het anker van de gelijkstroommachine te draaien wanneer het veld het kruistdraait.
Vanwege het feit dat de magnetische inductie ongelijk verdeeld is over de stalen cilinder, hangt de snelheid van de gegenereerde EMF af van de stroomdichtheid in de openingen tussen de windingen. Dus onder de polen is de magnetische inductie maximaal en in het midden van het anker (op de lengteas) is deze gelijk aan nul.
Wanneer het anker van een gelijkstroommachine draait, veranderen de geleiders elke halve slag van polariteit, omdat ze onder invloed van tegenovergestelde polen vallen, daarom verandert de richting van de elektromotorische kracht in het tegenovergestelde, en als de EMF veranderingen in tijd en richting, dan moet het worden toegeschreven aan een variabele. Om ervoor te zorgen dat een constant onderdeel het externe circuit binnenkomt, is een collector opgenomen in het apparaat van de DC-machine. Het is een soort schakelaar. Vaste borstels, die zijn aangesloten op een extern circuit, schuiven op halve ringen die stevig verankerd zijn.
Roterend, het anker is alleen in contact met de borstel die zich onder een bepaalde polariteit bevindt. Op het moment dat de richting van de elektromotorische kracht verandert, wisselen de ringen, dat wil zeggen, voor het externe circuit is er geen verandering in de richting van de EMF. De collector is dus een soort gelijkrichter die niet toestaat dat de gegenereerde stroom verandert.
Om de pulsatie van de elektromotorische kracht te elimineren, zijn er spoelen op het anker die zijn bevestigd aan paren collectorplaten. De windingen zijn een kleine hoek van elkaar verschoven, hierdoor kun je de vervorming in de harmonischen compenseren en komt de stroom zonder rimpel het circuit binnen.
Als DC-machines in motormodus werken, wordt daarentegen spanning op de borstels toegepast. Dus, door de collector te gaan, verschijnt er een stroom in de windingen, die zijn eigen magnetische veld creëert. In wisselwerking met het veld van polen begint het anker te draaien, maar op een moment dat de draairichting had moeten veranderen wanneer de geleiders door de tegenovergestelde pool gaan, verandert de collector nog steeds van polariteit. Zo verandert de richting van de stroom en dienovereenkomstig het magnetische veld ervan. In dit geval is de collector een inverter, een DC/AC-converter.
