Maszyny elektryczne to urządzenia do przekształcania energii elektrycznej w energię mechaniczną (i odwrotnie). Działanie maszyny prądu stałego opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej.
Te jednostki są zwykle używane w przemyśle do zastosowań trakcyjnych, takich jak dźwigi i wciągarki. Istotną wadą silnika jest powstawanie nagaru ze szczotek na kolektorze. Aby uniknąć nadmiernego iskrzenia, należy okresowo sprawdzać i przeprowadzać konserwację zapobiegawczą. Konstrukcja maszyn prądu stałego różni się od silników asynchronicznych i synchronicznych.
Pomiędzy biegunami, które wytwarzają stały strumień magnetyczny, znajduje się kotwica wykonana w postaci stalowego walca. Cewki miedzianego przewodnika układane są w jego rowkach, a końce przewodu są połączone z półpierścieniami, które są odizolowane od innych części maszyny - jest to kolektor, po którym przesuwają się szczotki. Łączą się z obwodem zewnętrznym.
Ponieważ w cewkach powstaje siła elektromotoryczna, zwora maszyny prądu stałego zaczyna się obracać, gdy pole ją przecinaskręty.
Ze względu na fakt, że indukcja magnetyczna jest nierównomiernie rozłożona na stalowym cylindrze, prędkość generowanego pola elektromagnetycznego zależy od gęstości prądu w szczelinach między zwojami. Tak więc pod biegunami indukcja magnetyczna jest maksymalna, a w środku zwory (na osi podłużnej) jest równa zeru.
Kiedy zwora maszyny prądu stałego obraca się, co pół obrotu przewodniki zmieniają polaryzację, ponieważ spadają pod wpływem przeciwnych biegunów, dlatego kierunek siły elektromotorycznej zmienia się na przeciwny, a jeśli siła elektromotoryczna zmiany w czasie i kierunku, należy to przypisać zmiennej. Aby stały składnik mógł wejść do obwodu zewnętrznego, w urządzeniu maszyny prądu stałego znajduje się kolektor. To rodzaj przełącznika. Szczotki stałe, które są połączone z obwodem zewnętrznym, przesuwają się na półpierścieniach sztywno zakotwiczonych.
Obracając, zwora styka się tylko ze szczotką o określonej biegunowości. W momencie zmiany kierunku siły elektromotorycznej pierścienie się przełączają, czyli dla obwodu zewnętrznego nie ma zmiany kierunku SEM. Tak więc kolektor jest rodzajem prostownika, który nie pozwala na zmianę generowanego prądu.
Aby wyeliminować pulsację siły elektromotorycznej, na tworniku znajdują się cewki, które są przymocowane do par płyt kolektora. Zwoje są odsunięte od siebie pod niewielkim kątem, co pozwala skompensować zniekształcenia harmonicznych, a prąd wchodzi do obwodu bez tętnień.
Jeżeli maszyny prądu stałego działają w trybie silnikowym, to na szczotki podawane jest napięcie. W ten sposób, przechodząc przez kolektor, na zwojach pojawia się prąd, który wytwarza własne pole magnetyczne. Wchodząc w interakcję z polem biegunów, zwora zaczyna się obracać, jednak w momencie, gdy kierunek obrotu powinien się zmienić, gdy przewodniki przechodzą przez przeciwny biegun, kolektor nadal przełącza polaryzację. W ten sposób zmienia się kierunek prądu i odpowiednio jego pole magnetyczne. W tym przypadku kolektorem jest falownik, konwerter DC/AC.
