Принцип действия двигателя постоянного тока

Принцип действия основан на возникновении механической силы при взаимодействии проводника с током и постоянного магнитного поля. Проводник изготавливается в виде рамки. По рамке протекает ток от внешнего источника питания.

Направление силы определяется по правилу левой руки и т.к. направления тока в проводниках противоположны, то и силы направлены в разные стороны. Возникает электромагнитный момент:

,

где D – расстояние между проводниками.

Под действием момента рамка начинает вращаться вокруг своей оси.

Предположим, что по рамке протекает постоянный ток. После поворота рамки проводник ab окажется под полюсом S, а проводник cd под полюсом N. Направления сил, которые действуют на проводники осталось неизменными. Направление момента изменилось на противоположное.

Чтобы двигатель вращался в одном направлении надо чтобы направление момента не изменялось, для этого после поворота рамки на 180°, при одной паре полюсов, надо чтобы направление тока изменилось на противоположное. Эту задачу в двигателе постоянного тока выполняет коллектор.

Коллектор выполняет роль механического инвертора, он преобразует постоянный ток в переменный, который протекает по проводникам рамки. При этом частота переменного тока пропорциональна частоте вращения рамки:

где p – число пар полюсов.