Генератор и двигатель устроены одинаково. Работа обоих связана с возникновением ЭДС в проводниках, вращающихся в магнитном поле, и возникновением электромагнитных сил в результате взаимодействия магнитного поля и проводников с током.
| Двигатель | Генератор |
| 
|
| Электрическую энергию превращает в механическую | Механическую энергию превращает в электрическую |
| Совпадают по направлению вращающий момент и направление вращения | Вращающий момент направлен в сторону противоположную направлению вращения |
| ЭДС индуцируемая в обмотке якоря направлена против тока и приложенного напряжения | ток и ЭДС совпадают по направлению |
| Вращающий момент вырабатываемый двигателем | 
| Электромагнитный момент сопротивления вращения |
| Противо-ЭДС направлена против тока и приложенного напряжения. | 
| Вырабатываемая ЭДС, обеспечивающая прохождение тока по замкнутой цепи. |
| Определение тока двигателя | 
| В режиме холостого хода напряжение генератора равно ЭДС | |
| Определение скорости вращения якоря двигателя | 
| В нагрузочном режиме напряжение меньше ЭДС на величину падения напряжения в самом генераторе | |
Назначение коллектора
И в генераторе и в двигателе коллектор совместно со щетками образует скользящий контакт между обмоткой якоря и внешней электрической цепью.
Коллектор является механическим выпрямителем переменного тока, который периодически меняет направление тока в каждой секции, сохраняя постоянство направления тока во внешней цепи.
В двигателе коллектор преобразует постоянный ток внешнего источника в переменный ток в обмотке якоря для того, чтобы сохранить неизменным направление электромагнитного момента.
Следовательно, в электродвигателе коллектор работает в качестве механического преобразователя постоянного тока в переменный, обеспечивая питание обмотки якоря переменным током от внешнего источника постоянного тока.
Важную роль играет коллектор при распределении тока по проводникам обмотки якоря. При вращении якоря проводники его обмотки перемещаются под полюсами машины, переходя от северного полюса к южному, затем снова к северному и т. д. Этот переход должен сопровождаться изменением направления тока в проводниках для того, чтобы электромагнитный момент машины действовал все время в одном и том же направлении. Благодаря коллектору по всем проводникам, расположенным под северным полюсом, ток проходит в одном направлении, а по проводникам, расположенным под южным полюсом,— в другом. Когда же при вращении якоря проводники меняются местами (переходят под полюсы другой полярности), направление тока в них также меняется на противоположное.
Рисунок 1. Распределение тока по проводникам обмотки якоря при его вращении
Например, в положении, показанном на рис. 8, а, ток i проходит по витку 1. Возникающий при этом электромагнитный момент М направлен по часовой стрелке. Когда виток 1 в процессе поворота якоря займет положение, показанное на рис. 8,б, коллекторные пластины, к которым присоединен этот виток, выйдут из-под щеток, и ток перестанет проходить по витку 1. Однако под щетками окажется вторая пара коллекторных пластин, соединенных с витком 2, и ток / начнет проходить по этому витку. Электромагнитный момент М будет действовать в том же направлении, что и при положении якоря, показанном на рис. 8, а. То же самое будет иметь место при повороте каждого витка на 180°, когда их рабочие стороны перейдут под полюсы другой полярности.
Подобную же роль в распределении тока по проводникам обмотки якоря играет коллектор при работе машины в генераторном режиме: при любом положении якоря электромагнитный тормозной момент, созданный всеми проводниками обмотки якоря, действует в одном и том же направлении.
В генераторе коллектор преобразует переменные ЭДС и ток в обмотке якоря в постоянные напряжение и ток во внешней цепи.
| Таким образом при вращении рамки в ней создается переменная ЭДС. И один полный оборот рамки соответствует полному периоду изменяющейся ЭДС. |
| Чтобы превратить переменный ток в постоянный используется коллектор, при этом получается выпрямленный, но пульсирующий ток. |
| Если применить систему из двух рамок развернутых относительно друг друга на 90 градусов и кольцо, выполняющее роль коллектора разрезать на 4 части, то при вращении такой системы рамок получим не только выпрямленный, но и сглаженый ток. И чем больше рамок будет у реального генератора, тем более сглаженный ток будет вырабатывать генератор. |
