Elektromotori i elektromagnetska polja

Zavojnica kroz koju teče struja stvara magnetsko polje usredotočeno na zavojnicu. Smjer i veličina ovog magnetskog polja variraju sa smjerom i jačinom struje.

Jednostavan istosmjerni motor sastoji se od trajnog magneta na statoru i armature koja se sastoji od jednog ili više zavoja žice zavojnice. Žica zavojnice je izolirana (emajlirana žica), a unutar zavojnice se nalazi mekana feromagnetska jezgra koja koncentrira magnetsko polje. Zavojnica se obično vrti mnogo puta oko jezgre; veći motori mogu imati nekoliko paralelnih strujnih puteva unutar zavojnice. Žica na kraju zavojnice spojena je na komutator. Komutator, u kombinaciji s vanjskim napajanjem i četkicama, mijenja smjer struje u zavojnici dok se okreće (istosmjerni motori bez četkica koriste elektronički sklop za promjenu smjera istosmjerne struje, čime se eliminira potreba za četkicama).

Jakost elektromagnetskog polja i količina struje koju stvara armatura ovise o veličini zavojnice i načinu namotavanja.

Redoslijed u kojem se određene zavojnice uključuju ili isključuju određuje smjer efektivnog elektromagnetskog polja. Rotirajuće magnetsko polje može se generirati uzastopnim uključivanjem i isključivanjem zavojnica. Interakcija između rotirajućeg magnetskog polja i magnetskog polja koje stvara magnet statora (permanentni magnet ili elektromagnet) uzrokuje da armatura generira okretni moment, uzrokujući njezino okretanje. Neki istosmjerni motori koriste elektromagnete za stvaranje magnetskog polja u svojim statorima, što poboljšava kontrolu motora.

DC motori veće{0}}snage hlade se prisilnim zračnim hlađenjem.

Različiti brojevi polova statora, magnetska polja armature i međusobne veze rezultiraju različitim karakteristikama brzine/momenta. Brzina istosmjernog motora može se podešavati promjenom napona na armaturi. Kontrola brzine može se postići dodavanjem armaturnog sklopa ili promjenjivih otpornika struji polja. Modernim istosmjernim motorima upravljaju energetski elektronički sustavi koji prilagođavaju napon promjenom granične vrijednosti istosmjerne struje, uključivanjem i isključivanjem u fiksnim intervalima kako bi se proizveli niži naponi.

Istosmjerni motori sa serijskim{0}}rotorom proizvode maksimalan okretni moment pri malim brzinama i stoga se obično koriste u vučnim aplikacijama, kao što su elektrificirane željeznice. Dugo su vremena istosmjerni motori bili glavni vučni motori za električne i dizel lokomotive, tramvaje/tramvaje i dizel-električne bušilice. Uvođenje istosmjernih motora i mreža za prijenos energije za pogon strojeva 1870. godine potaknulo je drugu industrijsku revoluciju. Istosmjerni motori mogu se izravno napajati punjivim baterijama, osiguravajući najranija električna vozila i pokrećući mnoge bežične alate. Istosmjerni motori i danas se pojavljuju u mnogim primjenama, od malih igračaka ili disk jedinica do velikih strojeva koji pokreću valjaonice čelika i strojeve za proizvodnju papira. Veliki istosmjerni motori s šantnim uzbudnim poljima korišteni su u strojevima za namatanje rudničkih dizalica; kada su upareni s tiristorskim aktuatorima, mogli bi generirati veliki okretni moment i omogućiti glatku kontrolu brzine. Ove su aplikacije sada uvelike zamijenjene velikim AC motorima koje pokreću pretvarači frekvencije.