Генератор постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию вращающего ее первичного двигателя в электрическую энергию постоянного тока, которую машина отдает потребителям. На фиг. 259 показан внешний вид генератора постоянного тока. На фиг. 260 дан продольный и поперечный разрезы машины постоянного тока. Генератор постоянного тока работает на принципе электромагнитной индукции. Поэтому основными частями генератора являются якорь с расположенной на нем обмоткой и электромагниты, создающие магнитное поле.

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в проводниках его обмотки индуктируется э. д. с, переменная по величине и направлению. Если концы одного витка припаять к двум медным кольцам, на кольца наложить щетки, соединенные с внешней сетью, то при вращении витка в магнитном поле, как показано на фиг. 264, в замкнутой цепи потечет переменный электрический ток. На этом основано действие генераторов переменного тока.

Проводники якоря, соединенные по определенной схеме, составляют обмотку якоря. Современные машины постоянного тока имеют якоря барабанного типа с расположенными по окружности пазами, куда укладывается обмотка. Пазы могут быть открытой, полузакрытой и закрытой формы, причем почти исключительно применяются первые две формы пазов. Пазы этой формы позволяют обмотку якоря изготовлять отдельно на металлических или деревянных шаблонах, после чего изолированные хлопчатобумажной лентой или лако-тканью и определенным образом изогнутые части обмотки укладываются в пазы. Для повышения электрической прочности изоляцию обмотки пропитывают изоляционным лаком. Такой способ ее изготовления сокращает время сборки машины и удешевляет стоимость обмотки. Перед укладкой обмотки в пазы якоря вставляется пазовая изоляция в виде П-образных коробочек из литероида (тонкая листовая фибра) или прессшпана (электротехнический картон). После укладки обмотки в пазы забивают деревянные или фибровые клинья. Затем на лобовые части якорной обмотки накладывают бандажи из стальной луженой проволоки с последующим их пропаиванием.

Как известно, величина индуктированной э. д. с. пропорциональна скорости изменения магнитного потока по времени:

За один оборот якоря двухполюсного генератора каждый проводник обмотки якоря дважды пересекает магнитное поле Машины.

При работе генератора вхолостую, в зависимости от типа генератора, ток якоря очень мал или равен нулю. В этом случае магнитное поле, создаваемое обмоткой полюсов (обмоткой возбуждения) для двухполюсного генератора, имеет вид, представленный на фиг. 277, а. Как было указано выше, линия, проведенная через середину полюсных наконечников, называется осью полюсов. Ось магнитного поля совпадает с осью полюсов.

В зависимости от способа создания магнитного поля генераторы постоянного тока делятся на три группы: 1) генераторы с постоянными магнитами, или магнитоэлектрические; 2) генераторы с независимым возбуждением; 3) генераторы с самовозбуждением.

Схема генератора этого типа дана на фиг. 281. Ток возбуждения, подаваемый от постороннего источника напряжения в обмотку возбуждения полюсов, не зависит от условий работы самого генератора. Реостат в цепи возбуждения позволяет менять величину тока возбуждения, что приводит к изменению магнитного потока машины, а это, в свою очередь, ведет к изменению э. д. с. или напряжения генератора. Этот реостат часто называют регулировочным. Реостат имеет третий добавочный контакт, позволяющий при выключении обмотки возбуждения замыкать ее накоротко. Этим предохраняются последние контакты реостата от обгорания, так как при выключении цепи, содержащей большую индуктивность, быстро исчезающий ток вызывает э. д. с. самоиндукции, поддерживающую дугу между рычагом и последним контактом реостата.

На фиг. 284 дана схема генератора с параллельным возбуждением. Обмотка возбуждения полюсов включена параллельно обмотке якоря. Во время работы генератора ток, проходящий по обмотке якоря I_Я от положительной щетки растекается по двум параллельным ветвям: внешней сети и обмотке возбуждения. Ток сети I и ток возбуждения I_B притекая к отрицательной щетке, в сумме своей равны току якоря. Поэтому можно написать:

На фиг. 286 показана схема генератора с последовательным возбуждением. Так как обмотка возбуждения этого типа генератора включена последовательно с обмоткой якоря, то при а= 1 по обеим обмоткам протекает одинаковый ток. Поэтому обмотка возбуждения машин средней и большой мощности в отличие от машин с параллельным возбуждением изготовляется из незначительного числа витков проволоки большого сечения. При разомкнутой внешней цепи генератор с последовательным возбуждением возбудить нельзя. Поэтому у этого генератора снять характеристику холостого хода обычным путем не представляется возможным. При замыкании внешней цепи по обмотке якоря, а также по обмотке возбуждения будет проходить ток нагрузки. При этом с увеличением нагрузки генератора будет увеличиваться магнитный поток полюсов, который приведет к возрастанию э. д. с. и напряжения генератора. Поэтому внешняя характеристика генератора с последовательным возбуждением будет такова, как показано на фиг. 287 (сплошная часть характеристики).

Схема генератора со смешанным возбуждением дана на фнг. 288. Обладая двумя обмотками на своих главных полюсах (фиг. 289), генератор этого типа объединяет в себе свойства генераторов с параллельным и последовательным возбуждением. Характеристика холостого хода генератора со смешанным возбуждением похожа на характеристику холостого хода генератора с параллельным возбуждением, так как при холостом ходе последовательная обмотка не работает. Если напряжение у генератора с параллельным возбуждением с нагрузкой уменьшается, а у генератора с последовательным возбуждением увеличивается, то, подбирая число витков параллельной и последовательной обмоток генератора со смешанным возбуждением, можно добиться незначительного изменения напряжения машины с изменением ее нагрузки. Казалось бы, что мы, наконец, получили такой генератор, который может давать потребителю неизменное напряжение.