Elektrické stroje sú zariadenia na premenu elektrickej energie na mechanickú energiu (a naopak). Prevádzka jednosmerného stroja je založená na zákone elektromagnetickej indukcie.
Tieto jednotky sa zvyčajne používajú v priemysle na trakčné aplikácie, ako sú žeriavy a navijaky. Významnou nevýhodou motora je tvorba karbónových usadenín z kefiek na zberači. Aby sa predišlo nadmernému iskreniu, je potrebné pravidelne kontrolovať a vykonávať preventívnu údržbu. Konštrukcia jednosmerných strojov sa líši od asynchrónnych a synchrónnych motorov.
Medzi pólmi, ktoré vytvárajú konštantný magnetický tok, je kotva vyrobená vo forme oceľového valca. V jeho drážkach sú uložené cievky medeného vodiča a konce vodiča sú spojené s polovičnými krúžkami, ktoré sú izolované od ostatných častí stroja - to je kolektor, po ktorom sa kefky posúvajú. Pripájajú sa k vonkajšiemu okruhu.
Keďže v cievkach vzniká elektromotorická sila, kotva jednosmerného stroja sa začne otáčať, keď ju pole prekročíotočí.
Vzhľadom na skutočnosť, že magnetická indukcia je na oceľovom valci rozložená nerovnomerne, rýchlosť generovaného EMF závisí od hustoty prúdu v medzerách medzi závitmi. Pod pólmi je teda magnetická indukcia maximálna a v strede kotvy (na pozdĺžnej osi) sa rovná nule.
Keď sa kotva stroja na jednosmerný prúd otáča, každá polotočka vodičov mení polaritu, pretože padajú pod vplyvom opačných pólov, preto sa smer elektromotorickej sily zmení na opačný a ak EMF zmeny v čase a smere, potom by sa to malo pripísať premennej. Aby konštantná zložka vstúpila do vonkajšieho obvodu, je v zariadení jednosmerného stroja zahrnutý kolektor. Je to druh prepínača. Pevné kefy, ktoré sú napojené na vonkajší okruh, sa nasúvajú na polkruhy pevne ukotvené.
Otáčajúca sa, kotva je v kontakte iba s kefou, ktorá má určitú polaritu. V čase, keď sa zmení smer elektromotorickej sily, krúžky sa prepnú, to znamená, že pre vonkajší obvod nedochádza k žiadnej zmene smeru EMF. Kolektor je teda druh usmerňovača, ktorý neumožňuje zmenu generovaného prúdu.
Na elimináciu pulzovania elektromotorickej sily sú na kotve cievky, ktoré sú pripevnené k párom kolektorových dosiek. Závity sú od seba posunuté o mierny uhol, čo umožňuje kompenzovať skreslenie v harmonických a prúd vstupuje do obvodu bez zvlnenia.
Ak stroje na jednosmerný prúd pracujú v motorovom režime, potom sa naopak na kefy privádza napätie. Pri prechode cez kolektor sa teda v zákrutách objaví prúd, ktorý vytvára svoje vlastné magnetické pole. Pri interakcii s poľom pólov sa kotva začne otáčať, avšak v čase, keď sa smer otáčania pri prechode vodičov opačným pólom mal zmeniť, kolektor ešte prepóluje. Tým sa mení smer prúdu a podľa toho aj jeho magnetické pole. V tomto prípade je kolektorom invertor, DC/AC menič.
