换向器的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，因此， 使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转动过程中，无论电枢转到什么位置，由于换向器配合电刷的换向作用，电刷A通过换向片所引出的电动势始终是切割N极磁力线的线圈边中的电动势，因此，电刷A始终有正极性。同样道理，电刷B始终有负极性，所以电刷端能引出方向不变的但大小变化的脉振电动势。如每极下的线圈数增多，可使脉振程度减小，就可获得直流电动势。这就是直流发电机的工作原理。同时也说明子直流发电机实质上是带有换向器的交流发电机。由于火花与换向元件在换向终了时刻释放的电磁能量有关，故可以用能量观点来分析研究电机换向问题。换向能量理论认为：当直流电机进行换向时，换向元件获得 的电磁能蚤，在直线换向并没有换向极时，全部换向的能量(除去导体中的涡流损耗)都传给电枢，在电刷下，没有扩散能量所引起的附加损耗。当所研究的换向不是线性时，如为延迟换向，如前所述，换向电流包含直线换向电流与附加换向电流众两部分。此时，其能量可分为三个部分， 部分与直线换向一样为能量传递部分， 部分为由于ik和换向极磁场作用使电机加速所需功率，第三部分为i，通过电刷的接触损耗。这第三部分换向功率将引起电刷下的火花。它是选用电动机的一个重要依据。各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。换向器从直流电动机的电枢回路看，电源电压U与电动机的反电动势Eа和电枢电流Zа在电枢回路电阻Rа上的电压降 平衡。即U=Ed+IdRd反电动势又与电动机的转速n和磁通φ有关，电枢电流又与机械转矩M和磁通φ有关。即 z4系列直流电动机Ed=CφnM=CφId式中C为常数。由此可得式中n0为空载转速，k 为Rа/C2。以上是未考虑铁心饱和等因素时的理想关系，但对实际直流电动机的分析也有指导意义。由上可见直流电动机有3种调速方法：调节励磁电流、调节电枢端电压和调节串入电枢回路的电阻