При роботі генераторів і двигунів без навантаження (вхолосту) струм в обмотці якоря відсутній (або дуже малий) і магнітне поле машини збуджується тільки МДС обмотки збудження (рис 9.8, а). Поле виявляється симетричним щодо осі головних полюсів. В секціях обмотки якоря, що знаходяться на геометричної нейтрали ГН і замкнених щітками накоротко, ЕРС НЕ индуктируется.
Слід звернути увагу на те, що в даному параграфі провідники обмотки якоря розташовані умовно не в пазах магнітопроводу якоря, як це роблять насправді, а на поверхні якоря; крім того, умовно не показаний колектор, і щітки стосуються безпосередньо провідників обмотки якоря.
При роботі машини з навантаженням в обмотці якоря виникає струм і магнітне поле машини збуджується як МДС обмотки збудження, так і МДС обмотки якоря.
Мал. 9.8. До поясненням явища реакції якоря
Вплив МДС обмотки якоря на магнітне поле машини називається реакцією якоря.
Розглянемо реакцію якоря в найбільш часто зустрічається випадку розташування щіток на геометричної нейтрали.
На рис. 9.8, б показано магнітне поле, утворене під дією МДС обмотки якоря, а на рис. 9.8, в - результуюче магнітне поле машини. Зазначені на рис. 9.8, в напрямку струмів обмотки якоря відповідають зазначеним там же напрямках обертання генератора і двигуна. У разі розташування щіток на геометричної нейтрали виникає поперечна реакція якоря, яка характеризується тим, що вісь симетрії поля реакції якоря (рис. 9.8, б) перпендикулярна осі головних полюсів. В результаті дії поперечної реакції якоря магнітне поле машини виявляється несиметричним щодо осі головних полюсів (рис. 9.8, в). Під одним краєм кожного полюса магнітна індукція збільшується, під іншим зменшується. Фізична нейтраль ФН, під якою розуміють лінію, що проходить через вісь машини і точки поверхні якоря, де магнітна індукція результуючого поля дорівнює нулю, зміщується у генератора у напрямку обертання, у двигунів - проти напрямку обертання. При відсутності струму якоря фізична нейтраль збігається з геометричною (рис. 9.8, а). В результаті дії реакції якоря в секціях обмотки якоря, розташованих на геометричної нейтрали, виникає ЕРС. Між колекторними пластинами, приєднаними до секцій, що знаходяться в посиленому магнітному полі головних полюсів, з'являється підвищена напруга, що може привести до виникнення дуги між колекторними пластинами. Для усунення спотворення магнітного поля під полюсами великі машини, що працюють з частими і значними перевантаженнями, забезпечуються компенсаційної обмотки. Останню закладають в пази полюсних наконечників (рис. 9.9) і з'єднують послідовно з обмоткою якоря, в результаті чого створюється магнітне поле в зоні розташування полюсів, протилежне по напрямку полю реакції якоря.
Мал. 9.9. До пристрою компенсаційної обмотки
Вплив поперечної реакції якоря на результуюче магнітне поле залежить від ступеня насичення феромагнітного матеріалу магнітного ланцюга і значення струму якоря. У загальному випадку через насичення феромагнітного матеріалу магнітна індукція під одним краєм полюса зростає менше, ніж зменшується під іншим; в результаті магнітний потік машини дещо зменшується. Однак при навантаженнях, на які розраховуються машини при нормальних умовах їх роботи, магнітний потік змінюється на відносно невелике значення, тому вплив поперечної реакції якоря на магнітне поле при розрахунках часто не враховують.