Магнитное поле машины в режиме холостого хода

Рассмотрим магнитное поле в машине постоянного тока в режиме холостого хода, когда проводники обмотки якоря разомкнуты и протекающий ток в обмотке якоря равен нулю. В этом случае в машине существует только поле, созданное постоянным током, протекающим по обмотке возбуждения.

Силовые линии поля, рис.21, выходят из северного полюса, пересекают воздушный зазор, якорь, входят в южный полюс, и замыкаются по станине (корпусу) машины. В виду полной симметрии машины поток созданный каждым из полюсов, делится относительно осевой линии полюса на две части, образующие два одинаковых магнитных контура, расположенных симметрично по обе стороны от осевой линии данного полюса. Число контуров равно числу полюсов машины, но при расчете магнитной цепи, достаточно иметь в виду только какой-нибудь один из них.

Главным или основным магнитным потоком, определяющим ЭДС и электромагнитный момент якоря, называется магнитный поток в воздушном зазоре машины , приходящийся на один главный полюс машины.

Основной поток составляет, однако, только часть потока, созданного по­люсом. Другая часть потока, называется потоком рассеяния , ответвля­ется в пространстве между полюсом и станиной, между соседними полю­сами, не проходит в якорь и не участвует в преобразовании энергии. 

Если  – весь поток, созданный полюсом, то , где  - коэффициент рассеяния.

Так как магнитный поток машины, создается током обмотки возбуждения , то при проектировании машины возникает необходимость определения зависимости основного магнитного потока  от тока возбуждения или от МДС обмотки возбуждения . Такая зависимость называется кривой намагничивания машины или магнитной характеристикой, рис.22. Эта задача решается путем расчета магнитной цепи машины на основании закона полного тока. Начальная, прямолинейная, часть магнитной характеристики соответствует ненасыщенному состоянию магнитной цепи, когда МДС ферромагнитных участков этой цепи  весьма малы по сравнению с МДС воздушного зазора . Поэтому, если провести касательную 2 к начальной части кривой 1, то она представит собой зависимость . Степень насыщения магнитной цепи характеризуется коэффициентом насыщения: 

Строить машину с ненасыщенной магнитной цепью невыгодно, так как при этом ферромагнитные материалы будут недоиспользованы и машина по­лучится тяжелой. Нецелесообразно также строить машину с чрезмерно на­сыщенной системой, так как в этом случае необходима большая МДС об­мотки возбуждения. Это приводит к большому расходу проводникового ма­териала и большим электрическим потерям на возбуждение. По этим причи­нам электрические машины изготовляют с умеренным насыщением при но­минальной нагрузке. При этом рабочая точка лежит несколько выше колена магнитной характеристики. Обычно при номинальном магнитном потоке .