Воздействие МДС якоря на МДС обмотки возбуждения называется реакцией якоря.

Реакция якоря оказывает влияние на рабочие свойства СМ, так как изменение магнитного поля в машине сопровождается изменением ЭДС, наведенной в обмотке якоря, а следовательно, изменением и ряда других величин, связанных с этой ЭДС. Влияние реакции якоря на работу СМ зависит от значения и характера нагрузки.

Рис. 1 Реакция якоря СГ

Активная нагрузка (рис. 1 а). В рассматриваемый момент времени ротор (вращается против движения часовой стрелки) занимает вертикальное положение, что соответствует максимуму ЭДС Е₀ в фазной обмотке. Ток совпадает по фазе с ЭДС, следовательно будет максимум тока. МДС якоря F₁ направлена перпендикулярно МДС возбуждения F_во. Такое воздействие вызывает ослабление магнитного поля под набегающим краем полюса и усиление под сбегающим краем полюса. В итоге магнитная система размагничивается. Это приводит к уменьшению ЭДС машины Е₁. Магнитное поле искажается.

Индуктивная нагрузка (рис. 1 б). Ток якоря I₁ отстает по фазе от ЭДС Е₀ на 90⁰. Поэтому он достигает максимального значения лишь после поворота вперед на 90⁰ относительно его положения, соответствующего максимуму ЭДС Е₀. При этом МДС якоря F₁ действует вдоль оси полюсов ротора встречно МДС возбуждения F_во. В этом случае реакция якоря в СГ оказывает продольно-размагничивающее действие. Магнитное поле не искажается.

Емкостная нагрузка (рис. 1 в). Ток якоря I₁ опережает по фазе ЭДС Е₀ на 90⁰ и своего максимума достигнет раньше, чем ЭДС. МДС якоря F₁ действует вдоль оси полюсов ротора согласно с МДС возбуждения F_во. При этом происходит усиление магнитного поля возбуждения. В этом случае реакция якоря в СГ оказывает продольно-намагничивающее действие. Магнитное поле не искажается.

Смешанная нагрузка. При смешанной нагрузке ток якоря сдвинут по фазе относительно ЭДС Е₀ на угол ψ₁ (0< ψ₁ < ± 90⁰ ).

Рис. 2 Реакция якоря при смешанной нагрузке

При активно-индуктивной нагрузке вектор F₁ отстает от вектора Е₀ на угол

0< ψ₁ < 90⁰ (рис. 2 а). Разложим вектор F₁ на две составляющие:

- продольную составляющую МДС якоря F_1d = F₁ sin(ψ₁);

- поперечную составляющую МДС якоря F_1q = F₁ соs(ψ₁).

Аналогичное разложение проведено в случае активно-емкостной нагрузки

(рис. 2 б).

Поперечная составляющая МДС якоряF_1q, представляющая собой МДС реакции якоря по поперечной оси, пропорциональна активной составляющей тока нагрузки I_q = I₁ соs(ψ₁).

Продольная составляющая МДС якоряF_1d, представляющая собой МДС реакции якоря по продольной оси, пропорциональна реактивной составляющей тока нагрузки I_d = I₁ sin(ψ₁).

При этом если реактивная составляющая тока нагрузки отстает по фазе от ЭДС Е₀ (R – L нагрузка), то МДС F_1d размагничивает СГ, если же реактивная составляющая I_d опережает по фазе ЭДС Е₀ (R – С нагрузка), то МДС F_1d подмагничивает СГ.

Направление вектора F_1d относительно вектора F_во определяется характером реакции якоря, который при токе I₁, отстающем по фазе от ЭДС Е₀, является размагничивающим, а при токе I₁, опережающем по фазе ЭДС Е₀ – подмагничивающим.

МДС реакции якоря по продольной F_1d и поперечной F_1q осям создают в магнитопроводе СМ магнитные потоки реакции якоря. Основные гармоники этих потоков:

- по продольной оси

- по поперечной оси

R_мd и R_мq – магнитные сопротивления СМ потокам основной гармоники по продольной и поперечным осям.

Рис. 3 Магнитные поля якоря СМ по продольной (а) и поперечной (б) осям

В неявнополюсной СМ воздушный зазор по периметру расточки якоря одинаковый поэтому R_мd = R_мq = R_м. Магнитные потоки реакции якоря, сцепляясь с обмоткой статора, наводят в этой обмотке ЭДС реакции якоря:

- по продольной оси

- по поперечной оси

Х_а – индуктивное сопротивление реакции якоря, представляющее собой главное индуктивное сопротивление обмотки якоря.

В явнополюсных СМ магнитные сопротивления машины потокам основной гармоники по продольной и поперечной осям не одинаковы R_мq > R_мd.

k_d и k_q коэффициенты формы поля. Определяют степень уменьшения амплитуды основной гармоники поля якоря по продольной и поперечной осям, обусловленную неравномерностью зазора в машинах с явнополюсным ротором.

Неравномерность магнитных сопротивлений оказывает влияние на значения магнитных потоков реакции якоря и на ЭДС реакции якоря. Количественно это влияние выражается соотношениями:

Х_ad и X_aq – индуктивные сопротивления реакции якоря явнополюсной СМ.