На рис. 5.2 представлена розгортка машини постійного струму в припущенні рівномірного розподілу провідників обмотки по кругу якоря і відповідні криві розподілу магнітних полів. У дійсності, звичайно, ці провідники розташовуються в пазах якоря, які відділені один від одного зубцями. Тому реально провідники розподілені по кругу якоря окремими рівними частинами відповідно до числа пазів його.
Для одержання виразу для м.р.с. якоря на рис. 5.2 виділена магнітна силова трубка на відстані х по обидві сторони від осі полюса товщиною dx по дузі круга якоря і довжиною 1 см по осі вала. Поперечний переріз її, перпендикулярний шляху замикання силових ліній поля, становить 1dx (см2). Ця трубка охоплює на дузі 2х круга якоря [N2/(πDН2)]2x провідників зі струмом iа =І2/2а в кожному, де N2 – число провідників обмотки якоря; DH2 — діаметр якоря, см; І2 — загальний струм якоря, А; 2а — число паралельних віток обмотки. Тоді м.р.с. (А) якоря на пару полюсів, яка створює магнітну силову трубку на відстані х від осі полюса,
де величина А2 = [N2/(πDH2)][I2/(2a)] — лінійне навантаження якоря, А/см.
Як показує рівняння (5.1), м.р.с. F2x якоря розподіляється по його кругу лінійно в залежності від х. При щітках, які стоять на геометричній нейтралі, ця м.р.с. дорівнює нулю під серединою полюса і максимальна на нейтралі. На рис. 5.2 м.р.с. 0,5 F2х якоря на полюс представлена штриховими прямими під одним і іншим полюсами, де струми в провідниках мають протилежні напрямки. Найбільша м.р.с. якоря на полюс на геометричній нейтралі при х = τ2/2 згідно з рівнянням (5.1) становить величину 0,5F2 = 0,5A2τ2 або з урахуванням підстановки значень A2 і τ2 на пару полюсів F2 = [N2/(2р)][I2/(2a)]. М.р.с. F2x якоря створює магнітне поле, яке при положенні щіток на геометричній нейтралі замикається по поперечному ланцюгу магнітної системи машини (див. рис. 5.1), тобто перпендикулярно осі головних полюсів. По осі ж цих полюсів проходить тільки поле їх обмотки збудження. Магнітне поле (Вб) якоря, створюване м.р.с. F2x і яке проходить через поперечний переріз силової трубки 1dx (см2) (див. рис. 5.2), за законом магнітного кола
де R2x — магнітний опіршляху замикання поля якоря по силовій трубці, А/Вб.
Якщо для спрощення знехтувати магнітним опором шляху замикання поля якоря в сталі зубців і сердечника та полюсного наконечника, то магнітний опір (А/Вб) визначається тільки подвійною довжиною розрахункового повітряного проміжку 2δ' (см), тобто
де μ0 = 0,4π•10-8 — магнітна проникність вакууму, Г/см.
Таким чином, магнітне поле (Вб) якоря через поперечний переріз 1dx силової трубки, по рівняннях (5.2) і (5.3),
Отже, при прийнятому допущенні про знехтування магнітним опором ділянок сталі поперечного ланцюга машини індукція від поля якоря в повітряному проміжку під полюсним наконечником при постійному δ' змінюється пропорційно х від центра до країв наконечника. У міжполюсному просторі ця індукція зменшується внаслідок значного зростання проміжку між якорем і станиною (крива 2). Якщо тепер скласти криві індукцій 1 і 2, то вийде крива 3 розподілу результуючої індукції в повітряному проміжку при навантаженні машини. Крива 3 показує, що при навантаженні машини результуюча індукція в проміжку під одним краєм полюсного наконечника зростає, а під іншим зменшується. При цьому в генераторному режимі роботи машини нульові точки результуючої кривої 3 зміщаються з геометричної нейтралі в напрямку обертання якоря (див. рис. 5.2). Однак площа під кривою 3 практично тут залишається рівною площі під кривою 1. Отже, величина корисного магнітного поля полюса в повітряному проміжку при навантаженні в цьому випадку не змінюється, тому що площа під кривою чисельно виражає величину корисного поля полюса на одиницю довжини якоря.
Таким чином, при положенні щіток на геометричній нейтралі й відсутності насичення сталі зубців і сердечника якоря поперечна м.р.с. його при навантаженні практично не змінює величини корисного поля полюса в повітряному проміжку, а лише спотворює криву розподілу його в повітряному проміжку машини. Однак при наявності насичення сталі зубців і сердечника якоря поперечна м.р.с. його не тільки спотворює криву поля, але також зменшує і його величину (штрихова крива 4 на рис. 5.2). Врахування впливу насичення сталі зубців якоря на результуюче поле машини при навантаженні зазвичай проводиться графічно за допомогою так званої перехідної характеристики, яка представляє собою практично криву намагнічування машини по поперечному її ланцюгу.