В рассматриваемом ЭМУ конструктивно объединены два каскада усиления. Первый каскад управляется обмотками управления, действующими по продольной оси машины. Под действием н. с. Fy по продольной оси возникает небольшой по величине магнитный поток Фив обмотке вращающегося якоря наводится э. д. с. Eq, которая снимается щетками, размещенными по поперечной оси.
Эта э. д. с. является выходной величиной первого каскада усиления и входной — второго. Щетки на оси q — q’ замкнуты накоротко. Под действием э. д. с. Е в короткозамкнутой цепи протекает ток Iq, создающий н. с. реакции якоря FB , направленную по оси q — q’.
Так как магнитная проводимость по поперечной оси велика, под действием н. с. реакции якоря F возникает значительный магнитный поток Ф — поле возбуждения второго каскада. Вращение якоря в этом поле вызывает э. д. с. Еа, которую при холостом ходе можно непосредственно измерить с помощью вольтметра на зажимах щеток, установленных по продольной оси d — о». Характеристики холостого хода ЭМУ существенно нелинейны.
Нелинейность характеристики первого каскада. обусловлена, во-первых, нелинейным сопротивлением щеточного контакта, влияние которого в короткозамкнутой цепи проявляется достаточно заметно, и во-вторых, нелинейной зависимостью индукции от напряженности поля при малых значениях индукции, характерных для продольной оси машины. Нелинейность характеристики второго каскада объясняется насыщением магнитной цепи машины по поперечной оси при достаточно больших значениях тока , являющегося током возбуждения второго каскада.
В результирующей характеристике ЭМУ, обнаруживаются все указанные нелинейности. Если к щеткам, размещенным по продольной оси, подключить цепь нагрузки, по внутренней цепи ЭМУ и нагрузке потечет ток нагрузки 1Ъ. При этом на выходе ЭМУ развивается напряжение Us = Ed-I3rd, (2-3) где rd — суммарное активное сопротивление продольной цепи ЭМУ с учетом сопротивлений всех последовательных обмоток в этой цепи..
