Необхідно пояснити, що при збільшенні струму навантаження генератора потрібно зменшити збудження збуджувача, що призведе до зменшення напруги генератора і навпаки

Основною особливістю збуджувачів машинних систем регулювання потужності є їх головні полюси і спеціальні обмотки збудження.

Принцип роботи збуджувачів тепловозів ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 і ТЭМ2.

Якір збудника має конструкцію, звичайну для генераторів постійного струму. Його головні полюси розщеплені, т. е. складаються з двох частин 1 і 2 (рисунок), розділених немагнітною латунною прокладкою. В даному випадку розщеплювання полюсів у поздовжньому напрямку. Тому такі полюси називають поздовжньо розщепленими.

Обмотка незалежного збудження головних полюсів збуджувача живиться струмом від допоміжного генератора, напруга якого підтримується строго постійною. У незалежну обмотку також поступає невеликої сили струм і безпосередньо від виводів збудника.

Диференційна (зустрічна) обмотка збуджувача включена в силове коло і по ній протікає весь струм генератора.

Напрям струму в незалежній і диференційній обмотках підібрано так, що їх магнітні потоки мають протилежний напрямок.

Будь-який провідник якірної обмотки збуджувача одночасно перетинає магнітні потоки двох частин розщепленого полюса. Тому результуюча електрорушійна сила збуджувачаа дорівнює алгебраїчній сумі е.р.с., індукованих потоками кожної частини полюсів:

.

Величина струму в незалежній обмотці збудження міняється в незначних межах, тому е.р.с. E ₁, що виникає в обмотці якоря під частиною 1 полюсів, майже не змінюється при змінах струму генератора (рисунок).

Електрорушійна сила Е ₂ індукується в якорі під частиною 2 полюсів, і її величина залежить від співвідношення магнітних потоків незалежної і диференційної обмоток.

За відсутності струму в колі якоря генератора магнітний потік в частині 2 полюсів створюється тільки незалежною обмоткою і досягає максимальної величини. Із збільшенням струму генератора магнітний потік цієї частини полюсів зменшується, оскільки магніторушійна сила диференційної обмотки протидіє магніторушійній силі незалежної обмотки. При рівності магнітору­шійних сил обох обмоток ця частина полюсів повністю розмагнічується. Якщо струм генератора продовжує збільшуватися, то починає переважати магніторушійна сила диференціальної обмотки і магнітний потік міняє свій напрям на протилежний.

Електрорушійна сила Е ₂ пропорційна магнітному потоку частини 2 головних полюсів. Тому із збільшенням струму навантаження генератора спочатку вона зменшуватиметься до нуля, а потім, змінивши напрям, почне знову зростати. Електрорушійна сила збуджувача також показана на рисунку. Вона значно зменшується із збільшенням струму тягового генератора. Струм збудження тягового генератора визначається величиною е.р.с. збуджувача і, тому, він також значно знижуватиметься при збільшенні струму навантаження. Із зменшенням струму збудження зменшується і напруга тягового генератора. Отже, зрештою із збільшенням струму генератора зменшуватиметься напруга на його виводах.

З розгляду залежності е.р.с. збуджувача від струму навантаження генератора витікає, що при малих струмах вона практично залишається постійною, тому надмірного підвищення напруги тягового генератора не відбувається. Обмеження е.р.с. досягається тим, що незалежна обмотка створює магнітне насичення полюсів, диференційна обмотка при малих струмах в ній не в змозі чинити вплив на магнітний потік полюса.

При дуже великих струмах генератора, навпаки, диференційна обмотка створює магнітне насичення своєї частини полюса, і при подальшому підвищенні струму в ній магнітний потік цієї частини полюсів не збільшується. Загальний магнітний потік полюсів перестає зменшуватися, і напруга тягового генератора при великих його струмах майже не падає.

Завдяки цьому зовнішня характеристика тягового генератора набуває вигляду, близького до гіперболи, з обмеженням максимальної напруги.