L'alternatore funziona a carico quando eroga corrente su un circuito esterno. Il carico viene indicato considerandone la potenza apparente anziché la potenza reale, in quanto vi può essere erogazione di corrente anche in assenza di potenza attiva (caso di corrente in quadratura con la f.e.m. e quindi di erogazione di sola potenza reattiva).

Se il carico è equilibrato, considerando che le f.e.m. statoriche sono una terna simmetrica sinusoidale, si avrà negli avvolgimenti d'indotto una terna simmetrica di correnti sinusoidali alla frequenza f [Hz] determinata dal numero di poli e dalla velocità del rotore. Quindi, essendo gli avvolgimenti statorici trifasi e simmetrici, si originerà un campo magnetico rotante d'indotto avente la stessa velocità n del rotore; tale campo si sovrapporrà a quello principale induttore e, dalla loro interazione, scaturirà la reazione d'indotto.

La prima osservazione da fare è che la velocità del campo rotante d'indotto è la stessa del campo induttore, ovvero n , quindi la posizione relativa tra i due campi è costante. Inoltre gli effetti derivanti dipendono dall'intensità della corrente erogata dall'alternatore (perché il campo d'indotto sarà tanto più intenso quanto più è intensa la corrente che lo produce) e dallo sfasamento della corrente rispetto alla f.e.m. (perché tale sfasamento determina la posizione relativa che intercorre tra il campo di indotto e i poli induttori).

La figura sopra riportata, riferita al caso di un alternatore con collegamento a stella degli avvolgimenti d'indotto, avente due poli (disegnati come se fossero salienti) e dodici cave statoriche, aiuta a capire quello che succede nei tre casi limite corrispondenti a:

figura (a) : corrente in fase con la f.e.m.

Essendo la corrente in fase con la f.e.m. si potranno indicare entrambe le grandezze con lo stesso verso.

Il campo d'indotto ha linee di forza che non interagiscono coi poli induttori e che originano il campo d'indotto disperso H_ID (così chiamato perché le sue linee sono concatenate col solo avvolgimento d'indotto). Tale campo produce effetti d'autoinduzione nell'indotto e, quindi, una c.d.t. induttiva e l'impegno di potenza reattiva induttiva.

Il campo d'indotto ha poi linee di forza che interagiscono coi poli induttori e che, all'interno di tali poli, hanno direzione trasversale rispetto alle linee del campo induttore e che originano il campo d'indotto trasverso H_IT. Tale campo genera una corona di poli d'indotto posizionati in avanti di mezzo passo polare rispetto ai poli induttori e che, quindi, tendono a spingere all'indietro la ruota polare induttrice dando così luogo ad una coppia opposta al moto che costituisce la coppia resistente dell'alternatore. Per tale motivo, dovendo mantenere costante la velocità di rotazione n del rotore, sarà necessario che la turbina che lo trascina sviluppi un'adeguata coppia motrice e, quindi, eroghi potenza meccanica. D'altronde, se la corrente è in fase con la f.e.m. si ha che l'alternatore genera ed invia al circuito esterno una potenza elettrica e, per il principio di conservazione dell'energia, tale potenza altri non può essere che quella fornita dalla turbina.

Oltre all'effetto meccanico appena descritto, la reazione d'indotto produce un secondo effetto puramente magnetico. Infatti la direzione trasversale del campo H_IT rispetto al campo induttore origina un effetto distorcente sul campo complessivo tale per cui il campo induttore viene rafforzato nella parte di coda della scarpa polare ed indebolito nella parte anteriore della stessa. A causa della saturazione del ferro, tuttavia, l'indebolimento risulta sempre maggiore del rafforzamento così che si ha una leggera diminuzione del flusso per polo e, quindi, della f.e.m. generata.

figura (b) : corrente in quadratura in ritardo rispetto alla f.e.m.

Essendo la f.e.m. in anticipo sulla corrente, se manteniamo per la corrente nell'indotto lo stesso verso del caso precedente, dovremo disegnare i poli induttori in una posizione in anticipo di mezzo passo polare (infatti al passaggio sotto un conduttore d'indotto di una coppia polare, pari a due passi polari, si ha lo sviluppo di un'intera sinusoide di f.e.m. corrispondente a 360° elettrici, al passaggio di un polo, pari ad un passo polare, si ha lo sviluppo di una mezza sinusoide di f.e.m. corrispondente a 180° elettrici, al passaggio di mezzo polo, pari a mezzo passo polare, si ha lo sviluppo di un quarto di sinusoide di f.e.m. corrispondente a 90° elettrici).

Ancora una volta si ha il campo H_ID con lo stesso significato e gli stessi effetti visti precedentemente.

Si hanno poi delle linee di forza del campo d'indotto che interagiscono coi poli e che hanno stessa direzione ma verso opposto rispetto al campo induttore, tali linee originano il campo longitudinale opposto H_IO. I poli d'indotto risultano esattamente contrapposti ai poli induttori e di eguale nome. I poli d'indotto e i poli induttori si respingono, ma queste forze hanno esattamente direzione radiale e perciò il loro effetto è nullo, così come deve essere considerando che l'alternatore non genera alcuna potenza attiva elettrica e, quindi, nulla deve essere la potenza meccanica assorbita e cioè nulla la coppia resistente. Per mantenere l'alternatore in rotazione a velocità costante, la turbina deve erogare la sola potenza meccanica corrispondente alle perdite del sistema. Per quanto riguarda l'effetto magnetico della reazione d'indotto, trovandosi i poli d'indotto esattamente contrapposti ai poli induttori di eguale nome, l'effetto sarà vistosamente smagnetizzante con una conseguente vistosa diminuzione della f.e.m..

figura (c) : corrente in quadratura in anticipo rispetto alla f.e.m.

Risulta facile giustificare la posizione dei poli induttori nella figura. Ancora una volta si ha il solito campo d'indotto di dispersione H_ID.

Si hanno poi delle linee di forza del campo d'indotto che interagiscono coi poli e che hanno stessa direzione e stesso verso del campo induttore, tali linee originano il campo longitudinale concorde H_IC. Nullo è l'effetto meccanico. Per quanto riguarda l'effetto magnetico della reazione d'indotto, trovandosi i poli d'indotto esattamente contrapposti ai poli induttori di nome opposto, l'effetto sarà vistosamente sovramagnetizzante con un conseguente vistoso aumento della f.e.m..

Con correnti aventi sfasamenti intermedi, anche i poli dovuti al campo d'indotto assumono posizioni intermedie. Se si prende come riferimento la posizione dei poli d'indotto relativa a correnti in fase con le f.e.m., accade che:

a) se la corrente ritarda di j₀ rispetto alla f.e.m., anche i poli d'indotto retrocedono di un angolo elettrico j₀ (cui corrisponde un angolo meccanico j₀ / p );

b) se la corrente anticipa di j₀ rispetto alla f.e.m., anche i poli d'indotto anticipano di un angolo elettrico j₀ (cui corrisponde un angolo meccanico j₀ / p ).

Conseguentemente alla posizione reciproca dei poli d'indotto e dei poli induttori, si avrà quale azione meccanica più o meno coppia frenante, quale azione elettromagnetica sarà possibile sia una smagnetizzazione che una sovramagnetizzazione.

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