Null-Leistungs-Faktor-Kennlinie (ZPFC)

Die Null-Leistungsfaktor-Kennlinie (ZPFC) eines Generators stellt eine Kurve dar, die das Verhältnis zwischen der Spannung an den Armaturanschlüssen und dem Feldstrom illustriert. Bei diesem Test arbeitet der Generator mit Drehzahl im Synchronbetrieb, einem konstanten Nennarmaturenstrom und einem Null-Verzögerungsleistungsfaktor. Die Null-Leistungsfaktor-Kennlinie wird auch als Potier-Kennlinie bezeichnet.

Um einen sehr niedrigen Leistungsfaktor aufrechtzuerhalten, wird der Wechselrichter mit Spulen oder einem untererregten synchronen Motor belastet. Die Form der ZPFC ähnelt stark der Kennlinie bei offener Schaltung (O.C.C.).

Das Phasordiagramm, das einer Null-Verzögerungsleistungsfaktor-Bedingung entspricht, ist wie folgt dargestellt:

Im oben dargestellten Phasordiagramm dient die Anschlussspannung V als Referenzphasor. Unter der Bedingung des Null-Verzögerungsleistungsfaktors fällt der Armaturstrom Ia genau um 90 Grad hinter der Anschlussspannung V zurück. Der Spannungsabfall Ia Ra (wobei Ra der Armaturwiderstand ist) wird parallel zum Armaturstrom Ia gezeichnet, während Ia XaL (mit XaL als Armaturstreusträgheit) senkrecht zu Ia gezeichnet wird.

Eg ist die erzeugte Spannung pro Phase.

Das Phasordiagramm bei Null-Verzögerungsleistungsfaktor ohne Berücksichtigung des Armaturwiderstands Ra ist unten dargestellt:

Far steht für die Armaturreaktion-Magnetomotive Kraft (MMF). Sie ist in Phase mit dem Armaturstrom Ia, was bedeutet, dass ihre Phasenbeziehung so ist, dass sie gleichzeitig variieren.

Ff bezeichnet die MMF der Hauptfeldwicklung, oft als Feld-MMF bezeichnet. Dies ist die magnetische Antriebskraft, die durch die Feldwicklung des Generators erzeugt wird. Fr steht für die resultierende MMF, welche die kombinierte Wirkung der Armaturreaktion-MMF und der Feld-MMF im magnetischen Kreis des Geräts ist.

Die Feld-MMF Ff wird berechnet, indem die Armaturreaktion-MMF Far von der resultierenden MMF Fr subtrahiert wird. Mathematisch wird diese Beziehung ausgedrückt als

Wie aus dem oben genannten Phasordiagramm ersichtlich, zeigen die Anschlussspannung V, der Reaktanz-Spannungsabfall Ia XaL und die erzeugte Spannung Eg alle die gleiche Phase. Folglich ist die Anschlussspannung V ungefähr gleich der arithmetischen Differenz zwischen der erzeugten Spannung Eg und dem Reaktanz-Spannungsabfall Ia XaL.

Die drei MMF-Phasoren Ff, Fr und Far sind in Phase. Ihre Größen sind durch die unten gezeigte Gleichung verbunden:

Die oben erwähnten beiden Gleichungen, nämlich Gleichung (1) und Gleichung (2), bilden die grundlegenden Bausteine für das Potier-Dreieck. Wenn beide Seiten von Gleichung (2) durch Tf geteilt werden - wobei Tf die effektive Anzahl der Wicklungen pro Pol am Rotorfeld darstellt - kann die Gleichung in ihrer äquivalenten Form in Bezug auf den Feldstrom transformiert werden. Daher,

Basierend auf der oben abgeleiteten Gleichung kann der Feldstrom durch Addition des resultierenden Stroms und des Armaturreaktionsstroms erhalten werden.