Caractéristique de Facteur de Puissance Nul (ZPFC)

La caractéristique du facteur de puissance nul (ZPFC) d'un générateur représente une courbe qui illustre la relation entre la tension aux bornes de l'armature et le courant d'excitation. Dans ce test, le générateur fonctionne à la vitesse synchrone avec un courant d'armature nominal constant et un facteur de puissance nul en retard. La caractéristique du facteur de puissance nul est également connue sous le nom de caractéristique de Potier.

Pour maintenir un très faible facteur de puissance, l'alternateur est chargé à l'aide de réacteurs ou d'un moteur synchrone sous-excité. La forme de la ZPFC ressemble étroitement à celle de la caractéristique en circuit ouvert (O.C.C.).

Le diagramme vectoriel correspondant à une condition de facteur de puissance nul en retard est présenté comme suit:

Dans le diagramme vectoriel représenté ci-dessus, la tension aux bornes V sert de vecteur de référence. Sous la condition de facteur de puissance nul en retard, le courant d'armature Ia est en retard par rapport à la tension aux bornes V de 90 degrés exactement. La chute de tension Ia Ra (où Ra est la résistance d'armature) est tracée parallèlement au courant d'armature Ia, tandis que Ia XaL (avec XaL étant la réactance de fuite de l'armature) est tracée perpendiculairement à Ia.

Eg est la tension générée par phase.

Le diagramme vectoriel à FPN en retard avec la résistance d'armature Ra négligée est montré ci-dessous:

Far représente la force électromotrice (FEM) de la réaction de l'armature. Elle est en phase avec le courant d'armature Ia, ce qui signifie que leur relation de phase est telle qu'ils varient simultanément.

Ff désigne la FEM de l'enroulement principal, communément appelée FEM de champ. C'est la force magnétique générée par l'enroulement de champ du générateur. Fr représente la FEM résultante, qui est l'effet combiné de la FEM de réaction de l'armature et de la FEM de champ dans le circuit magnétique de la machine.

La FEM de champ Ff est calculée en soustrayant la FEM de réaction de l'armature Far de la FEM résultante Fr. Mathématiquement, cette relation est exprimée par

Comme on peut l'observer sur le diagramme vectoriel mentionné précédemment, la tension aux bornes V, la chute de tension de réactance Ia XaL, et la tension générée Eg ont tous la même phase. Par conséquent, la tension aux bornes V est approximativement égale à la différence arithmétique entre la tension générée Eg et la chute de tension de réactance Ia XaL.

Les trois vecteurs de FEM Ff, Fr et Far sont en phase. Leurs amplitudes sont liées par l'équation suivante:

Les deux équations mentionnées ci-dessus, à savoir l'équation (1) et l'équation (2), servent de blocs de construction fondamentaux pour le triangle de Potier. Lorsque les deux côtés de l'équation (2) sont divisés par Tf - où Tf représente le nombre effectif de spires par pôle sur le champ rotatif - l'équation peut être transformée en sa forme équivalente en termes de courant de champ. Par conséquent,

Sur la base de l'équation dérivée ci-dessus, le courant de champ peut être obtenu en additionnant le courant résultant et le courant de réaction de l'armature.