Caratteristica del Fattore di Potenza Zero (ZPFC)

La Caratteristica a Fattore di Potenza Zero (ZPFC) di un generatore rappresenta una curva che illustra la relazione tra la tensione ai terminali dell'armatura e la corrente del campo. In questo test, il generatore funziona alla velocità sincrona con una corrente d'armatura nominale costante e un fattore di potenza induttivo zero. La Caratteristica a Fattore di Potenza Zero è anche nota come Caratteristica di Potier.

Per mantenere un fattore di potenza molto basso, l'alternatore viene caricato utilizzando reattori o un motore sincrono sottostimolato. La forma della ZPFC assomiglia strettamente a quella della Caratteristica a Circuito Aperto (O.C.C.).

Il diagramma fasore corrispondente a una condizione di fattore di potenza zero induttivo è presentato come segue:

Nel diagramma fasore raffigurato sopra, la tensione ai terminali V serve come fasore di riferimento. Nella condizione di fattore di potenza zero induttivo, la corrente d'armatura Ia è sfasata rispetto alla tensione ai terminali V esattamente di 90 gradi. Il calo di tensione Ia Ra (dove Ra è la resistenza dell'armatura) è tracciato parallelo alla corrente d'armatura Ia, mentre Ia XaL (con XaL che rappresenta la reattanza di perdita dell'armatura) è tracciato perpendicolarmente a Ia.

Eg è la tensione generata per fase.

Il diagramma fasore a Fattore di Potenza Zero induttivo con la resistenza d'armatura Ra trascurata è mostrato di seguito:

Far rappresenta la forza magnetomotrice (MMF) della reazione dell'armatura. È in fase con la corrente d'armatura Ia, il che significa che la loro relazione di fase è tale da variare simultaneamente.

Ff indica la MMF dell'avvolgimento principale del campo, comunemente notata come MMF del campo. Questa è la forza magnetica generata dall'avvolgimento del campo del generatore. Fr rappresenta la MMF risultante, che è l'effetto combinato della MMF della reazione dell'armatura e della MMF del campo all'interno del circuito magnetico della macchina.

La MMF del campo Ff è calcolata sottraendo la MMF della reazione dell'armatura Far dalla MMF risultante Fr. Matematicamente, questa relazione è espressa come

Come si può osservare dal diagramma fasore menzionato, la tensione ai terminali V, il calo di tensione per reattanza Ia XaL, e la tensione generata Eg hanno tutti la stessa fase. Di conseguenza, la tensione ai terminali V è approssimativamente uguale alla differenza aritmetica tra la tensione generata Eg e il calo di tensione per reattanza Ia XaL.

I tre fasori MMF Ff, Fr e Far sono in fase. Le loro ampiezze sono correlate dall'equazione mostrata di seguito:

Le due equazioni menzionate sopra, vale a dire l'equazione (1) e l'equazione (2), servono come blocchi fondamentali per il triangolo di Potier. Quando entrambi i lati dell'equazione (2) sono divisi per Tf - dove Tf rappresenta il numero effettivo di spire per polo sul campo del rotore - l'equazione può essere trasformata nella sua forma equivalente in termini di corrente del campo. Di conseguenza,

In base all'equazione derivata sopra, la corrente del campo può essere ottenuta sommando la corrente risultante e la corrente di reazione dell'armatura.