Cechy charakterystyczne przy współczynniku mocy równym zero (ZPFC)

Charakterystyka przy współczynniku mocy równym zero (ZPFC) generatora przedstawia krzywą ilustrującą związek między napięciem na zaciskach armatury a prądem pola. W tym teście generator pracuje z synchroniczną prędkością obrotową przy stałym nominalnym prądzie armatury i współczynniku mocy przesuniętym o 90 stopni. Charakterystyka przy współczynniku mocy równym zero jest również znana jako charakterystyka Potiera.

Aby utrzymać bardzo niski współczynnik mocy, alternator jest obciążany reaktorami lub podwzbudzonym silnikiem synchronicznym. Kształt ZPFC mocno przypomina kształt charakterystyki otwartego obwodu (O.C.C.).

Diagram fazowy odpowiadający warunkom przy współczynniku mocy równym zero i opóźnionym prezentuje się następująco:

W powyższym diagramie fazowym napięcie na zaciskach V służy jako referencyjny wektor fazowy. W warunkach współczynnika mocy równego zero i opóźnionego, prąd armatury Ia opóźnia się względem napięcia na zaciskach V dokładnie o 90 stopni. Spadek napięcia Ia Ra (gdzie Ra to opór armatury) jest nanoszony równolegle do prądu armatury Ia, podczas gdy Ia XaL (gdzie XaL to indukcyjność przecieku armatury) jest rysowany prostopadle do Ia.

Eg to wygenerowane napięcie na fazę.

Diagram fazowy przy ZPF opóźnionym z pominięciem oporu armatury Ra przedstawiono poniżej:

Far reprezentuje magnetyczną siłę napędową reakcji armatury (MMF). Jest w fazie z prądem armatury Ia, co oznacza, że ich związek fazowy jest taki, że zmieniają się jednocześnie.

Ff oznacza MMF głównego cewnika polowego, często nazywanego MMF pola. To jest magnetyczna siła napędowa generowana przez cewnik polowy generatora. Fr oznacza rezultantę MMF, która jest efektem połączenia MMF reakcji armatury i MMF pola w obwodzie magnetycznym maszyny.

MMF pola Ff obliczane jest poprzez odjęcie MMF reakcji armatury Far od rezultanty MMF Fr. Matematycznie ten związek wyraża się wzorem:

Jak można zauważyć na powyższym diagramie fazowym, napięcie na zaciskach V, spadek napięcia indukcyjnego Ia XaL oraz wygenerowane napięcie Eg mają tę samą fazę. W konsekwencji, napięcie na zaciskach V jest przybliżone równe arytmetycznej różnicy między wygenerowanym napięciem Eg a spadkiem napięcia indukcyjnego Ia XaL.

Trzy wektory fazowe MMF, Ff, Fr i Far, są w fazie. Ich wielkości są związane równaniem pokazanym poniżej:

Dwa wymienione wyżej równania, tj. równanie (1) i równanie (2), stanowią podstawowe elementy trójkąta Potiera. Gdy obie strony równania (2) są podzielone przez Tf - gdzie Tf oznacza skuteczne liczba zwitków na biegunie na wirniku polowym - równanie może być przekształcone do swojej równoważnej formy wyrażonej przez prąd pola. W rezultacie,

Na podstawie powyższego wyprowadzonego równania, prąd pola można uzyskać poprzez sumowanie prądu rezultanty i prądu reakcji armatury.