Característica de Fator de Potência Zero (ZPFC)

A Característica de Fator de Potência Zero (ZPFC) de um gerador representa uma curva que ilustra a relação entre a tensão terminal da armadura e a corrente de campo. Neste teste, o gerador opera em velocidade síncrona com uma corrente de armadura nominal constante e um fator de potência defasado zero. A Característica de Fator de Potência Zero também é conhecida como Característica de Potier.

Para manter um fator de potência muito baixo, o alternador é carregado usando reatores ou um motor síncrono subexcitado. A forma da ZPFC se assemelha muito à da Característica de Circuito Aberto (O.C.C.).

O diagrama fasorial correspondente a uma condição de fator de potência zero defasado é apresentado a seguir:

No diagrama fasorial retratado acima, a tensão terminal V serve como o fasor de referência. Sob a condição de fator de potência zero defasado, a corrente de armadura Ia fica atrasada em relação à tensão terminal V exatamente 90 graus. A queda de tensão Ia Ra (onde Ra é a resistência da armadura) é desenhada paralela à corrente de armadura Ia, enquanto Ia XaL (com XaL sendo a reatância de vazamento da armadura) é traçada perpendicular a Ia.

Eg é a tensão gerada por fase.

O diagrama fasorial em ZPF defasado, com a resistência da armadura Ra negligenciada, é mostrado abaixo:

Far representa a força magnetomotriz (MMF) da reação da armadura. Está em fase com a corrente de armadura Ia, significando que sua relação de fase é tal que variam simultaneamente.

Ff denota a MMF do enrolamento de campo principal, comumente referido como MMF de campo. Esta é a força magnética gerada pelo enrolamento de campo do gerador. Fr representa a MMF resultante, que é o efeito combinado da MMF da reação da armadura e da MMF de campo no circuito magnético da máquina.

A MMF de campo Ff é calculada subtraindo-se a MMF da reação da armadura Far da MMF resultante Fr. Matematicamente, esta relação é expressa como

Como pode ser observado no diagrama fasorial mencionado, a tensão terminal V, a queda de tensão de reatância Ia XaL, e a tensão gerada Eg todos exibem a mesma fase. Consequentemente, a tensão terminal V é aproximadamente igual à diferença aritmética entre a tensão gerada Eg e a queda de tensão de reatância Ia XaL.

Os três fasores de MMF Ff, Fr e Far estão em fase. Suas magnitudes são relacionadas pela equação mostrada abaixo:

As duas equações mencionadas acima, nomeadamente a equação (1) e a equação (2), servem como os blocos fundamentais para o triângulo de Potier. Quando ambos os lados da equação (2) são divididos por Tf - onde Tf representa o número efetivo de espiras por polo no campo do rotor - a equação pode ser transformada em sua forma equivalente em termos de corrente de campo. Como resultado,

Com base na equação acima derivada, a corrente de campo pode ser obtida somando-se a corrente resultante e a corrente de reação da armadura.