Характеристика нулевого коэффициента мощности (ZPFC)

Характеристика нулевого коэффициента мощности (ZPFC) генератора представляет собой кривую, иллюстрирующую взаимосвязь между напряжением на выводах якоря и током возбуждения. В этом испытании генератор работает на синхронной скорости при постоянном номинальном токе якоря и нулевом отстающем коэффициенте мощности. Характеристика нулевого коэффициента мощности также известна как характеристика Пуатье.

Для поддержания очень низкого коэффициента мощности альтернатор нагружается с помощью реакторов или недовозбужденного синхронного двигателя. Форма ZPFC близка к форме характеристики холостого хода (O.C.C.).

Фазовая диаграмма, соответствующая условию нулевого отстающего коэффициента мощности, представлена ниже:

На представленной выше фазовой диаграмме напряжение на выводах V служит опорным фазовым вектором. При условии нулевого отстающего коэффициента мощности ток якоря Ia отстает от напряжения на выводах V ровно на 90 градусов. Нападание напряжения Ia Ra (где Ra — сопротивление якоря) изображается параллельно току якоря Ia, а Ia XaL (где XaL — индуктивное сопротивление рассеяния якоря) строится перпендикулярно Ia.

Eg — это генерируемое напряжение на фазу.

Фазовая диаграмма при нулевом отстающем коэффициенте мощности с пренебрежением сопротивлением якоря Ra показана ниже:

Far представляет собой магнитодвижущую силу (МДС) реакции якоря. Она находится в фазе с током якоря Ia, что означает, что их фазовые отношения таковы, что они изменяются одновременно.

Ff обозначает МДС основной обмотки возбуждения, обычно называемую МДС поля. Это магнитная движущая сила, генерируемая обмоткой возбуждения генератора. Fr обозначает результирующую МДС, которая является комбинированным эффектом МДС реакции якоря и МДС поля в магнитной цепи машины.

МДС поля Ff вычисляется путем вычитания МДС реакции якоря Far из результирующей МДС Fr. Математически эта связь выражается следующим образом:

Как можно увидеть из вышеупомянутой фазовой диаграммы, напряжение на выводах V, падение напряжения на реактивном сопротивлении Ia XaL и генерируемое напряжение Eg имеют одинаковую фазу. Следовательно, напряжение на выводах V примерно равно арифметической разности между генерируемым напряжением Eg и падением напряжения на реактивном сопротивлении Ia XaL.

Три фазовых вектора МДС Ff, Fr и Far находятся в одной фазе. Их величины связаны уравнением, показанным ниже:

Два упомянутых выше уравнения, а именно уравнение (1) и уравнение (2), являются фундаментальными элементами для построения треугольника Пуатье. Когда обе стороны уравнения (2) делятся на Tf — где Tf представляет собой эффективное число витков на полюс роторного поля — уравнение может быть преобразовано в эквивалентную форму в терминах тока возбуждения. В результате,

На основе вышеуказанного уравнения ток возбуждения можно получить, сложив результирующий ток и ток реакции якоря.