Технические данные трехфазных вертикальных синхронных гидрогенераторов. 2 страница

12. Восьмиполюсный синхронный двигатель включен в сеть с частотой f1 = 50 Гц, напряжением UНЛ = 6 кВ и нагружен номиналь-ной мощностью Р2Н = 800 кВт. Номинальные КПД η Н = 94,9 % и ко-эффициент мощности cosj Н = 0,9. Определите номинальный полез-ный момент на ва­лу М2Н, линейный ток якоря и потребляемую из сети активную мощность.

 

 

В а р и а н т 8

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 18; p = 1; a = 1; y = 0,7t.

 

2. В таблице приведена характеристика холостого хода (х.х.х.) турбогенератора в относительных единицах. Номинальная мощность генератора SН = 62,5 МВ·А; номинальная частота изменения напряже-ния f1 = 50 Гц; номинальное линейное напряжение UНЛ = 10,5 кВ; ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холос-том ходе генератора, I f Х = 258 А. Схема соединения обмотки стато-ра звезда; число последовательно соединенных витков фазы обмот-ки статора w1= 11; обмоточный коэффициент kО1 = 0,921. Рассчитай-те х.х.х. Ef = f (I f ) в именованных единицах; определите амплитуду магнитного потока возбуждения при номинальном напряжении гене-ратора.

I*f 0,5 1,0 1,62 2,66 3,88
E*f 0,58 1,0 1,21 1,33 1,4

7. Используя исходные данные и результаты решения задач № 5 или № 6, определите изменение выходного напряжения DU* генера-тора при сбросе нагрузки и неизменном токе возбуждения I* f = I* f Н.

9. Определите в Ом и относительных единицах активное сопро-тивление фазы якоря двухполюсного турбогенератора со следующими номинальными данными: SН = 62,5 МВ·А; UНЛ = 10,5 кВ; cosj Н = 0,8; f1 = 50 Гц; электромагнитный момент МН = 1,605·10 5 Нм. Схема об-мотки статора звезда. Магнитные потери генератора pМ = 298 кВт.

10. В сеть с номинальными частотой f1 = 50 Гц и напряжением UНЛ = 10,5 кВ включен синхронный двухполюсный турбогенератор мощностью SН = 62,5 МВ·А. Ток возбуждения I* f = 1,2. Схема об-мотки статора звезда, синхронное индуктивное сопротивление x* С = x* d = 1,78. Характеристика холостого хода нормальная. Будет ли ус-тойчивой работа генератора при вращающем моменте турбины на валу M1 = 0,159·10 6 Нм. Потерями мощности и насыщением магнит-ной цепи пренебречь.

12. Синхронный двигатель в номинальном режиме развивает полезный механический момент на валу M2Н = 4,775·10 4 Нм. Данные двигателя: UНЛ = 6000 В; η Н = 96,2 %; f1 = 50 Гц; cosj Н = 0,9 (опере-жающий). Число пар полюсов p = 6. Определите линейный ток яко-ря; потребляемую из сети активную мощность; генерируемую дви-гателем реактивную мощность.

 

В а р и а н т 9

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 48; 2p = 8; a = 2; y = 0,8t.

2. Определите амплитуды основных гармонических МДС Ff 1m и индукции в зазоре Bδ f 1m распределенной обмотки возбуждения двухполюсного турбогенератора. Число витков обмотки возбуждения wf = 220; ток возбуждения If = 258 А; отношение обмотанной части ротора ко всей окружности ротора γ = 0,727; зазор между статором и ротором δ = 33 мм; коэффициент зазора kδ = 1,127. Насыщением магнитной цепи машины пренебречь.

7. По приведенным в таблице опытным характеристикам холостого хода (х.х.х.) и индукционной нагрузочной (и.н.х.) при номинальном токе якоря определите приведенную к обмотке возбуждения МДС якоря F*a f (F*a d f ) при токе якоря I* = 0,75. Номинальные данные генератора: полная мощность SН = 62,5 МВ·А; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; схема обмотки статора звезда.

Ff , А
Ef , В
U, В – – –

9. Определите в именованных и относительных единицах но-минальные электромагнитные мощность и момент двухполюсного турбогенератора со следующими номинальными данными: полная мощность SН = 125 МВ·А; фазное напряжение UНФ = 7970 В; коэффи-циент мощности cosφ Н = 0,8; КПД η Н = 98,52 %; частота f1 = 50 Гц. Известны потери мощности: механические pМЕХ = 243,5 кВт; добавоч-ные pД = 177,4 кВт. Номинальный ток возбуждения If Н = 1605 А; ак-тивное сопротивление цепи возбуждения rf 75 = 0,1169 Ом; КПД воз-будителя η f = 90 %.

10. В электрическую систему включен гидрогенератор с номи-нальными данными: PН = 20 МВт; UНЛ = 6,3 кВ; IНЛ = 2156 А. Схема соединения обмотки статора звезда, синхронные индуктивные со-противления: продольное хd = 2,0 Ом; поперечное хq = 1,25 Ом. Опре-делите статическую перегружаемость генератора без учета насыще-ния машины. Ток возбуждения считайте соответствующим номиналь-ному режиму работы.

 

12. Определите полезный механический момент на валу и КПД синхронного двигателя со следующими номинальными данными: UНЛ = 6000 В; IНЛ = 440,4 А; сosφ Н = 0,9. Потери мощности: холосто-го хода (постоянные) pХХ = 52 кВт; потери короткого замыкания (пе-ременные) при номинальной нагрузке pКН = 67,5 кВт. На роторе ма-шины 6 полюсов.

В а р и а н т 10

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 36; 2p = 4; a = 1; y = 0,85t.

2. Определите действующее значение первой гармонической ЭДС обмотки статора синхронного турбогенератора. Амплитуда ос-новной гармонической индукции потока возбуждения Bδ f 1m = 0,829 Тл; частота индуктируемой ЭДС f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звез-да; число последовательно соединенных витков фазы статора w1 = 10; обмоточный коэффициент kО1 = 0,916. Внутренний диаметр статора D1 = 1,0 м; расчетная длина статора lδ = 3,52 м.

7. Определите ток установившегося трехфазного короткого замыкания I*К при МДС возбуждения F*f = F*f Н = 2,55. Номинальные данные генератора: активная мощность РН = 80 МВт; коэффициент мощности cosφ Н = 0,8; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; схема обмотки статора звезда. Синхронное индуктивное сопротивление хС = хd = 3,55 Ом. Характеристика холостого хода приведена в таблице.

 

Ff , А
Ef , В

9. В номинальном режиме гидрогенератора вращающий меха-нический момент на валу М1Н = 43,514· 10 6 Нм; частота генерируе-мого напряжения f1 = 50 Гц; фазный ток IНФ = 26100 А; коэффициент мощности cosφ Н = 0,9. Активное сопротивление фазы обмотки стато-ра r = 0,0034 Ом. Полные потери мощности в номинальном режиме Σp = 11066 кВт. На роторе генератора 42 полюса. Определите номи-нальные полную и активную электрические мощности генератора. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки kЗ при неизменном cosφ Н для значений kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 1,25.

 

 

10. Синхронный гидрогенератор включен в сеть с номинальным напряжением. Синхронные индуктивные сопротивления фазы обмот-ки статора: продольное х* d = 1,22; поперечное х* q = 0,78. Механичес-кая мощность турбины на валу генератора P*1 = 0,4. Сохранится ли устойчивость работы генератора при потере возбуждения (I* f = 0). Потерями мощности пренебречь.

12. Номинальный механический вращающий момент на валу синхронного двигателя М2Н = 3,183· 10 4 Нм. Известны номинальные данные двигателя: UНЛ = 6000 В; f1 = 50 Гц; IНЛ = 222,5 А; сosφ Н = 0,9. Число полюсов 10. Определите потребляемые из сети полную и ак-тивную электрические мощности и КПД двигателя.

В а р и а н т 11

 

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 54; 2p = 6; a = 2; y = 0,85t.

2. Ротор синхронного генератора вращается с угловой механической скоростью Ω = 52,4 рад/с и индуктирует в трехфазной обмотке статора ЭДС Еƒ с частотой ƒ1 = 50 Гц. Определить число полюсов на роторе генератора и частоту вращения МДС якоря машины.

7. В таблице приведены характеристики холостого хода (х.х.х.) и индукционная нагрузочная (и.н.х.) при номинальном токе якоря синхронного генератора с номинальными данными: полная мощность SН= 294 МВ·А; линейное напряжение UНЛ= 20 кВ. Схема обмотки статора – звезда. Определите индуктивное сопротивление Потье хР.

 

I* f 0,5 1,0 1,14 1,5 2,0 2,42 3,0
Е* f 0,53 1,0 1,12 1,2 1,27 1,31 1,34
U* – – 0,0 0,28 0,78 1,0 1,11

9. Определите мощность возбудителя гидрогенератора со следующими номинальными данными: фазный ток IН = 1718 А; фазное напряжение UН= 6062 В; коэффициент мощности сosφ Н = 0,8; КПДη Н= 97,8 %. Потери мощности при номинальной нагрузке: механические рМЕХ = 159,1 кВт; магнитные рМ = 182,9 кВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 57,4 кВт; добавочные рД = 61,7 кВт.

 

10. Рассчитайте угловую характеристику активной мощности турбогенератора со следующими номинальными данными: активная мощность РН = 160 МВт; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; коэф-фициент мощности сosφ Н = 0,85. Схема обмотки статора звезда, син-хронное индуктивное сопротивление фазы статора х*С = х* d = 2,47. Начертите график характеристики и определите номинальный угол нагрузки. Насыщением магнитопровода пренебречь.

12. Перегрузочная способность (статическая перегружаемость) синхронного двигателя kП= 1,7. Данные двигателя: Р2Н = 1250 кВт; nН = 750 об/мин; f1 = 50 Гц. Останется ли двигатель в синхронизме при уменьшении тока возбуждения в 2 раза и моменте нагрузки на валу М2 = 1,273·10 4 Нм. Если работа двигателя устойчива, то укажите угол нагрузки, с которым работает двигатель после уменьшения тока возбуждения. Если двигатель выпадет из синхронизма, то определите, как и до какой величины следует увеличить ток возбуждения, чтобы обеспечить статическую устойчивость работы двигателя. Явнополюсностью машины, насыщением магнитопровода и потерями мощности пренебречь.

 

В а р и а н т 12

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 30; 2p = 2; a = 1; y = 0,6t.

2. В таблице приведена магнитная характеристика трехфазного турбогенератора. Номинальные данные генератора: полная мощность SН = 62,5 МВ·А; линейное напряжение UНЛ = 10,5 кВ; частота изменения напряжения f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число последовательно соединенных витков фазы w1 = 10; коэффициент уко-рочения kУ1 = 0,96; коэффициент распределения kР1 = 0,955. Рассчитайте характеристику холостого хода в относительных единицах.

 

Ff , А 1,62·10 4 3,11·10 4 4,21·10 4 5,54·10 4 7,67·10 4
Фf , Вб 1,72 2,98 3,27 3,59 3,95

7. Для синхронного генератора с исходными данными задачи № 4 рассчитайте графически с помощью реактивного треугольника индукционную нагрузочную характеристику при токе якоря I*= 0,5.

 

9. Определите активную электрическую, электромагнитную и механическую (турбины на валу) мощности двухполюсного турбоге-нератора с номинальными данными: частота f1 = 50 Гц; фазный ток IНФ = 4182 А; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности сosφ Н = 0,8. Схема обмотки статора звезда, активное сопротивление фазы статора r = 0,002125 Ом. Напряжение возбуждения Uf = 195 В; ток возбуждения If = 2007 А. Известны потери мощности: механические рМЕХ = 246,3 кВт; магнитные рМ = 326 кВт; добавочные рД = 193 кВт. Рассчитайте вращающий момент турбины.

10. Двухполюсный турбогенератор работает с номинальным то-ком возбуждения и отдает в электрическую систему активную мощность Р = 0,75РН. Статическая перегружаемость генератора kП = 1,7; номинальный коэффициент мощности сosφ Н = 0,8. Оцените устойчивость работы генератора при неизменной механической мощности на валу и уменьшении тока возбуждения в два раза. Если работа генератора устойчива, определите угол нагрузки генератора θ после уменьшения тока возбуждения. Насыщением машины пренебречь.

12. Определите линейный ток и потребляемую из сети мощность для синхронного двигателя со следующими номинальными данными: полезная механическая мощность на валу Р2Н = 400 кВт; линейное напряжение UНЛ = 6000 В; КПД η Н = 93,4 %; коэффициент мощности сosφ Н = 0,9 (опережающий).

 

В а р и а н т 13

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 18; 2p = 2; a = 1; y = 0,8t.

2. Определите амплитуду и частоту вращения основной гармо-нической МДС якоря трехфазного турбогенератора со следующими данными: номинальная частота f1 = 50 Гц; число пар полюсов р = 1; номинальный ток якоря IН = 2440 А. В обмотке статора 60 катушек; обмотка статора двухслойная петлевая; шаг обмотки у = 25 зубцо-вым делениям; число параллельных ветвей обмотки а = 2; все ка-тушки обмотки статора одновитковые.

7. Обмотка статора синхронного гидрогенератора соединена в звезду. Данные гидрогенератора: полная мощность SН = 590 МВ·А;

линейное напряжение UНЛ = 15,75 кВ; продольное синхронное индук-тивное сопротивление фазы обмотки якоря хd = 0,42 Ом. Характерис-тика холостого хода (х.х.х.) приведена в таблице. Определите ОКЗ.

I*f 0,5 1,0 1,5 2,0
E*f 0,54 1,0 1,22 1,28

9. Гидрогенератор с числом пар полюсов р = 32 включен в сеть частотой f1 = 50 Гц с линейным напряжением UНЛ = 15,75 кВ. В но-минальном режиме механический вращающий момент, подводимый от турбины на вал генератора, М1Н = 52,022·10 6 Нм. Потери мощнос-ти при номинальной нагрузке: механически рМЕХ = 3,076 МВт; маг-нитные рМ = 1,945 МВт; добавочные рД = 0,65 МВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 2,769 МВт; на возбуждение рf = 2,285 МВт. Оп-ределите номинальные: активную и полную электрические мощнос-ти; КПД генератора, если коэффициент мощности сosφ Н = 0,85.

10. Номинальные данные трехфазного синхронного гидрогене-ратора: SН = 150 МВ·А; UНЛ = 13,8 кВ; сosφН = 0,9. Схема обмотки ста-тора звезда, синхронные индуктивные сопротивления: продольное xd = 1,08 Ом; поперечное хq = 0,711 Ом. Найденная по продолжению линейной части х.х.х. ЭДС фазы обмотки статора в режиме холос-того хода Е*f = 1,85. Определите в именованных и относительных единицах предел статической устойчивости генератора.

12. Синхронный двигатель включен в сеть с линейным напря-жением UНЛ = 6000 В, частотой f1 = 50 Гц и нагружен номинальной мощностью Р2Н = 500 кВт. Номинальные коэффициент мощности сosφ Н = 0,9 (опережающий) и КПД η Н = 93 %. На роторе машины 16 полюсов. Определите номинальную частоту вращения ротора, по-лезный механический момент на валу, активную мощность, потреб-ляемую двигателем из сети.

В а р и а н т 14

 

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 36; 2p = 6; a = 6; y = 0,7t.

2. Определите амплитуды основных гармонических МДС Ff 1m и индукции в зазоре Bδ f 1m распределенной обмотки возбуждения двух-

полюсного турбогенератора. Число витков обмотки возбуждения wf = 144; ток возбуждения If = 258 А; отношение обмотанной части ротора ко всей окружности ротора γ = 0,667; зазор между статором и ротором δ = 60 мм; коэффициент зазора kδ = 1,104. К обмотке воз-бужденияподведено напряжение Uf = 80 B; активное сопротивление обмотки возбуждения rf = 0,118 Ом. Насыщением магнитной цепи машины пренебречь.

7. Двухполюсный турбогенератор с номинальными данными: ак-тивная мощность PН = 500 МВт; линейное напряжение UНЛ = 20 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,85 работал с номинальным коэф-фициентом мощности и током якоря I* = 0,75. При этом МДС воз-буждения F*f = 2,46. Определите в относительных и именованных единицах увеличение напряжения ΔU при уменьшении нагрузки до нуля. Выделите составляющие ΔU, обусловленные падением напря-жения на сопротивлении рассеяния и реакцией якоря. Обмотка ста-тора соединена в звезду, индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора x*σ = 0,24. Характеристика холостого хода дана в таблице.

F*f 0,49 1,0 1,3 1,7 2,6 3,.4
E*f 0,58 1,0 1,1 1,21 1,33 1,4

9. Определите активную электрическую мощность; подводимые к валу от турбины механические вращающие мощность и момент в режиме номинальной нагрузки гидрогенератора с следующими дан-ными: UНЛ = 10,5 кВ; IНЛ = 1440 А; cosφН = 0,8; f1 = 50 Гц; число по-люсов ротора 48. Потери мощности при номинальной нагрузке: ме-ханические рМЕХ = 88,3 кВт; магнитные рМ = 138,5 кВт; на возбужде-ние рf = 167 кВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 125 кВт; доба-вочные рд = 60,4 кВт.

10. Двухполюсный турбогенератор отдаёт в электрическую сис-тему номинальную активную мощность и работает с коэффициентом мощности cosφН = 0,8. Синхронное индуктивное сопротивление об-мотки якоря x*С = x*d = 2,06. Пренебрегая насыщением магнитной системы, рассчитайте в относительных единицах угловую характе-ристику активной мощности. Определите статистическую перегру-жаемость генератора.

12. Неявнополюсный синхронный двигатель нагружен полезной механической мощностью P*2 = 0,5. Синхронное индуктивное сопро-

тивление фазы обмотки якоря двигателя x*С = x*d = 1,7. Ток возбуж-дения I*f = 1,5. Характеристика холостого хода нормальная. Оцените устойчивость работы двигателя. Если работа двигателя устойчива, определите угол нагрузки θ. Насыщением магнитопровода и потеря-ми мощности пренебречь.

 

В а р и а н т 15

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 36; 2p = 2; a = 2; y = 0,75t.

2. Номинальная мощность турбогенератора SН = 125 МВ·A; но-минальное линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; номинальная частота f1 = 50 Гц; число пар полюсов р =1; схема обмотки статора звезда; число параллельных ветвей обмотки статора а1= 2. Число пазов статора z1 = 66; шаг обмотки статора у1 = 28. Определите амплитуду и частоту вращения основной гармонической МДС якоря при номинальном токе якоря.

7. Для синхронного гидрогенератора с нормальной характерис-тикой холостого хода и номинальными данными: полная мощность SН = 103,5 MBA; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ определите не-насыщенное продольное синхронное индуктивное сопротивление х*d. Ток трехфазного короткого замыкания I*К = 0,6 при I* f = 0,5. Схема обмотки статора звезда.

9. Определите механические мощность и момент, подводимые от турбины к валу гидрогенератора в номинальном режиме. Данные генератора: SН = 31,25 MB·A; UНЛ = 10,5 кВ; cosφН = 0,8; ηН = 96,67 %; f1 = 50 Гц. Обмотка статора соединена по схеме звезда. На роторе генератора 16 полюсов.

10. Номинальные данные синхронного двухполюсного турбоге-нератора: SН = 352,9 MB·A; UНЛ = 20 кВ. Обмотка статора соединена по схеме звезда, синхронное индуктивное сопротивление фазы обмотки статора х*С = х*d = 1,87. Механическая мощность турбины на валу P*1 = 0,6. Ток возбуждения I*f = 2,0. Характеристика холостого хода нормальная. Определите угол нагрузки генератора q при номинальном напряжении сети и пониженном напряжении U* = 0,6.

 

12. Данные синхронного двигателя: номинальная полезная мощность на валу P2Н = 630 кВт; частота напряжения f1 = 50 Гц; частота вращения ротора nН = 500 об/мин. Кратность максимального момента Mmax /MН = 1,95. Определите максимальный момент на валу, при котором двигатель остается в синхронизме, при уменьшении тока возбуждения в 2,5 раза. Явнополюсностью машины, насыщением магнитной системы и потерями мощности пренебречь.

 

В а р и а н т 16

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 54; 2p = 6; a = 1; y = 0,85t.

2. В таблице приведена характеристика холостого хода (х.х.х.) турбогенератора мощностью SН = 294 МВ·A. Номинальное линейное напряжение UНЛ = 18 кВ; ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холостом ходе, I f Х = 2370 А; номинальная частота f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число последовательно соединенных витков фазы w1 = 9; коэффициент укорочения kУ1 = 0,958; коэффициент распределения kР1 = 0,955. Число витков обмотки возбуждения wf = 72. Рассчитайте х.х.х. Ef = f (Ff ) в именованных единицах; определите амплитуду магнитного потока возбуждения Фf при номинальном напряжении в режиме холостого хода.

 

I*f 0,50 1,0 1,69 2,33 3,33
E*f 0,58 1,0 1,21 1,33 1,4

7. Определите ток установившегося трехфазного короткого за-мыкания I*К синхронного генератора при токе возбуждения I*f = 2,0. Номинальные данные и х.х.х. генератора приведены в задаче № 2. Синхронное индуктивное сопротивление фазы якоря х*d = 1,98.

9. Известны номинальные данные гидрогенератора: f1 = 50 Гц; UНЛ = 10,5 кВ; IНЛ = 3785 A; cosφН = 0,8; ηН = 97,5 % и потери мощности при номинальной нагрузке – механические рМЕХ = 521 кВт; на возбуждение рf = 163 кВт; добавочные рД = 126 кВт. Определите электромагнитные мощность и момент в номинальном режиме, если число полюсов на роторе генератора равно 14.

10. Двухполюсный турбогенератор включен в электрическую систему в режиме холостого хода с I* f = I*f Х. Номинальные данные генератора: РН = 1200 MBт; UНЛ = 24 кВ; cosφН = 0,9; f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда, синхронное индуктивное сопротивление х*С = х*d = 2,58. Характеристика холостого хода нормальная. Определите в именованных и относительных единицах максимальную активную мощность, которую может отдавать генератор в сеть, оставаясь в синхронном режиме. Насыщением магнитопровода и потерями мощности в машине пренебречь.

12. Синхронный двигатель в номинальном режиме развивает полезный механический момент на валу М2Н = 0,509·10 6 Нм. Известны данные двигателя: UНЛ = 6000 В; ηН = 95 %; cosφН = 0,9 (опережающий); f1 = 50 Гц. Число пар полюсов р = 40. Определите линейный ток якоря; потребляемую из сети активную мощность; реактивную мощность, генерируемую двигателем.