Технические данные трехфазных вертикальных синхронных гидрогенераторов. 4 страница

 

 

В а р и а н т 26

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 42; p = 1; a = 1; y = 0,65t.

2. Определите действующее значение основной гармонической фазной ЭДС обмотки статора турбогенератора в режиме холостого хода. Основная гармоническая магнитного потока возбуждения в за-зоре машины Фf = 2,21 Вб. Частота индуктируемой в обмотке стато-ра ЭДС f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число последова-тельно соединенных витков фазы w1 = 8; обмоточный коэффициент kО1 = 0,93. Рассчитайте полную номинальную мощность генератора, если номинальный фазный ток якоря IН = 3660 А.

7. В таблице приведены характеристики холостого хода (х.х.х.) и индукционная нагрузочная (и.н.х.) при номинальном токе якоря синхронного гидрогенератора с номинальными данными: полная мощность SH = 134 МВ.А; линейное напряжение UНЛ = 11 кВ. Схема обмотки статора – звезда. Определите в относительных единицах и в Ом индуктивное сопротивление взаимоиндукции хa d при токах возбуждения I*f = I*f Х и I*f Н = 1,8.

I*f 0,5 0,94 1,0 1,5 2,0 2,14 2,6
E*f 0,53 0,96 1,0 1,22 1,3 1,31 1,35
U* – 0,06 0,61 0,94 1,0 1,1

9. Номинальные данные двухполюсного турбогенератора: фаз-ные напряжение и ток обмотки якоря UНФ = 7,97 кВ; IНФ = 5228 A; коэффициент мощности cosφН = 0,8; частота напряжения f1 = 50 Гц. Потери мощности при номинальной нагрузке: электрические в об-мотке якоре (включая добавочные) pЭ = 376,7 кВт; в обмотке воз-буждения рf = 337,1 кВт; механические pМЕХ = 243,5 кВт; магнитные рМ = 439,2 кВт. Определите номинальные активную и полную элек-трические мощности генератора; механические вращающиеся мощ-ности Р1Н и момент М1Н турбины. Рассчитайте КПД генератора при номинальной нагрузке.

10. Номинальные данные гидрогенератора: активная мощность РН = 115 МВт; линейное напряжение UНЛ = 11 кВ. Синхронные ин-дуктивные сопротивления обмотки якоря: продольное х*d = 0,86; по-

перечное х*q = 0,54. Определите в Вт и в относительных единицах предел статической устойчивости в режиме номинальной нагрузки генератора.

12. Синхронный двигатель в номинальном режиме развивает полезный механический момент на валу М2Н = 1,273·10 4 Нм. Данные двигателя: UНЛ = 6000 В; η Н = 93 %; f1 = 50 Гц; cosφН = 0,9. Число пар полюсов р = 8. Определите номинальный ток якоря; активную мощ-ность, потребляемую двигателем; реактивную мощность, генерируе-мую двигателем.

 

В а р и а н т 27

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

2. В таблице приведена характеристика холостого хода турбо-генератора в относительных единицах. Номинальные данные турбо-генератора: полная мощность SН = 40 МВ×А; линейное напряжение UНЛ = 6,3 кВ; частота f1 = 50 Гц. Ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холостом ходе, If Х = 178 А. Схема об-мотки статора звезда. Число последовательно соединенных витков фазы w1 = 8; обмоточный коэффициент kО1= 0,93. Число витков обмотки возбуждения wf = 128. Рассчитайте характеристику холостого хода (х.х.х.) Еf = f (Ff ); определите поток обмотки возбуждения при номинальном напряжении генератора.

F*f 0,5 1,0 1,62 2,1 2,7
F*f 0,58 1,0 1,21 1,33 1,4

7. Определите ОКЗ синхронного генератора с сопротивления-ми обмотки статора: рассеяния хσ = 0,12 Ом; взаимоиндукции по про-дольной оси хa d = 1,72 Ом. Номинальные данные и характеристика холостого хода генератора приведены в задаче № 2.

9. Определите механические мощность и момент турбины, под-водимые в режиме номинальной нагрузки к валу гидрогенератора со следующими номинальными данными: частота f1 = 50 Гц; полная электрическая мощность SН = 253 МВ×А; КПД η Н = 98,3 %; коэффици-ент мощности cosφН = 0,85. Число пар полюсов генератора p = 22.

 

10. Турбогенератор включен в электрическую систему и рабо-тает в режиме номинальной нагрузки с номинальным коэффициент-том мощности cosφН = 0,85. Синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря х* С = х* d = 2,62. Пренебрегая насыщением магнитной системы, рассчитайте в относительных единицах угловую характе-ристику активной мощности и определите статическую перегружае-мость генератора. Ток возбуждения соответствует номинальному ре-жиму генератора.

12. Данные синхронного двигателя: Р2Н = 630 кВт; f1 = 50 Гц. кратность максимального момента Мm /МН = 1,7. Число пар полюсов машины р = 6. Определите максимальный момент нагрузки, при ко-тором сохранится устойчивая работа двигателя, если уменьшить ток возбуждения в 1,8 раза. Явнополюсностью машины, потерями мощ- ности и насыщением магнитной системы пренебречь.

 

В а р и а н т 28

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 24; p = 2; a = 1; y = 0,8t.

2. В электрическую систему с частотой напряжения f1 = 50 Гц включены двухполюсные турбогенераторы и гидрогенераторы с чис-лом пар полюсов р = 25. Определите частоты вращения роторов тур- бо- и гидрогенераторов.

7. В таблице приведены характеристики холостого хода (х.х.х.) и индукционная нагрузочная (и.н.х.) при номинальном токе якоря синхронного турбогенератора. Номинальные данные генератора: ак-тивная электрическая мощность PH = 250 МВт; линейное напряжение UHЛ = 20 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,85. Схема обмотки ста-тора звезда. Определите индуктивное сопротивление Потье х*Р (х*σ).

Ff, A
Ef, B
U, B – –

9. Определите номинальные КПД и коэффициент мощности синхронного двухполюсного турбогенератора с номинальными дан-ными: фазное напряжение UHФ = 11547 В; фазный ток IНФ = 16980 А.

Активное сопротивление фазы якоря r = 1,484·10 – 3 Ом. Номинальный вращающий момент турбины М1Н = 1,612·10 6 Нм. Номинальный ток возбуждения If Н = 3611 A при напряжении возбуждения Uf = 451 В; КПД возбудителя η f = 0,95. Потери мощности в режиме номиналь-ной нагрузки: механические pМЕХ = 966 кВт; магнитные pМ = 692 кВт; добавочные pД = 1760 кВт.

10. Номинальные данные синхронного турбогенератора: полная мощность SH = 1111 МВ·А; линейное напряжение UHЛ = 24 кВ; коэф-фициент мощности cosφН = 0,9. Схема обмотки статора звезда; син-хронное индуктивное сопротивление х*С = х*d = 2,9. К валу от турби-ны приложена механическая мощность P*1 = 0,7. Ток возбуждения машины I*f = 2,2. Характеристика холостого хода нормальная. Оце-ните устойчивость работы генератора. Если работа генератора ус-тойчива, то определите угол нагрузки генератора. Насыщением маг-нитопровода пренебречь.

12. Трехфазный синхронный двигатель с номинальными данны-ми: UHЛ = 10 кВ; IHЛ = 670 А; η Н = 95,8 % развивает полезную механи-ческую мощность на валу P2H = 10000 кВт. Определите электричес-кую потребляемую двигателем из сети активную мощность, и коэф-фициент мощности.

 

В а р и а н т 29

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 48; 2p = 4; a = 2; y = 0,75t.

2. Определите действующее значение основной гармонической линей­ной ЭДС обмотки статора турбогенератора в режиме холосто-го хода. Основная гармоническая магнитного потока возбуждения в зазоре Фf = 2,81 Вб. Частота индуктированной ЭДС f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; обмотка статора двухслойная; число полю- сов обмотки2p = 2; число параллельных ветвей a1 = 1. Число зубцов статора z1 = 42; шаг обмотки у1 = 17. Все катушки одновитковые.

7. Для синхронного генератора с данными, приведенными в за-дачах № 3, №4, рассчитайте графически индукционную нагрузочную характеристику при токе якоря I* = 0,8. Изменением сопротивления рассеяния об­мотки статора пренебречь.

 

9. К валу гидрогенератора в режиме номинальной нагрузки под-ведён механический вращающий момент турбины М1Н = 25,257×10 6 Нм. Номинальные дан­ные генератора: частота f1 = 50 Гц; линейное на-пряжение UНЛ = 15,75 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9. Схема обмотки статора звезда. На роторе генератора 84 полюса. Потери мощности при номинальной нагрузке: механические pМЕХ = 793кВт; магнитные pМ = 493 кВт; на возбуждение pf = 643 кВт; электрические в обмотке якоря pЭ = 837 кВт; добавочные pД = 368 кВт. Определите номинальный КПД, активную и полную электрические мощности, отдаваемые генератором в сеть.

10. Турбогенератор с нормальной характеристикой холостого хо-да вклю­чен в электрическую систему с напряжением U* = 1 и работа- ет с номинальной на­грузкой и коэффициентом мощности cosφН = 0,85. Ток возбуждения генератора I* f H = 3,05. Синхронное индуктивное со-противление обмотки статора х* С = х*d = 2,51. Пренебрегая насыщени-ем магнитной сис­темы, рассчитайте в относительных единицах угло-вую характеристику активной мощности и начертите график этой ха-рактеристики. Опреде­лите номинальный угол нагрузки θН машины.

12. Номинальные данные двигателя: UНЛ = 6000В; IНЛ = 440,4А; cosφН = 0,9. Потери мощности: холостого хода pХХ = 52 кВт; корот-кого замыкания pКН = 67,5 кВт. Рассчитайте зависимость КПД двига-теля от нагрузки для значений коэффициента загрузки kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25. Начертите график этой зависимости.

 

В а р и а н т 30

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 42; p = 1; a = 2; y = 0,65t.

2. Определить амплитуду и частоту вращения основной гармо-нической МДС обмотки якоря трёхфазного синхронного турбогене-ратора со следующими данными: номинальная частота f1 = 50 Гц; число последовательно соединённых витков фазы статора w1= 14; число пар полюсов p = 1; коэффициент укорочения обмотки статора kУ1= 0,956; коэффициент распределения kР1= 0,956; номинальный фазный ток якоря IHФ= 4200 А.

7. По приведённым в таблице характеристикам холостого хода (х.х.х.) и индукционной нагрузочной (и.н.х.) при номинальном токе якоря определите приведённую к обмотке возбуждения МДС якоря F*a f при токе якоря I* = 0,5. Данные турбогенератора: номинальные полная электрическая мощность SH= 125 МВ·А и линейное напря-жение UНЛ = 10,5 кВ; схема обмотки статора звезда.

Ff , А
Ef , В
U , В – –

9. Номинальные данные двухполюсного турбогенератора: пол-ная электрическая мощность SH= 31,25 МВ·А; линейное напряжение UНЛ = 10,5 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8; частота f1= 50 Гц. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Потери мощности в но-минальном режиме генератора: магнитные pМ = 143 кВт; механи-ческие pМЕХ= 129 кВт; на возбуждение pf = 72 кВт; электрические в обмотке якоря pЭ = 208 кВт; добавочные pД = 37 кВт. Определите ме-ханический момент М1Н турбины, вращающей ротор турбогенерато-ра. Рассчитайте зависимость КПД от нагрузки при работе с посто-янным коэффициентом мощности cosφН для значений коэффициента загрузки kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.

10. Двухполюсный турбогенератор работает параллельно с элек-трической системой при токе возбуждения I*f = 1,5. Номинальные дан-ные генератора: SH = 888 МВ·А; UНЛ = 24 кВ; cosφН = 0,9; f1= 50 Гц. Обмотка статора соединена по схеме звезда, синхронное индуктив-ное сопротивление фазы статора х* C= х*d = 2,44. Характеристика хо-лостого хода нормальная. Определите в Вт и в относительных еди-ницах максимальную электромагнитную мощность, до которой мож-но нагрузить генератор при условии сохранения статической устой-чивости. Насыщением магнитопровода пренебречь.

12. Определите полезный механический момент М2 на валу и КПД синхронного двигателя со следующими данными: UНЛ= 10 кВ; IНЛ = 829,6 А; cosφН = 0,9. Потери мощности холостого хода (посто-янные) pХХ = 180 кВт; короткого замыкания (переменные) при номи-нальной нагрузке pКН = 237 кВт. Число пар полюсов машины р = 14.

 

 

В а р и а н т 31

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 30; p = 1; a = 1; y = 0,7t.

 

2. Ротор синхронного генератора вращается с угловой механи-ческой скоростью W = 78,5 рад/сек. Магнитный поток обмотки воз-буждения индуктирует в трёхфазной обмотке статора ЭДС частотой f1 = 50 Гц. Определите число полюсов машины и частоту вращения основной гармонической магнитодвижущей силы (МДС) якоря.

7. Рассчитайте и начертите характеристику короткого замыка-ния IК = f (Ff ) синхронного генератора с индуктивными сопротивле-ниями обмотки якоря: рассеяния х*σ = 0,11 и продольным взаимоин-дукции х*a d = 1,73. Номинальные данные турбогенератора: активная электрическая мощность PН = 100 МВт; линейное напряжение обмот-ки якоря UНЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8. Схема обмотки статора звезда. Характеристика холостого хода приведена в таблице.

Ff , А
Ef , В

9. К валу ротора гидрогенератора с числом пар полюсов р = 40 подведён номинальный вращающий механический момент турбины M1Н = 22,855·10 6 Нм. Номинальные КПД η Н = 98,05 % и коэффици-ент мощности cosφН = 0,9. Частота напряжения f1 = 50 Гц. Известны потери мощности при номинальной нагрузке: электрические в об-мотке якоря pЭ = 847 кВт; магнитные pМ = 653 кВт. Определите но-минальные электромагнитные мощность и момент генератора.

10. Рассчитайте и начертите угловую характеристику активной мощности синхронного гидрогенератора со следующими номиналь-ными данными: PН = 176 МВт; UНЛ = 13,8 кВ; IНЛ = 8170 А. Обмотка статора соединена по схеме звезда, синхронные индуктивные сопро-тивления: продольное х*d = 0,61; поперечное х*q = 0,53. Определите номинальный и максимальный углы нагрузки генератора. Насыще-ние магнитопроводов не учитывайте.

12. Двухполюсный синхронный двигатель нагружен номиналь-ной мощностью P*2Н = 0,9. Ток возбуждения номинальный I*f Н = 2,1. Продольное синхронное индуктивное сопротивление якоря х*d = 1,5. Характеристика холостого хода нормальная. При соединении обмот-ки статора в треугольник фазное напряжение U*Ф = U*НФ = 1 и дви-гатель работает с достаточным запасом устойчивости. Оцените ус-

тойчивость работы двигателя в случае соединения обмотки статора в звезду при неизменных напряжении в сети, токе возбуждения, на-грузке на валу двигателя. Если двигатель останется в синхронизме, определите угол нагрузки. В противном случае укажите, как и до какой величины нужно изменить мощность нагрузки на валу P2, чтобы двигатель работал устойчиво при соединении обмотки стато-ра в звезду.

 

В а р и а н т 32

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 60; p = 5; a = 2; y = 0,85t.

2. Определите амплитуды первых гармонических МДС Ff 1m и индукции в зазоре Bδ f 1m распределённой обмотки возбуждения тур-богенератора с числом пар полюсов р = 1. Зазор между статором и ротором δ = 55 мм; коэффициент зазора kδ = 1,11. Отношение обмо-танной части ротора к полной окружности ротора γ = 0,67; число витков обмотки возбуждения wf = 112. Ток возбуждения If = 725 А. Насыщением магнитной цепи пренебречь.

7. По исходным данным и результатам решения задач № 3, № 4, №5 и №6 определите в относительных единицах и в А ток установившегося короткого замыкания при номинальной МДС возбуждения F*f H синхронного генератора.

9. Номинальные данные синхронного гидрогенератора: полная электрическая мощность SH = 31,18 МВ·А; линейное напряжение обмотки якоря UНЛ = 10,5 кВ; частота f1 = 50 Гц; коэффициент мощности cosφН = 0,85. Обмотка якоря с числом пар полюсов р = 20 соединена по схеме звезда. Номинальный электромагнитный момент генератора MH = 1,699×10 6 Нм. Потери мощности в магнитопроводе генератора рМ = 126 кВт. Определите активное сопротивление фазы обмотки статора в Ом и относительных единицах.

10. Двухполюсный турбогенератор номинальной активной мощ-ностью РН = 63 МВт включен в электрическую систему с номинальным линейным напряжением UНЛ = 10,5 кВ частотой f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; продольное синхронное индуктивное сопротивление х*d = 2,31. Ток возбуждения I*f = 1,4. Характеристика холостого хода нормальная.

 

Оцените устойчивость работы генератора при моменте турбины на валу M1 = 0,15×10 6 Нм. Если режим работы устойчив, то найдите угол нагрузки генератора. В противном случае определите, до какой величины и как следует изменить ток возбуждения, чтобы обеспечить устойчивую работу генератора. Потерями мощности и насыщением магнитной системы пренебречь.

12. Номинальный механический вращающий момент на валу синхронного двигателя M2Н = 10 4 Нм. Данные двигатели: IНЛ= 37 А; UНЛ = 6000 В; cosφН = 0,9. Число полюсов на ротор 2р = 20. Определите полную и активную электрические мощности, потребляемые из сети, и КПД двигателя при номинальной нагрузке.

 

В а р и а н т 33

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 24; p = 2; a = 2; y = 0,8t.

2. Определите амплитуду основной гармонической индукции магнитного поля якоря трехфазного синхронного турбогенератора со следующими данными: число пар полюсов р = 1; число пазов ста-тора z1 = 42; шаг обмотки y1 = 17; число параллельных ветвей фазы обмотки статора a1 = 1. Фазный ток статора I = 2400 А. Зазор меж-ду статором и ротором δ = 55 мм; коэффициент зазора kδ = 1,11. На-сыщением магнитной цепи машины пренебречь.

7. Определите графически индукционную нагрузочную характеристику (и.н.х.) синхронного гидрогенератора при номинальном токе якоря I*Н = 1. Данные генератора: номинальные полная электрическая мощность SH = 264,7 МВ·А и линейное напряжение обмотки статора UНЛ = 15,75 кВ; схема обмотки статора звезда; продольные индуктивные сопротивления фазы якоря – взаимоиндукции х*a d = 0,86 и синхронное х*d = 1,07. Характеристика холостого хода приведена в таблице. Пересчитайте и.н.х. в именованные единицы, принимая ток возбуждения If Х = 720 А.

 

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

9. Определите КПД и вращающий механический момент турбины синхронного гидрогенератора со следующими номинальными данными: линейное напряжение обмотки якоря UНЛ = 15,75 кВ; линейный ток якоря IНЛ = 21600 А; коэффициент мощности cosφН = 0,85; частота f1 = 50 Гц. На роторе гидрогенератора 64 полюса. Полные потери мощности при номинальной нагрузке Σр = 10,725 МВт.

10. В электрическую систему включен гидрогенератор с нор-мальной характеристикой холостого хода. Номинальные данные гид-рогенератора: РН = 26,5 МВт; UНЛ = 10,5 кВ; IНЛ = 1715 А. Схема со-единения обмотки статора звезда. Синхронные индуктивные сопро-тивления обмотки якоря: продольное х*d = 1,2; поперечное х*q = 0,75. Номинальный ток возбуждения I*f Н = 1,74. Определите статическую перегружаемость генератора без учета насыщения магнитной системы машины.

12. Кратность максимального момента четырехполюсного син-хронного двигателя Мm / МН = 1,65. Данные двигателя: Р2Н = 2000 кВт; f1 = 50 Гц; cosφН = 0,9. Создаваемый нагрузкой момент на валу двигателя M2 = 1,273·10 4 Нм. Останется ли двигатель в синхронизме если уменьшить тока возбуждения в 2 раза при неизменной нагрузке на валу двигателя. Если работа двигателя устойчива, найдите угол нагрузки двигателя. В противном случае определите, во сколько раз и как нужно изменить ток возбуждения, чтобы обеспечить устойчивость работы двигателя. Явнополюсностью машины, потерями мощности и насыщением магнитопровода пренебречь.

 

В а р и а н т 34

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 36; p = 2; a = 2; y = 0,8t.

2. В таблице приведена кривая намагничивания Фf = f (Ff ) трех-фазного синхронного турбогенератора. Данные турбогенератора: но-минальное линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; частота f1 = 50 Гц; число последовательно соединенных витков фазы w1 = 14; обмоточ-ный коэффициент kО1 = 0,913; схема обмотки статора звезда. Рас-считайте характеристику холостого хода в относительных единицах.

 

Ff , A 2,42·10 4 4,39·10 4 5,09·10 4 6,81·10 4 8,98·10 4
Фf , Вб 1,618 2,81 3,068 3,38 3,71

 

 

7. В таблице приведена индукционная нагрузочная характерис-тика турбогенератора при номинальном токе обмотки якоря I*Н = 1. Номинальная полная мощность генератора SH = 100 МВ·А. Используя исходные данные и результаты решения задачи № 2, определите в именованных и относительных единицах стороны реактивного тре-угольника.

 

F*f 1,8 2,26 3,0 3,36 4,16
U* 0,5 1,0 1,1 1,2

9. Определите электромагнитные мощность и момент синхрон-ного двухполюсного турбогенератора со следующими номинальными данными: полная электрическая мощность SH = 7,5 МВ·А; линейное напряжение обмотки статора UНЛ = 6,73кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8; КПД ηН = 97,44 %; частота напряжения f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда. Известны потери мощности: механические рМЕХ = 47,3 кВт; добавочные рД = 13,4 кВт. Номинальный ток возбуждения If Н = 243 А; активное сопротивление цепи возбуждения rf = 0,42 Ом; КПД возбудителя η f = 89 %.

10. Синхронный гидрогенератор включен в сеть с номинальным напряжением. Синхронные сопротивления фазы обмотки якоря: про-дольное х*d = 1,21; поперечное х*q = 0,84. Механическая мощность турбины Р*1 = 0,5. Сохранится ли устойчивость работы генератора при потере возбуждения (I*f = 0). Если работа генератора будет устойчива, определите угол нагрузки машины.