Технические данные трехфазных вертикальных синхронных гидрогенераторов. 5 страница

12. Рассчитайте угловую характеристику момента двухполюсно- го синхронного турбодвигателя M2 = f (θ). Номинальные данные дви-гателя: Р2Н = 31500 кВт; UНЛ = 10 кВ;cosφН = 0,9. Схема обмотки ста-тора звезда; синхронное индуктивное сопротивление фазы статора х*С = х*d = 1,82. Номинальный ток возбуждения I*f Н = 2,4. Характеристика холостого хода нормальная. Начертите зависимость M2 = f (θ). Определите номинальный и максимальный углы нагрузки. Насыще-нием магнитопровода и потерями мощности пренебречь.

 

В а р и а н т 36

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 48; p = 4; a = 4; y = 0,8t.

 

2. Магнитный поток основной гармонической индукции магнит-ного потока обмотки возбуждения Фf = 6,28 Вб индуктирует в об-мотке статора трёхфазного синхронного турбогенератора линейную ЭДС Ef Л = 20 кВ частотой f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звез-да. Коэффициент укорочения kУ1 = 0,96; коэффициент распределения kР1 = 0,96. Определите число последовательно соединённых витков фазы обмотки статора.

7. Гидрогенератор с номинальными данными: полная электри-ческая мощность SН = 65,5 МВ×А; линейное напряжение UНЛ =10,5 кВ включен в сеть и работает с номинальными коэффициентом мощ-ности cosφН = 0,8 и током нагрузки I*Н = 1. При этом МДС возбуж-дения F*f H = 2,19. Продольные индуктивные сопротивления обмотки статора: синхронное х*d = 1,29; взаимоиндукции х*a d = 1,14; Обмотка статора соединена по схеме звезда. Характеристика холостого хода приведена в таблице. Определите в относительных единицах и в В изменение напряжения ΔU при отключении генератора от сети и постоянном токе возбуждения I*f = I*f H = сonst, а также составляю-щие ΔU, обусловленные реакцией якоря и падением напряжения на сопротивлении рассеяния.

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

9. Номинальный механический вращающий момент на валу двухполюсного турбогенератора M1Н = 1,617×10 5 Нм. Частота генери-руемого напряжения f1 = 50 Гц, номинальный коэффициент мощнос-ти cosφН = 0,8. Потери холостого хода (постоянные) рХХ = 471 кВт; потери короткого замыкания (переменные) при номинальной нагруз-ке рКН = 338 кВт. Определите активную и полную электрические мощности генератора. Рассчитайте зависимость КПД от нагрузки при неизменном коэффициенте мощности cosφН для значений коэф-фициента загрузки kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 и начертите график этой зависимости.

10. Рассчитайте угловую характеристику активной мощности турбогенератор с номинальнымими данными: активная электрическая мощность РН = 110 МВт; линейное напряжение UHЛ = 10,5 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8.Схема обмотки статора звезда, синхронное индуктивное сопротивление фазы статора х*C = х*d = 2,13.

Начертите график характеристики и определите номинальный угол нагрузки θН генератора. Насыщение магнитной системы не учиты-вайте. Ток возбуждения генератора считайте соответствующим но-минальному режиму.

12. Определите линейный ток и потребляемую из сети актив-ную мощность синхронного двигателя со следующими номинальны-ми данными: полезная механическая мощность на валу Р2Н = 630 кВт; линейное напряжение UНЛ = 10 кВ; КПД ηН = 95,6 %; коэффициент мощности cosφН = 0,9.

 

В а р и а н т 36

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

2. Определите действующие значения фазной и линейной ЭДС обмотки статора трёхфазного синхронного генератора при холостом ходе. Основная гармоническая магнитного потока обмотки возбуж-дения Фf = 0,025 Вб; частота индуктируемой ЭДС f1 = 50 Гц. Число последовательно соединенных витков фазы обмотки w1 = 48; обмо-точный коэффициент kО1 = 0,9. Схема обмотки статора звезда.

7. В таблице приведены характеристики холостого хода (х.х.х) и индукционная нагрузка (и.н.х.) при номинальном токе якоря син-хронного турбогенератора с номинальными данными: полная элек-трическая мощность SH = 125 МВ·А; линейное напряжение обмотки якоря UНЛ = 13,8 кВ. Схема обмотки якоря звезда. Определите в Ом и относительных единицах индуктивные сопротивления обмотки яко-ря: рассеяния хσ; продольные взаимоиндукции хa d и синхронное хd . Сопротивления хd и хa d определите для двух значений МДС воз-буждения F*f = 1,51 и F*f H = 2,35.

Ff , А 0,55 1,0 1,51 2,0 2,4 2,68 3,08
Ef , В 0,58 1,0 1,21 1,29 1,32 1,34 1,35
U* – – 0,48 0,86 1,0 1,1

9. Определите мощность возбуждения турбогенератора с номи-нальными данными: фазные напряжение UНФ = 9093 В и ток якоря IНФ = 8625 А; коэффициент мощности cosφН = 0,85; КПД ηH = 98,62 %;

частота f1 = 50 Гц. Потери мощности при номинальной нагрузке: механические рМЕХ = 468 кВт; магнитные рМ = 394 кВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 677 кВт; добавочные рД = 379 кВт; КПД воз-будителя η f = 0,92.

10. Определите до какой максимальной активной мощности можно нагрузить синхронный гидрогенератор при уменьшении тока возбуждения до нуля. Данные гидрогенератора: SH = 65,5 МВ·А; UНЛ = 10,5 кВ; cosφН = 0,8. Схема обмотки статора звезда, синхрон-ные индуктивные сопротивления: продольное х*d = 1,29; поперечное х*q = 0,77. Какова величина максимального угла нагрузки при токе возбуждения If = 0?

12. Восьмиполюсный синхронный двигатель включен в сеть с напряжением UНЛ = 6 кВ частотой f1 = 50 Гц и нагружен номиналь-ной мощностью на валу Р2Н = 630 кВт. Номинальные коэффициент мощности cosφН = 0,9 и КПД ηН = 94,3 %. Определите номинальные частоту вращения ротора; полезный механический момент на валу; потребляемую из сети активную мощность; линейный ток статора двигателя.

 

В а р и а н т 37

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 24; p = 1; a = 2; y = 0,66t.

2. Турбогенератор номинальной мощностью SH = 31,25 МВ·А включен в сеть с фазным напряжением UHФ = 6,06 кВ и частотой f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число пар полюсов p = 1. Число последовательно соединенных витков фазы статора w1 = 16; коэффициент укорочения kУ1 = 0,966; коэффициент распределения kР1 = 0,956. Определите амплитуду и частоту вращения основной гар-монической МДС якоря.

7. Для гидрогенератора с нормальной характеристикой холос-того хода определите ОКЗ. Номинальные данные гидрогенератора: активная мощность PH = 82,5 МВт; линейное напряжение обмотки якоря UHЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8. Схема об-мотки статора звезда. Индуктивные сопротивления обмотки якоря: рассеяния хσ= 0,257 Ом; продольное взаимоиндукции хa d = 1,375 Ом.

 

9. Определите механические мощность и момент турбины, элек-тромагнитную и активную электрическую мощности двухполюсного синхронного турбогенератора в номинальном режиме. Номинальные данные турбогенератора: UHЛ = 13,8 кВ; IHЛ = 7,875 кА; cosφН = 0,85; f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; активное сопротивление фазы обмотки статора r = 2,89·10 – 3 Ом. Номинальный ток обмотки возбуждения If H = 1900 А; активное сопротивление цепи возбужде-ния rf = 0,1631 Ом; КПД возбудителя η f = 0,9. Потери мощности ге-нератора: механические pМЕХ = 295 кВт; магнитные pМ = 314 кВт; до-бавочные pД = 609 кВт.

10. К валу турбогенератора подведена механическая мощность P*1 = 0,5P*H. Статическая перегружаемость генератора kП = 1,65; но-минальный коэффициент мощности cosφН = 0,85. Напряжение элек-трической системы, в которую включен генератор, номинальное. Определите угол нагрузки машины при токах возбуждения I*f = I*f H и I*f = 0,5I*f H. Потерями мощности и насыщением магнитной систе-мы пренебречь.

12. Трехфазный синхронный двигатель с номинальными данны-ми: UHЛ = 6 кВ; IHЛ = 57,1 А; ηН = 93,7 % развивает полезную меха-ническую мощность на валу P2H = 500 кВт. Определите потребляе-мую двигателем из сети активную электрическую мощность и ко-эффициент мощности.

 

В а р и а н т 38

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 60; p = 1; a = 2; y = 0,833t.

2. Определите угловую механическую скорость вращения рото- ра синхронного генератора, если в обмотке статора с числом пар полюсов р = 5 индуктируется ЭДС частотой f1 = 50 Гц.

7. По приведенным в таблице характеристикам холостого хода (х.х.х.) и индукционной нагрузочной (и.н.х.) при номинальном токе якоря определите индуктивное сопротивление Потье х*Р и приведен-ную к обмотке возбуждения МДС якоря F*a f H синхронного гидроге-нератора. Графически рассчитайте и.н.х. генератора при токе в фазе якоря I* = 0,5. Номинальные данные гидрогенератора: активная элек-трическая мощность PH = 120 МВт; линейное напряжение обмотки якоря UHЛ = 11 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9. Схема об-мотки статора звезда.

If , А
Ef , А
U, В – –

9. Гидрогенератор с р = 7 включен в сеть промышленной часто-ты f1 = 50 Гц с номинальным линейным напряжением UHЛ = 10,5 кВ. Генератор работает с номинальными механическим вращающим мо-ментом турбины М1Н = 12,569·10 5 Нм и коэффициентом мощности cosφН = 0,8. Потери мощности: на возбуждение рf = 247 кВт; меха-нические pМЕХ = 552 кВт; магнитные pМ = 321 кВт; электрические в обмотке якоря (включая добавочные) в режиме номинальной нагруз- ки pЭ = 290 кВт. Определите номинальный КПД, полную и актив-ную электрические мощности машины в номинальном режиме.

10. Определите в Вт и относительных единицах предел стати-ческой устойчивости гидрогенератора мощностью SН = 144 МВ·А с линейным напряжением UHЛ = 10,5 кВ. Обмотка статора соединена в звезду; синхронные индуктивные сопротивления фазы якоря: про-дольное х*d = 1,16 и поперечное х*q = 0,78. Номинальный ток воз-буждения I*f H = 1,7. Характеристика холостого хода нормальная. На-сыщением магнитной системы машины пренебречь.

12. Кратность максимального момента трехфазного синхронно-го двигателя Мm /МН = 1,65. Данные двигателя: номинальная полез-ная мощность на валу P2H = 500 кВт, частота f1 = 50 Гц. Число пар полюсов р = 12. Определите максимальный момент нагрузки, при котором двигатель удерживается в синхронизме, если уменьшить ток возбуждения в два раза. Явнополюсностью машины, насыщени-ем магнитопроводов и потерями мощности пренебречь.

 

В а р и а н т 39

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 36; p = 3; a = 3; y = 0,8t.

2. Трехфазная обмотка статора двухполюсного синхронного тур-богенератора включена в сеть частотой f1 = 50 Гц. Ротор невозбуж-

ден и вращается с синхронной скоростью. Ток в фазах обмотки ста- тора I = 1300 А образует вращающееся магнитное поле машины, ко-торое индуктирует в обмотке статора ЭДС самоиндукции. Опреде-лите действующее значение основной гармонической ЭДС фазы ста-тора. Данные обмотки статора: число последовательно соединенных витков фазы w1 = 16; число пазов на полюс и фазу q1 = 8; шаг об-мотки y = 20; полюсное деление τ = 1500 мм; расчетная длина магни-топровода lδ = 2100 мм. Зазор между статором и ротором δ = 32 мм; коэффициент зазора kδ = 1,095. Насыщением магнитной цепи и рас-сеянием обмотки статора пренебречь

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

9. Определите механический вращающий момент, подведенный от турбины к валу гидрогенератора со следующими номинальными данными: полная электрическая мощность SН = 144,44 МВ·А; линей-ное напряжение UHЛ = 10,5 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9; КПД ηН = 98,1 %; частота f1 = 50 Гц. На роторе генератора 32 полю-са. Обмотка статора соединена по схеме звезда.

10. Синхронный турбогенератор включен в электрическую сис-тему и работает в режиме номинальной нагрузки. Статическая пере-гружаемость генератора kП = 1,7; номинальный коэффициент мощ-ности cosφН = 0,85. Останется ли устойчивой работа генератора при неизменном вращающем моменте на валу и уменьшении тока воз-буждения в 1,7 раза. Если работа генератора устойчива, то опреде-лите угол нагрузки генератора θ.

12. Номинальные данные синхронного двигателя: полезная мощ-ность на валу P2H = 20 МВт; линейное напряжение UHЛ = 10 кВ; ко-эффициент мощности cosφН = 0,9. Схема обмотки статора звезда; синхронные индуктивные сопротивления: продольное и поперечное х*d = х*q = 1,65. Номинальный ток возбуждения I*f H = 2,15. Характе-ристика холостого хода нормальная. Рассчитайте угловую характе-ристику двигателя Р2 = f (θ) и начертите график этой характеристи-ки. Определите номинальный и максимальный углы нагрузки. Насы-щением магнитной системы и потерями мощности пренебречь.

 

 

В а р и а н т 40

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 12; p = 1; a = 2; y = 0,67t.

2. Определите амплитуду и частоту вращения основной гармо-нической МДС якоря трехфазного двухполюсного турбогенератора при токе в обмотке якоря I = 1500 А. Частота тока в об­мотке якоря f1 = 50 Гц. Обмотка якоря двухслойная, петлевая. Число пазов стато-ра z1 = 48, шаг об­мотки y = 20. Число витков в катушке wК = 1. Чис-ло параллельных ветвей обмотки статора а = 1.

7. Для синхронного гидрогенератора с номинальными данными: активная электрическая мощность PН = 640 МВт; линейное напряже-ние UНЛ = 15,75 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9 определите продольное синхронное индук­тивное сопротивление в относитель-ных единицах и в Ом. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Ток установившегося трехфазного короткого замыкания I*К = 0,342 при токе возбуждения If = 745 А. Характеристика холостого хода ге-нератора приведена в таблице.

If , A
Ef , В

9. Номинальные данные синхронного двухполюсного турбогене-ратора: линейные напряжение UНЛ = 10,5 кВ и ток IНЛ= 3437 А; ко-эффициент мощности cosφН = 0,8; частота f1 = 50 Гц. Потери мощ-ности при номинальной нагрузке: магнитные рМ = 296,2 кВт; меха-нические рМЕХ = 176,7 кВт; электрические потери в обмотке якоря (включая добавочные) рЭ = 219 кВт; на возбуждение рf = 115,2 кВт. Определите номинальные активную электрическую мощность гене-ратора; механические мощность и момент турбины.

10. Известны номинальные данные синхронного гидрогенерато-ра: SН = 63 МВ×А; UНЛ = 10,5 кВ; cosφН = 0,8. Обмотка статора соеди-нена в звезду, синхронные индуктивные сопротивления: продольное х*d = 1,06; поперечное х*q = 0,65. ЭДС обмотки статора в номиналь-ном режиме E*f = 1,8. Определите в Вт и относи­тельных единицах предел статической устойчивости и максимальный угол нагрузки генератора.

 

12. Синхронный двигатель в номинальном режиме развивает полезный механический момент на валу М2Н = 1,273×10 4 Нм. Данные двигатели: UНЛ = 6000 В; ηН = 95,4 %; f1 = 50 Гц; cosφН = 0,9 (опережа-ющий). На роторе двигателя 4 полюса. Определите линейный ток якоря; ак­тивную мощность, потребляемую двигателем из сети; реак-тивную мощ­ность, генерируемую двигателем.

 

В а р и а н т 41

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 48; p = 2; a = 2; y = 0,85t.

2. В таблице приведена характеристика холостого хода турбо-генератора в относительных единицах. Номинальное линейное напря-жение генератора UНЛ = 13,8 кВ; ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холостом ходе, If Х= 785 A; номиналь-ная частота f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число после-довательно соединенных витков фазы статора w1 = 14; обмоточный коэффициент kО1 = 0,913. Число витков обмотки ротора wf = 56. Рас-считайте характеристику холостого хода в именованных единицах; определите магнитный поток обмотки возбуждения при номиналь-ном напряжении генератора в режиме холостого хода.

F*f , A 0,53 1,0 1,16 1,55 2,04 2,62
E*f , В 0,58 1,0 1,1 1,21 1,33 1,4

7. В таблице приведена индукционная нагрузочная характерис-тика при номинальном токе якоря синхронного турбогенератора с номинальными данными: активная мощность РН = 80 МВт; коэффи-циент мощности cosφН = 0,8. Характеристика холостого хода и дру-гие данные генератора приведены в задаче № 2. Определите в от-носительных единицах и в Ом индуктивное сопротивление рассея-ния (Потье) х*σ ≈ х*Р обмотки якоря.

F*f , A 1,8 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
E*f , В 0,23 0,72 1,0 1,13 1,19

9. Определите номинальные КПД и коэффициент мощности син-хронного двухполюсного турбогенератора с линейными напряжением UНЛ = 6,3 кВ и током IНЛ= 687,3 А. Активное сопротивление фазы

обмотки статора r = 17,1·10 – 3 Ом. Номинальный механический вра-щающий момент на валу М1Н = 1,96·10 4 Нм. Номинальный ток воз-буждения If Н = 234,5 А; активное сопротивление цепи возбуждения rf = 0,465 Ом; КПД возбудителя η f = 0,9. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Потери мощности в режиме номинальной нагруз-ки: механические рМЕХ = 47,3 кВт; магнитные рМ = 43,5 кВт; добавоч-ные рД = 24,2 кВт.

10. Турбогенератор включен в электрическую систему и рабо-тает в режиме номинальной нагрузки с коэффициентом мощности cosφН = 0,9. Синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря х*С = х*d = 2,38. Пренебрегая насыщением магнитной системы, рас-считайте в относительных единицах угловую характеристику актив-ной мощности. Начертите характеристику. Определите статическую перегружаемость генератора.

12. Двухполюсный синхронный турбодвигатель включен в сеть на холостом ходу с током возбуждения I*f = I*f Х. Характеристика хо-лостого хода нормальная. Синхронное индуктивное сопротивление обмотки якоря х*С = х*d = 1,6. Пренебрегая насыщением магнитной системы и потерями мощности, оцените устойчивость работы двига-теля при механической мощности нагрузки на валу Р*2 = 0,7. Если работа двигателя устойчива, определите угол нагрузки генератора.

 

В а р и а н т 42

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

2. Ротор синхронного генератора с числом пар полюсов p = 2 вращается с угловой механической скоростью Ω = 187,4 рад/с. Основ-ная гармоническая магнитного потока возбуждения Фf = 0,1 Вб. Чис-ло последовательно соединённых витков фазы w1 = 10; обмоточный коэффициент kО1 = 0,9; схема обмотки статора звезда. Определите частоту и действующие значения линейной и фазной ЭДС обмотки статора генератора.

7. Рассчитайте и начертите характеристику короткого замыкания синхронного турбогенератора со следующими данными: номинальная активная электрическая мощность PН = 200 МВт; номинальное линей-

ное напряжение UНЛ = 15,75 кВ; схема обмотки статора звезда; син-хронное индуктивное сопротивление обмотки якоря х*С = х*d = 1,96. Характеристика холостого хода приведена в таблице. Номинальный коэффициент мощности cosφН = 0,85.

F*f , A
E*f , В

9. Номинальные данные синхронного двухполюсного турбоге-нератора: SН = 125 МВ×А; UНЛ = 13,8 кВ; cosφН = 0,8; f1 = 50 Гц. Обмот-ка статора соединена по схеме звезда. Потери холостого хода (пос-тоянные) pХХ = 682,6 кВт; потери короткого замыкания (переменные) при номинальной нагрузке pКН = 714 кВт. Определите номинальный вращающий момент М1Н на валу генератора. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки при постоянном cosφН для значений коэффициен-та загрузки kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.

10. Известны номинальные данные синхронного турбогенерато-ра: РН = 100 МВт; UНЛ = 10,5 кВ; IНЛ = 6875А. Схема обмотки стато-ра звезда, синхронное индуктивное сопротивление фазы обмотки ста-тора х*С = х*d = 2,06. Механическая мощность на валу Р*1 = 0,6. Ха-рактеристика холостого хода нормальная. Ток возбуждения I*f = 2,0. Пренебрегая насыщением, оцените устойчивость работы генератора. При устойчивой работе генератора определите угол нагрузки θ. В противном случае определите, как и до какой величины нужно из-менить ток возбуждения, чтобы работы машины была устойчивой.

12. Номинальные данные синхронного двигателя: P2Н = 630 кВт; UНЛ = 6000 В; cosφН = 0,9 (опережающий). Число пар полюсов маши-ны р = 16. Схема обмотки статора звезда; синхронные индуктивные сопротивления: продольное х*d = 1,2 и поперечное х*q = 0,7. Номи-нальный ток возбуждения I*f Н = 1,7. Характеристика холостого хода нормальная. Рассчитайте и начертите график угловой характеристи-ки момента М = f (θ). Определите номинальный и максимальный уг-лы нагрузки. Насыщением магнитной системы и пренебречь.

 

 

В а р и а н т 43

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 24; p = 2; a = 4; y = 0,85t.

2. В катушке обмотки возбуждения на полюсе явнополюсного ротора 189 витков. Ток в катушке If = 3,5 А. Воздушный зазор под центром (на оси) полюса между статором и ротором δ = 1 мм. Оп-ределите индукцию Bδ f m магнитного потока возбуждения в зазоре под центром полюса.

7. Определите графически индукционную нагрузочную характе-ристику при токе якоря I*Н = 1 для синхронного турбогенератора со следующими данными: номинальные активная электрическая мощность РH = 80 МВт и линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,85; схема обмотки статора звезда; индуктивное сопротивление рассеяния фазы статора х*σ = 0,16; приведенная к обмотке возбуждения номинальная МДС якоря F*a f Н = 1,58. Характеристика холостого хода приведена в таблице.