Технические данные трехфазных вертикальных синхронных гидрогенераторов. 3 страница

 

В а р и а н т 17

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

2. Определите действующее значение первой гармонической ли-нейной ЭДС обмотки статора синхронного турбогенератора в режиме холостого хода. Амплитуда основной гармонической индукции магнитного потока возбуждения Bδ f 1m = 0,929 Тл; частота индуктируемой ЭДС f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число пар полюсов р = 1; число параллельных ветвей а1 = 2. Число пазов статора z1 = 54; шаг обмотки y = 22; обмотка двухслойная петлевая; все катушки обмотки одновитковые. Внутренний диаметр расточки статора D1 = 1,255 м; расчетная длина статора lδ = 5,6 м.

7. Рассчитайте и начертите характеристику короткого замыкания IК = f (If ) синхронного генератора с индуктивными сопротивлениями фазы обмотки якоря: рассеяния х*σ = 0,21 и взаимоиндукции х*а d = 2,29, если известны характеристика холостого хода (см. таблицу); номинальная полная мощность SН = 588,2 МВ·A; номинальное линейное напряжение UНЛ = 20 кВ. Схема обмотки статора звезда.

 

If , A
Ef , B

 

 

9. Номинальные данные трехфазного синхронного гидрогенератора: SН = 144,44 МВ·A; UНЛ = 10,5 кВ; cosφН = 0,9; f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда. Частота вращения ротора nН = 187,5 об/мин. Потери мощности в режиме номинальной нагрузки генератора: магнитные рМ = 327 кВт; механические рМЕХ = 563 кВт; на возбуждение рf = 614 кВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 618 кВт; добавочные рД = 192 кВт. Определите подводимый к валу генератора в номинальном режиме механический вращающий момент турбины. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки при постоянном номинальном коэффициенте мощности для значений коэффициента загрузки kЗ, равных: 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.

10. Синхронный гидрогенератор отдает в электрическую систему номинальную мощность, работая с током возбуждения I* f = 1,74. Номинальные данные гидрогенератора: РН = 215 MBт; UНЛ = 15,75 кВ; cosφН = 0,85. Схема обмотки статора звезда, синхронные индуктивные сопротивления: продольное х*d = 1,03 и поперечное х*q = 0,588. Характеристика холостого хода нормальная. Рассчитайте и начертите угловую характеристику активной мощности, определите номинальный угол нагрузки θН. Насыщением машины пренебречь.

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 х* С = х* d = 2,0. Пренебрегая насыщением магнитной системы и потерями мощности, оцените устойчивость работы двигателя при мощности нагрузки на валу Р*2 = 0,5.

 

В а р и а н т 18

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 36; p = 3; a = 2; y = 0,8t.

2. Определите число полюсов и частоту вращения магнитодвижущей силы (МДС) якоря синхронного генератора при частоте вращения ротора n = 1000 об/мин. Магнитный поток обмотки возбуждения индуктирует в обмотке статора ЭДС частотой f1 = 50 Гц.

 

7. Определите по характеристикам холостого хода (х.х.х.) и ин-дукционной нагрузочной (и.н.х.) при номинальном токе якоря син хронное индуктивное сопротивление в относительных единицах и в Ом для напряжений U* = 0 и U* = 1,0 на и.н.х.

 

Данные турбогенератора: активная электрическая мощность РН = 100 МВт; линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8. Схема обмотки статора звезда. Х.х.х. и и.н.х. приведены в таблице.

Ff, A
Ef, B
U, B

9. Определите в Ом и относительных единицах активное со-противление фазы обмотки статора двухполюсного синхронного тур-богенератора со следующими номинальными данными: PН = 500 МВт; UНЛ = 20 кВ; cosφН = 0,85; η Н = 98,72 %; f1 = 50 Гц.Схема обмотки статора звезда. Потери мощности при номинальной нагрузке: меха-нические рМЕХ = 966 кВт; магнитные рМ = 991,8 кВт; на возбуждение рf = 1715 кВт; добавочные рД = 791 кВт.

10. К валу синхронного двухполюсного турбогенератора от тур-бины подведен механический вращающий момент М1 = 1,273·10 5 Нм. Номинальные данные машины: РН = 80 МВт; UНЛ = 13,8 кВ; f1 = 50 Гц; cosφН = 0,8. Схема обмотки статора звезда, синхронное индуктивное сопротивление x* С= x*d = 1,87. Оцените статическую устойчивость генератора при токе возбуждения I*f =1. Характеристика холостого хода нормальная. Насыщением магнитопровода и потерями мощнос-ти пренебречь.

12. Номинальные данные двигателя: Р2Н = 5000 кВт; UНЛ = 10 кВ; cosφН = 0,9. Схема обмотки статора – звезда; синхронные индуктив-ные сопротивления x*d = 1,55; x*q = 1,1. Номинальный ток возбужде-ния I*f Н = 2,2. Характеристика холостого хода нормальная. Рассчи-тайте угловую характеристику активной мощности и начертите гра-фик характеристики. Определите номинальный и максимальный уг-лы нагрузки. Насыщением магнитопровода и потерями мощности пренебречь.

В а р и а н т 19

 

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

 

2. Основная гармоническая магнитного потока обмотки возбуж-дения Фf = 5,684 Вб индуктирует в обмотке статора трехфазного синхронного турбогенератора линейную ЭДС Еf Л = 18 кВ частотой f1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда. Коэффициент укорочения kУ1 = 0,958; коэффициент распределения kР1= 0,955. Определите чис-ло последовательно соединенных витков фазы.

7. По номинальным данным гидрогенератора: полная мощность SН = 65,5 МВ×А; линейное напряжение UНЛ = 10,5 кВ; характеристика холостого хода (см. таблицу); индуктивные сопротивления обмотки якоря: рассеяния xσ = 0,27 Ом и взаимоиндукции по продольной оси xа d = 1,91 Ом определите графически индукционную нагрузочную характеристику при токе якоря I* = 0,75. Обмотка статора соединена по схеме звезда.

F*f 0,5 1,0 1,5 2,0
E*f 0,545 1,0 1,21 1,28

9. Определите вращающий механический момент турбины в номинальном режиме гидрогенератора со следующими данными: фаз-ные напряжение UНФ = 6351 В и ток IНФ = 6700 А; частота f1 = 50 Гц; коэффициент мощности cosφН = 0,9. На роторе генератора 20 полю-сов. Потери мощности при номинальной нагрузке åр = 2276 кВт.

10. Определите статическую перегружаемость синхронного гид-рогенератора со следующими номинальными данными: SН = 66,7 МВ×А; UНЛ = 11 кВ; cosφН = 0,9. Схема соединения обмотки статора звезда, синхронные индуктивные сопротивления фазы статора: продольное x*d = 0,88 и поперечное x*q = 0,54. Насыщением магнитной системы пренебречь.

12. Трехфазный синхронный двигатель с номинальными данными: UНЛ = 6 кВ; IНЛ = 550 А; η Н = 96,5 % развивает в номинальном режиме полезную механическую мощность на валу Р = 5000 кВт. Определите активную электрическую мощность, потребляемую двигателем, и коэффициент мощности при номинальной нагрузке.

 

В а р и а н т 20

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной петлевой обмотки со следующими данными: Z = 42; p = 1; a = 2; y = 0,6t.

 

2. В таблице приведена кривая намагничивания синхронного генератора с номинальными данными: частота f1 = 50 Гц; линейное напряжение UНЛ = 18 кВ. Схема обмотки статора звезда; число по-следовательно соединенных витков фазы w1 = 9; обмоточный коэф-фициент kО1 = 0,915. Рассчитайте характеристику холостого хода в относительных единицах.

Ff , А 3,69·10 4 7,33·10 4 1,24·10 5 1,71·10 5 2,44·10 5
Фf , Вб 3,3 5,68 6,88 7,56 7,96

7. Используя исходные данные и результаты решения задач № 5 или № 6, определите в относительных единицах и в А ток ус-тановившегося трехфазного короткого замыкания обмотки якоря син-хроного при номинальной МДС обмотки возбуждения F*f Н.

9. Определите КПД и коэффициент мощности двухполюсного синхронного турбогенератора в режиме номинальной нагрузки. Но-минальные данные генератора: линейное напряжение UНЛ = 13,8 кВ; линейный ток IНЛ = 5229 А; вращающий механический момент турби- ны на валу М1Н = 3,288·10 5 Нм. Обмотка статора соединена по схе-ме звезда, активное сопротивление фазы статора r = 2,032·10 3 Ом; Номинальный ток возбуждения If Н = 1605 А; активное сопротивление цепи возбуждения rf = 0,1169 Ом; КПД возбудителя η f = 90 %. Гене-ратор включен в сеть промышленной частоты. Потери мощности в режиме номинальной нагрузки: механические рМЕХ = 243,5 кВт; маг-нитные рМ = 439,2 кВт; добавочные рД = 210 кВт.

10. Синхронный гидрогенератор включен в электрическую сис-тему с номинальным напряжением и нагружен активной электричес-кой мощностью Р* = 0,55. Оцените устойчивость работы генератора при потере возбуждения (If = 0), если известны синхронные индук-тивные сопротивления обмотки якоря: продольное x*d = 1,05 и попе-речное x*q = 0,6. Потерями мощности пренебречь, момент на валу считать постоянным.

12. Опредеите КПД и полезный механический момент на ва-лу синхронного двигателя со следующими номинальными данными: UНЛ = 6000 В; IНЛ = 193,5 А; cosφН = 0,85. Потери мощности: холосто-го хода (постоянные) рХХ = 54,4 кВт; короткого замыкания (перемен-ные) при номинальной нагрузке рКН = 55 кВт. Число пар полюсов ма-шины р = 30; частота напряжения питающей сети f1 = 50 Гц.

 

В а р и а н т 21

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 12; 2p = 2; a = 1; y = 0,7t.

2. Определите амплитуду основной гармонической индукции магнитного поля якоря трехфазного синхронного турбогенератора со следующими данными: число полюсов 2р = 2; число пазов стато-ра z1 = 54; шаг обмотки y1 = 22; число последовательно соединенных витков фазы w1 = 9; фазный ток статора I = 6800 А. Зазор между ста-тором и ротором δ = 79 мм; коэффициент зазора kδ = 1,064. Насыще-нием магнитной цепи машины пренебречь.

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= 7,5 МВ·А; линейное напряжение UНЛ= 6,3 кВ. Схема обмотки статора звезда. Определите индуктивное сопротивление Потье хР в относительных единицах и в Ом.

 

F* f 0,5 1,0 1,5 1,79 2,1 2,5 2,94 3,16
Е* f 0,56 1,0 1,19 1,27 1,33 1,39 1,44 1,47
U* 0,34 0,75 1,0 1,1

9. Определите активное сопротивление цепи возбуждения двух-полюсного турбогенератора, если известны номинальные ток возбуж-дения If Н = 476 А; КПД η Н = 97,8 %; вращающий момент турбины на валу генератора М1Н = 8,137·10 4 Нм. Потери мощности генерато-ра при номинальной нагрузке: механические рМЕХ = 182,9 кВт; маг-нитные рМ = 159,1 кВт; электрические в обмотке якоря рЭ = 57,4 кВт; добавочные рД = 61,7 кВт. КПД возбудителя η f = 0,92.

10. Параллельно с электрической системой работает синхронный генератор с номинальными данными: SН= 31,25 МВ·А; UНЛ= 10,5 кВ; cosφН = 0,8. Обмотка статора соединена в звезду, синхронные индук-тивные сопротивления фазы обмотки якоря: продольное x*d = 1,22 и поперечное x*q = 0,73. Рассчитайте угловую характеристику активной мощности и начертите график характеристики. Определите угол на-грузки генератора в номинальном режиме. Насыщением магнитной системы пренебречь.

 

12. Номинальный полезный механический момент на валу син-хронного двигателя М2Н = 6,016·10 3 Нм. Номинальные данные двига-теля: UНЛ = 6000 В; IНЛ = 37 А; cosφН = 0,9; f1 = 50 Гц. Число пар по-люсов р = 6. Определите полную и активную мощности, потребляе-мые двигателем из сети, а также КПД машины в номинальном ре-жиме.

 

В а р и а н т 22

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

2. Известны номинальные полная мощность гидрогенератора SН= 26,2 МВ·А; линейное напряжение обмотки статора UНЛ= 10,5 кВ; номинальная частота f1 = 50 Гц; номинальная частота вращения ро- тора nН = 125 об/мин. Схема соединения обмотки статора звезда; число последовательно соединенных витков фазы w1 = 126; обмо-точный коэффициент kО1 = 0,94. Определите амплитуду и частоту вращения основной гармонической МДС якоря.

7. Определите ОКЗ синхронного турбогенератора со следующими номинальными данными: SН= 31,25 МВ·А; UНЛ= 10,5 кВ. Синхронное индуктивное сопротивление фазы статора xC = xd = 6,57 Ом. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Характеристика холостого хода приведена в таблице.

 

F* f 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Е* f 0,56 1,0 1,2 1,31 1,37 1,43

9. Определите номинальные электромагнитные мощность и мо-мент синхронного двухполюсного турбогенератора со следующими номинальными данными: SН= 62,5 МВ·А; UНФ= 6062 В; cosφН = 0,8; η Н = 98,35 %; f1 = 50 Гц. Потери мощности в номинальном режиме: механические рМЕХ = 176,7 кВт; на возбуждение рf = 115,2 кВт; доба-вочные рД = 85,1 кВт; магнитные рМ = 298,2 кВт.

10. Какую максимальную активную мощность может отдавать синхронный гидрогенератор при токе возбуждения If = 0. Номиналь-ные данные генератора: SН= 107 МВ·А; UНЛ= 13,8 кВ; cosφН = 0,8.

 

 

Схема обмотки статора звезда, сопротивления фазы обмотки стато-ра: продольное x*d = 1,44; поперечное x*q = 0,82.

12. Двухполюсный синхронный двигатель нагружен номиналь-ной мощностью Р*2Н = 0,9. Синхронное индуктивное сопротивление якоря x*С = x*d = 1,9. Ток возбуждения двигателя I* f = 2,4. Характе-ристика холостого хода нормальная. Оцените устойчивость работы двигателя при снижении напряжения сети в 1,2 раза и неизменной нагрузке на валу. Если двигатель останется в синхронизме, то оп-ределите угол нагрузки θ двигателя при пониженном напряжении сети. Если двигатель выйдет из синхронизма, определите, как и до какой величины нужно изменить ток возбуждения, чтобы восстано-вить устойчивость работы двигателя. Потерями мощности и насы-щением машины пренебречь.

 

В а р и а н т 23

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

2. Основная гармоническая магнитного потока возбуждения Фf = 0,06 Вб индуктирует в трехфазной обмотке статора ЭДС часто-той f1 = 50 Гц. Действующее значение линейной ЭДС равно 400 В. Обмотка статора соединена в звезду; обмоточный коэффициент об-мотки статора kО1 = 0,92. Определите число последовательно соеди-ненных витков фазы статора.

7. В таблице приведены характеристики холостого хода (х.х.х.) и индукционная нагрузочная (и.н.х.) при номинальном токе якоря турбогенератора со следующими номинальными данными: активная мощность PH = 200 МВт; линейное напряжение UНЛ = 15,75 кВ; коэф-фициент мощности cosφH = 0,85. Определите стороны реактивного треугольника в относительных единицах, индуктивное сопротивле-ние Потье x*Р, приведенную к обмотке возбуждения номинальную МДС обмотки якоря F*a f Н и рассчитайте графически и.н.х. при то-ке якоря I* = 0,5.

Ff , А
Ef , В
U, В

 

 

9. Определите номинальные механическую вращающую мощ-ность турбины, электромагнитную и активную электрическую мощ-ности двухполюсного синхронного турбогенератора. К валу генера-тора от турбины подведен вращающий момент M1Н = 6,456·10 5 Нм. Частота тока f1 = 50 Гц; ток в фазе обмотки якоря IНФ = 8625 А. Ак-тивное сопротивление фазы обмотки якоря r = 1,974·10 3 Ом. На-пряжение возбуждения Uf = 350 В; сопротивление обмотки возбуж-дения rf = 0,114 Ом; КПД возбудителя η f = 0,92. Потери мощности в режиме номинальной нагрузки: магнитные pМ = 394 кВт; механичес-кие pМЕХ = 468 кВт; добавочные pД = 616 кВт.

10. Синхронный генератор включен в электрическую систему и нагружен номинальной мощностью. Статическая перегружаемость kП = 1,6; номинальный коэффициент мощности cosφН = 0,9. Оцените устойчивость работы генератора при медленном кратковременном увеличении момента на валу в 1,6 раза. Если работа генератора ус-тойчива, то определите угол нагрузке θ после увеличения момента на валу.

12. Номинальные данные синхронного двигателя: полезная ме-ханическая мощность на валу P2Н = 400 кВт; линейное напряжение UНЛ = 6000 В; КПД ηН = 93 %; коэффициент мощности cosφН = 0,833. Определите линейный ток и потребляемую двигателем из сети ак-тивную мощность.

 

В а р и а н т 24

1. Начертите схему-развертку трехфазной двухслойной волновой обмотки со следующими данными: Z = 24; p = 1; a = 1; 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 = 256; отношение обмотанной части ротора ко всей окружности ротора γ = 0,686; зазор между статором и ротором δ = 27мм; коэф-фициент зазора kδ = 1,138; ток возбуждения If = 158A. Насыщением магнитной цепи пренебречь.

7. В таблице приведена характеристика холостого хода синхрон-ного гидрогенератора. Определите ток установившегося трехфазного

 

короткого замыкания I*K, если ток возбуждения I*f = I* f Х. Известны номинальные данные генератора: полная мощность SH = 78,8 MB·A; линейное напряжение UHЛ = 13,8кВ. Индуктивные сопротивления об-мотки статора: рассеяния хσ = 0,484 Ом; продольное взаимоиндукции ха d = 2,08 Ом; схема обмотки статора звезда.

I*f 0,5 1,0 1,5 2,0
E*f 0,55 1,0 1,21 1,27

9. В режиме номинальной нагрузки гидрогенератора механичес-кий вращающий момент турбины M1H = 1,024·10 6 Hм; коэффициент мощности cosφН = 0,8; частота напряжения f1 = 50 Гц. На роторе ге-нератора 12 полюсов. Потери мощности холостого хода (постоян-ные) pХХ = 601,6 кВт; короткого замыкания (переменные) при номи-нальной нагрузке pKH = 632 кВт. Определите активную и полную электрические мощности генератора. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки при работе с постоянным cosφНдля значений коэффи-циента загрузки kЗ = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.

10. Определите в Вт и относительных единицах предел стати-ческой устойчивости синхронного гидрогенератора со следующими данными: SH = 203,5 MB·A; UHЛ = 13,8 кВ; cosφН = 0,85. Схема обмот-ки статора звезда, синхронные индуктивные сопротивления обмотки статора: продольное х*d = 1,05; поперечное х*q = 0,69. Ток возбужде-ния в режиме номинальной нагрузки I* f Н = 1,81. Характеристика хо-лостого хода нормальная. Насыщением магнитной цепи пренебречь.

12. Синхронный двигатель включен в сеть с линейным напря-жением UHЛ = 6000 В, частотой f1 = 50 Гц и нагружен номинальной мощностью P2H = 800 кВт. Номинальные КПД ηН = 94,5 % и коэффи-циент мощности cosφН = 0,85. На роторе двигателя 12 полюсов. Оп-ределите номинальный вращающий момент, линейный ток якоря и активную мощность, потребляемую двигателем из сети.

 

В а р и а н т 25

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

2. Определите амплитуду основной гармонической МДС якоря трехфазного синхронного генератора при номинальном токе в об- мотке якоря. Номинальные данные генератора: полная мощность

SН = 40 МВ·А; линейное напряжение UНЛ = 6,3 кВ; число полюсов 2р = 2; число пазов статора z1 = 48. Двухслойная петлевая обмотка якоря соединена по схеме звезда; шаг обмотки y1 = 20; число парал-лельных ветвей а1 = 2; в каждой катушке обмотки один виток.

7. Турбогенератор со следующими данными: SН = 235 МВ·А; UНЛ = 20 кВ работает с МДС возбуждения F* f = 1,7 током нагрузки I* = 0,5 и номинальным коэффициентом мощности cosφН = 0,85. Об-мотка статора генератора соединена в звезду. Характеристика хо-лостого хода приведена в таблице. Определите в относительных единицах и в В увеличение напряжения при отключении генерато-ра от сети и неизменном токе возбуждения.

F* f 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
E* f 0,56 1,0 1,22 1,32 1,38 1,43 1,47

9. Определите мощность возбудителя синхронного гидрогене-ратора со следующими номинальными данными: линейные напряже-ние UНЛ = 13,8 кВ; линейный ток IНЛ = 4480 А; коэффициент мощнос-ти cosφН = 0,8; КПД ηН = 97,6 %. Известны потери мощности в ре-жиме номинальной нагрузки: механические pМЕХ = 552 кВт; магнит-ные pМ = 453 кВт; добавочные pД = 418 кВт, электрические в обмот-ке якоря pЭ = 471 кВт.

10. Турбогенератор отдает в электрическую систему номиналь-ную мощность. Статическая перегружаемость генератора kП = 1,7; номинальный коэффициент мощности cosφН = 0,85. Останется ли устойчивой работа генератора при постоянной механической мощ-ности на валу и уменьшении тока возбуждения в 1,8 раза? Если работа машина будет устойчива, то определите угол нагрузки при уменьшенном токе возбуждения.

12. Номинальные данные синхронного двигателя: Р2Н = 630 кВт; UНЛ = 6 кВ; cosφН = 0,85. Схема обмотки статора звезда; синхронные индуктивные сопротивления обмотки якоря: продольное х*d = 1,27; поперечное х*q = 0,89. Номинальный ток возбуждения I*f Н = 1,92. Ха-рактеристика холостого хода нормальная. Рассчитайте и начертите угловую характеристику. Определите номинальный и максимальный углы нагрузки. Насыщение магнитной системы и потери мощности не учитывайте.