| F * f | 1,8 | 2,26 | 3,0 | 3,36 | 4,16 |
| U * | 0 | 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 S H = 7,5 МВ·А; линейное напряжение обмотки статора U НЛ = 6,73кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8; КПД ηН = 97,44 %; частота напряжения f 1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда. Известны потери мощности: механические р МЕХ = 47,3 кВт; добавочные р Д = 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.
12. Рассчитайте угловую характеристику момента двухполюсно- го синхронного турбодвигателя M 2 = f (θ). Номинальные данные дви-гателя: Р 2Н = 31500 кВт; U НЛ = 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 M 2 = f (θ). Определите номинальный и максимальный углы нагрузки. Насыще-нием магнитопровода и потерями мощности пренебречь.
В а р и а н т 35
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 Ф f = 6,28 Вб индуктирует в об-мотке статора трёхфазного синхронного турбогенератора линейную ЭДС E f Л = 20 кВ частотой f 1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звез-да. Коэффициент укорочения k У1 = 0,96; коэффициент распределения k Р1 = 0,96. Определите число последовательно соединённых витков фазы обмотки статора.
7. Гидрогенератор с номинальными данными: полная электри-ческая мощность S Н = 65,5 МВ×А; линейное напряжение U НЛ =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 Δ U при отключении генератора от сети и постоянном токе возбуждения I * f = I * f H = сonst, а также составляю-щие Δ U, обусловленные реакцией якоря и падением напряжения на сопротивлении рассеяния.
| F * f | 0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
| E * f | 0 | 0,54 | 1,0 | 1,22 | 1,28 |
9. Номинальный механический вращающий момент на валу двухполюсного турбогенератора M 1Н = 1,617×10 5 Нм. Частота генери-руемого напряжения f 1 = 50 Гц, номинальный коэффициент мощнос-ти cosφН = 0,8. Потери холостого хода (постоянные) р ХХ = 471 кВт; потери короткого замыкания (переменные) при номинальной нагруз-ке р КН = 338 кВт. Определите активную и полную электрические мощности генератора. Рассчитайте зависимость КПД от нагрузки при неизменном коэффициенте мощности cosφН для значений коэф-фициента загрузки k З = 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 Р Н = 110 МВт; линейное напряжение U HЛ = 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 Р 2Н = 630 кВт; линейное напряжение U НЛ = 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 f 1 = 50 Гц. Число последовательно соединенных витков фазы обмотки w 1 = 48; обмо-точный коэффициент k О1 = 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 S H = 125 МВ·А; линейное напряжение обмотки якоря U НЛ = 13,8 кВ. Схема обмотки якоря звезда. Определите в Ом и относительных единицах индуктивные сопротивления обмотки яко-ря: рассеяния х σ; продольные взаимоиндукции х a d и синхронное х d . Сопротивления х d и х a d определите для двух значений МДС воз-буждения F * f = 1,51 и F * f H = 2,35.
| F f , А | 0,55 | 1,0 | 1,51 | 2,0 | 2,4 | 2,68 | 3,08 |
| E f, В | 0,58 | 1,0 | 1,21 | 1,29 | 1,32 | 1,34 | 1,35 |
| U * | – | – | 0 | 0,48 | 0,86 | 1,0 | 1,1 |
9. Определите мощность возбуждения турбогенератора с номи-нальными данными: фазные напряжение U НФ = 9093 В и ток якоря I НФ = 8625 А; коэффициент мощности cosφН = 0,85; КПД ηH = 98,62 %;
частота f 1 = 50 Гц. Потери мощности при номинальной нагрузке: механические р МЕХ = 468 кВт; магнитные р М = 394 кВт; электрические в обмотке якоря р Э = 677 кВт; добавочные р Д = 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: S H = 65,5 МВ·А; U НЛ = 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 U НЛ = 6 кВ частотой f 1 = 50 Гц и нагружен номиналь-ной мощностью на валу Р 2Н = 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 S H = 31,25 МВ·А включен в сеть с фазным напряжением U HФ = 6,06 кВ и частотой f 1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число пар полюсов p = 1. Число последовательно соединенных витков фазы статора w 1 = 16; коэффициент укорочения k У1 = 0,966; коэффициент распределения k Р1 = 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 P H = 82,5 МВт; линейное напряжение обмотки якоря U HЛ = 13,8 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,8. Схема об-мотки статора звезда. Индуктивные сопротивления обмотки якоря: рассеяния х σ= 0,257 Ом; продольное взаимоиндукции х a 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: U HЛ = 13,8 кВ; I HЛ = 7,875 кА; cosφН = 0,85; f 1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; активное сопротивление фазы обмотки статора r = 2,89·10 – 3 Ом. Номинальный ток обмотки возбуждения I f H = 1900 А; активное сопротивление цепи возбужде-ния r f = 0,1631 Ом; КПД возбудителя η f = 0,9. Потери мощности ге-нератора: механические p МЕХ = 295 кВт; магнитные p М = 314 кВт; до-бавочные p Д = 609 кВт.
10. К валу турбогенератора подведена механическая мощность P *1 = 0,5 P *H. Статическая перегружаемость генератора k П = 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 = 0,5 I * f H. Потерями мощности и насыщением магнитной систе-мы пренебречь.
12. Трехфазный синхронный двигатель с номинальными данны-ми: U HЛ = 6 кВ; I HЛ = 57,1 А; ηН = 93,7 % развивает полезную меха-ническую мощность на валу P 2H = 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 f 1 = 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 P H = 120 МВт; линейное напряжение обмотки якоря U HЛ = 11 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9. Схема об-мотки статора звезда.
| I f , А | 527 | 990 | 1055 | 1580 | 2110 | 2250 | 2740 |
| E f , А | 3370 | 6100 | 6370 | 7780 | 8290 | 8350 | 8610 |
| U, В | – | – | 382 | 3880 | 5980 | 6370 | 7020 |
9. Гидрогенератор с р = 7 включен в сеть промышленной часто-ты f 1 = 50 Гц с номинальным линейным напряжением U HЛ = 10,5 кВ. Генератор работает с номинальными механическим вращающим мо-ментом турбины М 1Н = 12,569·10 5 Нм и коэффициентом мощности cosφН = 0,8. Потери мощности: на возбуждение р f = 247 кВт; меха-нические p МЕХ = 552 кВт; магнитные p М = 321 кВт; электрические в обмотке якоря (включая добавочные) в режиме номинальной нагруз- ки p Э = 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 S Н = 144 МВ·А с линейным напряжением U HЛ = 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 М m / М Н = 1,65. Данные двигателя: номинальная полез-ная мощность на валу P 2H = 500 кВт, частота f 1 = 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 f 1 = 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 w 1 = 16; число пазов на полюс и фазу q 1 = 8; шаг об-мотки y = 20; полюсное деление τ = 1500 мм; расчетная длина магни-топровода l δ = 2100 мм. Зазор между статором и ротором δ = 32 мм; коэффициент зазора k δ = 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 S Н = 144,44 МВ·А; линей-ное напряжение U HЛ = 10,5 кВ; коэффициент мощности cosφН = 0,9; КПД ηН = 98,1 %; частота f 1 = 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 k П = 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 P 2H = 20 МВт; линейное напряжение U HЛ = 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 Р 2 = 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 f 1 = 50 Гц. Обмотка якоря двухслойная, петлевая. Число пазов стато-ра z 1 = 48, шаг обмотки y = 20. Число витков в катушке w К = 1. Чис-ло параллельных ветвей обмотки статора а = 1.
7. Для синхронного гидрогенератора с номинальными данными: активная электрическая мощность P Н = 640 МВт; линейное напряже-ние U НЛ = 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 | 0 | 745 | 1490 | 2240 | 2980 | 4020 |
| Ef, В | 0 | 4920 | 9093 | 11100 | 11820 | 12280 |
9. Номинальные данные синхронного двухполюсного турбогене-ратора: линейные напряжение U НЛ = 10,5 кВ и ток I НЛ= 3437 А; ко-эффициент мощности cosφН = 0,8; частота f 1 = 50 Гц. Потери мощ-ности при номинальной нагрузке: магнитные р М = 296,2 кВт; меха-нические р МЕХ = 176,7 кВт; электрические потери в обмотке якоря (включая добавочные) р Э = 219 кВт; на возбуждение р f = 115,2 кВт. Определите номинальные активную электрическую мощность гене-ратора; механические мощность и момент турбины.
10. Известны номинальные данные синхронного гидрогенерато-ра: S Н = 63 МВ×А; U НЛ = 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 М 2Н = 1,273×10 4 Нм. Данные двигатели: U НЛ = 6000 В; ηН = 95,4 %; f 1 = 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 U НЛ = 13,8 кВ; ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холостом ходе, If Х= 785 A; номиналь-ная частота f 1 = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число после-довательно соединенных витков фазы статора w 1 = 14; обмоточный коэффициент k О1 = 0,913. Число витков обмотки ротора w f = 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 Р Н = 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 | 0,23 | 0,72 | 1,0 | 1,13 | 1,19 |
9. Определите номинальные КПД и коэффициент мощности син-хронного двухполюсного турбогенератора с линейными напряжением U НЛ = 6,3 кВ и током I НЛ= 687,3 А. Активное сопротивление фазы
обмотки статора r = 17,1·10 – 3 Ом. Номинальный механический вра-щающий момент на валу М 1Н = 1,96·10 4 Нм. Номинальный ток воз-буждения I f Н = 234,5 А; активное сопротивление цепи возбуждения r f = 0,465 Ом; КПД возбудителя η f = 0,9. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Потери мощности в режиме номинальной нагруз-ки: механические р МЕХ = 47,3 кВт; магнитные р М = 43,5 кВт; добавоч-ные р Д = 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 Ф f = 0,1 Вб. Чис-ло последовательно соединённых витков фазы w 1 = 10; обмоточный коэффициент k О1 = 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 P Н = 200 МВт; номинальное линей-
ное напряжение U НЛ = 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 | 36060 | 64940 | 79760 | 94470 | 122100 | 202600 |
| E * f, В | 5456 | 9093 | 10000 | 10910 | 11820 | 12730 |
9. Номинальные данные синхронного двухполюсного турбоге-нератора: S Н = 125 МВ×А; U НЛ = 13,8 кВ; cosφН = 0,8; f 1 = 50 Гц. Обмот-ка статора соединена по схеме звезда. Потери холостого хода (пос-тоянные) p ХХ = 682,6 кВт; потери короткого замыкания (переменные) при номинальной нагрузке p КН = 714 кВт. Определите номинальный вращающий момент М 1Н на валу генератора. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки при постоянном cosφН для значений коэффициен-та загрузки k З = 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25.
10. Известны номинальные данные синхронного турбогенерато-ра: Р Н = 100 МВт; U НЛ = 10,5 кВ; I НЛ = 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.
