В а р и а н т 20 1 страница

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 f ₁ = 50 Гц; линейное напряжение U _НЛ = 18 кВ. Схема обмотки статора звезда; число по-следовательно соединенных витков фазы w ₁ = 9; обмоточный коэф-фициент k _О1 = 0, 915. Рассчитайте характеристику холостого хода в относительных единицах.

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 U _НЛ = 13, 8 кВ; линейный ток I _НЛ = 5229 А; вращающий механический момент турби- ны на валу М _1Н = 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 I_{f Н} = 1605 А; активное сопротивление цепи возбуждения r_f = 0, 1169 Ом; КПД возбудителя η _f = 90 %. Гене-ратор включен в сеть промышленной частоты. Потери мощности в режиме номинальной нагрузки: механические р _МЕХ = 243, 5 кВт; маг-нитные р _М = 439, 2 кВт; добавочные р _Д = 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 (I_f = 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: U _НЛ = 6000 В; I _НЛ = 193, 5 А; cosφ _Н = 0, 85. Потери мощности: холосто-го хода (постоянные) р _ХХ = 54, 4 кВт; короткого замыкания (перемен-ные) при номинальной нагрузке р _КН = 55 кВт. Число пар полюсов ма-шины р = 30; частота напряжения питающей сети f ₁ = 50 Гц.

В а р и а н т 21

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

2. Определите амплитуду основной гармонической индукции магнитного поля якоря трехфазного синхронного турбогенератора со следующими данными: число полюсов 2 р = 2; число пазов стато-ра z ₁ = 54; шаг обмотки y ₁ = 22; число последовательно соединенных витков фазы w ₁ = 9; фазный ток статора I = 6800 А. Зазор между ста-тором и ротором δ = 79 мм; коэффициент зазора k _δ = 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 S _Н= 7, 5 МВ·А; линейное напряжение U _НЛ= 6, 3 кВ. Схема обмотки статора звезда. Определите индуктивное сопротивление Потье х_Р в относительных единицах и в Ом.

9. Определите активное сопротивление цепи возбуждения двух-полюсного турбогенератора, если известны номинальные ток возбуж-дения I_{f Н} = 476 А; КПД η _Н = 97, 8 %; вращающий момент турбины на валу генератора М _1Н = 8, 137· 10 ⁴ Нм. Потери мощности генерато-ра при номинальной нагрузке: механические р _МЕХ = 182, 9 кВт; маг-нитные р _М = 159, 1 кВт; электрические в обмотке якоря р _Э = 57, 4 кВт; добавочные р _Д = 61, 7 кВт. КПД возбудителя η _f = 0, 92.

10. Параллельно с электрической системой работает синхронный генератор с номинальными данными: S _Н= 31, 25 МВ·А; U _НЛ= 10, 5 кВ; cosφ _Н = 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 М _2Н = 6, 016· 10 ³ Нм. Номинальные данные двига-теля: U _НЛ = 6000 В; I _НЛ = 37 А; cosφ _Н = 0, 9; f ₁ = 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 S _Н= 26, 2 МВ·А; линейное напряжение обмотки статора U _НЛ= 10, 5 кВ; номинальная частота f ₁ = 50 Гц; номинальная частота вращения ро- тора n _Н = 125 об/мин. Схема соединения обмотки статора звезда; число последовательно соединенных витков фазы w ₁ = 126; обмо-точный коэффициент k _О1 = 0, 94. Определите амплитуду и частоту вращения основной гармонической МДС якоря.

7. Определите ОКЗ синхронного турбогенератора со следующими номинальными данными: S _Н= 31, 25 МВ·А; U _НЛ= 10, 5 кВ. Синхронное индуктивное сопротивление фазы статора x _C = x_d = 6, 57 Ом. Обмотка статора соединена по схеме звезда. Характеристика холостого хода приведена в таблице.

9. Определите номинальные электромагнитные мощность и мо-мент синхронного двухполюсного турбогенератора со следующими номинальными данными: S _Н= 62, 5 МВ·А; U _НФ= 6062 В; cosφ _Н = 0, 8; η _Н = 98, 35 %; f ₁ = 50 Гц. Потери мощности в номинальном режиме: механические р _МЕХ = 176, 7 кВт; на возбуждение р_f = 115, 2 кВт; доба-вочные р _Д = 85, 1 кВт; магнитные р _М = 298, 2 кВт.

10. Какую максимальную активную мощность может отдавать синхронный гидрогенератор при токе возбуждения I_f = 0. Номиналь-ные данные генератора: S _Н= 107 МВ·А; U _НЛ= 13, 8 кВ; cosφ _Н = 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; 2 p = 8; a = 1; y = 0, 8t.

2. Основная гармоническая магнитного потока возбуждения Ф_f = 0, 06 Вб индуктирует в трехфазной обмотке статора ЭДС часто-той f ₁ = 50 Гц. Действующее значение линейной ЭДС равно 400 В. Обмотка статора соединена в звезду; обмоточный коэффициент об-мотки статора k _О1 = 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 P _H = 200 МВт; линейное напряжение U _НЛ = 15, 75 кВ; коэф-фициент мощности cosφ _H = 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.

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 M _1Н = 6, 456· 10 ⁵ Нм. Частота тока f ₁ = 50 Гц; ток в фазе обмотки якоря I _НФ = 8625 А. Ак-тивное сопротивление фазы обмотки якоря r = 1, 974· 10 ^{– 3} Ом. На-пряжение возбуждения U_f = 350 В; сопротивление обмотки возбуж-дения r_f = 0, 114 Ом; КПД возбудителя η _f = 0, 92. Потери мощности в режиме номинальной нагрузки: магнитные p _М = 394 кВт; механичес-кие p _МЕХ = 468 кВт; добавочные p _Д = 616 кВт.

10. Синхронный генератор включен в электрическую систему и нагружен номинальной мощностью. Статическая перегружаемость k _П = 1, 6; номинальный коэффициент мощности cosφ _Н = 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 P _2Н = 400 кВт; линейное напряжение U _НЛ = 6000 В; КПД η _Н = 93 %; коэффициент мощности cosφ _Н = 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 F_{f 1m} и индукции в зазоре B _{δ f 1m} распределенной обмотки возбуждения двух-полюсного турбогенератора. Число витков обмотки возбуждения w_f = 256; отношение обмотанной части ротора ко всей окружности ротора γ = 0, 686; зазор между статором и ротором δ = 27мм; коэф-фициент зазора k _δ = 1, 138; ток возбуждения I_f = 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 S _H = 78, 8 MB·A; линейное напряжение U _HЛ = 13, 8кВ. Индуктивные сопротивления об-мотки статора: рассеяния х _σ = 0, 484 Ом; продольное взаимоиндукции х_{а d} = 2, 08 Ом; схема обмотки статора звезда.

9. В режиме номинальной нагрузки гидрогенератора механичес-кий вращающий момент турбины M _1H = 1, 024·10 ⁶ Hм; коэффициент мощности cosφ _Н = 0, 8; частота напряжения f ₁ = 50 Гц. На роторе ге-нератора 12 полюсов. Потери мощности холостого хода (постоян-ные) p _ХХ = 601, 6 кВт; короткого замыкания (переменные) при номи-нальной нагрузке p _KH = 632 кВт. Определите активную и полную электрические мощности генератора. Рассчитайте зависимость КПД от загрузки при работе с постоянным cosφ _Ндля значений коэффи-циента загрузки k _З = 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: S _H = 203, 5 MB·A; U _HЛ = 13, 8 кВ; cosφ _Н = 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 U _HЛ = 6000 В, частотой f ₁ = 50 Гц и нагружен номинальной мощностью P _2H = 800 кВт. Номинальные КПД η _Н = 94, 5 % и коэффи-циент мощности cosφ _Н = 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

S _Н = 40 МВ·А; линейное напряжение U _НЛ = 6, 3 кВ; число полюсов 2 р = 2; число пазов статора z ₁ = 48. Двухслойная петлевая обмотка якоря соединена по схеме звезда; шаг обмотки y ₁ = 20; число парал-лельных ветвей а ₁ = 2; в каждой катушке обмотки один виток.

7. Турбогенератор со следующими данными: S _Н = 235 МВ·А; U _НЛ = 20 кВ работает с МДС возбуждения F_{* f} = 1, 7 током нагрузки I _* = 0, 5 и номинальным коэффициентом мощности cosφ _Н = 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.

9. Определите мощность возбудителя синхронного гидрогене-ратора со следующими номинальными данными: линейные напряже-ние U _НЛ = 13, 8 кВ; линейный ток I _НЛ = 4480 А; коэффициент мощнос-ти cosφ _Н = 0, 8; КПД η _Н = 97, 6 %. Известны потери мощности в ре-жиме номинальной нагрузки: механические p _МЕХ = 552 кВт; магнит-ные p _М = 453 кВт; добавочные p _Д = 418 кВт, электрические в обмот-ке якоря p _Э = 471 кВт.

10. Турбогенератор отдает в электрическую систему номиналь-ную мощность. Статическая перегружаемость генератора k _П = 1, 7; номинальный коэффициент мощности cosφ _Н = 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: Р _2Н = 630 кВт; U _НЛ = 6 кВ; cosφ _Н = 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.

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 Ф_f = 2, 21 Вб. Частота индуктируемой в обмотке стато-ра ЭДС f ₁ = 50 Гц. Схема обмотки статора звезда; число последова-тельно соединенных витков фазы w ₁ = 8; обмоточный коэффициент k _О1 = 0, 93. Рассчитайте полную номинальную мощность генератора, если номинальный фазный ток якоря I _Н = 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 S _H = 134 МВ ^. А; линейное напряжение U _НЛ = 11 кВ. Схема обмотки статора – звезда. Определите в относительных единицах и в Ом индуктивное сопротивление взаимоиндукции х_{a d} при токах возбуждения I _{* f} = I _{* f Х} и I _{* f Н} = 1, 8.

9. Номинальные данные двухполюсного турбогенератора: фаз-ные напряжение и ток обмотки якоря U _НФ = 7, 97 кВ; I _НФ = 5228 A; коэффициент мощности cosφ _Н = 0, 8; частота напряжения f ₁ = 50 Гц. Потери мощности при номинальной нагрузке: электрические в об-мотке якоре (включая добавочные) p _Э = 376, 7 кВт; в обмотке воз-буждения р_f = 337, 1 кВт; механические p _МЕХ = 243, 5 кВт; магнитные р _М = 439, 2 кВт. Определите номинальные активную и полную элек-трические мощности генератора; механические вращающиеся мощ-ности Р _1Н и момент М _1Н турбины. Рассчитайте КПД генератора при номинальной нагрузке.

10. Номинальные данные гидрогенератора: активная мощность Р _Н = 115 МВт; линейное напряжение U _НЛ = 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 М _2Н = 1, 273· 10 ⁴ Нм. Данные двигателя: U _НЛ = 6000 В; η _Н = 93 %; f ₁ = 50 Гц; cosφ _Н = 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 S _Н = 40 МВ× А; линейное напряжение U _НЛ = 6, 3 кВ; частота f ₁ = 50 Гц. Ток возбуждения, обеспечивающий номинальное напряжение при холостом ходе, I_{f Х} = 178 А. Схема об-мотки статора звезда. Число последовательно соединенных витков фазы w ₁ = 8; обмоточный коэффициент k _О1= 0, 93. Число витков обмотки возбуждения w_f = 128. Рассчитайте характеристику холостого хода (х.х.х.) Е_f = f (F_f); определите поток обмотки возбуждения при номинальном напряжении генератора.

7. Определите ОКЗ синхронного генератора с сопротивления-ми обмотки статора: рассеяния х _σ = 0, 12 Ом; взаимоиндукции по про-дольной оси х_{a 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 f ₁ = 50 Гц; полная электрическая мощность S _Н = 253 МВ× А; КПД η _Н = 98, 3 %; коэффици-ент мощности cosφ _Н = 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 cosφ _Н = 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: Р _2Н = 630 кВт; f ₁ = 50 Гц. кратность максимального момента М _m / М _Н = 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 f ₁ = 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 P _H = 250 МВт; линейное напряжение U _HЛ = 20 кВ; коэффициент мощности cosφ _Н = 0, 85. Схема обмотки ста-тора звезда. Определите индуктивное сопротивление Потье х _{* Р} (х _*σ ).

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

Активное сопротивление фазы якоря r = 1, 484·10 ^{– 3} Ом. Номинальный вращающий момент турбины М _1Н = 1, 612·10 ⁶ Нм. Номинальный ток возбуждения I_{f Н} = 3611 A при напряжении возбуждения U_f = 451 В; КПД возбудителя η _f = 0, 95. Потери мощности в режиме номиналь-ной нагрузки: механические p _МЕХ = 966 кВт; магнитные p _М = 692 кВт; добавочные p _Д = 1760 кВт.

10. Номинальные данные синхронного турбогенератора: полная мощность S _H = 1111 МВ·А; линейное напряжение U _HЛ = 24 кВ; коэф-фициент мощности cosφ _Н = 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.