Задачи. 
Электрические машины: электромеханическое преобразование энергии

Задача 5.1. Шестиполюсный синхронный (50 Гц) генератор с цилиндрическим ротором имеет полную мощность в номинальном режиме S = 65 кВА, напряжение U_a = 400/230 В, коэффициент мощности costp = 0,7 (опережающий). Индуктивное сопротивление обмотки якоря xj = x_q = 4,154 Ом.

• 1. Найти электродвижущую силу Е/ и угол нагрузки 0, для заданного режима работы.
• 2. Построить векторную диаграмму, представляя все величины в относительных (нормализованных) единицах.

Задача 5.2. Двухполюсный синхронный двигатель (50 Гц) с цилиндрическим ротором при полной мощности в номинальном режиме 5= 380 кВА, напряжении U_a = 3000 В развивает момент на валу М₂ = 981 Нм, индуктивное сопротивление обмотки якоря xj = = х_я = 45 Ом.

• 1. Найти, насколько изменится угол нагрузки 0, и перегрузочная способность при неизменном значении ЭДС возбуждения Е, если момент на валу увеличится до М₂ = 1471 Нм.
• 2. Построить векторные диаграммы для обоих режимов, представляя все величины в нормализованных единицах.

Задача 5.3. Восьмиполюсный явнопалюсный синхронный генератор (f= 100 Гц) развивает полную мощность в номинальном режиме 5 = 250 кВ • А, напряжении U_u = 460 В, cosep = 0,7 (опережающий). Параметры обмотки якоря xj = 2,8 Ом, х_ч = 1,8 Ом, Д, = 0,0347 Ом.

• 1. Найти угол нагрузки 0 и ЭДС возбуждения Е/ .
• 2. Рассчитать момент приводного двигателя, если КПД генератора в рассматриваемом режиме р = 0,92.
• 3. Определить максимальную мощность, развиваемую генератором.

Задача 5.4. Четырехполюсный синхронный генератор (/'= 50 Гц) развивает в номинальном режиме полную мощность S = 250 кВ • А, и,_Ю!Л = 220 В, costp = 0,75 (опережающий). Синхронное ивдуктивное сопротивление xj = х_ч = 3,1 Ом.

• 1. Найти угол нагрузки 0 и ЭДС возбуждения.
• 2. Найти угол нагрузки 0 и ЭДС возбуждения при той же ожидаемой мощности Pi, но при costp = 1.
• 3. Определить момент приводного двигателя в новых условиях.

Задача 5.5. Шестиполюсный синхронный генератор (/ = 50 Гц) с цилиндрическим ротором развивает в номинальном режиме полную мощность .5 = 80 кВ? А, напряжение U_u = 220 В. Момент приводного двигателя М = 392 Нм. Синхронное индуктивное сопротивление хл = х_ч = 0,8 Ом (коэффициент мощности опережающий).

• 1. Найти угол нагрузки 0, ЭДС возбуждения Е, и максимальный момент.
• 2. К генератору дополнительно подключается нагрузка, потребляющая мощность 135,8 кВт, costp = 0,89 (индуктивная). Определить в новом состоянии costp, угол нагрузки 0, момент привода М, если напряжение сети и ЭДС остались неизменными (потерями в машине пренебречь).

Задача 5.6. Псявнополюсный двухполюсный генератор мощностью 200 МВт (/'= 50 Гц) включен на шину бесконечной мощности. В момент, когда выключатель обрывает соединительную линию, угол нагрузки составляет 0_О = 60°.

• 1. Определить угол 0^, который не должен возрасти к моменту повторного включения.
• 2. Полагая, что вращающий момент, приложенный к валу генератора, остается постоянным в интервале 0_О и 0_кр, определите

критическое время, в течение которого допустили, чтобы соединительная линии быта в разомкнутом состоянии. Предполагается, что генератор имеет момент инерции./, равный 10,2−10³ кг • м².

Задача 5.7. Молния ударяет в соединительную линию между синхронным неявнополюсным генератором и шиной бесконечной мощности, вызывая глухое короткое замыкание (см. рисунок).

Используя критерий равных площадей, найти критический угол 0_ф, который не должен быть превзойден, если требуется восстановление устойчивого режима. Предполагается, что в течение аварийного режима момент турбины Mr и ЭДС возбуждения Е/ остаются неизменными, причем Л/пр составляет 50% от максимального момента генератора.

Задача 5.8. Синхронный неявнополюсный генератор имеет угловую характеристику, приведенную в задаче 5.7, и pai6oTaer при мощности, составляющей 0,284Р_тах. До какого значения может быть увеличена скачком мощность первичного двигателя без выпадения генератора из синхронизма? (Для решения воспользоваться критерием равных площадей.).

Задача 5.9. Синхронный неявнополюсный генератор подключен к сети бесконечной мощности через две соединительные линии, имеющие сопротивления х_П| и х_П|. Электромагнитный момент в этом случае определяется следующим образом где.

Когда в результате аварийной ситуации одна из параллельных линий отключается, общее реактивное сопротивление возрастет, что приведет к снижению мошдости и момента.

генератора. Если при аварии момент, приложенный к вату генератора, остается постоянным, то генератор ускоряется и может выпасть из синхронизма.

Дтя случая, когда параметры заданы через базисные величины.

а мощность, отдаваемая перед аварией, состаатяла 50% от максимальной, соответствующей данному возбуждению, найти максимальный угол отклонения 0_тах. (Для решения воспользоваться критерием равных площадей.).