Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA ELE6 + ELE7 - STYCZEŃ 2023



PYTANIE NR 31.
Prądnica synchroniczna o danych znamionowych SN = 300 MVA, UN = 30 kV, fN = 50 Hz jest włączona do krajowego systemu energetycznego i przy indukcyjnym cosφ = 0,8 oddaje do tego systemu 150 MVA mocy. Jak należy zmienić jej parametry pracy, aby przy niezmienionym współczynniku mocy, dostarczyła dodatkowo 50 MW?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Aby zwiększyć moc czynną oddawaną do sieci o 50 MW, trzeba zwiększyć dopływ mocy mechanicznej, czyli moment napędowy na wale. Ponieważ ma pozostać niezmieniony cosφ (a więc relacja P do Q), wraz ze wzrostem P należy tak skorygować wzbudzenie, by utrzymać wymaganą wymianę mocy biernej. Stąd potrzeba zwiększenia także prądu wzbudzenia.

Pełne wyjaśnienie:

W pracy prądnicy synchronicznej współpracującej z systemem elektroenergetycznym rozdziela się dwa podstawowe "kanały" sterowania:

  • moc czynna P jest w głównej mierze związana z dopływem mocy mechanicznej od turbiny, czyli z momentem napędowym na wale (przy stałej prędkości synchronicznej wynikającej z częstotliwości sieci),
  • moc bierna Q oraz tendencja do zmiany napięcia w punkcie przyłączenia zależą w dużej mierze od prądu wzbudzenia (stopnia wzbudzenia wirnika).

W treści zadania generator oddaje moc przy indukcyjnym cosφ = 0,8. Warunek "przy niezmienionym współczynniku mocy" oznacza, że po zmianie obciążenia ma pozostać taka sama proporcja między mocą czynną i bierną (innymi słowy: utrzymujemy ten sam kąt przesunięcia fazowego, a więc i ten sam udział składowej biernej w mocy pozornej).

Jeżeli mamy dostarczyć dodatkowo 50 MW, to konieczne jest zwiększenie mocy czynnej P, a więc zwiększenie dopływu mocy mechanicznej z napędu. W praktyce realizuje się to przez zwiększenie nastaw regulatora turbiny/napędu, co zwiększa moment napędowy (przy pracy synchronicznej nie zwiększamy prędkości – rośnie obciążenie elektromagnetyczne).

Jednocześnie, aby cosφ pozostał stały, nie można pozostawić wzbudzenia bez zmiany, ponieważ sama zmiana momentu zmieniłaby punkt pracy i mogłaby spowodować inną wymianę mocy biernej. Dlatego należy skorygować prąd wzbudzenia tak, by wraz ze wzrostem mocy czynnej zachować wymagany charakter obciążenia (indukcyjny) i ten sam współczynnik mocy.

Dlaczego pozostałe propozycje są niepoprawne?

  • "Zwiększyć moment … i zmniejszyć prąd wzbudzenia" – zmniejszenie wzbudzenia zwykle ogranicza zdolność dostarczania/pochłaniania mocy biernej w żądanym kierunku i utrudnia utrzymanie stałego cosφ przy rosnącym P.
  • "Przy niezmienionym prądzie wzbudzenia zwiększyć moment …" – zwiększy P, ale nie gwarantuje utrzymania cosφ; punkt pracy Q może się rozjechać względem wymaganego współczynnika mocy.
  • "Przy niezmienionym momencie zwiększyć prąd wzbudzenia" – zmienia głównie Q/napięcie, a nie zapewnia wzrostu P o 50 MW, więc nie spełnia kluczowego warunku zadania.

Wniosek: aby zwiększyć moc czynną przy stałym cosφ, trzeba zwiększyć moment napędowy oraz odpowiednio zwiększyć prąd wzbudzenia, by utrzymać wymagany współczynnik mocy.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Co w prądnicy synchronicznej decyduje o mocy czynnej oddawanej do sieci?
O mocy czynnej głównie decyduje dopływ mocy mechanicznej z napędu (turbiny), czyli moment na wale. Przy pracy synchronicznej prędkość jest związana z częstotliwością sieci, więc zwiększanie P realizuje się przez zwiększenie momentu, a nie prędkości.
Co w prądnicy synchronicznej decyduje o mocy biernej i cosφ?
Moc bierna i współczynnik mocy są silnie powiązane z poziomem wzbudzenia (prądem wzbudzenia wirnika). Zmiana wzbudzenia wpływa na napięcie wewnętrzne i wymianę Q z systemem, co pozwala korygować cosφ przy zadanym obciążeniu.
Dlaczego przy zwiększaniu mocy czynnej trzeba często zmieniać też wzbudzenie?
Gdy rośnie P, zmienia się punkt pracy generatora i prądy w stojanie, co zwykle zmienia też składową bierną. Jeśli wymagane jest utrzymanie stałego cosφ, trzeba skorygować wzbudzenie tak, aby Q zmieniło się proporcjonalnie do P i zachować ten sam kąt fazowy.
Jak interpretować zapis, że generator oddaje 150 MVA przy cosφ = 0,8?
150 MVA to moc pozorna S. Przy cosφ = 0,8 moc czynna wynosi P = S·cosφ, a moc bierna wynika z zależności między P, Q i S. To ważne, bo w energetyce rozróżnia się obciążenie prądowe (związane z S) od użytecznej mocy czynnej P.
Czy zwiększenie samego prądu wzbudzenia zwiększy moc czynną generatora?
Zwykle nie. Zmiana prądu wzbudzenia wpływa przede wszystkim na moc bierną i poziom napięcia oraz na warunki pracy przy danym obciążeniu. Wzrost mocy czynnej wymaga zwiększenia dopływu mocy mechanicznej, czyli momentu napędowego lub mocy turbiny.
Jakie są typowe skutki zbyt małego wzbudzenia przy obciążeniu indukcyjnym?
Zbyt małe wzbudzenie może ograniczać zdolność utrzymania wymaganego cosφ i powodować niekorzystne warunki napięciowe oraz wzrost ryzyka utraty stabilności pracy. W praktyce może prowadzić do pracy z niepożądanym poborem mocy biernej i przekroczeń dopuszczalnych stanów.
Jakie błędy najczęściej popełnia się w zadaniach o cosφ generatora synchronicznego?
Najczęstsze błędy to utożsamianie mocy pozornej z czynną, pomijanie wymogu stałego cosφ oraz przekonanie, że wzbudzenie "dodaje" mocy czynnej. Warto zawsze rozdzielić: moment/moc turbiny → P, wzbudzenie → Q i napięcie.
Jak rozpoznać, że w zadaniu chodzi o utrzymanie stałej relacji P i Q?
Wskazówką jest warunek "przy niezmienionym współczynniku mocy" lub podany cosφ. Oznacza to, że po zmianie obciążenia kąt przesunięcia fazowego ma pozostać taki sam, więc Q musi zmieniać się odpowiednio do P, a nie pozostać stałe.
Kiedy w elektrowniach reguluje się moment napędowy generatora?
Moment reguluje się wtedy, gdy trzeba zmienić moc czynną oddawaną do sieci (np. na polecenie dyspozytorskie lub w odpowiedzi na zmianę obciążenia systemu). Realizuje się to przez regulację dopływu energii do turbiny (para, woda, gaz), a nie przez wzbudzenie.
Jak przygotować się do pytań egzaminacyjnych o prądnice synchroniczne?
Opanuj rozróżnienie P/Q/S, znaczenie cosφ oraz wpływ dwóch nastaw: momentu (moc turbiny) i wzbudzenia (Q/napięcie). Ćwicz typowe scenariusze: zwiększanie P przy stałym cosφ, korekcja cosφ przy stałym P oraz interpretację jednostek MW, MVAr i MVA.
info

Około 64% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. średnie

Specjaliści zwracają uwagę: "Aby zwiększyć moc czynną oddawaną do sieci o 50 MW, trzeba zwiększyć dopływ mocy mechanicznej, czyli moment napędowy na wale."

Materiały:

  • Szczegółowe informacje wymagają materiałów specjalistycznych z maszyn elektrycznych (prądnice synchroniczne i regulacja P/Q).
  • Notatki z teorii mocy w obwodach prądu przemiennego (P, Q, S oraz cosφ).
  • Instrukcje producentów układów wzbudzenia i regulatorów napięcia (AVR) dla generatorów synchronicznych (materiały szkoleniowe).

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego