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1、廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院第六章第六章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式: 在第五章已推導(dǎo)出三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式,電磁功率除以同步機(jī)械角速度 得電磁轉(zhuǎn)矩:1602cos31222nIE22cosICmT602cos23122212nIkNfmNT2223NTkpNC 是一常數(shù),稱為轉(zhuǎn)矩系數(shù)。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院22cosICTmT2cosm 該式雖不顯含s,但式中的 、 及 都是s的函數(shù),通過它們與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系,可定性地分析出2I廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院m1ZZm1. 與s的關(guān)系忽略mZZ1廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院
2、mS正常:s=0.010.05, 在s=1時(shí),mBm21廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院2I2cos2cos2. 與s的關(guān)系3. 與s的關(guān)系S較小時(shí), 幾乎與s成正比,所以T也與s成正比,在s接近1時(shí), 約減少一半, 也很低,盡管 較大但T卻反而減少了。不難判斷,當(dāng)s從零增大到1,T必然有一最大值。1cos22I2I2cos廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院二、二、 機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式: : 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下,電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速 n(或轉(zhuǎn)差率s)之間的函數(shù)關(guān)系。22122112)(xxsrrUIpfsrInsrIT12221222236023
3、n異步機(jī)等值電路中,由于勵(lì)磁阻抗比定、轉(zhuǎn)子漏阻抗大很多,把T型等值電路阻抗這一段電路前移來計(jì)算 ,誤差很小,故:2I廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院代入上面電磁轉(zhuǎn)矩公式中去,得到代入上面電磁轉(zhuǎn)矩公式中去,得到: :)(sfT 2212211221)(23xxsrrfsrpU1U2212211221)(23xxsrrpfsrUT1f這就是機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。固定這就是機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式。固定 、 及及阻抗等參數(shù),阻抗等參數(shù), 畫成曲線便為畫成曲線便為T Ts s曲線。曲線。(6-9)廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 從圖上我們可以看出相異步從圖上我們可以看出相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性不是一電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特
4、性不是一條直線,它具有以下特點(diǎn):條直線,它具有以下特點(diǎn):(1 1)在)在0S10S1,即,即n n1 1n0n0的范圍內(nèi),特性在第的范圍內(nèi),特性在第象限,象限,電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n n都為正,都為正,從正方向規(guī)定判斷,從正方向規(guī)定判斷,T T與與n n同同方向,如圖所示。電動(dòng)機(jī)工方向,如圖所示。電動(dòng)機(jī)工作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)狀態(tài)。作在這范圍內(nèi)是電動(dòng)狀態(tài)。這也是我們分析的重點(diǎn)這也是我們分析的重點(diǎn). .廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院(2 2)在)在s s0 0范圍內(nèi),范圍內(nèi),n n ,特性在第特性在第象限,電磁轉(zhuǎn)象限,電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)值,是制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩,電磁功率也是負(fù)值,是發(fā)矩為負(fù)值,是制動(dòng)性轉(zhuǎn)
5、矩,電磁功率也是負(fù)值,是發(fā)電狀態(tài),如圖左上部所示電狀態(tài),如圖左上部所示, ,機(jī)械特性在機(jī)械特性在 S S0 0和和s s0 0兩兩個(gè)范圍內(nèi)近似對(duì)稱。個(gè)范圍內(nèi)近似對(duì)稱。(3 3)在)在s s1 1范圍內(nèi),范圍內(nèi),n nO O,特性在第,特性在第象限,象限,T T0 0,也是一種制動(dòng)狀態(tài),如圖右下部所示。在第也是一種制動(dòng)狀態(tài),如圖右下部所示。在第象限電象限電動(dòng)狀態(tài)的特性上,動(dòng)狀態(tài)的特性上,A A點(diǎn)點(diǎn), T=0T=0, ,為理想空載運(yùn)行點(diǎn)為理想空載運(yùn)行點(diǎn)。B點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)。點(diǎn)是電磁轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)。C C點(diǎn)點(diǎn)n=0n=0,轉(zhuǎn)矩為,轉(zhuǎn)矩為T TStSt是起動(dòng)點(diǎn)是起動(dòng)點(diǎn)(見圖(見圖 )。)。1n1nn 廣
6、東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院(4)(4)最大電磁轉(zhuǎn)矩最大電磁轉(zhuǎn)矩: :正、負(fù)最大電磁轉(zhuǎn)矩可以從參數(shù)正、負(fù)最大電磁轉(zhuǎn)矩可以從參數(shù)表達(dá)式求得,令表達(dá)式求得,令 : :得到最大電磁轉(zhuǎn)矩得到最大電磁轉(zhuǎn)矩: :最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率0dsdT221211121max)(2321xxrrfpUT221212xxrrsm廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 一般情況下,一般情況下, 值不超過值不超過 的的5%5%,可,可以忽略。這樣一來,有以忽略。這樣一來,有: : 也就是說,異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的最也就是說,異步發(fā)電機(jī)狀態(tài)和電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的最大電磁轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值可近似認(rèn)為相等
7、,臨界轉(zhuǎn)差率大電磁轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值可近似認(rèn)為相等,臨界轉(zhuǎn)差率也近似認(rèn)為相等,機(jī)械特性具有對(duì)稱性也近似認(rèn)為相等,機(jī)械特性具有對(duì)稱性。結(jié)論:結(jié)論: 與 無關(guān) ,21r221xx)()(232121221121maxxxrsxxfpUTm,廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n過載倍數(shù)過載倍數(shù): :最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩的比值即最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù),又稱過載能力,用值即最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù),又稱過載能力,用m m表表示為示為 一般三相異步電動(dòng)機(jī)一般三相異步電動(dòng)機(jī)m m=1.6=1.62.2,2.2,起重、冶金起重、冶金用的異步電動(dòng)機(jī)用的異步電動(dòng)機(jī)m m=2.2=2.22.82.8。 (5)(5)起
8、動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩: : 滿足滿足n=0n=0,s=1s=1的電磁轉(zhuǎn)矩的電磁轉(zhuǎn)矩, ,將將s s1 1代入式(代入式(6-96-9)中,得到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為中,得到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為: :NmTTmax2212211221)()(23xxrrfrpUTst(6-12)廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 從式中看出,從式中看出,T TStSt與電壓平方成正比,而與電壓平方成正比,而且轉(zhuǎn)子電阻越大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大,漏電抗越且轉(zhuǎn)子電阻越大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大,漏電抗越大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小。大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù): :起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù),用值稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù),用 表示,表示
9、, 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),只有電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),只有T TStSt大于大于(1.1(1.11.2)1.2)倍的負(fù)載轉(zhuǎn)矩才可順利起動(dòng)。一般異步電動(dòng)倍的負(fù)載轉(zhuǎn)矩才可順利起動(dòng)。一般異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) = =0.80.81.21.2。 結(jié)論: , ,TKNstTTTKTK廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院三、固有機(jī)械特性三、固有機(jī)械特性 固有機(jī)械特性是指異步電動(dòng)機(jī)工作在額固有機(jī)械特性是指異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓及額定頻率下,電動(dòng)機(jī)按規(guī)定的接線定電壓及額定頻率下,電動(dòng)機(jī)按規(guī)定的接線方法接線,定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻方法接線,定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻(電抗或電容)時(shí)所獲得的機(jī)械特性曲線(電抗或電容)時(shí)所
10、獲得的機(jī)械特性曲線 。1 1、理想空載點(diǎn)、理想空載點(diǎn)0 0 2 2、額定運(yùn)行點(diǎn)、額定運(yùn)行點(diǎn)A A3 3、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B B4 4、堵轉(zhuǎn)點(diǎn)、堵轉(zhuǎn)點(diǎn)C C廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 四、人為機(jī)械特性四、人為機(jī)械特性: : 從機(jī)械特性表達(dá)式上我們可以看出我們可以通過從機(jī)械特性表達(dá)式上我們可以看出我們可以通過改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要改變一些參數(shù)使得特性曲線更滿足用戶的需要, ,這這樣就得到了我們的人為機(jī)械特性曲線樣就得到了我們的人為機(jī)械特性曲線. . 1. 1.降低定子端電壓的人為機(jī)械特性降低定子端電壓的人為機(jī)械特性: : 除了自變量與因變量外,保持其它量都不變,只除了自變量
11、與因變量外,保持其它量都不變,只改變定子電壓的大小,研究這種情況下的機(jī)械特性。改變定子電壓的大小,研究這種情況下的機(jī)械特性。由于異步電機(jī)的磁路在額定電壓下已有點(diǎn)飽和了,由于異步電機(jī)的磁路在額定電壓下已有點(diǎn)飽和了,故不宜再升高電壓。下面只討論降低定子端電壓時(shí)故不宜再升高電壓。下面只討論降低定子端電壓時(shí)的人為機(jī)械特性。的人為機(jī)械特性。 2212211221)(23xxsrrpfsrUT廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院可以看出:可以看出:(1)(1)異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 與電壓無關(guān)。與電壓無關(guān)。(2)(2)臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率 與電壓無關(guān),與電壓無關(guān),(3)(3)電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T T ,
12、最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 平方倍降低。平方倍降低。pfn116021UT 1U,max,1stTTU,。,廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院2.2.定子回路串電阻(電抗)人為機(jī)械特性定子回路串電阻(電抗)人為機(jī)械特性stmTTSxmax1stmTTSrmax1stmTTSrmax1廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院3 3轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性: : 轉(zhuǎn)子回路串電阻并不轉(zhuǎn)子回路串電阻并不改變同步轉(zhuǎn)速改變同步轉(zhuǎn)速. .(1)(1) 與與 無關(guān)。無關(guān)。(2)(2)臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率: :(3)(3)從圖看出,轉(zhuǎn)子回路從圖看出,轉(zhuǎn)子回路稍串入一
13、些電阻,可稍串入一些電阻,可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,串以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,串的電阻合適時(shí),可使的電阻合適時(shí),可使 maxT 1ms2rmaxTTst廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 但是若串入轉(zhuǎn)子回路的電阻再增加,則但是若串入轉(zhuǎn)子回路的電阻再增加,則 了。了。因此轉(zhuǎn)子回路串電阻增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并非是電阻因此轉(zhuǎn)子回路串電阻增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并非是電阻越大越好,而是有一個(gè)限度,如圖所示。越大越好,而是有一個(gè)限度,如圖所示。 (4)(4)同一電磁轉(zhuǎn)矩同一電磁轉(zhuǎn)矩: 除了上面兩種方法除了上面兩種方法, ,還可以改變定子電源頻還可以改變定子電源頻率率, ,這種方法我們?cè)诋惒诫妱?dòng)機(jī)起動(dòng)與調(diào)速方法這種方法我們?cè)诋惒诫妱?dòng)機(jī)起動(dòng)與調(diào)速方法
14、中介紹。中介紹。 1ms 廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院五、機(jī)械特性的實(shí)用公式機(jī)械特性的實(shí)用公式1 1、實(shí)用公式、實(shí)用公式: : 實(shí)際應(yīng)用時(shí),三相異步電機(jī)的參數(shù)不易得到,實(shí)際應(yīng)用時(shí),三相異步電機(jī)的參數(shù)不易得到,這樣我們用前面的機(jī)械特性表達(dá)式就很不方便這樣我們用前面的機(jī)械特性表達(dá)式就很不方便, ,所以所以, ,在實(shí)際工程中在實(shí)際工程中, ,若利用異步電機(jī)產(chǎn)品目錄中若利用異步電機(jī)產(chǎn)品目錄中給出的數(shù)據(jù),找出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性公式,給出的數(shù)據(jù),找出異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性公式,即便是粗糙些,但也很有用,這就是實(shí)用公式即便是粗糙些,但也很有用,這就是實(shí)用公式。n下面我們進(jìn)行一下推導(dǎo)下面我們進(jìn)行一下推導(dǎo)2212
15、212212112max)()(2xxsrrsxxrrrTT廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n已知: 代入上式,于是上式變?yōu)?msrxxr222121)(qssssqsrrsssssrrrrsrsrssrrrTTmmmmmmm22)1 ( 22)()()(221212122222212max(6-13)廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n式中:n其中 大約在0.10.2范圍內(nèi),上式中,顯然在任何s值時(shí),都有n而q ,其原其原因是:頻敏變阻器中磁密取得高,鐵心處于飽因是:頻敏變阻器中磁密取得高,鐵心處于飽和狀態(tài),勵(lì)磁電流越大,因此勵(lì)磁電抗較小。和狀態(tài),勵(lì)磁電流越大,因此勵(lì)磁電抗較小。而鐵心是厚鐵板或厚鋼板的、
16、磁滯渦流損耗都而鐵心是厚鐵板或厚鋼板的、磁滯渦流損耗都很大,頻敏變阻器的單位重量鐵心中的損耗,很大,頻敏變阻器的單位重量鐵心中的損耗,與一般變壓器相比較要大幾百倍,因此與一般變壓器相比較要大幾百倍,因此 較較大大。 prpxpr廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)時(shí),繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)時(shí),s s1 1,轉(zhuǎn)子回路中的電流的頻率為,轉(zhuǎn)子回路中的電流的頻率為5OHz5OHz。轉(zhuǎn)子回。轉(zhuǎn)子回路串入路串入 而而 ,因此,因此轉(zhuǎn)子回路主要是串入了電阻。這樣,轉(zhuǎn)子回路功轉(zhuǎn)子回路主要是串入了電阻。這樣,轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)大大提高了,既限制了起動(dòng)電流,又提高率
17、因數(shù)大大提高了,既限制了起動(dòng)電流,又提高了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。pppjxrzppxr 廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 一、三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法概述一、三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法概述n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為:異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為:n調(diào)速方法有:調(diào)速方法有:(1 1)改變轉(zhuǎn)差率)改變轉(zhuǎn)差率s s調(diào)速,包括降低電源電壓、繞線調(diào)速,包括降低電源電壓、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻等方法。式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻等方法。(2 2)改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)同步轉(zhuǎn)速調(diào)速,包括改變定子)改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)同步轉(zhuǎn)速調(diào)速,包括改變定子繞組極對(duì)數(shù)、改變供電電源頻率等方法。繞組極對(duì)數(shù)、改變供電電源頻率等方法。)1 (60)1 (11spf
18、snn第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速?gòu)V東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院二、三相異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速n改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù),可以成倍地改變其同步轉(zhuǎn)速,由于正常運(yùn)行時(shí)s很小,因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n也將近似成倍地變化。n1.變極原理n只要將兩個(gè)半相繞組中的任一半相繞組的電流反向,就可以將極對(duì)數(shù)增加一倍(順串)或減少一半(反串、反并)。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院2.常用的變極方案a. Y/YY變極調(diào)速?gòu)V東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院b. /YY變極調(diào)速?gòu)V東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 三、三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速三、三相異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速n已知:已知:n因此,改變?nèi)喈惒诫?/p>
19、動(dòng)機(jī)電源頻率,可因此,改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率,可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速,達(dá)到調(diào)速以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速,達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱為基頻,變頻調(diào)速時(shí),的目的。額定頻率稱為基頻,變頻調(diào)速時(shí),可以從基頻向上調(diào),也可以從基頻向下調(diào)。可以從基頻向上調(diào),也可以從基頻向下調(diào)。pfn1160廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n1. 1. 從基頻向下變頻調(diào)速?gòu)幕l向下變頻調(diào)速n我們知道,三相異步電動(dòng)機(jī)每相電壓:我們知道,三相異步電動(dòng)機(jī)每相電壓:n降低電源頻率時(shí),必須同時(shí)降低電源電壓降低電源頻率時(shí),必須同時(shí)降低電源電壓。mNkNfEU1111144. 4這是因?yàn)槿绻唤档投ㄗ宇l率這是因?yàn)槿绻唤档投ㄗ宇l率f
20、 f1 1而定子每相而定子每相電壓保持額定值不變,則電壓保持額定值不變,則m m要增大。由于在要增大。由于在U U1 1=U=UN N,f,f1 1=f=fN N時(shí)電動(dòng)機(jī)的主磁路就已接近飽和時(shí)電動(dòng)機(jī)的主磁路就已接近飽和m再增大,主磁路必然過飽和,這將使勵(lì)磁主磁路必然過飽和,這將使勵(lì)磁電流急劇增大,鐵損耗增加,電流急劇增大,鐵損耗增加,CosCos下降。下降。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院降低電源電壓降低電源電壓 有兩種控制方法。有兩種控制方法。 保持保持 = =常數(shù)常數(shù) :這種方法是恒磁通控制方式這種方法是恒磁通控制方式 ,1U11fE srxsrEfpmnsrImPTM2222222111222
21、112602 2222221111222222111122rxssrsrfEpfmxsrsrfEpfm廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時(shí)的上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性方程式。下面根據(jù)該方程式,具體分機(jī)械特性方程式。下面根據(jù)該方程式,具體分析一下最大轉(zhuǎn)矩析一下最大轉(zhuǎn)矩T Tm m及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率s sm m。n最大轉(zhuǎn)矩處最大轉(zhuǎn)矩處 ,對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為,對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為s sm m,即:即:0dsdT22xrsm廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n式中式中 為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子一相繞組漏電感為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子一相繞組漏電感系數(shù)折合值,系數(shù)折合值, =
22、=n 最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為:最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為:2221111max12xxfEpfmT212111221xffEpm常數(shù)2211121221LfEpm2L212Lf2x常數(shù)pLrpfxrnsnmm60260221221廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n 當(dāng)改變頻率時(shí),若保持當(dāng)改變頻率時(shí),若保持 = =常數(shù),最大轉(zhuǎn)常數(shù),最大轉(zhuǎn)矩為常數(shù),與頻率無關(guān),并且最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為常數(shù),與頻率無關(guān),并且最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等,也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是速降落相等,也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的,硬度相同。根據(jù)上式畫出保持恒磁通變平行的,硬度相同。根據(jù)上式畫出保持恒磁通變頻調(diào)速的機(jī)械特性,如
23、圖所示。這種調(diào)速方法機(jī)頻調(diào)速的機(jī)械特性,如圖所示。這種調(diào)速方法機(jī)械特性較硬,在一定的靜差率要求下,調(diào)速范圍械特性較硬,在一定的靜差率要求下,調(diào)速范圍寬,而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié),因?qū)?,而且穩(wěn)定性好。由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié),因此變頻調(diào)速為無級(jí)調(diào)速,平滑性好。另外,電動(dòng)此變頻調(diào)速為無級(jí)調(diào)速,平滑性好。另外,電動(dòng)機(jī)在正常負(fù)載運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率機(jī)在正常負(fù)載運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率s s較小,因此轉(zhuǎn)差較小,因此轉(zhuǎn)差功率較小,效率較高。功率較小,效率較高。 n經(jīng)分析,恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方經(jīng)分析,恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。即當(dāng):式。即當(dāng): 時(shí),時(shí),11fENII11NII22 NTT 廣
24、東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n最大轉(zhuǎn)矩Tm為:22122112211)(2xxsrrfsrpUmT2212212121112xxsrrsrffUpm 保持保持 = =常數(shù)常數(shù)11fU廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院從上式可以看出,從上式可以看出,當(dāng)頻率減小時(shí),當(dāng)頻率減小時(shí),最大轉(zhuǎn)矩不是一個(gè)最大轉(zhuǎn)矩不是一個(gè)常數(shù)。隨頻率的降常數(shù)。隨頻率的降低而減小。低而減小。22121112112321xxrrffUp221211121max)(2321xxrrfpUT廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n已知(已知( )與)與f f1 1成正比變化,成正比變化, 與與f f1 1無無 關(guān)。因此,在關(guān)。因此
25、,在f f1 1接近額定頻率時(shí),接近額定頻率時(shí), , 隨著隨著f f1 1的減小,的減小,TmTm減少得不多,但是,當(dāng)減少得不多,但是,當(dāng)f f1 1較低較低時(shí),(時(shí),( )比較小,)比較小, 相對(duì)變大了。相對(duì)變大了。這樣一來,隨著這樣一來,隨著f f1 1的降低,的降低,T Tm m就減小了。顯然此就減小了。顯然此時(shí)的機(jī)械特性上面的機(jī)械特性,特別在低頻低速時(shí)的機(jī)械特性上面的機(jī)械特性,特別在低頻低速的機(jī)械特性變壞了。的機(jī)械特性變壞了。n保持保持 = =常數(shù)降低頻率調(diào)速近似為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速常數(shù)降低頻率調(diào)速近似為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。方式。21xx1r)(211xxr21xx1r11fU廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)
26、化學(xué)院n2. 2. 從基頻向上變頻調(diào)速?gòu)幕l向上變頻調(diào)速 :n 升高電源電壓是不允許的,因此升高頻率向升高電源電壓是不允許的,因此升高頻率向上調(diào)速時(shí),只能保持電壓為上調(diào)速時(shí),只能保持電壓為U UN N不變,頻率越高,不變,頻率越高,磁通磁通m m越低,是一種降低磁通升速的方法,越低,是一種降低磁通升速的方法,類似他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速情況。類似他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速情況。n保持電壓不變升高頻率時(shí),電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩保持電壓不變升高頻率時(shí),電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩n 221221122112xxsrrfsrpUmT廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院2212111211max221xxrrfpUmT2121121112
27、21fxxfpUm212221212xxrxxrrSm1211212fLLfr廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 因此,頻率越高時(shí),因此,頻率越高時(shí), 越小,越小, 也減小,也減小,最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落為最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落為根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫出升高電源頻率的機(jī)械出升高電源頻率的機(jī)械特性,其運(yùn)行段近似平特性,其運(yùn)行段近似平行,如圖所示。行,如圖所示。 mTmS常數(shù)pfLLfrnsnmm121221602廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n 綜上所述,三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有綜上所述,三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn):以下幾個(gè)特點(diǎn): 從基頻向下調(diào)速,為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式;從基頻向下
28、調(diào)速,為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式;從基頻向上調(diào)速,近似為恒功率調(diào)速方式;從基頻向上調(diào)速,近似為恒功率調(diào)速方式; 調(diào)速范圍大;調(diào)速范圍大; 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好;轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好; 運(yùn)行時(shí)損耗小,效率高;運(yùn)行時(shí)損耗小,效率高; 頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié),變頻調(diào)速為無級(jí)調(diào)頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié),變頻調(diào)速為無級(jí)調(diào)速速。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n一鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)PN=75KW,UN=380V, , ,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng) 的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,現(xiàn)采用 為常數(shù)的變頻調(diào)速使n=580r/min,試求:(1)頻率?(2)定子線電壓?min/980rnN15. 2mNlTT 11fU廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院四、降低定子電壓調(diào)速四、降低定子電壓調(diào)速1
29、.原理及機(jī)械特性n從表達(dá)式上可以看出,異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n1 與電壓無關(guān),不同電壓的人為機(jī)械性,都得通過 n1點(diǎn)。我們知道,電磁轉(zhuǎn)矩T與 S 成正比,為此最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 T Tm m 以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T TS S都要隨都要隨 U U1 1 的降低而按的降低而按 U U1 1 的平的平方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率 S Sm m 不變。不變。如圖所示。2212211221)(6023xxsrrfsrUT廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 2調(diào)速特點(diǎn):
30、 降低定子電壓可以降低轉(zhuǎn)速,但轉(zhuǎn)速變化范圍非常小。 適合高轉(zhuǎn)差率籠型電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。 拖動(dòng)風(fēng)楊、泵類負(fù)載。低速時(shí),負(fù)載輕,電機(jī)不會(huì)過熱,可擴(kuò)大D,高轉(zhuǎn)差,繞線異步機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻。 低速時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差:機(jī)械特性軟。 調(diào)速裝置簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。 應(yīng)用:風(fēng)機(jī)、泵類。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 3 3擴(kuò)大降壓調(diào)速穩(wěn)定運(yùn)行范圍的方法擴(kuò)大降壓調(diào)速穩(wěn)定運(yùn)行范圍的方法 轉(zhuǎn)速負(fù)反饋的降壓調(diào)速系統(tǒng): 開環(huán)系統(tǒng):閉環(huán)系統(tǒng): 廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 4 4變極調(diào)壓調(diào)速變極調(diào)壓調(diào)速?gòu)V東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院1 1轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性 我們知道,改變轉(zhuǎn)子回我們知道,改變轉(zhuǎn)子回路串入電阻值
31、的大小,路串入電阻值的大小,例如轉(zhuǎn)子繞組本身電阻例如轉(zhuǎn)子繞組本身電阻為為r r2 2,分別串入電阻,分別串入電阻R Rclcl、R Rc2c2 、R Rc3c3時(shí)時(shí) ,如圖所示:,如圖所示:所串電阻越大,轉(zhuǎn)速越所串電阻越大,轉(zhuǎn)速越低低. .(拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,(拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,且為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即且為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩,即T TL L=T=TN N )五、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速五、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速?gòu)V東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n已知電磁轉(zhuǎn)矩已知電磁轉(zhuǎn)矩T T為:為:n當(dāng)電源電壓一定時(shí),主磁通當(dāng)電源電壓一定時(shí),主磁通m m基本上是定值,基本上是定值,轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I I2 2
32、可以維持在它的額定值工作。至于可以維持在它的額定值工作。至于COS COS , ,作如下的推導(dǎo)作如下的推導(dǎo) :n根據(jù)轉(zhuǎn)子電流:根據(jù)轉(zhuǎn)子電流:n從上式看出,轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí),如果保持電從上式看出,轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí),如果保持電機(jī)轉(zhuǎn)子電流為額定值,必有:機(jī)轉(zhuǎn)子電流為額定值,必有:22cosITm222222222222xsRrExsrEIIcNN常數(shù)sRrsrcN222廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串了電阻后,轉(zhuǎn)子回路的功率因當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串了電阻后,轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為數(shù)為 : 常數(shù)常數(shù) 222212/ )(cosxsRrsRrcc22222222212/ )(cosxsrsrxsRr
33、sRrNNcc2cos廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n可見,轉(zhuǎn)子回路串電阻是屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法,可見,轉(zhuǎn)子回路串電阻是屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L=T=TN N時(shí),根據(jù)上式,則有:時(shí),根據(jù)上式,則有:n式中式中s s1 1、s s2 2、s s3 3別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻后的別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻后的轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)差率。 這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍不大,一這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍不大,一般為般為 (2 23 3):1:1。 3322221122sRrsRrsRrsrcccN廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 2 2調(diào)速特點(diǎn):調(diào)速特點(diǎn): 低速時(shí),轉(zhuǎn)差功率大,效率低。低速時(shí)
34、,轉(zhuǎn)差功率大,效率低。 低速時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。低速時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。 分級(jí)調(diào)速。分級(jí)調(diào)速。 設(shè)備簡(jiǎn)單,投資低。設(shè)備簡(jiǎn)單,投資低。 適合于對(duì)調(diào)速性能要求不高的生產(chǎn)機(jī)械適合于對(duì)調(diào)速性能要求不高的生產(chǎn)機(jī)械(如橋式起重機(jī),通風(fēng)機(jī))。(如橋式起重機(jī),通風(fēng)機(jī))。 廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n一臺(tái)繞線式異步電動(dòng)機(jī),p=5,PN=60kw,f1=50Hz, nN=577r/min,m=2.5,轉(zhuǎn)子Y接,E2N=253V,I2N=160A,電機(jī)帶位能性負(fù)載且TL=TN。n求:(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子每相串入電阻Rad=0.5,電機(jī)轉(zhuǎn)速為多大?此時(shí)重物是提升還是下放?n(2)若使該重物下放速度為n=-300r/min,不改變
35、電源相序,轉(zhuǎn)子回路每相應(yīng)串入多大電阻?此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在什么狀態(tài)?廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院六、繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速六、繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速的基本要求:串級(jí)調(diào)速的基本要求:n前述轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速要消耗功率,若在轉(zhuǎn)前述轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速要消耗功率,若在轉(zhuǎn)子加上電壓就可不增加損耗,但要求加在子加上電壓就可不增加損耗,但要求加在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電壓頻率與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電壓頻率與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同頻率。電動(dòng)勢(shì)同頻率。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n如果把異步電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷麟娙绻旬惒诫姍C(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì),同時(shí)把轉(zhuǎn)子外加電壓也變?yōu)橹绷髁?,這動(dòng)勢(shì),同時(shí)把轉(zhuǎn)子外加電壓
36、也變?yōu)橹绷髁浚@就是串級(jí)調(diào)速的基本思路。如圖所示:就是串級(jí)調(diào)速的基本思路。如圖所示:廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n圖中的整流橋把異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差電動(dòng)圖中的整流橋把異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差電動(dòng)勢(shì)、電流變成直流,逆變器的作用是給電機(jī)勢(shì)、電流變成直流,逆變器的作用是給電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供直流電動(dòng)勢(shì),同時(shí)給轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子回路提供直流電動(dòng)勢(shì),同時(shí)給轉(zhuǎn)子電流提供通路,并把轉(zhuǎn)差功率(扣除轉(zhuǎn)子繞組銅提供通路,并把轉(zhuǎn)差功率(扣除轉(zhuǎn)子繞組銅損耗損耗 )大部分反送回交流電源。)大部分反送回交流電源。n異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為:異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子相電動(dòng)勢(shì)為:n經(jīng)三相整流器后變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)經(jīng)三相整流器后變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì):nMsP22
37、sEEs2121sEkEkESd廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n式中式中 是整流系數(shù)。是整流系數(shù)。n逆變器直流側(cè)直流電動(dòng)勢(shì)為:逆變器直流側(cè)直流電動(dòng)勢(shì)為:n式中式中 是逆變器的系數(shù);是逆變器的系數(shù); 是變壓器副邊相是變壓器副邊相電壓;電壓; 是逆變角。是逆變角。 n于是直流回路電流于是直流回路電流n 1kcos22UkE2k2U dIREEIdd廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n式中式中R R是直流回路等效電阻。因是直流回路等效電阻。因R R較小,可忽略較小,可忽略不計(jì)。上式變?yōu)椋翰挥?jì)。上式變?yōu)椋簄當(dāng) 整 流 器 、 逆 變 器 都 為 三 相 橋 式 電 路當(dāng) 整 流 器 、 逆 變 器 都 為 三 相
38、 橋 式 電 路時(shí),時(shí), ,得轉(zhuǎn)差率:,得轉(zhuǎn)差率:cos2221UksEkEEd21kkcos22EUs n從上式可知,改變逆變角從上式可知,改變逆變角 的大小,就能改的大小,就能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S S。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n這種調(diào)速方法適合于高電壓、大容量繞線式異這種調(diào)速方法適合于高電壓、大容量繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載等要求調(diào)速不高步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載等要求調(diào)速不高的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。n串級(jí)調(diào)速的特點(diǎn):串級(jí)調(diào)速的特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):效率高,機(jī)械特性硬,無級(jí)調(diào)速。優(yōu)點(diǎn):效率高,機(jī)械特性硬,無級(jí)調(diào)速。缺點(diǎn):功率因數(shù)低,逆變器吸收無功功率。缺點(diǎn):功率因數(shù)低,逆變器吸收無
39、功功率。 調(diào)速范圍窄:調(diào)速范圍窄:1.5-21.5-2 電動(dòng)機(jī)過載能力下降:減小電動(dòng)機(jī)過載能力下降:減小17%17%廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)一、一、 電動(dòng)運(yùn)行:電動(dòng)運(yùn)行: 就是我們前面所分析的各種正常運(yùn)行狀態(tài),在這里就是我們前面所分析的各種正常運(yùn)行狀態(tài),在這里不在進(jìn)行詳細(xì)的介紹。不在進(jìn)行詳細(xì)的介紹。二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng)1. 1. 定子兩相反接的制動(dòng)定子兩相反接的制動(dòng) 反接制動(dòng)過程反接制動(dòng)過程: : 處于正向電動(dòng)運(yùn)行的三相繞線式異處于正向電動(dòng)運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī),當(dāng)改變?nèi)嚯娫吹南嘈驎r(shí),電動(dòng)機(jī)便進(jìn)步電動(dòng)機(jī),當(dāng)改變?nèi)嚯?/p>
40、源的相序時(shí),電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入了反接制動(dòng)過程入了反接制動(dòng)過程. . 反接制動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)電源反接制動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)電源相序?yàn)樨?fù)序,相序?yàn)樨?fù)序, 如圖所示如圖所示: :廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 接觸器觸點(diǎn)接觸器觸點(diǎn)K1K1閉合為正向電動(dòng)運(yùn)行,閉合為正向電動(dòng)運(yùn)行,K1K1斷開斷開K2K2閉合,則改變了電源相序。(閉合,則改變了電源相序。(b b)圖為拖)圖為拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,反接制動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)子動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,反接制動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻時(shí)的反接制動(dòng)機(jī)械特性?;芈反胼^大電阻時(shí)的反接制動(dòng)機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)從ABC ABC ,到,到C C點(diǎn)后
41、,點(diǎn)后, T T 可以準(zhǔn)確停車??梢詼?zhǔn)確停車。而在反接制動(dòng)過程中而在反接制動(dòng)過程中, ,因?yàn)榻拥氖欠聪嘈螂娫匆驗(yàn)榻拥氖欠聪嘈螂娫? ,所以所以, ,轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)速大n 0n 0時(shí)時(shí) , ,相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率s 1s 1。若轉(zhuǎn)子回路總電阻折合值為若轉(zhuǎn)子回路總電阻折合值為 ,機(jī)械功率,機(jī)械功率則為則為L(zhǎng)TLT2r013222rssIPm廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n 即負(fù)載向電動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入機(jī)械功率。顯然負(fù)載即負(fù)載向電動(dòng)機(jī)內(nèi)輸入機(jī)械功率。顯然負(fù)載提供機(jī)械功率是靠轉(zhuǎn)動(dòng)部分減少動(dòng)能。從定子提供機(jī)械功率是靠轉(zhuǎn)動(dòng)部分減少動(dòng)能。從定子到轉(zhuǎn)子的電磁功率為到轉(zhuǎn)子的電磁功率為n 轉(zhuǎn)子回路銅損耗轉(zhuǎn)子回路銅損耗: :03
42、222srIPMmMmMcuPPPPrIp22223廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n因此,轉(zhuǎn)子回路中消耗了從電源輸入而來的電因此,轉(zhuǎn)子回路中消耗了從電源輸入而來的電磁功率及由負(fù)載送入的機(jī)械功率,數(shù)值很大,磁功率及由負(fù)載送入的機(jī)械功率,數(shù)值很大,在轉(zhuǎn)子回路中必須串入較大的外串電阻,以消在轉(zhuǎn)子回路中必須串入較大的外串電阻,以消耗大部分轉(zhuǎn)子回路銅損耗,保護(hù)電動(dòng)機(jī)不致由耗大部分轉(zhuǎn)子回路銅損耗,保護(hù)電動(dòng)機(jī)不致由于過熱而損壞。所謂大電阻是指比起動(dòng)電阻阻于過熱而損壞。所謂大電阻是指比起動(dòng)電阻阻值還要大。下圖就是反接過程中的機(jī)械特性圖值還要大。下圖就是反接過程中的機(jī)械特性圖: :廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)
43、師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n 從圖上我們可以看出從圖上我們可以看出, ,如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)如果電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,或者拖動(dòng)位矩較小的反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,或者拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,這兩種情況下,如果進(jìn)能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行,這兩種情況下,如果進(jìn)行反接制動(dòng)停車,那么必須在降速到行反接制動(dòng)停車,那么必須在降速到n n0 0時(shí)切時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電源并停車,否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反向起斷電動(dòng)機(jī)電源并停車,否則電動(dòng)機(jī)將會(huì)反向起動(dòng),三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車比能耗制動(dòng)動(dòng),三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車比能耗制動(dòng)停車速度快,但能量損失較大。一些頻繁正、停車速度快,但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)
44、械,經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車接著反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械,經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車接著反向起動(dòng),就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向,提高生產(chǎn)反向起動(dòng),就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向,提高生產(chǎn)率。率。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n反接制動(dòng)停車的制動(dòng)電阻計(jì)算,根據(jù)所要反接制動(dòng)停車的制動(dòng)電阻計(jì)算,根據(jù)所要求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。為了簡(jiǎn)單起見,求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。為了簡(jiǎn)單起見,可以認(rèn)為反接制動(dòng)后瞬間的轉(zhuǎn)差率可以認(rèn)為反接制動(dòng)后瞬間的轉(zhuǎn)差率s 2s 2,處于反接制動(dòng)機(jī)械特性的處于反接制動(dòng)機(jī)械特性的s s0 0 之之間。間。 n鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路無法串電阻,鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路無法串電阻,因此反接制動(dòng)不能過于頻繁。因此反接制動(dòng)不能過于頻繁。
45、 ms廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n2. 2. 轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)制動(dòng)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)制動(dòng)n 我們知道,拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行的三相繞我們知道,拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行的三相繞線式異步電動(dòng)機(jī),若在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入一定值的線式異步電動(dòng)機(jī),若在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入一定值的電阻,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以降低。如果所串的電阻超電阻,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以降低。如果所串的電阻超過某一數(shù)值后,電動(dòng)機(jī)還要反轉(zhuǎn),稱之為倒拉反過某一數(shù)值后,電動(dòng)機(jī)還要反轉(zhuǎn),稱之為倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。n倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行是轉(zhuǎn)差率倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)運(yùn)行是轉(zhuǎn)差率s s1 1的一種穩(wěn)態(tài),其的一種穩(wěn)態(tài),其功率關(guān)系與反接制動(dòng)過程一樣,電磁功率功率關(guān)系與反
46、接制動(dòng)過程一樣,電磁功率0 0,機(jī),機(jī)械功率械功率0 0,轉(zhuǎn)子回路總銅耗。但是倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行,轉(zhuǎn)子回路總銅耗。但是倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)負(fù)載向電動(dòng)機(jī)送入的機(jī)械功率是靠著負(fù)載貯存時(shí)負(fù)載向電動(dòng)機(jī)送入的機(jī)械功率是靠著負(fù)載貯存的位能的減少,是位能性負(fù)載倒過來拉著電動(dòng)機(jī)的位能的減少,是位能性負(fù)載倒過來拉著電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院三、回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)n回饋制動(dòng)運(yùn)行分為正向回饋制動(dòng)運(yùn)行和反回饋制動(dòng)運(yùn)行分為正向回饋制動(dòng)運(yùn)行和反向回饋制動(dòng)運(yùn)行向回饋制動(dòng)運(yùn)行. . 1 1、正向回饋制動(dòng)運(yùn)行:通過將一部分、正向回饋制動(dòng)運(yùn)行:通過將一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能并回饋回電源的現(xiàn)象。機(jī)械能轉(zhuǎn)
47、換為電能并回饋回電源的現(xiàn)象。從圖上可以看出:從圖上可以看出:廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 在這個(gè)降速過程中,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第在這個(gè)降速過程中,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在第IIII象限象限BCBC這一段機(jī)械特性上時(shí),轉(zhuǎn)速這一段機(jī)械特性上時(shí),轉(zhuǎn)速n n0 0,電磁轉(zhuǎn),電磁轉(zhuǎn)矩矩T T0 0,是個(gè)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),稱之為正向回,是個(gè)制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),稱之為正向回饋制動(dòng)過程。整個(gè)回饋制動(dòng)過程中,始終有饋制動(dòng)過程。整個(gè)回饋制動(dòng)過程中,始終有n n 。正向回饋制動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。正向回饋制動(dòng)過程中,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n n ,轉(zhuǎn)差率,轉(zhuǎn)差率 從三相異步電動(dòng)機(jī)等值電路上看出,電動(dòng)機(jī)從三相異步電動(dòng)機(jī)等值電路上
48、看出,電動(dòng)機(jī)總的機(jī)械功率為總的機(jī)械功率為1n1n011nnns013222rssIPm廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n 從定子到轉(zhuǎn)子的電磁功率為從定子到轉(zhuǎn)子的電磁功率為 :n實(shí)際是系統(tǒng)減少了動(dòng)能而向電動(dòng)機(jī)送入機(jī)械功實(shí)際是系統(tǒng)減少了動(dòng)能而向電動(dòng)機(jī)送入機(jī)械功率并轉(zhuǎn)換為電功率,扣除了轉(zhuǎn)子損耗率并轉(zhuǎn)換為電功率,扣除了轉(zhuǎn)子損耗后后 ,變成了從轉(zhuǎn)子送往定子的電磁,變成了從轉(zhuǎn)子送往定子的電磁功率功率 了。那么主要送到哪里去了呢?為此,了。那么主要送到哪里去了呢?為此,先看著轉(zhuǎn)子過功率因數(shù)角的情況。先看著轉(zhuǎn)子過功率因數(shù)角的情況。n我們知道我們知道03222srIPM0cos222222xsrsr22223rIpc
49、uMP廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 根據(jù)以上兩式,畫出正向回饋制動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)根據(jù)以上兩式,畫出正向回饋制動(dòng)時(shí)異步電動(dòng)機(jī)的相量圖,如圖機(jī)的相量圖,如圖11-1911-19所示。顯然得出結(jié)論所示。顯然得出結(jié)論為為 : 因此,因此,這樣一來,電動(dòng)機(jī)的輸入功率則為:這樣一來,電動(dòng)機(jī)的輸入功率則為:02900cos2210cos10cos31111IUP廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 說明有功功率是電動(dòng)機(jī)送出給交流電網(wǎng)了。這說明有功功率是電動(dòng)機(jī)送出給交流電網(wǎng)了。這也就是說,回饋制動(dòng)過程中,轉(zhuǎn)子邊送過來的也就是說,回饋制動(dòng)過程中,轉(zhuǎn)子邊送過來的電磁功率,除了定子繞組上鋼損耗消耗外,其電磁功率,除了定子繞組上鋼損
50、耗消耗外,其余的回饋給電源了。這時(shí)的三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)余的回饋給電源了。這時(shí)的三相異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一臺(tái)發(fā)電機(jī)。際上是一臺(tái)發(fā)電機(jī)。 2 2、反向回饋制動(dòng)運(yùn)行:、反向回饋制動(dòng)運(yùn)行: 當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,電源為負(fù)相序(電源為負(fù)相序(A A、 C C、 B B)時(shí),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行)時(shí),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于第于第IVIV象限,如圖象限,如圖 中的中的B B點(diǎn),電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn),電磁轉(zhuǎn)矩T T0 0,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n n0,0,稱為反向回饋制動(dòng)運(yùn)行。稱為反向回饋制動(dòng)運(yùn)行。廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n起重機(jī)高速下放重物(指起重機(jī)高速下放重物(指 )
51、時(shí),經(jīng)常采用)時(shí),經(jīng)常采用反向回饋制動(dòng)運(yùn)行方式。若負(fù)載大小不變,轉(zhuǎn)子回路反向回饋制動(dòng)運(yùn)行方式。若負(fù)載大小不變,轉(zhuǎn)子回路串入電阻后,轉(zhuǎn)速絕對(duì)值加大,如圖中的串入電阻后,轉(zhuǎn)速絕對(duì)值加大,如圖中的C C點(diǎn);串入點(diǎn);串入電阻值越大,轉(zhuǎn)速絕對(duì)值越高。電阻值越大,轉(zhuǎn)速絕對(duì)值越高。 n反向回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系與正向回饋反向回饋制動(dòng)運(yùn)行時(shí),電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系與正向回饋制動(dòng)過程是一樣的,電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)發(fā)電機(jī),它把從負(fù)制動(dòng)過程是一樣的,電動(dòng)機(jī)是一臺(tái)發(fā)電機(jī),它把從負(fù)載位能減少而輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β?,然后回載位能減少而輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β剩缓蠡厮徒o電網(wǎng)。從節(jié)能的觀點(diǎn)看問題,反向回饋制動(dòng)下放送給電
52、網(wǎng)。從節(jié)能的觀點(diǎn)看問題,反向回饋制動(dòng)下放重物比能耗制動(dòng)下放重物要好。重物比能耗制動(dòng)下放重物要好。1nn 廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院一橋式起重機(jī)主鉤電動(dòng)機(jī)為8極三相繞線式異步,PN=75KW, , ,E2N=219V,I2N=220A,不計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗,電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載 ,求:n(1)在固有特性上提升該重物時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;n(2)轉(zhuǎn)子每相串入電阻為0.3歐姆時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速;n(3)要求以n= -300r/min的轉(zhuǎn)速下放重物,轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻?n(4)若改變電源相序下放該重物,轉(zhuǎn)子不串入電阻,下放速度是多少?此時(shí)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在什么狀態(tài)? min/720rnN4 . 2mLNT0.8T廣東技
53、術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院四、能耗制動(dòng): (1 1)能耗制動(dòng)基本原理:)能耗制動(dòng)基本原理: 如圖所示:如圖所示:廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為三相異步電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)速為 n,n,如果突然切斷電動(dòng)機(jī)的三相交流電源,同時(shí)把如果突然切斷電動(dòng)機(jī)的三相交流電源,同時(shí)把直流電直流電 通入它的定于繞組,例如開關(guān)通入它的定于繞組,例如開關(guān)K1K1打打開、開、K2K2閉合,結(jié)果,電源切換后的瞬間,三相閉合,結(jié)果,電源切換后的瞬間,三相異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成了一個(gè)不旋轉(zhuǎn)的空間固定磁動(dòng)勢(shì),用動(dòng)勢(shì),用 表示。表示。 空間固定不轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于
54、旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來空間固定不轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來說變成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)說變成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì), ,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針,旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針,轉(zhuǎn)速大小為轉(zhuǎn)速大小為n n。正如三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電。正如三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)下一樣,動(dòng)狀態(tài)下一樣, IF廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n轉(zhuǎn)子與空間磁動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)子與空間磁動(dòng)勢(shì) 有相對(duì)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子繞組則有相對(duì)運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)子繞組則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生電流;進(jìn)而轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),產(chǎn)生電流;進(jìn)而轉(zhuǎn)子受到電磁轉(zhuǎn)矩T T。T T的方向與磁動(dòng)勢(shì)的方向與磁動(dòng)勢(shì) 相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是一相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是一樣的,即轉(zhuǎn)子受到順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩樣的,即轉(zhuǎn)子受到順時(shí)針方向的電
55、磁轉(zhuǎn)矩T T。轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,受到的轉(zhuǎn)矩為順時(shí)針方向,轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針方向,受到的轉(zhuǎn)矩為順時(shí)針方向,顯然顯然T T與與n n反方向,電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),反方向,電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),T T為為制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速制動(dòng)性的阻轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速n n0 0時(shí),磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子相時(shí),磁通勢(shì)與轉(zhuǎn)子相對(duì)靜止,對(duì)靜止, 0 0, 0 0,T T0 0,減速過程才完,減速過程才完全終止。全終止。n上述制動(dòng)停車過程中,系統(tǒng)原來貯存的動(dòng)能消耗上述制動(dòng)停車過程中,系統(tǒng)原來貯存的動(dòng)能消耗了,這部分能量主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在了,這部分能量主要被電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路中。因此,上述過程亦稱之為能耗制動(dòng)轉(zhuǎn)
56、子回路中。因此,上述過程亦稱之為能耗制動(dòng)過程。過程。 FF2E2I廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)過程中電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)過程中電磁轉(zhuǎn)矩T T的的產(chǎn)生,是由于轉(zhuǎn)子與定于磁動(dòng)勢(shì)之間有相對(duì)運(yùn)產(chǎn)生,是由于轉(zhuǎn)子與定于磁動(dòng)勢(shì)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng);至于定子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子本身是旋轉(zhuǎn)的動(dòng);至于定子磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)于定子本身是旋轉(zhuǎn)的還是靜止的,以及相對(duì)轉(zhuǎn)速是多少,都是無關(guān)還是靜止的,以及相對(duì)轉(zhuǎn)速是多少,都是無關(guān)緊要的。因此,分析能耗制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的三緊要的。因此,分析能耗制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的三相異步電動(dòng)機(jī),可以用三相交流電流產(chǎn)生的旋相異步電動(dòng)機(jī),可以用三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)等效替代直流磁動(dòng)勢(shì),在等效替代后,轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)等效替代直流磁動(dòng)勢(shì),在等效替代后,就可以使用電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的分析方法與所得就可以使用電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的分析方法與所得結(jié)論結(jié)論。等效替代的條件是:等效替代的條件是:廣東技術(shù)師范學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院n(1 1)保持磁動(dòng)勢(shì)幅值不變,即)保持磁動(dòng)勢(shì)幅值不變,即 = ;= ;n (2 2)保持磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子之間相對(duì)轉(zhuǎn)速(即轉(zhuǎn))保持磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子之間相對(duì)轉(zhuǎn)
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