时间:2023-03-16 16:01:26
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇电动机论文范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
论文摘要:在现代化生产程度很高的今天,企业的生产,产品的加工制造以及人们的日常生活都离不开电动机的使用,在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求,否则将会发生机器的损坏,这对企业的运转,人民生活等都会带来诸多不便。对电动机常见的故障,主要分为电气和机械两种,每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。因此,对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。
电动机具有结构简单,运行可靠,使用方便,价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查,运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正,运行中无明显的振动,一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流,电压变化不应超过额定电压的±5%,电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流,以防时机过热,同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常,还要经常检查轴承温度,滑动轴承不得超过度,滚动轴承不得超过70度,滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良,经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养,及时发现和消除隐患。
一、电动机电气常见故障的分析和处理
(一)时机接通后,电动机不能起动,但有嗡嗡声
可能原因:(1)电源没有全部接通成单相起动;(2)电动机过载;(3)被拖动机械卡住;(4)绕线式电动机转子回路开路成断线;(5)定子内部首端位置接错,或有断线、短路。
处理方法:(1)检查电源线,电动机引出线,熔断器,开关的各对触点,找出断路位置,予以排除;(2)卸载后空载或半载起动;(3)检查被拖动机械,排除故障;(4)检查电刷,滑环和起动电阻各个接触器的接合情况;(5)重新判定三相的首尾端,并检查三相绕组是否有灿线和短路。
(二)电动机起动困难,加额定负载后,转速较低。
可能原因:(1)电源电压较低;(2)原为角接误接成星接;(3)鼠笼型转子的笼条端脱焊,松动或断裂。
处理方法:(1)提高电压;(2)检查铭牌接线方法,改正定子绕组接线方式;(3)进行检查后并对症处理。
(三)电动机起动后发热超过温升标准或冒烟
可能原因:(1)电源电压过低,电动机在额定负载下造成温升过高;(2)电动机通风不良或环境湿度过高;(3)电动机过载或单相运行;(4)电动机起动频繁或正反转次数过多;(5)定子和转子相擦。
处理方法:(1)测量空载和负载电压;(2)检查电动机风扇及清理通风道,加强通风降低环温;(3)用钳型电流表检查各相电流后,对症处理;(4)减少电动机正反转次数,或更换适应于频繁起动及正反转的电动机;(5)检查后姨症处理。
(四)绝缘电阻低
可能原因:(1)绕组受潮或淋水滴入电动机内部;(2)绕组上有粉尘,油圬;(3)定子绕组绝缘老化。
处理方法:(1)将定子,转子绕组加热烘干处理;(2)用汽油擦洗绕组端部烘干;(3)检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板;(4)一般情况下需要更换全部绕组。
(五)电动机外壳带电:
可能原因:(1)电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板;(2)绕组端部碰机壳;(3)电动机外壳没有可靠接地
处理方法:(1)恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板;(2)如卸下端盖后接地现象即消失,可在绕组端部加绝缘后再装端盖;(3)按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。
(六)电动机运行时声音不正常
可能原因:(1)定子绕组连接错误,局部短路或接地,造成三相电流不平衡而引起噪音;(2)轴承内部有异物或严重缺油。
处理方法:(1)分别检查,对症下药;(2)清洗轴承后更换新油为轴承室的1/2-1/3。
(七)电动机振动
可能原因:(1)电动机安装基础不平;(2)电动机转子不平衡;(3)皮带轮或联轴器不平衡;(4)转轴轴头弯曲或皮带轮偏心;(5)电动机风扇不平衡。
处理方法:(1)将电动机底座垫平,时机找水平后固牢;(2)转子校静平衡或动平衡;(3)进行皮带轮或联轴器校平衡;(4)校直转轴,将皮带轮找正后镶套重车;(5)对风扇校静。
二、电动机机械常见故障的分析和处理
(一)定、转子铁芯故障检修
定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成,是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。
(1)轴承过度磨损或装配不良,造成定、转子相擦,使铁芯表面损伤,进而造成硅钢片间短路,电动机铁损增加,使电动机温升过高,这时应用细锉等工具去除毛刺,消除硅钢片短接,清除干净后涂上绝缘漆,并加热烘干。
(2)拆除旧绕组时用力过大,使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整,使齿槽复位,并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。
(3)因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀,此时需用砂纸打磨干净,清理后涂上绝缘漆。
(4)因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净,涂上绝缘溱烘干。
(5)铁芯与机座间结合松动,可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效,可在机座上重钻定位孔并攻丝,旋紧定位螺钉。
(二)轴承故障检修
转轴通过轴承支撑转动,是负载最重的部分,又是容易磨损的部件。
(1)故障检查
运行中检查:滚动轴承缺油时,会听到骨碌骨碌的声音,若听到不连续的梗梗声,可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时,会产生轻微的杂音。
拆卸后检查:先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等,然后用手捏住轴承内圈,并使轴承摆平,另一只手用力推外钢圈,如果轴承良好,外钢圈应转动平稳,转动中无振动和明显的卡滞现象,停转后外钢圈没有倒退现象,否则说明轴承已不能再用了。左手卡住外圈,右手捏住内钢圈,用力向各个方向推动,如果推动时感到很松,就是磨损严重。
(2)故障修理
轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除,然后放入汽油中清洗;或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时,应更换新轴承。更换新轴承时,要选用与原来型号相同的轴承。
(三)转轴故障检修
(1)轴弯曲
若弯曲不大,可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复;若弯曲超过0.2mm,可将轴放于压力机下,在拍弯曲处加压矫正,矫正后的轴表面用车床切削磨光;如弯曲过大则需另换新轴。
(2)轴颈磨损
轴颈磨损不大时,可在轴颈上镀一层铬,再磨削至需要尺寸;磨损较多时,可在轴颈上进行堆焊,再到车床上切削磨光;如果轴颈磨损过大时,也在轴颈上车削2-3mm,再车一套筒趁热套在轴颈上,然后车削到所需尺寸。
(3)轴裂纹或断裂
轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%,纵向裂纹不超过轴长的10%时,可用堆焊法补救,然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重,就需要更换新轴。
(四)机壳和端盖的检修
关键词:电动机软起动器、空载、轻载、效率、功率因数、有功和无功损耗、全压起动、降压起动、起动电流、起动转矩、负载功率。
电机电脑节电无触点软起动器是近年来在国内出现的新技术,具有节电效率高,软起动特性好等特点。对于我公司这样的大型企业,在动力设备中的应用,节能降耗的意义将十分重大。我公司具有中、小型异步电动机600余台,装机容量7000KW。电能消耗是一笔大的数目。例如:一厂区锅炉房使用软起动器后,2台75KW加压水泵,一个采暖期运行4300小时,就可节电79200Kwh;一台37KW的粉碎机,一个采暖期可节电2800Kwh。节约电能的同时维修费用也降低。
一、电动机软起动器的节电原理
在生产实际当中,一些电气设备经常处于空载或轻载状态下运行,轻载或空载的电动机在额定电压的工作条件下,效率和功率因数均很低,造成电能大量浪费。
衡量电动机节电性能的重要指标为电机空载或轻载时最低运行电压的大小,即功率因数CosΦ的大小。为了说明电动机在不同负载的情况下运行,电压U与功率因数CosΦ的关系,以Y132S-4型,5.5KW三相异步电动机为例。
CosΦ的大小反应了负载的变化。软起动器正是利用微机技术,用单片机作CPU,用可控硅作为执行元件,实时检测电流和电压滞后角,即功率因数Φ角,输入给单片机,单片机根据最佳控制算法,输出触发脉冲,调整可控硅的导通角,即可调整可控硅的输出电压,使空载或轻载运行时降低电机的端电压,可使电机的铁损大大减小,同时也可减小电机定子铜损,从而减小电机空载或轻载时的输入功率,也就减小了电机有功和无功损耗,提高了功率因数,实现了节电控制。
二、电动机软起动技术
电动机传统的起动方式有全压起动和将压起动,软起动是一种完全区别于全压和降压起动的新的起动方式,是电子过程控制技术。所谓软起动,是以斜坡控制方式起动,使电动机转速平滑,逐步提高到额定转速。按照电动机起动电流大小进行分类,全压和降压起动属于大电流起动方式,软起动属于小电流起动方式。
全压起动,起动电流是额定电流的4-7倍,起动冲击电流是起动电流的1.5-1.7倍;起动电流大,起动转矩不相应增大,Ts=KtTn=K(0.9-1.3)Tn。
降压起动,可部分减小起动电流,起动转矩下降到额定电压的K2倍。降压起动是轻载起动,有起动冲击电流、起动电流及二次冲击电流;二次冲击电流同样对配电系统有麻烦。
全压和降压起动的大电流,致使电动机谐波磁势增大,增大后的谐波磁势又加剧了附加转矩,附加转矩是电机起动时产生震动和噪音的原因。
全压和降压起动,都要受单位时间内起动次数的限制。电动机本身的发热主要建立在短时间大电流时。如通过6倍额定电流,温升为8-15℃/S;起动装置的自耦变压器或交流接触器起动引起堆积热;如交流接触器一般要求起动次数每分钟不超过10次。而软起动器可频繁操作,具有①电动机起动电流小,温升低;②软起动器采用的无触点电子元件,除大功率可控硅外,工作时温升很低。
此外,软起动器还具有多种保护功能,配合硬件电路,软件设计有过载、断相、欠压、过压等保护程序,动作可靠程度高。归纳起来,软起动器很好的解决了全压和降压起动电流过大及其派生的许多问题。
三、软起动器在动力设备上的应用
软起动器箱内面板上设有两个速率微动开关,分别对应四种起动速率:重载、次重载、次轻载、轻载,起动时间分别是90S、70S、65S、60S。使用时根据起动负载选相应的起动速率。例如我公司供水泵电动机的起动:供水泵电动机起动的阻转矩,主要由水的静压、惯性、管道阻力、水泵的机械惯性和静动摩擦等构成。水的阻力,水泵的机械惯性、阻力均与水泵的转速,加速度及叶轮的直经有关,速度低时阻力小。水的静压阻力与扬程有关,水泵起动时,由于水管中止回阀的作用,静压与摩擦不同时起作用,有利于起动。供水泵起动阻转矩为额定转矩的30%,属于轻载起动。在实际应用中供水泵电机轻载运行者居多,节电潜力大。
引风机用电动机的起动:其起动转矩与离心式水泵类似,阻转矩都与转速成正比,但是,风机与水泵的结构不同,风机的转动惯量比水泵大的多,空气的流动性比水小,如果风机不关风阀起动,将因空气升能,管道阻力,摩擦阻力等因素,致使风机起动比水泵难,起动加速的时间较长,风机起动属重载起动。
风机输送的流体——烟气的温度也是影响风机负荷量大小的重要因素。温度不同,烟气的容量及密度变化大,温度低时,烟气似凝滞状态,风机负荷量增大。锅炉开炉之初,炉膛内温度低,一般需要30分钟炉温才能升上来,这段时间里,引风机处于超负荷运行阶段。如:一台引风机配用电机22KW,输送的烟气温度200℃,容量7.3N/m3。如输送烟气温度20℃时,负载功率:N=KYQH/η*1/ηt=27.78KW式中:K——电机容量储备系数,对引风机取1.3。Y——流体容量(N/m3)Q——风机流量(m3/h)H——全压(Kgf/m2)η、ηt——风机效率由上式可知,其负载功率增大。
[关键词]:电动机;再起动供配电系统故障
随着工业的发展,企业内具有数千台电动机的供配电系统已屡见不鲜。如此庞大的供配电系统发生故障的概率是很高的,一旦发生故障就会造成几十台甚至几百台电动机停止运行。目前电动机再起动的方法及技术有许多种,而且各有千秋,如何根据经济技术比较确定企业需要的电动机再起动方法与技术是一个摆在我们面前的关键问题。
一、供配电系统故障对电动机供电回路的影响
供配电系统故障的不同对电动机供电回路的影响也不一样,再起动处理的方法也应有区别。供配电系统故障分单相接地、两相短路、三相短路、对称及不对称等多种故障形式,但对电动机供电回路的影响主要取决于故障的时间及电压降低的幅度。我们常见的有以下三种情况:
1.瞬时欠压(VoltageSag)是瞬时的电压降低,而不是电压的消失,其过程分为电压降低与电压恢复两部分。供配电系统发生故障的瞬时,由于感应电动机转子的磁链不能突变,原有的电流将继续存在,并在定子绕组端子间感应电压。该感应电压并不立即下降,而且能保持相当长时间,此电压称为残余电压。由于残余电压的存在,如果电源断开后,很快又再次合闸,将出现较大的合闸冲击电流及冲击转矩,冲击大小由合闸瞬间电动机的残余电压大小及相位决定。
2.短时失压与瞬时欠压的区别在于残余电压是否消失。短时失压是电压降低至消失而后电压才恢复。产生的原因主要是继电保护时差配合等原因无法实现快速切除故障。故障发生瞬间,电动机的电流与转矩陡然增大,然后逐渐振荡衰减,而残余电压和转速也开始逐渐下降。电源恢复瞬间,电动机的电流与转矩也会迅速增大,然后逐渐振荡衰减,而转速也开始逐渐上升,经过短时的振荡后稳定在某一数值上。
供配电系统发生短时失压时,低压电动机交流接触器已断开,非再起动的高压电动机均跳闸,电动机转速下降很多,此时BZT等保护可立即动作。母线电压恢复后,电动机再起动技术的处理应是将全部参加再起动的电动机再起动,但采用的电动机再起动方法与技术不同再起动的过程也各异。
3.长期失压是指供配电系统电压消失时间通常大于10秒的故障。当电动机所在的母线发生长期无法恢复的故障时,电动机已全部停止运转。为了防止电动机随供配电系统的恢复同时再起动而造成的设备事故及人身伤亡,必须清除全部电动机的再起动信息。
二、电动机再起动方法
1.无控式再起动方法
在供配电系统故障后电压恢复瞬时,按电动机的运行信息,立即将所有参加再起动的电动机全部同时再起动既为无控式再起动方法。该方法电路简单,使用电器元件很少,费用低,但存在不少缺点。比如:受到供配电系统容量的限制不能完成全部运行电动机均参加再起动;可因电动机残余电压而产生电流及转矩冲击;由于多台电动机同时起动会产生很大的非周期冲击电流,可能造成变压器跳闸,同时也会造成电动机端电压显著下降,电动机最大转矩低于负载转矩,使再起动失败;无法防止短时再次再起动以及再起动时间过长。
2.可控式再起动方法
(1)时差控制式电动机群分批再起动
时差控制式电动机群分批再起动方法是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的多个批次,每台电动机固定在一个批次中,每批再起动电动机固定一个再起动时间,各批次再起动时间有一个时差,而且再起动时间越长时差越大。
时差控制式电动机群分批再起动的优点是控制方法简单,主要缺点是时差难以选择。时差选大了会使再起动过程拖延很长时间,最后一批再起动电动机几乎是在完全停转的情况下满载起动,这使得许多电动机因过电流而跳闸;时差选小了会出现相邻批次的再起动电流叠加,造成母线电压下降。
(2)电压控制式电动机群分批再起动
电压控制式电动机群再起动方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,故障后电压恢复时用再起动电动机群的母线电压控制各批电动机完成再起动任务。该方法与电压与电流控制式电动机群再起动方法相比简单一点,但因为在再起动过程中再起动电流的变化很大,而母线电压变化较小,仅用母线电压控制很难实现监测电动机的再起动状态。
(3)电压与电流控制式电动机群分批再起动
与上述两种方法一样,该方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次,每台电动机也固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压,而在故障后电压恢复时是用再起动电动机群的母线电压与母线总电流共同控制各批电动机完成再起动任务的。
在再起动过程中始终检测再起动电动机群的母线电压与母线总电流,如母线电压与母线总电流满足了再起动要求就立即起动下一批电动机,直至再起动完成。
(4)电压与电流计算式电动机群分批再起动
电压与电流计算式电动机群分批再起动对电动机群没有固定的分批,供配电系统电压恢复后,该方法立即将停运的电动机按重要性及负载性质等条件排好再起动的顺序,根据预先设定的再起动最大电流Im及母线恢复电压计算出第一批应再起动的电动机的容量及台数,并立即再起动第一批机群。然后检测再起动电动机群的母线电压及母线总电流,根据检测结果计算出下一批应再起动的电动机的容量和台数,并立即再起动该批电动机,以此类推,直至全部电动机再起动结束。
电压与电流计算式电动机群分批再起动是目前最合理的再起动方法。
关键词:SEL-701高压电动机微机保护装置,整定原则,常见问题,解决措施
1 前言
在钢铁企业中,大中型电动机使用非常广泛,而且大都为运行在灰尘大、潮湿的环境中且满负荷的连续运转,电动机极易损坏还可能使生产陷于停顿,从而给工厂带来重大损失。因而对这些电动机进行综合保护非常重要。以往企业大都采用的是电磁型等常规继电器保护,但由于动作可靠性较差,容易导致电动机烧坏,这些年,我公司逐步推广电动机微机保护装置,取得了较好的效果。
2 SEL-701电动机保护装置功能简介
2.1基于电压的保护元件
SEL-701提供了可选的电压输入,有四种不同的配置,即:一个相-相电压;一个相-地电压;开口三角电压;四线星形电压。当一个或更多个电压输入到继电器中,它就会提供许多另外的电动机保护和测量功能,包括:过/低电压;过/欠频率;低功率;无功功率;功率因数元件。
2.2电动机过热保护
SEL-701采用已获得专利的热模型,可提供堵转转子、运转过载保护等功能。当电动机加速或运行时,此热元件可精确地跟踪负荷电流所引起热效应。对于简单有效的保护,可以输入电动机铭牌上额定值来获得满载电流,堵转转子电流,热失速极限时间和电动机工作系数。为了让继电器模仿现有的电动机保护,可以从45种标准曲线中选择适合的耐热极限曲线。如果你的电动机要求更为复杂的保护功能,可以输入测试点确定曲线从而建立自己所要的耐热极限曲线。
2.3短路跳闸
相、零序及中心点/接地过流元件使SEL-701能够检测电缆和电动机的短路故障。通过整定,可以使继电器在短路情况下瞬动或延时跳闸。论文格式。而在使用熔丝式触头的应用中,可以方便地退出相过流元件。
2.4特定功能
电动机启动报告和趋势报告;一台感应式电动机启动时,其转子和线圈会以比在平衡负载情况的高出100;电动机各电流;各可选的电压;热模型结果;另外,SEL-701还会以秒为单位计算电动机加速时间并记下在启动过程中的电流最大值,电压最小值。此继电器总是将最近的五次启动报告存入其非易失性存储器中。
2.5顺序事件记录器(SER)
SEL-701除了可储存事件摘要和完整的事件报告,它还可跟踪所选的保护元件、接点输入和接点输出的启动和返回。顺序事件记录报告中记录了每次跳变的日期和时间,可用PC机从继电器中下载此报告。这个以时间顺序排列的报告可帮你判断事件发生的次序和原因,并有助于找出问题所在。
3 SEL-701电动机保护装置整定原则
3.1速断保护
电流速断保护是电动机机端电流互感器以内的引出线及定子绕组相间短路的主保护。由于电动机在起动过程中,起动电流最大可达额定电流的5~7倍,为保证电动机在起动过程中电流速断保护可靠地不动作,要求电流速断保护的动作电流大于电动机满载起动时的最大起动电流。但是这样整定的定值太高,在电动机内部故障时保护可能会拒动作。因此电动机微机保护装置采用高、低两套定值,在起动过程中采用高定值,起动结束转入正常运行时自动切换到低定值,这样即可以有效地躲过电动机的巨大启动电流,又可以保证正常运行过程的灵敏度。
3.1.1起动时间内整定按躲过电动机起动电流来整定:
起动时间内整定[1]按躲过电动机起动电流来整定:
,Kk:可靠系数,推荐取1.8
保护起动时间整定按电动机起动时间来整定:
Tdz=Kk*tst,tst:启动时间,Kk:可靠系数,推荐取1.2
3.1.2起动时间后电流整定
由于起动时间后电动机运行电流降为额定电流,为防止起动时间之后电动机仍运行在起动电流水平上,推荐使用下式:
,Kk: 可靠系数,推荐取0.8
速断延时T=0S
3.2过流保护
过流保护作为速断保护的后备保护,电动机起动成功转入正常运行后,电动机微机保护装置自动投入过流保护。由于电流速断保护有死区,只能保护电机绕组80%。不能力保护电机全部,如在电机靠近中性点侧发生短路时,短路电流达不到电机速断保护动作值,但又大于电机额定电流,过流保护动作,经过整定延时动作于跳闸;当电动机起动成功转入正常运行后,发生转子卡住等因素造成定子电流增大危及电动机的安全;此时装设过流保护也会切断电机电源开关,切断故障电流。
电动机起动成功转入正常运行后,电动机微机保护装置自动投入过流保护。电
动机过流保护动作电流按躲过电动机额定电流整定:
,Kk:可靠系数,取1.3
动作时间Tdz推荐使用2秒
3.3零序保护
电动机内部最常发生的敝障是定子绕组故障。究其原因,一般是因为电动机长时间或周期性过热,导致绝缘状况恶化。由于电动机定子绕组安装在接地金属外壳内,所以电动机内部发生的绝大部分敞障都表现为接地故障。
当接地电流大于10A时,才需设单相接地保护,零序保护的定值,按照躲过电动机支路的对地电容电流整定,公式为:
式中::可靠系数,若取不带时限的接地保护,取4~5,若带0.5秒延时,取1.5~2。
:该回路的电容电流。
动作时间推荐使用T=0.5S
3.4低电压保护
低压保护的整定原则:
3.4.1当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时,为了保证重要电机自启动而需要断开的次要电机,保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的60%~70%,时限一般约为0.5s。
3.4.2当电源电压短时降低或短时中断后,根据生产过程不允许或不需要自启动的电动机,保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的40%~50%或略高;时限比上一级主保护大一时限阶段,必要时保护可无选择地动作。
3.4.3需要自启动,为保证人身和设备安全,在电源电压长时间消失后需从配电网自动断开的电动机,保护装置的整定值一般为电动机额定电压的40%~50%,时限一般为5~10s。
此电动机在电压长时间消失后不允许自起动,电压保护动值一般取(0.4~0.5) Ue,失压保护时限取5~10秒。低压动作时间T=6S
3.5负序电流保护
如果电动机在起动时一相开路,并保持运行状态,其电流将达到正常起动电流的0.866倍。论文格式。在这种情况下,电动机电流中的负序分量将是正常起动电流的一半。如此之大的负序电流流过电动机,将使电动机迅速升温,如果不及时采取有效的措施,电动机将会受到严重损坏。在实际运行中,供电电源总存在着某种程度的不对称。由供电电压不对称引起的负序电流值取决于电动机的负序阻抗的比值,此比值大致是额定电流与起动电流之比,按国家有关规程,供电电压不对称程度要求小于5%,电动机的起动电流一般在(5~7)Ie,取起动电流的6倍额定电流,则负序电流的整定值可这样确定: ;保护时限可取0.5S。
3.6热过负荷保护
过热是电动机损坏的重要原因。微机保护装置通过电流幅值模拟电动机的发热,该装置充分考虑了热的积累过程,采用热积分的方法,考虑了发热与散热的动态过程:当发热大于散热时,热进行积累;当发热小于散热时,热量散失。考虑正序电流I1与三相电源电压不平衡等原因产生的负序电流I2的综合发热效应,该公司提出的一个粗略反映I1和I2发热效应的“等效电流”Ieq:
式中,K1:正序电流系数,取1;K2:负序电流系数,用于模拟I2的增强发热效应,对于大多数电机,一般可取为6。过热保护出口动作时间:
式中,T为保护出口动作时间;Ie为电机额定电流;τ为热效应时间常数,整定范围为0~999s。
τ值的整定原则:
若已知电动机在K倍过负荷情况下允许运行T s(秒),则可根据上述公式计算出τ;若制造厂已提供电动机的定子绕组的额定温升θN,极限温升θM,以及电流密度In,则可根据τ=150θN(θM/θN-1)/1.05In2,求出τ,加以整定;若无上述参数,可根据电动机运行规程,按保守的连续启动两次考虑,由为电机实测启动电流倍数和启动时间)求出τ,取整后整定。
4 在实际运用应注意事项
4.1在实际运行中我们发现当电动机失压,备用电源自投时,电机再启动,会有较大的冲击电流,使速断或过电流跳闸。后来要求SEL公司使SEL-701在逻辑上进行判断,当低压保护动作后,在规定的自启动时间到达时,若电压恢复到低压保护定值以上时,电机将自启动,保护取电动机启动时的定值。
4.2在实际运行中会经常遇到PT断线或一次、二次熔丝熔断现象。从而引起低电压保护误跳的情况,所以在设计时应该要求保护能够实现PT断线闭锁功能,而当开口三角出现零序电压时,解除断线闭锁。逻辑如下:
4.3选择相TA互感器时,应使满负荷FLA不小于额定相TA一次侧电流的50%。建议选择相TA使得FLA是额定相TA一次侧电流的100%或稍小,但不要大于。这会使电流测量精度最大。二次侧电流是lA还是5A必须在订购时指定。1A或5A的额定相电流和所连接的TA的二次侧额定值以及连接相匹配。不匹配的TA会导致装置损坏或保护不充分。
4.4严格按照说明书要求进行安装、接线和调试。论文格式。
5结束语
SEL-701电动机保护装置已在我厂高压电动机中得到应用,微机保护装置替代了以往的磁式继电器、感应型继电器和集成电路继电器,大大提高了继电保护的可靠性和安全性,确保了安全可靠性供电。
6参考文献
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论文摘要:在现代化生产程度很高的今天,企业的生产,产品的加工制造以及人们的日常生活都离不开电动机的使用,在电动机的使用过程当中有很多注意事项以及要求,否则将会发生机器的损坏,这对企业的运转,人民生活等都会带来诸多不便。对电动机常见的故障,主要分为电气和机械两种,每一种故障都给电动机的安全运行带来极大威胁。因此,对电动机的故障分析维护与检修更显得至关重要。
电动机具有结构简单,运行可靠,使用方便,价格低廉等特点。为保证时机的正常工作对运行的电动机要按电动机完好质量标准的要求进行检查,运行中的电动机与被拖动设备的轴心要对正,运行中无明显的振动,一定要保持通风良好、风翅等要完整无缺。要时刻观察和测量电动机电网电压和正常工作电流,电压变化不应超过额定电压的±5%,电动机的额定负荷电流不能经常超过额定电流,以防时机过热,同时检查电机起动保护装置的动作是否灵活可靠。检查电动机各部分温升是否正常,还要经常检查轴承温度,滑动轴承不得超过度,滚动轴承不得超过70度,滚动轴承运转中的声音要清晰、无杂音。对于电动机的运转环境要做到防砸、防淋、防潮。对于环境不良,经常挪动、频繁起动、过载运行等要加强日常维护和保养,及时发现和消除隐患。
一、电动机电气常见故障的分析和处理
(一)时机接通后,电动机不能起动,但有嗡嗡声
可能原因:(1)电源没有全部接通成单相起动;(2)电动机过载;(3)被拖动机械卡住;(4)绕线式电动机转子回路开路成断线;(5)定子内部首端位置接错,或有断线、短路。
处理方法:(1)检查电源线,电动机引出线,熔断器,开关的各对触点,找出断路位置,予以排除;(2)卸载后空载或半载起动;(3)检查被拖动机械,排除故障;(4)检查电刷,滑环和起动电阻各个接触器的接合情况;(5)重新判定三相的首尾端,并检查三相绕组是否有灿线和短路。
(二)电动机起动困难,加额定负载后,转速较低。
可能原因:(1)电源电压较低;(2)原为角接误接成星接;(3)鼠笼型转子的笼条端脱焊,松动或断裂。
处理方法:(1)提高电压;(2)检查铭牌接线方法,改正定子绕组接线方式;(3)进行检查后并对症处理。
(三)电动机起动后发热超过温升标准或冒烟
可能原因:(1)电源电压过低,电动机在额定负载下造成温升过高;(2)电动机通风不良或环境湿度过高;(3)电动机过载或单相运行;(4)电动机起动频繁或正反转次数过多;(5)定子和转子相擦。
处理方法:(1)测量空载和负载电压;(2)检查电动机风扇及清理通风道,加强通风降低环温;(3)用钳型电流表检查各相电流后,对症处理;(4)减少电动机正反转次数,或更换适应于频繁起动及正反转的电动机;(5)检查后姨症处理。
(四)绝缘电阻低
可能原因:(1)绕组受潮或淋水滴入电动机内部;(2)绕组上有粉尘,油圬;(3)定子绕组绝缘老化。
处理方法:(1)将定子,转子绕组加热烘干处理;(2)用汽油擦洗绕组端部烘干;(3)检查并恢复引出线绝缘或更换接线盒绝缘线板;(4)一般情况下需要更换全部绕组。
(五)电动机外壳带电:
可能原因:(1)电动机引出线的绝缘或接线盒绝缘线板;(2)绕组端部碰机壳;(3)电动机外壳没有可靠接地
处理方法:(1)恢复电动机引出线的绝缘或更换接线盒绝缘板;(2)如卸下端盖后接地现象即消失,可在绕组端部加绝缘后再装端盖;(3)按接地要求将电动机外壳进行可靠接地。
(六)电动机运行时声音不正常
可能原因:(1)定子绕组连接错误,局部短路或接地,造成三相电流不平衡而引起噪音;(2)轴承内部有异物或严重缺油。
处理方法:(1)分别检查,对症下药;(2)清洗轴承后更换新油为轴承室的1/2-1/3。
(七)电动机振动
可能原因:(1)电动机安装基础不平;(2)电动机转子不平衡;(3)皮带轮或联轴器不平衡;(4)转轴轴头弯曲或皮带轮偏心;(5)电动机风扇不平衡。
处理方法:(1)将电动机底座垫平,时机找水平后固牢;(2)转子校静平衡或动平衡;(3)进行皮带轮或联轴器校平衡;(4)校直转轴,将皮带轮找正后镶套重车;(5)对风扇校静。
二、电动机机械常见故障的分析和处理
(一)定、转子铁芯故障检修
定、转子都是由相互绝缘的硅钢片叠成,是电动机的磁路部分。定、转子铁芯的损坏和变形主要由以下几个方面原因造成。
(1)轴承过度磨损或装配不良,造成定、转子相擦,使铁芯表面损伤,进而造成硅钢片间短路,电动机铁损增加,使电动机温升过高,这时应用细锉等工具去除毛刺,消除硅钢片短接,清除干净后涂上绝缘漆,并加热烘干。
(2)拆除旧绕组时用力过大,使倒槽歪斜向外张开。此时应用小嘴钳、木榔头等工具予以修整,使齿槽复位,并在不好复位的有缝隙的硅钢片间加入青壳纸、胶木板等硬质绝缘材料。
(3)因受潮等原因造成铁芯表面锈蚀,此时需用砂纸打磨干净,清理后涂上绝缘漆。
(4)因绕组接地产生高热烧毁铁芯或齿部。可用凿子或刮刀等工具将熔积物剔除干净,涂上绝缘溱烘干。
(5)铁芯与机座间结合松动,可拧紧原有定位螺钉。若定位螺钉失效,可在机座上重钻定位孔并攻丝,旋紧定位螺钉。
(二)轴承故障检修
转轴通过轴承支撑转动,是负载最重的部分,又是容易磨损的部件。
(1)故障检查
运行中检查:滚动轴承缺油时,会听到骨碌骨碌的声音,若听到不连续的梗梗声,可能是轴承钢圈破裂。轴承内混有沙土等杂物或轴承零件有轻度磨损时,会产生轻微的杂音。
拆卸后检查:先察看轴承滚动体、内外钢圈是否有破损、锈蚀、疤痕等,然后用手捏住轴承内圈,并使轴承摆平,另一只手用力推外钢圈,如果轴承良好,外钢圈应转动平稳,转动中无振动和明显的卡滞现象,停转后外钢圈没有倒退现象,否则说明轴承已不能再用了。左手卡住外圈,右手捏住内钢圈,用力向各个方向推动,如果推动时感到很松,就是磨损严重。
(2)故障修理
轴承外表面上的锈斑可用00号砂纸擦除,然后放入汽油中清洗;或轴承有裂纹、内外圈碎裂或轴承过度磨损时,应更换新轴承。更换新轴承时,要选用与原来型号相同的轴承。
(三)转轴故障检修
(1)轴弯曲
若弯曲不大,可通过磨光轴径、滑环的方法进行修复;若弯曲超过0.2mm,可将轴放于压力机下,在拍弯曲处加压矫正,矫正后的轴表面用车床切削磨光;如弯曲过大则需另换新轴。
(2)轴颈磨损
轴颈磨损不大时,可在轴颈上镀一层铬,再磨削至需要尺寸;磨损较多时,可在轴颈上进行堆焊,再到车床上切削磨光;如果轴颈磨损过大时,也在轴颈上车削2-3mm,再车一套筒趁热套在轴颈上,然后车削到所需尺寸。
(3)轴裂纹或断裂
轴的横向裂纹深度不超过轴直径的10%-15%,纵向裂纹不超过轴长的10%时,可用堆焊法补救,然后再精车至所需尺寸。若轴的裂纹较严重,就需要更换新轴。
(四)机壳和端盖的检修
论文摘要:本文对交流异步电动机的软起动问题做了分析和研究,提出了异步电动机起动和运行的综合控制方案。
1 前言
目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机),有相当多的异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行的状态,白白地浪费掉大量的电能。究其原因,大致是由以下几种情况造成的:
①由于大部分电机采用直接起动方式,除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外,8~10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。
②在进行电动机容量选配时,往往片面追求大的安全余量,且层层加码,结果使电动机容量过大,造成“大马拉小车”的现象,导致电动机偏离最佳工况点,运行效率和功率因数降低。
③从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑,往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力,若用定速定压拖动,势必造成大量的额外电能损失。
2异步电动机的软起动
由于工业生产机械的不断更新和发展,对电动机的起动性能提出了越来越高的要求,归纳起来有以下几个方面;
① 求电动机有足够大的,并且能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线;
②尽可能小的起动电流;
③起动设备尽可能简单、经济、可靠,起动操作方便;
④起动过程中的功率消耗应尽可能的少。
根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况,通常采用的起动方式有两种:一种是在额定电压下的直接起动方式,另一种是降压起动方式。
2.1直接起动的危害
①电网冲击:过大的起动电流(空载起动电流可达额定电流的4~7倍,带载起动时可达8~10倍或更大),会造成电网电压下降,影响其他用电设备的正常运行,还可能使欠压保护动作,造成设备的有害跳闸。同时过大的起动电流会使电机绕组发热,从而加速绝缘老化,影响电机寿命。
②机械冲击:过大的冲击转矩往往造成电动机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损,导致击穿烧机;转轴扭曲,联轴节、传动齿轮损伤和皮带撕裂等。
③对生产机械造成冲击:起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤,缩短使用寿命;影响传动精度,甚至影响正常的过程控制。
2.2老式降压起动方式的适用场合及性能比较:
降压起动的目的是减小起动电流,但它同时也使起动转矩下降了。对于重载起动,带有大的峰值负载的生产机械,就不能用这种方式起动。传统的降压起动有以下几种方法:
(1)星形/三角形转换器:这种方法适用于正常运行时定子绕组采用接法的电动机。定子有六个接头引出,接到转换开关上,起动时采用星形接法,起动完毕后再切换成接法。起动电压为220V,运行电压为380V。这种起动设备的优点是起动设备简单,起动过程中消耗能量少。缺点是有二次电流冲击,设备故障率高,需要经常维护,所以不宜使用在频繁起动的设备上。
(2)自耦变压器降压起动:三相自耦变压器(也称补偿器)高压边接电网,低压边接电动机,一般有几个分接头,可选择不同的电压比,相对于不同起动转矩的负载。在电动机起动后再将其切除。其优点是起动电压可以选择,如0.65.0.8或0.9UN,以适应不同负载的要求。缺点是体积大,重量重,且要消耗较多有色金属,故障率高,维修费用高。
(3) 对于绕线式异步电动机,可在转子绕组串接频敏变阻器或水电阻实现起动,待起动完成后再将其切除。但频敏变阻器成本高,而水电阻损耗又大。
值得指出的是:尽管各种老式降压起动方法各有其优缺点,但它们有一个共同的优点:就是没有谐波污染。
2.3新型的电子式软起动器
所谓“软起动”,实际上就是按照预先设定的控制模式进行的降压起动过程。目前的软起动器一般有以下几种起动方式:
(1) 限流软起动:限流起动顾名思义就是在电动机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。主要用在轻载起动的负载的降压起动,其输出电压从零开始迅速增长,直到其输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后在保持输出电流I
这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整,(起动电流的限值Im必须根据电动机的起动转矩来设定,Im设置过小,将会使起动失败或烧毁电机。)对电网电压影响小。其缺点是在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间,损失起动转矩,起 动时间相对较长。
(2)转矩控制起动:主要用在重载起动,它是按电动机的起动转矩线性上升的规律控制输出电压,它的优点是起动平滑、柔性好,对拖动系统有利,同时减少对电网的冲击,是最优的重载起动方式。它的缺点是起动时间较长。
(3)转矩加突跳控制起动与转矩控制起动一样也是用在重载起动的场合。所不同的是在起动的瞬间用突跳转矩,克服拖动系统的静转矩,然后转矩平滑上升,可缩短起动时间。但是,突跳会给电网发送尖脉冲,干扰其它负荷,使用时应特别注意。
(4)电压控制起动是用在轻载起动的场合,在保证起动压降的前提下使电动机获得最大的起动转矩,尽可能地 缩短起动时间,是最优的轻载软起动方式。
2.4软起动器的适用场合
(1)生产设备精密,不允许起动冲击,否则会造成生产设备和产品不良后果的场合;
(2)电动机功率较大,若直接起动,要求主变压器容量加大的场合;
(3)对电网电压波动要求严格,对压降要求≤10% UN的供电系统;
(4)对起动转矩要求不高,可进行空载或轻载起动的设备。
严格地讲,起动转矩应当小于额定转矩50%的拖动系统,才适合使用软起动器解决起动冲击问题。对于需重载或满载起动的设备,若采用软起动器起动,不但达不到减小起动电流的目的,反而会要求增加软起动器晶闸管的容量,增加成本;若操作不当,还有可能烧毁晶闸管。此时只能采用变频软起动。因为软起动器调压不调频,转差功率始终存在,难免过大的起动电流;而变频器采用调频调压方式,可实现无过流软起动,且可提供1.2~2倍额定转矩的起动转矩,特别适用于重载起动的设备。但是变频器的价格就要比软起动器的价格高得多了。
3 异步电动机的调压调速
异步电动机的调压调速属低效调速方式,因为在调速过程中始终存在转差损耗,因此调压调速有很大的限制,不是任何一台普通的笼型电机加上一套晶闸管调压装置,就可以实现调压调速的。
首先必须改变电动机的外特性,新的外特性必须使电动机有一个宽广的稳定的调速范围。一般要采用高转差率电机,交流力矩电机或在绕线式电机的转子绕组中串接电阻的方法,并且要加上转速闭环控制,才能进行稳定的调速。
其次是要将调速过程中由于转差功率引起的转子的温升很好地导出机外,才能实现长期稳定工作。这里可采取旋转热管结构,也可采取特殊风道冷却结构,都是行之有效的方法。
在电力电子技术高度发展的今天,变频调速装置的价格已不再昂贵的情况下,再考虑调压调速,似乎已无多大的现实意义了。
4结论
(1)电子式软起动器结构简单,较之传统的/Y起动器,自耦变压器起动器具有无触点、无噪音、重量轻、体积小,起动电流及起动时间可控制,起动过程平滑等优点,并且维护工作量小。当电动机空载或轻载时,节能效果显著,特别适用于短时满载,长时间空载的负载。
(2)对于高转差电机,实心转子电机,力矩电机等,尤其是在带风机、水泵类负载时,有较好的调速性能,但不适用于普通的笼型电机调速。
关键词:永磁同步电动机;应用特性;研究
引言
稀土永磁电动机具有高效节能的显著优点,应用范围正日益遍及国防、航空航天、工农业生产和日常生活的诸多领域,发展潜力巨大。相较于电励磁电动机,稀土永磁电动机结构特殊且种类多样,传统的设计理论和分析方法已难以适应高性能电机研发的要求,需要综合运用多学科理论和现代设计手段,进行创新研究。传统设计模式得到的产品,在工况相对固定的应用场合,能够表显出良好的技术性能,但在永磁同步电动机实际运用的过程中,其振动与噪声始终没有得到有效解决,甚至会对其实际运行的稳定性产生不利的影响。为此,针对永磁同步电动机设计当中的关键技术研究十分有必要,同样也逐渐成为国民经济发展的关键增长点。因此,本文在电机和电磁场理论的基础上,结合实际工程应用问题,对永磁同步电动机的工作工程中的振动和噪声问题进行实验分析研究,并提出具体解决改善措施。论文的工作主要集中在以下几个方面:(1)测试装置与系统的实验,选择11kW的永磁同步电动机,对其振动和噪声的特性进行测试。其中,将非金属环合理安装于9000A的涡流传感器之上,随后,同样将其安装在轴承端盖的位置,进而对转子动态特性展开全面测试。(2)永磁同步电动机振动与噪声信号的分析,通过对永磁同步电动机振动和噪声信号的测试与分析,当电动机处于额定负载的情况下,其振动信号呈现出一簇脉冲,其电流信号也有所改变,并非正常的正弦时域波形。(3)对噪声频谱的分析,当11kW永磁同步电动机处于空载状态时,根据声压级频谱的内容可以发现,其中存在两个峰值。而当11kW永磁同步电动机处于额定负载的状态下,根据声压级频谱内容可以发现,存在三个峰值。而通过噪声频谱与振动频谱的对比和比较,可以发现对于永磁同步电动机噪声产生影响的因素中,轴承振动并非主要矛盾。通过对空载以及额定负载条件下的声压级频谱对比与比较可以发现,峰值多出一,而具体的原因就是受负载增加的影响,导致电流与功角随之提高,进而生成了频率成分。
以下是详细实验过程:
1 永磁同步电动机应用特性的实验分析――以振动与噪声为实验对象
1.1 测试装置与系统的实验
选择11kW的永磁同步电动机,对其振动和噪声的特性进行测试。其中,将非金属环合理安装于9000A的涡流传感器之上,随后,同样将其安装在轴承端盖的位置,进而对转子动态特性展开全面测试。
1.2 永磁同步电动机振动与噪声信号的分析
通过对永磁同步电动机振动和噪声信号的测试与分析,当电动机处于额定负载的情况下,其振动信号呈现出一簇脉冲,其电流信号也有所改变,并非正常的正弦时域波形[1]。
1.3 对噪声频谱的分析
当11kW永磁同步电动机处于空载状态时,根据声压级频谱的内容可以发现,其中存在两个峰值。而当11kW永磁同步电动机处于额定负载的状态下,根据声压级频谱内容可以发现,存在三个峰值。而通过噪声频谱与振动频谱的对比和比较,可以发现对于永磁同步电动机噪声产生影响的因素中,轴承振动并非主要矛盾。通过对空载以及额定负载条件下的声压级频谱对比与比较可以发现,峰值多出一个,而具体的原因就是受负载增加的影响,导致电流与功角随之提高,进而生成了频率成分。
2 改善永磁同步电动机应用特性的具体措施
2.1 有效降低力波
第一,绕组选择要科学。在选择定子绕组的过程中,最好选择谐波磁动势不高的,像是正弦绕组,能够有效地降低噪声。第二,将定子槽与转子槽的开口宽度减小。通过半闭口槽亦或是闭口槽能够使气隙磁导谐波有效降低。与此同时,为了能够实现转矩脉动的降低,就需要采用槽开口宽度增大的方式。第三,气隙磁通密度适当减少。因为径向力和气隙磁密平方呈现出正比例关系,而振幅和径向力同样呈正相关关系。除此之外,升功率和振幅平方近似呈正比例的关系[2]。在这种情况下,磁通的密度如果相对较高,那么不仅只是声功率随之提高,同样还会影响系统运转的效果,分叉与混沌现象的发生几率会更高。然而,一旦减小气隙磁密,还会使电动机的自重增加。在这种情况下,应当综合考虑多种因素来进行设计。
2.2 磁场应对称
在永磁同步电动机实际运行的过程中,如果转子偏心很容易引起低阶径向力,导致电动机自身的噪声不断增加[3]。在这种情况下,不仅要对加工工艺与装配工艺进行合理地控制,同样采取定子并联绕组的方式,也能够避免因转子不同心而带来的噪声,这样就能够确保各级磁通处于一致状态,有效地规避了磁拉力出现的不平衡性,使得振动与噪声的产生几率下降。
2.3 斜槽与斜极的控制
对于永磁同步电动机来说,将其定子铁心以斜槽的形式制作出来,能够确保径向力波始终沿着电动机的长度方向轴线来移动[4]。这样一来,其沿着轴线方向的平均径向力就会随之下降,同时,附加转矩以及噪声也会随之降低,然而,实际的附加损耗却并不会下降。
2.4 定子动态振幅与声振幅的合理减少
第一,要科学增加阻尼。可以在永磁同步电动机的定子铁心以及机座中适当地涂上阻尼材料,与此同时,使用清漆亦或是环氧树脂,实现定子叠片的有效粘结[5]。基于此,应当对定子铁心以及机座间存在的间隙进行及时填充,这样也能够使电动机阻尼不断增加。第二,声辐射效率的减少。在对永磁同步电动机声辐射功率进行计算的过程中,主要是相对声强辐射系数和无穷大平板声强公式相乘[6]。其中,相对声强辐射的系数和电动机的定子长径比以及振动模态阶数等存在紧密的联系。为此,在立波阶数的增加,使声强辐射系数减少,可以有效地控制噪声。
3 结束语
综上所述,永磁同步电动机在实践应用中的作用十分重要,所以,对其应用特性的研究具有重要的现实意义。电动机振动过大不仅会对运行可靠程度带来负面影响,同样还会引发噪声。因而,文章将稀土永磁同步电动机作为重点研究对象,并且以振动和噪声两个特性为例,阐述了控制这两种特性的可行性方式,以期为永磁同步电动机的正常运转提供有价值的参考依据,充分发挥其自身的功用。
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