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磁路和变压器磁路和变压器磁路和变压器磁路和变压器 刘航航刘航航刘航航刘航航 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 20092009年年年年1111月月月月6 6日日日日 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 2 Electric MachineryElectric Machinery 1 2 1 2 1 2 1 2 磁路的基本定律有哪几条 当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条 当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条 当铁心磁路上有几个磁动势磁路的基本定律有哪几条 当铁心磁路上有几个磁动势 同时作用时 磁路计算能否用叠加原理 为什么 同时作用时 磁路计算能否用叠加原理 为什么 同时作用时 磁路计算能否用叠加原理 为什么 同时作用时 磁路计算能否用叠加原理 为什么 磁路的基本定律磁路的欧姆定律 基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第磁路的基本定律磁路的欧姆定律 基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第 二定律 二定律 当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时 分为两种情况考虑 当铁当铁心磁路上有几个磁动势同时作用时 分为两种情况考虑 当铁 心不饱和时 可以采用叠加原理 当铁心饱和时 磁化曲线不再是心不饱和时 可以采用叠加原理 当铁心饱和时 磁化曲线不再是 一条直线 磁导率是变化的 一条直线 磁导率是变化的 H H和和B B呈非线性关系 故不能采用叠加呈非线性关系 故不能采用叠加 原理 原理 注意 仍满足基尔霍夫第二定律注意 仍满足基尔霍夫第二定律 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 3 Electric MachineryElectric Machinery 1 8 1 8 1 8 1 8 如图所示铁心线圈 线圈如图所示铁心线圈 线圈如图所示铁心线圈 线圈如图所示铁心线圈 线圈A A A A为为为为100100100100匝 通入电流匝 通入电流匝 通入电流匝 通入电流1 5A1 5A1 5A1 5A 线 线 线 线 圈圈圈圈B B B B为为为为50505050匝 通入电流匝 通入电流匝 通入电流匝 通入电流1 0A1 0A1 0A1 0A 铁心截面积均匀 求 铁心截面积均匀 求 铁心截面积均匀 求 铁心截面积均匀 求PQPQPQPQ两点间两点间两点间两点间 的磁位降 的磁位降 的磁位降 的磁位降 方法一 由题可知 方法一 由题可知 AiNF AiNF 50150 1505 1100 222 111 合成磁动势合成磁动势 注意作图标明方向注意作图标明方向注意作图标明方向注意作图标明方向 AFFF10050150 21 可得由HlF 100 142 86 0 150 22 PQQCDCDP F HA m llll 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 4 Electric MachineryElectric Machinery 注意 两点间的磁位降大小根据磁通流动的方向而定 本注意 两点间的磁位降大小根据磁通流动的方向而定 本注意 两点间的磁位降大小根据磁通流动的方向而定 本注意 两点间的磁位降大小根据磁通流动的方向而定 本 题中磁通从题中磁通从题中磁通从题中磁通从P P流向流向流向流向QQ 所以从 所以从 所以从 所以从P P到到到到QQ的磁位降为正值 的磁位降为正值 的磁位降为正值 的磁位降为正值 2 142 860 155071 43 PQPQ FHlFA 方法二 本题不考虑饱和问题 可以采用叠加原理进行求解 方法二 本题不考虑饱和问题 可以采用叠加原理进行求解 方法二 本题不考虑饱和问题 可以采用叠加原理进行求解 方法二 本题不考虑饱和问题 可以采用叠加原理进行求解 AiNF1505 1100 111 1111QPQP FH lFH l 由和 1 PQ PQ iPQF当 单独作用时 磁通从 流向 所以从 到 的磁位降为正值 1 1 1500 15 32 14 0 150 22 PQPQ PQQCCDDP F Fl llll A 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 5 Electric MachineryElectric Machinery 2 iDC当 单独作用时 磁通从P流经 到达Q 再由Q流向P 由基尔霍夫第 二定律可得 2222 0 PQPDDCCQ FFFF AiNF50150 222 2222 2 39 29 PQPDDCCQ PDDCCQ PQPDDCCQ FFFF F lllA llll 当两个电流同时作用时 当两个电流同时作用时 当两个电流同时作用时 当两个电流同时作用时 12 71 43 PQPQPQ FFFA 注意 此处的注意 此处的注意 此处的注意 此处的F FPQ2 PQ2包括了 包括了包括了包括了R R 3 3 上的磁压降以及磁动势上的磁压降以及磁动势上的磁压降以及磁动势上的磁压降以及磁动势 F F 2 2 两部分 所以等式右两部分 所以等式右两部分 所以等式右两部分 所以等式右 端为零 端为零 端为零 端为零 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 6 Electric MachineryElectric Machinery 2 1 2 1 2 1 2 1 空载和负载时 主磁通的大小取决于哪些因空载和负载时 主磁通的大小取决于哪些因空载和负载时 主磁通的大小取决于哪些因空载和负载时 主磁通的大小取决于哪些因 素 素 素 素 空载时空载时空载时空载时 U U E E 1 1 4 44 4 44f fN N 1 1 m m 所以 主磁通与电 所以 主磁通与电所以 主磁通与电所以 主磁通与电 源电压 电源频率和一次绕组匝数有关 源电压 电源频率和一次绕组匝数有关 源电压 电源频率和一次绕组匝数有关 源电压 电源频率和一次绕组匝数有关 负载时 二次绕组中将有电流负载时 二次绕组中将有电流负载时 二次绕组中将有电流负载时 二次绕组中将有电流I I 2 2 流过 同理流过 同理流过 同理流过 同理 一次绕组中的电流将由空载时的一次绕组中的电流将由空载时的一次绕组中的电流将由空载时的一次绕组中的电流将由空载时的I I 0 0 变为负载时变为负载时变为负载时变为负载时 的的的的I I 1 1 由于一次绕组的漏抗压降由于一次绕组的漏抗压降由于一次绕组的漏抗压降由于一次绕组的漏抗压降I I 1 1 Z Z 1 1 很小 负载很小 负载很小 负载很小 负载 时仍满足公式时仍满足公式时仍满足公式时仍满足公式U U E E 1 1 4 44 4 44f fN N 1 1 m m与所加负载近 与所加负载近与所加负载近与所加负载近 似认为无关 似认为无关 似认为无关 似认为无关 注意 主磁通大小取决因素时 不可认为变压器接注意 主磁通大小取决因素时 不可认为变压器接注意 主磁通大小取决因素时 不可认为变压器接注意 主磁通大小取决因素时 不可认为变压器接 电网时 电网电压不变 频率不变 主磁通为常值 电网时 电网电压不变 频率不变 主磁通为常值 电网时 电网电压不变 频率不变 主磁通为常值 电网时 电网电压不变 频率不变 主磁通为常值 思维不能定式思维不能定式思维不能定式思维不能定式 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 7 Electric MachineryElectric Machinery 2 2 2 2 2 2 2 2 一台一台一台一台60Hz60Hz60Hz60Hz的变压器接到的变压器接到的变压器接到的变压器接到50Hz50Hz50Hz50Hz的电源上运行时 若额定电的电源上运行时 若额定电的电源上运行时 若额定电的电源上运行时 若额定电 压不变 问激磁电流 铁耗 漏抗会怎样变化 压不变 问激磁电流 铁耗 漏抗会怎样变化 压不变 问激磁电流 铁耗 漏抗会怎样变化 压不变 问激磁电流 铁耗 漏抗会怎样变化 分析思路 列出与激磁电流 铁耗 漏抗相关的式子 分析当分析思路 列出与激磁电流 铁耗 漏抗相关的式子 分析当 频率变化时 各个式子中相应量的变化 从而得出所求量的频率变化时 各个式子中相应量的变化 从而得出所求量的 变化趋势 变化趋势 1 44 4fNEU GBfCp mFeFe 23 1 LfLX 2 首先分析激磁电流首先分析激磁电流首先分析激磁电流首先分析激磁电流 U U不变不变不变不变E E不变不变不变不变 ff 6 5 5 6 由磁化曲线可知由磁化曲线可知由磁化曲线可知由磁化曲线可知 增大更厉害电流由于非线性关系 激磁 m i 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 8 Electric MachineryElectric Machinery 对于铁耗对于铁耗对于铁耗对于铁耗 5 6 ABm mm BB 5 6 FeFemFemFeFe ppGBfCGBfCp 7 023 1 3 1 5 6 5 6 6 5 2 对于漏抗对于漏抗对于漏抗对于漏抗 LfLX 2 ff 6 5 XLfX 6 5 2 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 9 Electric MachineryElectric Machinery 2 3 2 3 一台一台一台一台110V 220V110V 220V的变压器 若误接到的变压器 若误接到的变压器 若误接到的变压器 若误接到110V110V直流电源上 直流电源上 直流电源上 直流电源上 将产生什么后果 将产生什么后果 将产生什么后果 将产生什么后果 误接到110V直流电源上 绕组中不能产生感应电动势 故E1 0 一次电流将由欧姆定律决定 等于U1 R1 其中 R1很小 因此电流将很大 足以烧毁变压器 注意 一定要写明后果 不能只写起不到变压作注意 一定要写明后果 不能只写起不到变压作 用 由于电流大 足以烧毁变压器 用 由于电流大 足以烧毁变压器 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 10 Electric MachineryElectric Machinery 2 5 2 5 利用利用利用利用T T型等效电路进行实际问题计算时 算出的一次型等效电路进行实际问题计算时 算出的一次型等效电路进行实际问题计算时 算出的一次型等效电路进行实际问题计算时 算出的一次 和二次侧电压 电流和损耗 功率是否均为实际值 为和二次侧电压 电流和损耗 功率是否均为实际值 为和二次侧电压 电流和损耗 功率是否均为实际值 为和二次侧电压 电流和损耗 功率是否均为实际值 为 什么 什么 什么 什么 当归算到一次侧时 算出的一次侧电压 电流为实际值 当归算到一次侧时 算出的一次侧电压 电流为实际值 二次侧电压 电流为归算值 其实际值应为二次侧电压 电流为归算值 其实际值应为 kUU 2 2 2 2 IkI 当归算到二次侧时 算出的二次侧电压 电流为实际值 当归算到二次侧时 算出的二次侧电压 电流为实际值 一次侧电压 电流为归算值 其实际值应为一次侧电压 电流为归算值 其实际值应为 1 1 kUU kII 1 1 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 11 Electric MachineryElectric Machinery 无论归算到哪一侧 算出的损耗和功率都为实际值 无论归算到哪一侧 算出的损耗和功率都为实际值 无论归算到哪一侧 算出的损耗和功率都为实际值 无论归算到哪一侧 算出的损耗和功率都为实际值 22 2 22 2 2 2 coscosP k I UkIUP 二次侧有功功率 2 22 2 2 2 2 cukkcu pRk k I RIp 二次侧铜耗 以归算到一次侧为例以归算到一次侧为例以归算到一次侧为例以归算到一次侧为例 因为一次侧均为实际值 所以功 因为一次侧均为实际值 所以功 因为一次侧均为实际值 所以功 因为一次侧均为实际值 所以功 率和损耗为实际值 对二次侧而言 率和损耗为实际值 对二次侧而言 率和损耗为实际值 对二次侧而言 率和损耗为实际值 对二次侧而言 切记 归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系 切记 归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系 切记 归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系 切记 归算的本质就是不改变一次二次绕组原有的电磁关系 变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系 变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系 变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系 变压器的物理本质以及磁动势能量的平衡关系 GBfCp mFeFe 23 1 对于铁耗 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 12 Electric MachineryElectric Machinery 2 10 2 10 什么叫变压器的电压调整率 它与哪些因素有关 什么叫变压器的电压调整率 它与哪些因素有关 什么叫变压器的电压调整率 它与哪些因素有关 什么叫变压器的电压调整率 它与哪些因素有关 是否能变成负值 是否能变成负值 是否能变成负值 是否能变成负值 当一次侧电压保持为额定 负载功率因数为常值 从当一次侧电压保持为额定 负载功率因数为常值 从 空载到负载时二次侧电压变化的百分值 称为电压调空载到负载时二次侧电压变化的百分值 称为电压调 整率 整率 100 sincos 100 2 2 2 220 kk N XRI U UU u 电压调整率随着电压调整率随着负载电流标幺值负载电流标幺值的增加正比增大 此的增加正比增大 此 外还与负载的性质和漏阻抗标幺值有关 外还与负载的性质和漏阻抗标幺值有关 次侧电压高于空载电压 为负 即负载时的二 则 为负值 如果功率因数角当负载为容性负载时 uXR kk 0sincos 2 2 2 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 13 Electric MachineryElectric Machinery 并比较结果 和等效电路和简化电路求 型用 型等效电路 试画出归算到高压侧的 滞后 时 且 电流 匝 当二次侧电压匝 知参数为 有一台单相变压器 已 1 1 222 21 221 1 21 8 0cos1806000 260 876 12600 1250964 015 04 15 19 2172 IU TT AIVU NNX RXRX R m m 95 10964 037 3 70 115 037 3 37 3260 876 1 2 2 2 2 2 2 2 2 21 XkX RkR NNk 侧参数值不变侧归算到一次侧 一次归算到高压侧即从二次 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 14 Electric MachineryElectric Machinery 12600 19 2 1250 U 2 U1 I1 I 2 70 1 95 10 4 15 Im E1 E 2 2 2 用用用用T T型等效电路计算型等效电路计算型等效电路计算型等效电路计算 VkUUA k I I202146000369 343 53 369 3 180 2 2 2 2 知 按上图所示正方向可 则设8 3643 53020214 2 2 IU Vj jXRIUEE 2 18 2064194 107 18 3643 53020214 2 2 2 2 2 1 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 15 Electric MachineryElectric Machinery V j EjXRIU 3 1773 21274 2 18 206414 1519 29 14158 54 111 1 1 A jjXR E I mm m 8 9663 1 126001250 2 18 20641 1 AIII m 9 14158 548 3643 538 9663 1 2 1 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 16 Electric MachineryElectric Machinery 用简化等效电路计算用简化等效电路计算用简化等效电路计算用简化等效电路计算 U 2 U1 I1 19 2 4 15 70 1 95 10 I 2 AII2 14343 538 3643 53 2 1 V j UXXjRRIU 2 1779 21271 95 104 15 70 119 2 2 14343 53 2 21 21 1 1 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 17 Electric MachineryElectric Machinery 经过比较可见两者差别很小 经过比较可见两者差别很小 经过比较可见两者差别很小 经过比较可见两者差别很小 53 43 143 2 A21271 9 177 2 V简化等效电路 54 58 142 1 A21274 3 177 3 V T型等效电路 1 I 1 U 计算结果比较计算结果比较计算结果比较计算结果比较 特别注意 特别注意 特别注意 特别注意 计算方向 角度变化时 数值前面正负号会计算方向 角度变化时 数值前面正负号会计算方向 角度变化时 数值前面正负号会计算方向 角度变化时 数值前面正负号会 发生变化发生变化发生变化发生变化 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 18 Electric MachineryElectric Machinery 三相电压的关系三相电压的关系三相电压的关系三相电压的关系 ABC XYZ ABC XYZ ABC XYZ UAB UAB UAB U UA A U UB B U UA A U UC C U UB BU UC C U UA AU UB B U UC C ACCA CBBC BAAB UUU UUU UUU ACA CBC BAB UU UU UU CZCBYBAXAUUUUUU CCA BBC AAB UU UU UU 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 19 Electric MachineryElectric Machinery 2 18 2 18 2 18 2 18 判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别 1 1 1 1 UA A B UB C UC UAB UBC UCA Y d7Y d7 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 20 Electric MachineryElectric Machinery 2 18 2 18 2 18 2 18 判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别判断联结组的组别 2 2 2 2 UA A B UB C UC UAB UBC UCA Y d7Y d7 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 21 Electric MachineryElectric Machinery 2 19 2 19 变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短变压器在额定电压下进行开路试验和额定电流下进行短 路试验时 电压加在高压侧所测得的路试验时 电压加在高压侧所测得的路试验时 电压加在高压侧所测得的路试验时 电压加在高压侧所测得的P P 0 0 和和和和P P k k 与电压加在低压与电压加在低压与电压加在低压与电压加在低压 侧所测得的结果是否一样 侧所测得的结果是否一样 侧所测得的结果是否一样 侧所测得的结果是否一样 电压加在高压侧所测得的电压加在高压侧所测得的P P 0 0 和和P P k k 与电压加在低压侧所测得的结果是一与电压加在低压侧所测得的结果是一 样的 因为绕组归算的前提条件就是原副边绕组的功率和磁动势不变 样的 因为绕组归算的前提条件就是原副边绕组的功率和磁动势不变 故无论将一次侧归算到二次侧还是二次侧归算到一次侧 测量同一个故无论将一次侧归算到二次侧还是二次侧归算到一次侧 测量同一个 功率是不会改变的 功率是不会改变的 在做空载试验时 为了便于试验和安全起见 通常在低压侧试验 测在做空载试验时 为了便于试验和安全起见 通常在低压侧试验 测 得低压侧的电流值得低压侧的电流值I I 0 0 和功率和功率P P0 0 进而计算激磁支路参数 进而计算激磁支路参数R Rm m Z Zm m X Xm m 在做短路试验时 为了避免短路电流过大而造成线圈的损坏 通常是在做短路试验时 为了避免短路电流过大而造成线圈的损坏 通常是 高压侧接电源 低压侧短路 调节电流在高压侧接电源 低压侧短路 调节电流在0 1 30 1 3倍额定电流的范围内 倍额定电流的范围内 进行测量 获得高压侧的电流值进行测量 获得高压侧的电流值I I k k 和功率和功率P P k k 进而计算短路参数进而计算短路参数R R k k Z Z k k X X k k 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 22 Electric MachineryElectric Machinery 21 SS 1 的负载分别为设两台变压器各自分担 所以 由于 1Z ZS S I I I IU3 IU3 IU3 IU3SZ Z Z 1 Z 1 I I k1 k2 2 1 1 1 1N1N 11N 1N1N 11N k1 k2 k2 k1 2 1 N S S 大输出是多少 的情况下 并联组的最 在每台变压器不过载 少负载 时 每台变压器分担多 当总负载为试计算 第二台 第一台 其数据为 的三相变压器并联运行 某变电所有两台组号为 2 400kVA1 065 0Z 4kV 0 3kV 6U U 320kVAS 07 0Z 4kV 0 3kV 6U U 180kVAS yn0Y k2N1NN k2N1NN 242 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 23 Electric MachineryElectric Machinery 到额定状态 即第二台变压器率先达 所以因为 2 1 k2 k1 k1 k2 2 1 ZZZ Z 2 SSSS 3 400SS 2SSSSSS 21 2N22 1N11 又 kVA263SkVA137S 21 联立三式可得 929 01 07 0 065 0 Z Z 1 2 k1 k2 1 2 SSS时 当 kVA SSSS NN 2 487929 01801320 S 22 11 此时的最大输出 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 24 Electric MachineryElectric Machinery 当第一台变压器达到额定负载时 即当第一台变压器达到额定负载时 即当第一台变压器达到额定负载时 即当第一台变压器达到额定负载时 即S S 1 1 1 1时时时时 077 11 065 0 07 0 Z Z 1 k2 k1 2 SS kVA SSSS NN 6 524 077 13201180 S 22 11 此时 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 25 Electric MachineryElectric Machinery 补充题补充题补充题补充题 1 1 一台双绕组单相变压器 其主磁通在一 二次 侧线圈中产生的每匝电动势分别为ec1和ec2 则 应有 A ec1 ec2 B ec1 ec2 C ec1 ec2 D 无法确定 答案 C 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 26 Electric MachineryElectric Machinery 补充题补充题补充题补充题 2 2 一台额定电压为220 110V的单相变压器 若将高压侧接到250V电源上 其激磁电抗 将 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定 答案 B 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 27 Electric MachineryElectric Machinery 3 3 变压器的变压器的变压器的变压器的R R k k X X k k R Rm m X Xm m各代表什么物理意义 磁路饱 各代表什么物理意义 磁路饱各代表什么物理意义 磁路饱各代表什么物理意义 磁路饱 和是否对和是否对和是否对和是否对R Rm m X Xm m有什么影响 有什么影响 有什么影响 有什么影响 21 RRRR kk 变压器的短路电阻 21 XXXX kk 变压器的短路电抗 值 的电阻和漏电抗的折算 分别为二次绕组和和漏电抗 分别为一次绕组的电阻和其中 2 2 11 XR XR 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 28 Electric MachineryElectric Machinery 而减小 增加都随着磁路饱和程度的和 mm XR 测量 不能直接用伏安法铁耗大小的等效电阻 是反映变压器变压器的励磁电阻 它 m R 对电路的电磁效应 映了主磁通变压器的励磁电抗 反 m X 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 29 Electric MachineryElectric Machinery 4 4 变压器的其他条件不变 在下列情况下 变压器的其他条件不变 在下列情况下 变压器的其他条件不变 在下列情况下 变压器的其他条件不变 在下列情况下 X X 1 1 X Xm m各 各各各 有什么变化 有什么变化 有什么变化 有什么变化 1 1 一次 二次绕组匝数增加 一次 二次绕组匝数增加 一次 二次绕组匝数增加 一次 二次绕组匝数增加10 10 2 2 外施电压增大 外施电压增大 外施电压增大 外施电压增大10 10 3 3 频率增加 频率增加 频率增加 频率增加10 10 1 2 11 2 NfX漏电抗 m NfEU 111 44 4当忽略漏阻抗压降时 mm NfX 2 1 2 励磁电抗 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 30 Electric MachineryElectric Machinery 不变 1 U不变 1 E 增加 1 N 减小 m 增大 m 1 1 1 1 101NN 时 当一次绕组匝数增加 磁路饱和程度降低 mm 即 1 11 无关 所以的大小与磁路饱和程度 11 21 21XXXX mm 即 11 2 1 1 2 1 1 1 1 21 1 1 1 2 1 1 22 2 XNfNfNfX mmmmm XNfNfNfX21 1 1 1 2 1 1 22 2 1 2 1 1 2 电机学习题课电机学习题课电机学习题课电机学习题课 31 Electric MachineryElectric Machinery 1 1 1 1 UU 1 1 1 1 EE 增大 m 减小 m 1 1 1 1 102UU 时 当外施电压增大 磁路饱和程度增加 mm 即 1 11 无关 所以的大小与磁路饱和程度 不变减小 即 1 XX m 11 2 1 1 2 1 1 22XN

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