1.2 Технические характеристики

На станке установлены три трехфазных короткозамкнутых асинхронных электродвигателя для:

Главного привода (М1);

Насоса смазки (М2);

Электронасоса охлаждения (М3);

Шнека уборки стружки (М4).

Электродвигатель главного привода (М1), в зависимости от наладки станка, может иметь различную мощность.

Все электрические органы управления расположены на четырех пультах – главном и трех дублирующих. С главного пульта осуществляется управление всеми приводами станка. С дублирующих- управлением шпинделем и поворотом стола.

Аппарата управления размещена в шкафу, закрепленном на основании станка.

На боковой стенке шкафа установлен автоматический выключатель ВА для подключения и отключения станка от питающей сети и розетка для питания ремонтного освещения «Ш1».

Наименования оборудования:

Электродвигатели на напряжение 380В :

Электродвигатель асинхронный (М1) тип А02-81-8УЗ (СПУ3);

исполнение М302;

Мощность ……………22кВт

Частота вращения…….730 об/мин,

Кратность пускового тока….

cos φ……………….

КПД……………….

Электродвигатель асинхронный (М2) АО2- 31-6УЗ (СПУ3);

исполнение М301;

Мощность ……………1,5 кВт

Частота вращения…….950 об/мин,

Кратность пускового тока….

cos φ……………….

КПД……………….

Электродвигатель асинхронный (М4) АО2- 31-6У3

исполнение М301;

Мощность ……………1,5 кВт

Частота вращения…….950 об/мин,

Кратность пускового тока….

cos φ……………….

КПД……………….

Электронасос (М3) П-180

Трансформаторы:

(Тр1) трансформатору однофазные ТБС3-0,63УЗ 380/5-22-220/24 и ОСМ-0,1 380/29-5

Напряжение питания станка…………………………………..380В 50Гц;

Напряжение цепи управления ………………………………..110В В

Напряжение цепи местного освещения………………………24 В

Мощность лампы местного освещения ………………………40 Вт

Диаметр устанавливаемого изделия, мм ……………………. 360

Диаметр обрабатываемого изделия, мм …………………….. 16000

Длина обрабатываемой детали, мм …………………………...300

Габариты станка Длинна Ширина Высота (мм) - 3285_2987_4015

1.3 Принцип работы

Принципиальная схема электрооборудования станка приведена в приложении 1.

Пуск и остановка электродвигателей главного привода и насоса смазки производится нажатием соответствующих кнопок SB2, SB3- «ПУСК» и SB1- «СТОП», а насоса охлаждения – переключателем SA2.

Работа электродвигателя главного привода М1 сблокирована с электродвигателем смазки М2. Выключение электродвигателя главного привода возможно после замыкания контакта реле контроля смазки SQ9 (цепь 1).

Пуск и остановка привода шпинделей возможны после включения электродвигателя главного привода М1 нажатием кнопок SB11…SB14- «ПУСК» и SB7 – «СТОП».

Управлением поворота стола возможно при включенном электродвигателе главного привода М1, выключенных шпинделях и верхнем положении всех суппортов кнопками SB15….SB18- «ПОВОРОТ».

Автоматический режим. Для работы станка в автоматическом режиме необходимо произвести пуск всех электродвигателей станка, наладку и настройку всех механизмов на автоматический режим работы.

Затем, переключатель SA1 (цепь10) на главном пульте установить в положение «АВТОМАТ» и нажать на одну из кнопок SB11…SB14 «ПУСК ШПИНДЕЛЯ». При этом, реле SQ1 (цепь 9) свои контактами отключает электромагнитную муфту тормоза шпинделей YC2 (цепь 25) и включает муфту вращения шпинделей YC1 (цепь 24).

Муфта YC1 включается сначала на полпотока через резистор R3, затем, с выдержкой времени, требуемой для плавного разгона шпинделей контактором реле KT1 (цепь 23), включается на полный поток. Одновременно происходит подвод суппортов к изделию.

Суппорта, перемещаясь вниз, освобождают выключатели исходных положений SQ2…SQ6, которые своими контактами включают реле Р3 (цепи 12). Реле Р3 переходит на самопитание (цепь13), подготавливает цепи реле автоматики KT2 (цепь 14).

После окончания работы суппортов и отхода их в исходные положения, последним из выключателей SQ2…SQ6 включится реле KT2 (цепь 14). При этом отключаются реле KM4 (цепь9) и муфта вращения шпинделей YC1 (цепь 24), а включается муфта тормоза шпинделей YC2 (цепь 25).

После полного торможения шпинделей, контактом реле KT2 (цепь 19) включается электромагнит поворота стола YA1. Происходит расфиксация и поворот стола. В начале поворота включаем SQ7(цепь12) отключается реле KM5, KT2 и электромагнит поворота стола YA1 (цепь 20), подготавливая фиксацию стола.

В конце поворота происходит фиксация стола, одновременно выключателем SQ1 (цепь 10) включается реле KM4 (цепь 9). Что соответствует нажатию на одну из кнопок SB11…SB14, обеспечивающих повторение цикла станка.

Для прекращения цикла необходимо нажать на одну из кнопок SB7…SB10 «СТОП» (цепи 9). Что обеспечит выключение и торможение шпинделей.

Защита электродвигателей главного привода, насоса смазки, насоса охлаждения и шнека стружки от токов короткого замыкания осуществляется автоматическими выключателями QF1, QF2,QF3, QF4.

Защита электродвигателей от длительных перегрузок осуществляется выключателями автоматическими QF2, QF3 и тепловым реле KK1.

Защита трансформаторов цепей управления осуществляется предохранителями FV1…FV4.

При срабатывании теплового реле KK1 и выключателей автоматических QF2, QF3 отключаются соответствующие электродвигатели.

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1. Расчет и выбор автоматов

Выберем автоматический выключатель QF1, который предназначены для защиты от токов короткого замыкания (т.к. имеют электромагнитные расцепители) и токов перегрузки (т.к. имеют тепловые расцепители), электрических силовые цепи и цепи управления электрооборудования станка…………… и для подключения и отключения станка от линии питания.

Автоматический выключатель выбираются прежде всего по номинальным значениям тока и напряжения.

1) Для автоматического выключателя QF1 номинальный ток и напряжение расцепителя должны быть не меньше расчетного тока установки, т.е.

U_н  U_уст , В (2.1)

U_н – напряжение расцепителя;

U_уст – напряжение питания установки

Поскольку напряжение питания установки согласна техническим характеристикам 380 В, то

U_н  380В

Номинальный (габаритный) ток QF1 определяется выражением

I_н.а  I_р , А (2.2)

I_н.а – номинальный (габаритный) ток автоматического выключателя, А;

I_р – расчетный ток установки, А

I_р= I_номАД1+I_номАД2+I_номАД3+ I_номАД4+ I_номTV1+ I_номTV2 (2.3)

I_номАД1 – номинальный ток двигателя М1 модели А02-81-8УЗ;

I_номАД2 , I_номАД3 – номинальный ток двигателя М2 модели А02-31-6УЗ ;

I_номАД4 – номинальный ток электронасоса КМ40-32-160Е;

I_номTV1 – номинальный ток трансформатора TV1 типа ТБС- 0,6 3УЗ;

I_номTV2 – номинальный ток трансформатора NV2 типа ОСМ – 0,1

Номинальный ток потребляемый двигателем рассчитывается по формуле:

I_н – номинальный ток двигателя, А;

Р_н - номинальная мощность двигателя, Вт;

U_ф – линейное напряжение, В;

η – КПД двигателя

Для каждого двигателя находим его номинальный ток по формуле (2.4):

Для двигателя М1 типа А02-81-8УЗ:

Для двигателя М2, М4 типа А02-81-8УЗ:

Для электронасоса М3 типа КМ40-32-160Е номинальный ток берем из паспорта и он равен:

I_М3 = 2,55 А

Номинальные токи потребляемые трансформаторами рассчитываем по формуле:

I_нTV – номинальный ток трансформатора, А;

Р_ном – номинальная мощность трансформатора, Вт;

U_ф – линейное напряжение, В

Тогда номинальный ток потребляемый трансформатором TV1 будет равен:

Тогда номинальный ток потребляемый трансформатором TV2 будет равен:

Таким образом расчетный ток установки будет равен:

I_р=47,21+4,74+4,74+2,55+1,68+0,32=61,24 А

Определим токи уставок теплового и электромагнитного расцепителей для выбираемого автоматического выключателя.

2) Тепловой расцепитель автоматического выключателя QF1 защищает электрические цепи станка от токов длительной перегрузки и определяется выражением:

I_т.р = (1,15  1,25) I_р , A (2.6 )

где I_р - рабочий расчетный ток установки, А

Подставив все значения в выражение (2.6) получим :

I_т.р= 1,15*I_р= 1,15*61,24=70,43 А

3) Ток уставки регулируемого электромагнитного расцепителя QF1 должен быть пропорционален току кратковременной перегрузки. Поскольку автомат QF служит для защиты электрических цепей с асинхронными двигателями, то ток уставки электромагнитного расцепителя определяется по формуле:

I_{уст э/м}  (1,5  1,8) I_пик , A (2.7)

I_{уст э/м} – ток уставки электромагнитного расцепителя, А;

I_пик – пиковый ток ответвления, А

Пиковый ток линии, питающей группу электроприемников (более 3-х), определяется по формуле:

I_пик = I_р + к^I_н.б - I_н.б(I_р/I_н), А (2.8)

I_р - расчетный ток линии, и есть сумма номинальных токов всех потребителей включенных в эту линию включая эл/двигатели, А;

к^= I_пуск / I_н.б - кратность пускового тока двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А;

I_н.б - номинальный ток двигателя М1, имеющего наибольший пусковой ток, А;

I_н - сумма номинальных токов всех двигателей, А.

Тогда окончательно пиковый ток получаем

I_пик= 61,24+6*47,21-47,21(61,24/59,24)=295,7 А

Подставив полученное значение пикового токам в выражение (2.7)

I_{уст э/м}  1,5*295,7=443,55 А

По полученным данным выбираем автоматический выключатель ????.

Технические характеристики выбранного автоматического выключателя приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Технические характеристики автоматического выключателя ????

Тип	Номинальный ток, А		Кратность установки		Iотк, кА
	Iном.А	Iном.р	Ку(ТР)	Ку(ЭМР)
????	100	63	1,35	7	5

Рисунок 2.1 – Габаритный чертёж автоматического выключателя ?????

2.2 Выбор предохранителя.

Плавкий предохранитель FU1 представляет собой аппарат, служащий для защиты электрической цепей питания трансформатора TV1 от токов короткого замыкания и чрезмерных токов нагрузки. Выбор предохранителей осуществляется по следующим условиям:

Номинальное напряжение предохранителя должно удовлетворять условию:

U_{п. ном}  U_с (2.9)

U_{п. ном} - номинальное напряжение предохранителя, В;

U_с - напряжение сети, В

Согласно электрической схемы ( приложение А), трансформатор TV1 включен между фазами, а значит питается от цепи 380 В, тогда:

U_{п. ном} 380В

Номинальный току (I_н ) плавкой вставки, служащей для защиты электрической цепи с учетом колебания нагрузки сети определяется:

I_н = 1,25 I_нагр (2.9)

I_нагр - максимальный ток нагрузки, А

I_нагр= I_номTV1+ I_номTV2 ,

I_нагр =1,68+0,32= 2А,

I_н = 1,25*2=2,5 А

Полученным условиям удовлетворяет предохранитель ???. Технические характеристики предохранителя ??? приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 – Технические характеристики предохранителя

Тип	Номинальный ток, А		Iотк , кА	Габариты, мм
	Iном П	IномВ
???	10	2,5	2	70×63×74,5

Рисунок 2.2 – Габаритный чертёж предохранителя ???

2.3 Выбор теплового реле.

Выберем тепловое реле KK1, который стоит в цепи питания двигателя главного привода М1. Тепловое реле служит для защиты двигателя М1 от токов перегрузки возникающих при: перенапряжениях в сети, при обрыве одной из фаз и других ненормальных режимах работы.

Тепловое реле выбирается из условий, что номинальный (габаритный) ток теплового реле должен удовлетворять условию:

I_нтр > I_рас, А (2.10)

I_нтр - номинальный ток теплового реле, А;

I_рас - расчетный ток нагрузки, питающихся через данное тепловое реле.

Согласно принципиальной схемы , тепловое реле КК1 стоит в цепи питания асинхронного двигателя главного привода М1.

Номинальный ток нагревательного элемента теплового реле КК1 определяется выражением:

I_нтэ=(1,15-1,25)I_{н ,} А (2.11)

I_нтэ= номинальный ток нагревательного элемента, А;

I_н = номинальный ток двигателя М1, А.

Подставив значение номинального тока двигателя М1 в выражение 2.11, получим:

I_нтэ= 1,15*47,21=54,29 А

По полученным значением выбираем тепловое реле ???. Технические характеристики теплового ??? реле приведены в таблице 2.3

Таблица 2.3 – Технические характеристики теплового реле ???

Тип реле	Номинальный ток реле, А	Номинальное напряжение, В	Пределы регулирования тока срабатывания, А	Габариты, мм
????	80	660	48…64	63.5x82x116

Рисунок 2.3 – Габаритный чертёж теплового реле ????

2.4 Выбор магнитного пускателя

Магнитный пускатель КМ 1 предназначен для управления электрическим двигателем главного привода М1.

Магнитный пускатель КМ1 должен удовлетворять следующим условиям:

1) Номинальный ток главных контактов пускателя (I_Н) :

I_НI_НН (2.11)

I_НН - номинальный ток нагрузки,

Так как через магнитный пускатель КМ1 питается только один двигатель главного привода, то Iнн соответствует номинальному току двигателя М1, согласно пункта 2.1 он равен 47,21. Таким образом выражение 2.11 примет вид:

I_Н47,21А

2) Номинальное напряжение главных контактов (U_Н) должно удовлетворять условию:

U_НU_С (2.12)

U_С - напряжение сети, В

Поскольку напряжение питания двигателя согласно пункта «Технические характеристики» равно 380 В, то

U_Н 380В

3) Номинальное напряжение катушки магнитного пускателя (Uнк):

Uнк=Uц (2.13)

Uц-напряжение цепи в которую включена катушка, В.

Соглпсно пункта «Технические характеристики», номинальное напряжение питания цепи управления равно 110 В. Таким образом выражение 2.13 будет иметь вид

Uнк=110 В

Исходя из полученных условий выбрали магнитный пускатель типа ????, технические характеристики магнитного пускателя ????? приведены в таблице 2.4.

Общий вид магнитного пускателя приведен на рисунке 2.4

Таблица 2.4 – Технические данные магнитного пускателя

Серия	Номинальный ток, А	Номинальное рабочие напряжение, В	Напряжение изоляции, В	Номинальное напряжение катушки управления, В	Габариты, мм
					В	А	С
????	50	380	660	110	127	75	114

Рисунок 2.4 – Габаритные размеры магнитного пускателя ????

2.5 Выбор питающего провода

Проводник, соединяющий …………станок модели …с РП, является проводником первого уровня. Проводник должен удовлетворять условию:

I_доп.пр>I_{ном.уст} (2.14)

I_доп.пр - допустимый ток провода, А

I_{ном.уст} – номинальный ток установки, А.

Номинальный ток ………………станка, согласно расчёта равен 61,24 А. тогда выражение 2,14 примет вид.

I_доп.пр>61,24 А

Таким образом выбираем провод с поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами сечением- 16мм² с I_доп,пр=75А, марки ПГВ(4*16)мм²

2.6 Выбор кнопочного выключателя

Кнопочный выключатель SB2 предназначен для коммутации цепи питания катушки магнитного пускателя КМ1. Выключатель должен удовлетворять условию:

I_кн≥I_км (2.15)

I_кн – номинальный ток контактов выключателя, А;

I_км – номинальный ток контактора, А

Поскольку катушка контактора потребляет 0,24 А, тогда:

I_кн≥ 0,24 А

Номинальное напряжение контакта кнопки должно удовлетворять условию:

U_н=Uс (2.16)

U_н – номинальное напряжение выключателя, В;

U_с – номинальное напряжение цепи управления, В.

Поэтому окончательно получаем:

U_н=110В

По полученным данным выбираем кнопочный выключатель ??? с параметрами приведенные в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Технические характеристики кнопочного выключателя ???.

Серия	Номинальный ток, А	Минимальное рабочее напряжение. В	Номинальное напряжение, В	Номинальное напряжение изоляции, В	Степень защиты
????	10	36	660	660	IP40

Рисунок 2.6 – Габаритный чертёж кнопочного выключателя ???

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Монтаж автоматических выключателей

Автоматические выключатели монтируются в помещении, которое должно быть защищено от дождя, снега и других осадков. Рекомендуется, чтобы установка автоматического выключателя проводилась только квалифицированным специалистом. Автоматические выключатели монтируются в электрический щит посредством крепления на DIN-рейку, как. Выключатели крепятся только в вертикальном положении. При этом положение «ВЫКЛ» должно быть вверху.

Прежде чем устанавливать автоматический выключатель рекомендуется тщательно осмотреть его, чтобы убедиться, что корпус устройства не поврежден. Специалисты также рекомендуют несколько раз включить и выключить автоматический выключатель, чтобы проверить исправность работы его механизмов включения/выключения. Также, следует в обязательном порядке проверить маркировку на автоматическом выключателе, чтобы убедиться, что данное устройство подходит для конкретной электрической сети.

Автоматический выключатель присоединяется к сети при помощи медной проволоки или медных соединительных шин. Напряжение к выводам устройства подводится исключительно сверху. В некоторых случаях напряжение удобнее подводить снизу, однако специалисты не рекомендуют так делать с точки зрения безопасности работы автоматического выключателя. В соответствии с ПУЭ автоматические выключатели следует присоединять к электрической сети таким образом, чтобы при вывинченной пробке автоматического выключателя его винтовая гильза оставалась бы без напряжения. В случае одностороннего питания, питающий проводник присоединяется к неподвижным контактам автоматического выключателя.

З.2 Испытания сопротивления электродвигателя

Сопротивления изоляции низковольтных асинхронных электродвигателей измеряют мегомметром на напряжение 500 вольт относительно корпуса и между обмотками. Если двигатель на напряжение 660 вольт и больше используют мегомметр на напряжение 1000 В. Все измерения сопротивлений изоляции обмоток электродвигателя проводят в практически холодном состоянии обмоток, а также в состоянии близкой к рабочей температуре обмоток.

Рисунок 3.2 - Измерение сопротивления изоляции обмотки статора электродвигателя.

Схема испытаний сопротивлений электродвигателя приведена на рисунке 3.2. Измерения сопротивления изоляции обмоток следует проводить для каждой цепи обмотки, имеющей отдельные выводы; Остальные выводы электродвигателя соединяются на корпус электромотора. Измерять сопротивления корпусной изоляции следует так: мегомметр М подключается между одной из фазных обмоток статора электродвигателя и заземляющий болтом на корпусе асинхронной машины, а две другие фазы соединяются с корпусом.

Для измерений состояния сопротивления изоляции между обмотками электродвигателя мегомметр М следует подключить между двумя фазами электродвигателя, а третья фаза замыкается на корпус. Обмотка фазного ротора соединена в звезду, поэтому проводится лишь одно измерение сопротивлений корпусной изоляции, мегомметр подключается между контактным кольцом фазного ротора и заземляющим болтом.

Сопротивление корпусной изоляции обмоток электродвигателя (r в МОм) и между обмотками при рабочей температуре машины должно быть не менее 0,5 МОм и рассчитывается по формуле:

r = Uн \(1000 + Pн\100), (3.1)

Uн - номинальное напряжение обмотки электродвигателя, В;

Pн - номинальная мощность электродвигателя, кВ·А, а для электромоторов постоянного тока - кВт.

Расчетная рабочая температура обмотки: это температура, к которой приводятся сопротивления обмоток электродвигателя при расчете потерь в ней. Она равна 75°C - для обмоток электродвигателей, предельные допустимые превышения температуры которых соответствуют классам нагревостойкости A, E, B; 115°C - для обмоток, предельные допустимые превышения температуры которых соответствуют классам нагревостойкости F, H;

Измеряя сопротивления изоляции при температуре ниже рабочей полученное по этой формуле сопротивление изоляции следует удваивать на каждые 20°C (полные и неполные) разности между рабочей температурой и той температурой, при которой выполнено измерение.

Следует обратить внимание, что во время измерений сопротивления изоляции обмотка электрической машины может зарядиться. Поэтому по окончании каждого измерения ее следует разрядить путем соединения фазы с

Коэффициент абсорбции определяет увлажнение изоляции. Коэффициент абсорбции - это отношение измеренного сопротивления изоляции через 60 секунд после приложения напряжения мегомметра (R60) к измеряемому сопротивлению изоляции через 15 секунд (R15). Если изоляция сухая, то коэффициент абсорбции намного больше единицы, а увлажненной изоляции коэффициент абсорбции близок к единицы. Значение коэффициента абсорбции должно отличатся (в сторону уменьшения) от заводских данных не более, чем на 20%, а его значение должно быть не ниже 1,3 при температуре 10-30 С. При невыполнении этих условий изделие подлежит сушке.