2.4 Выбор электродвигателей

Выбор электродвигателей производится по:

- конструктивному исполнению;

- степени защиты от воздействий окружающей среды;

- роду тока и напряжению;

- частоте;

- мощности и т.д.

Выбор электродвигателя главного движения производим по мощности и частоте вращения:

Р_ном Р_z/ _cт , (2)

n_ном ≈ n_мех, (3)

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, кВт;

_cт – коэффициент полезного действия станка, о.е. Принимаем по заданию η_cт=0,8;

n_ном – номинальная частота вращения двигателя, мин ;

n_мех – частота вращения механизма, мин .

Р_ном 3,5/0,8=4,38 кВт

n_ном ≈ 2870 мин

По [ ] выбираем АИР132S2, Р_ном = 4,5 кВт, n_ном = 2890 мин , _ном= = 0,75, cos _ном =0,73, и кратностью пуска, I_п/I_ном =7,5.

Выбор электродвигателя насоса охлаждения производим по условию и формуле (3):

P_{ном н.о}≈_.P_нас/η_пер ; (4)

где P _{ном н.о..}- мощность выбираемого насоса, кВт;

η_пер -коэффициент полезного действия пере­дачи. Принимаем по [ ] η_пер=0,9.

P_ном.н.≥ 0,03/0,9=0,033 кВт

n_ном.н ≈3000 мин^-1

По [ ] выбираем АИР56А2, Р_ном = 0,18 кВт, n_ном = 2730 мин , _ном= = 0,65 , cos _ном =0,78 , и кратностью пуска, I_п/I_ном =5,0.

Данные о выбранных электродвигателях заносим в таблицу 3.

Определяем номинальный ток для двигателя главного движения М1, I_ном, А, по следующей формуле:

I_ном=P_ном /( ∙ U_ном∙ cos _ном ∙ _ном ) , (5)

где U_ном – номинальное напряжение двигателя, кВ;

cos _ном - коэффициент мощности электродвигателя;

_ном -коэффициент полезного действия электродвигателя.

I_ном=4,5/(1,73·0,38·0,73·0,75)=12,48 А

Пусковой ток двигателя, I_п , А, рассчитаем по формуле:

I_п = I_п/I_ном ģ I_ном, (6)

где I_п/I_ном – кратность пускового тока.

I_п=7,5·12,48 =93,6 А

Выбор остальных двигателей и расчет токов аналогичен, данные заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Поз. обо- значение	Тип электродвигателя	Рном , кВт	nном , мин	cos ном , о.е.	ном , о.е.	Iп/Iном , о.е.	Iном , А	Iп , А
М1	АИР132S2	4,5	2890	0,73	0,75	7,5	12,48	93,6
М2	АИР56А2	0,18	2730	0,78	0,65	5,0	0,54	2,7

2.5 Разработка схемы управления и ее работа

Схему управления станка вертикально-сверлильного 2А135 составим в соответствии с предложениями по модернизации.

Схема электрическая принципиальная станка вертикально-сверлильного 2А135 после модернизации представлена на листе 1 графической части проекта.

При включении вводного автомата подготавливаются к включению силовые цепи, и подается питание на цепи управления и местного освещения.

При дожиме рукоятки «вправо», срабатывает микропереключатель SQ3 и подается питание на катушку герконового реле KV1, которое, включившись, становится на самопитание и замыкает свои контакты в цепях управления тиристорами. При этом включается тиристорный пускатель. Его работу рассмотрим на примере фазы А.

При прохождении положительной полуволны на управляющий електрод тиристора VS1 через диод VD2, резистор R1 и замкнутый контакт KV1.1 подается положительное напряжение, а так как в этот момент VS1 включен прямо, то это является условием его открытия. При этом ток проходит по цепи: фаза А, открытый тиристор VS1, обмотка двигателя, открытый тиристор фазы А, в которой в этот момент проходит отрицательная полуволна. При отрицательной полуволне в фазе А на тиристор VS2 из фазы с положительной полуволной через обмотку двигателя, диод VD1, замкнутый контакт KV1.1, ограничивающий резистор R1 подается положительное напряжение, а так как в этот момент он включен прямо, то VS2

открывается и ток проходит по цепи: фаза, в которой проходит положительная полуволна, ее открытый тиристор, обмотка электродвигателя, открытый тиристор VS2, фаза А. Работа остальных тиристорных блоков аналогична. Таким образом, тиристорный пускатель открывается и вклю-чает электродвигатель главного привода.

В то же время, при включении реле КV1, размыкается его контакт в цепи реле КV2, запрещая их одновременное включение.

При переводе рукоятки влево нажимается микропереключатель SQ2, который своими контактами разрывает цепь реле KV1 и включает реле KV2, что приводит к включению тиристорного пускателя и пуска двигателя в другую сторону.

При автоматическом реверсировании шпиндель зажимает микропереключатель SQ2, и происходит то же, что и при ручном реверсировании. Остановка двигателя может производиться вручную, либо автоматически. Вобоих случаях это происходит нажатием микропереключателя SQ1.

Насос охлаждения М2 включается переключателем SA1. Лампа местного освещения включается переключателем SA2.

Для защиты от коротких замыканий служат автоматические выключатели QF2 и QF3, а также предохранители цепей управления и местного освещения. От перегрузок двигателя главного привода защищает тепловое реле КК.

2.6 Выбор элементов схемы

В ходе выбора элементов схемы управления ориентируемся на наиболее новые аппараты с как можно меньшей потребляемой мощностью, габаритами и расходом проводниковых материалов.

Тиристоры VS1 – VS6 в силовой цепи электродвигателя главного движения выбираем по условиям:

- по номинальному току тиристора:

I_ном.т.=(0,5∙I_max.кр.)/(2∙К_о∙К_Q∙K_α∙K_Ф) , (7)

где I_ном.т. – номинальный ток тиристора, А;

I_max.кр – максимально возможный кратковременный ток через тиристор, А;

К_о – коэффициент, учитывающий условия охлаждения, К_о=0,5;

К_Q - коэффициент, учитывающий загрузку тиристора в зависимости от температуры окружающей среды, К_Q=1;

К_α - коэффициент, учитывающий угол открытия тиристора, К_α=1;

К_ф – коэффициент отклонения формы анодного тока тиристора от прямоугольной , К_ф =1,1.

- по напряжению:

U_{обр.ном.т} 1,1∙ ∙U_ном.c. , (8)

где U_{обр.ном.т} – номинальное обратное напряжение тиристора, В;

U_ном.c. – напряжение питающей сети, кВ.

По условиям (7), (8):

I_ном.т.=(0,5∙93,6)/(2∙0,5∙1∙1∙1,1)=42,6 А

I_ном.т 42,6 А

U_{обр.ном.т} 1,1∙ ∙380=591,1 В

U_{обр.ном.т} 591,1 В

Так как в схеме не предусмотрены R-C цепочки для защиты от перенапряжений, то обратное номинальное напряжение тиристоров завышаем на два класса выше и принимаем равным 800 В.

Исходя из полученных условий по [ ] выбираем тиристоры марки 2Т132-50-1 с I_ном.т.=50 А, U_{обр.ном.т}=800В, I_упр.т=110 мА, U_упр.т=3,5 В.

Выбор остальных тиристоров аналогичен, параметры выбранных тиристоров сводим в таблицу 4.

Таблица 4

Поз. обозначение	Марка тиристора	Iном.т , A	Uобр.ном.т , B	Iупр.т , A	Uупр.т , B	Iтах.кр, А
VS1-VS10	2T132-50-1	50	800	0,11	3,5	93,6

Выбор диодов для тиристорного пускателя производим по условиям:

U_{обр.доп.}≥ ·U_с , (9)

где U_{обр.доп.} - обратное допустимое напряжение диода, В.

I_пр.доп≥I_упр.т , (10)

где I_пр.доп - допустимый прямой ток диода, А.

U_{обр.доп.}≥1,41·380=537,4 В

I_пр.доп≥0,11 А

По [ ] выбираем диоды марки КД105В с I_пр.доп=0,3 A, U_обр=600B.

Параметры выбранных диодов заносим в таблицу 5

Таблица 5

Поз. обозначение	Марка диода	Iпр.доп , A	Uобр , B	Iупр.т , A
VD1-VD10	КД105В	0,3	600	0,11

Выбор резисторов для тиристорного пускателя производим по следующим условиям:

- по сопротивлению:

R_р=(0,05∙U_max-U_упр.т.)/(1,1∙I_упр.т.) , (11)

где R_р – номинальное сопротивление резистора;

U_упр.т – напряжение управления тиристором, В.

- по мощности рассеивания, Р_рас, Вт:

Р_рас I²_упр.т.∙R_р, (12)

Максимальное значение напряжения сети U_тах , В, находим по формуле:

U_тах= ·U_с (13)

U_тах=1,41·380=535,8 В

По выражениям (12) и (13) определяем:

R_р=(0,05∙535,8-3,5)/(1,1∙0,11)=192,5 Ом

R_р 192,5 Ом

Р_рас 0,11²∙192,5=2,33 Вт

Р_рас 2,33 Вт

Так как Р_рас 2 Вт, то выбираем резисторы С5-35В с R_р=200 Ом и Р_рас = 3Вт. Параметры выбранных резисторов заносим в таблицу 6.

Таблица 6

Поз. обозначение	Марка резистора	Rp , Ом	Ррас ,Bт
R1-R5	С5-35В	200	3

Выбор герконовых реле для тиристорного пускателя произведем по условиям:

- по напряжению катушки реле:

U_ном.к.р U_ном.у.у , (14)

где U_ном.к.р – номинальное напряжение катушки реле, В;

U_ном.у.у – напряжение цепи управления, В.

- по току контактов реле:

I_{ном.к.р.} I_дл.к.ц, (15)

где I_{ном.к.р.} – номинальный ток контактов реле, А;

I_дл.к.ц – длительный расчетный ток коммутируемой цепи, А.

Так как в цепях управления присутствуют как замыкающие, так и размыкающие контакты реле KV1 и KV2, то необходимо использовать по два герконовых реле для каждого тиристорного пускателя с замыкающими и размыкающими контактами.

Для реле KV1 длительным током контактов является ток управления тиристоров, отсюда: