2.5 Разработка схемы управления и описание ее работы

Разработку схемы электрической принципиальной специализированно-фрезерного станка модели 676 ведём согласно с предложениями по модернизации. Схему электрическую принципиальную после модернизации покажем на листе 1 графической части проекта.

Работа схемы заключается в следующем:

Подключение к сети электрического станка производим с вводного выключателя QF1, далее включаем автоматический выключатель QF2 и подаем питание на силовую цепь главного привода. Питание цепи управления осуществляется с помощью понижающего трансформатора TV 380В/36В. Нажатием на кнопку SB2 «пуск» получают питание пускатель КМ1 и катушки тепловых реле КК1 и КК2. Пускатель КМ1 своими контактами шунтирует кнопу SB2 «пуск» и включает электродвигатель М1 и электронасос М2. Переключение скоростей производится трёхпозиционным пакетным переключателем SA3.

Нажатием на кнопку SB1 «стоп» подача питания на КМ прекращается, соответственно размыкаются его контакты, тем самым отключая электродвигатели от сети.

При необходимости, электронасос М2 может быть отключен от сети пакетным выключателем SA3.

В схеме управления присутствует микровыключатель SQ, который является конечным выключателем и используется для обеспечения точной остановки механизма.

Оснащение рабочего места станка обеспечивается светильником местного освещения с энергосберегающей лампой EL1, которое питается от понижающего разделительного трансформатора TV и включается выключателем SA1.

Защиту понижающего разделительного трансформатора TV в первичной обмотке, производим плавкими предохранителями FU1 и FU2, а защиту цепи местного освещения FU3.

Защиту силовой цепи и понижающего разделительного трансформатора TV1 от токов короткого замыкания и перегрузок осуществляется с помощью автоматического выключателя QF2.

Защита электродвигателей М1 и М2 осуществляется с помощью тепловых реле KK1 и КК2.

2.6 Выбор элементов схемы управления

Произведём выбор элементов схемы управления.

Выбираем магнитный пускатель. Для этого находим номинальные токи двигателей М₁ и М₂, так как магнитный пускатель включает оба двигателя.

I_ном. = P_ном./(1,73 · U_ном.с. · η· cosφ) (5)

где U_ном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;

сosφ_ном.- номинальный коэффициент мощности двигателя, о.е.;

η_ном. – номинальный коэффициент полезного действия двигателя, о.е.

По условию (5) получим:

I_ном.1 = 5,50/(1,73·0,4·0,85·0,85) = 11 А

I_ном.2 = 0,09/(1,73·0,4·0,74·0,6) = 0,30 А

Магнитный пускатель выбираем по условиям:

I_ном.п.≥ I_ном. (6)

I_ном.п.≥ (11+0,30) = 11,30

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ221002А с I_ном.п.= 22 А.

Так как магнитный пускатель имеет тепловой расцепитель, выбираем его по условия:

I_{ном.т.р.} ≥ I_ном. (7)

I_{ном.т.р.} ≥ (11+0,30) = 11,3

Выбираем РТЛ102204 с I_{ном.т.р.} = 25 А.

I_{ном.т.э.р.} ≥ I_ном. (8)

I_{ном.т.э.р.} ≥ (11+0,30) = 11,3

Выбираем I_{ном.т.э.р.} = 16 А с пределом регулировании 13-18 А.

Мощность контактов магнитного пускателя равна 11 Вт.

Таблица 4

Поз. обозначение	Марка пускателя	Марка теплового расцепителя	Iном.т.р., А	Iном.п., А	Iном.т.э.р., А	Предел регулирования
КМ	ПМЛ221002А	РТЛ102204	22	25	16	13-18

Выбор лампы местного освещения ЕL1 производим по условиям:

- по мощности;

- по номинальному напряжению:

U_{ном.л.м.о.}≥U_ц.м.о., (9)

где U_{ном.л.м.о} – номинальное напряжение лампы, В;

U_ц.но – напряжение цепи местного освещения, В.

U_{ном.л.м.о}≥36 В

Выбираем энергосберегающую лампу местного освещения EL1 марки

SP-15, с U_{ном.л.м.о.}=36 В, P_{ном.л.м.о.}=15 Вт. Данные заносим в таблицу 5.

Таблица 5

Поз. обозначение	Марка лампы	Uном.л.м.о., В	Pном.л.м.о., Вт
EL1	SP-15	36	15

Выбор переключателя SA1 производим по следующим условиям:

- по назначению;

- по конструктивному исполнению;

- по рабочему напряжению:

U_{ном.пер}≥U_ком.ц. ; (10)

- по току контактов переключателя

I_{ном.к.пер}≥I_дл.к.ц , (11)

где U_{ном пер} - номинальное напряжение переключателя, В;

U_ком.ц. - номинальное напряжение коммутируемой цепи, В;

I_{ном.к.пер} - номинальный ток переключателя, А.

Покажем выбор переключателя SA1, коммутирующего цепь лампы местного освещения EL1. Длительный ток коммутируемой цепи в данном случае равен току лампы местного освещения EL, определяем по формуле:

I_дл.к.ц.= Р_EL1/U_л.м.о. (12)

I_дл.к.ц= 15/36=0,41 А

Выбор производим по условиям (12, 13):

U_{ном.пер}≥36 В

I_{ном.к.пер}≥ 0,41 А

Выбираем переключатель SA1 марки ПТ2-1 U_{ном.пер.}= 36В, I_{ном.к.пер}= 2 А. Данные заносим в таблицу 6.

Выбор пакетного выключателя SA2 и пакетного переключателя SA3 аналогичен выбору SA1.

Таблица 6

Поз. обозначение	Тип переключателя	Uном,пер, В	Iном.к.пер , А	Iдл.к.ц. , А
SA1	ПТ2-1	36	2	0,41
SA2	ПП3-10 исп.1	380	10	0,30
SA3	ПП3-16/H2 исп.3	380	16	11

Выбор кнопок управления производим по условиям:

- по виду и цвету толкателя;

- по номинальному напряжению:

U_ном.кн.. ≥ U _ц.у. , (13)

I_{ном.кн..} ≥ I_дл.к.ц , (14)

где U_ном.к.н - номинальное напряжение кнопки, В;

I_ном.к.н - номинальный ток контактов кнопки, А;

Производим выбор кнопки SB1. Длительный ток коммутируемой цепи I_дл.к.ц., А, определяем по формуле:

I_дл.к.ц=P_{потр.км} /U_ц.у , (15)

I_дл.к.ц=11/36=0,305 А

По условиям (17) и (18):

U_{ном.к.н.}.≥36В

I_{ном.кн..}≥0,305А

Выбираем кнопку SB1 марки КЕ183У3 исп. 2 с I_ном.кн.=6А, U_ном.кн.=36 В. Выбор остальных кнопок аналогичен, данные заносим в таб­лицу 8.

Таблица 8

Поз. обозна­чение	Марка кнопки	Вид управляю­щего элемента	Цвет управляющего элемента	Кол. зам. контактов	Кол. раз. контактов
SB1	КЕ011У3 исп. 4	Цилиндрический	Черный	1	-
SB2	КЕ183У3 исп. 2	Грибовидный	Красный	-	1

Выбор конечного выключателя производим по условиям:

U_{ном.кон.в.}≥U_{ном.ц.у.}, (16)

I_{ном.кон.в.}≥I_дл.к.ц , (17)

где U_{ном.кон.в.}– номинальное напряжение конечного выключателя, В;

I_{ном.кон.в.}– номинальный ток конечного выключателя, А.

Покажем выбор SQ1:

U_{ном.кон.в.}≥36В

Длительный ток коммутируемой цепи равен:

I_дл.к.ц.= Р_потр.KV1+P_ном.м.о/U_{ном.ц.у.} (18)

I_дл.к.ц.=11+15/36=0,722 А

Выбираем конечный выключатель SQ1 марки ВПК2110У2 с U_{ном.кон.в.}=36В,

I_{ном.кон.в.}=4А, с усилием нажатия F=10H. Данные заносим в таблицу 9.

Таблица 9

Поз. обозначение	Марка конечного выключателя	Uном.кон.в., В	Iном.кон.в., А
SQ1	ВПК2110У2	36	4

Выбор понижающего трансформатора для питания цепей управления и местного освещения производим по условиям:

- по напряжению обмоток:

U_{ном.1тр.} ≥ U_ном.с ; (19)

U_{ном.2тр.} ≥ U_р.2TV ; (20)

- по мощности трансформатора:

S_ном.тр.≥S_расч.1 ; (21)

где U_{ном.1тр.} - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора, В;

U_{ном.2тр.} - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

U_р.2TV - номинальное напряжение вторичной обмотки питания выпрямителя, В;

U_{ном.2м.о.} - номинальное напряжение вторичной обмотки питания местного освещения, В;

S_ном.тр. - номинальная мощность трансформатора, В∙А;

S_расч.1 - полная расчетная нагрузка первичной обмотки трансформатора, В∙А.

Расчетную нагрузку трансформатора S_расч.1, В∙А, определяем по формуле:

S_расч.1 =S₂/η_тр , (22)

где S₂ - суммарная полная мощность нагрузки вторичных обмоток, ВА;

η_тр - коэффициент полезного действия трансформатора, о.е.

Суммарную мощность нагрузки S₂, ВА, определяем по формуле:

S₂= K_u ·(I_км∙ U_ц.у )+ I _л.м.о ·U_{ном.л.м.о} (23)

где К_u – коэффициент соотношения напряжений, о.е., принимаем К_u=1,23;

I _л.м.о – ток лампы местного освещения, А;

Произведем выбор трансформатора TV1по формуле (25) получаем:

S₂ = 1,23∙((11/36)∙36)+0,41∙36 = 28,04 В∙А

Принимаем η_тр.=0,87.

По формуле (24) получаем:

S_расч.1 =28,04/0,87 = 32,22 В∙А,

По условиям (21), (22), (23):

U_ном.1тр ≥ 380 В

U_ном.2тр ≥ 36 В

S_ном.тр. ≥ 32,2 В∙А

Выбираем понижающий трансформатор TV1 марки ОСМ1-0,063 с S_ном=3В∙А,U_ном.1тр=380 В, U_ном.2тр=36 В.

Данные заносим в таблицу 10.

Таблица 10

Поз. обозначение	Марка трансформатора	Uном.1тр, В	Uном.2тр, В	Sном.тр, В∙А
TV1	ОСМ1-0,063	380	36	63