Расчет радиально-сверлильного станка модели 2А55

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Краткая техническая характеристика основных узлов радиально – сверлильного станка модели 2А55
2 Проектирование режимов работы радиально – сверлильного станка модели 2А55
3 Требования к электроприводу и автоматики радиально – сверлильного станка модели 2А55
4 Выбор рода тока и напряжения
5 Режимы работы двигателей радиально – сверлильного станка модели 2А55
6 Назначение стенда
7 Описание работы принципиальной электрической схемы радиально – сверлильного станка модели 2А
8 Описание работы схемы стенда
9 Расчет и выбор электрических аппаратов
9.1 Расчет и выбор магнитных пускателей
9.2 Расчет и выбор светодиодов
9.3 Расчет и выбор кнопок
9.4 Расчет и выбор трансформатора
9.5 Расчет и выбор промежуточных реле
9.6 Расчет и выбор выпрямителя
10 Расчет и выбор защитной аппаратуры
10.1 Расчет и выбор автоматических выключателей
11 Расчет и выбор проводов
12 Техника безопасности при работе со стендом
13 Экономическая часть
13.1 Расчет затрат на покупку и сборку стенда
13.2 Определение и планирование годового фонда заработной платы
13.3 Расчет труда работника за год
13.4 Расчет материальных затрат
13.5 Смета готового электрифицированного стенда управления радиально – сверлильным станком модели 2А55
Приложение – А. Спецификация выбранного оборудования
Заключение
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
В данном дипломном проекте мне было предложено рассмотрение схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55. На прежде, чем вплотную заняться изучением данной модели станка, хотелось бы привести общие данные о металлорежущих станках, о их маркировке. Также будут перечислены все группы и подгруппы металлорежущих станков.
Металлорежущие станки, в зависимости от вида обработки детали, делят на девять групп:
1) Токарные;
2) Сверлильные и расточные;
3) Шлифовальные, полировальные, доводочные, заточные;
4) Электрохимические и электрофизические;
5) Зубо – и резьбо – обрабатывающие;
6) Фрезерные;
7) Строгальные, долбежные, протяжные;
8) Разрезные;
9) Разные.
Каждую группу делят девять типов, которые в свою очередь характеризуют назначение станков, их компоновку, степень автоматизации или вид применяемого инструмента.
Так как в данном дипломном проекте предусмотрена тема радиально – сверлильного станка модели 2А55, то не стоит приковывать внимание на остальных металлорежущих станках. С этого момента сосредоточим свое внимание на группе сверлильных и расточных станков.
Перечислим выше упомянутые девять типов сверлильных и расточных станков:
1) Настольно и вертикально сверлильные
2) Одношпиндельные
3) Многошпиндельные
4) Координатно – расточные
5) Радиально и координатно – сверлильные
6) Расточные
7) Отделочно – расточные
8) Горизонтально – сверлильные
9) Разные сверлильные
Обозначение модели станка состоит из сочетания трёх или четырех цифр и букв. Первая цифра означает номер группы, вторая – номер типа станка, а последние одна или две цифры – наиболее характерные технологические параметры станка. Например: 2Н125 означает вертикально – сверлильный станок с наибольшим условным диаметром сверления 25 мм.
Буква, стоящая после первой цифры, указывает на различное исполнение и модернизацию основной базовой модели станка.
Буква в конце цифровой части, означает модификацию базовой модели, класс точности или его особенности.
Классы точности станков обозначают:
1) Н – нормальной;
2) П – повышенной;
3) В – высокой;
4) А – особой точности;
5) С – особо точные станки.
Принята следующая индексация моделей станков с программным управлением:
1) Ц – с цикловым управлением;
2) Ф1 – с цифровой индексацией положения, а также с предварительным набором координат;
3) Ф2 – с позиционной системой ЧПУ;
4) Ф3 – с контурной системой ЧПУ;
5) Ф4 – с комбинированной системой ЧПУ.
Например: 2Р135Ф2 – вертикально – сверлильный станок, с револьверной головкой, крестовым столом и с позиционной системой числового программного управления.
Станки также подразделяют на широкоуниверсальные, универсальные ( общего назначения ), специализированные и специальные.
Далее речь пойдет только о сверлильных станках. Будет рассказано о их специализации, назначении, какие операции на них могут выполняться, какие главные и вспомогательные движения у этого станка, и также будет затронута тема перспектива развития станков в будущем.
Сверлильные станки— многочисленная группа металлорежущих станков предназначенных для получения сквозных и глухих отверстий в сплошном материале, для чистовой обработки (зенкерования, развертывания) отверстий, образованных в заготовке каким-либо другим способом, для нарезания внутренних резьб, для зенкования торцовых поверхностей.
Применяя специальные инструменты и приспособления, на сверлильных станках можно растачивать отверстия, вырезать отверстия большого диаметра в листовом материале («трепанирование»), притирать точные отверстия и т. д.
Сверлильные станки используют в механических, сборочных, ремонтных и инструментальных цехах машиностроительных заводов.
На сверлильных станках обработка отверстий производится сверлами зенкерами, развертками, зенковками и другими инструментами, нарезание резьбы — метчиками.
В сверлильных станках главное движение и движение подачи сообщаются инструменту.
В сверлильных станках главное движение и движение подачи сообщаются инструменту.
К станкам общего назначения относятся вертикально – сверлильные и радиально – сверлильные станки. Существуют также горизонтально – расточные и координатно – расточные станки. Эти станки также относятся к группе сверлильных станков.
Горизонтально – расточные станки – это такие станки, на которых производят обработку внутренней цилиндрической поверхности корпусов электрических машин. Применяются в электромашиностроении.
Координатно – расточные станки – это такие станки, на которых можно производить сверление, разметку, а также всевозможные расточные работы и фрезерование торцевыми фрезами. Но всё же в большей степени применяются для обработки деталей с повышенной точностью ( в пределах 0,005 – 0,01 мм.) без предварительной разметки поверхности деталей и без применении кондуктора.
Сейчас мы опишем все то, из чего состоит радиально – сверлильный станок. Он состоит из восьми главных частей:
1) Фундаментная плита;
2) Пустотелая гильза;
3) Вертикальный винт механизма перемещения;
4) Горизонтальный рукав (траверс);
5) Шпиндельная бабка (сверлильная головка);
6) Главный электродвигатель;
7) Шпиндель;--PAGE_BREAK--
8) Стол.
Заключительная часть введения заключается в более подробном описании работы станка. Будет соблюдена последовательность работы механизмов. Также будут описаны некоторые технические характеристики станка. Итак, описание работы станка:
Станок состоит из фундаментной плиты с установленной на ней неподвижной колонной, на которую надета пустотелая гильза. Гильза может повертываться вокруг колонны на 360/>. На гильзу надет горизонтальный рукав (траверс), который можно опускать и поднимать вдоль колонны с помощью вертикального винта механизма перемещения. Закрепление гильзы с рукавом на колонне (зажим колонны) производится разрезным концом, которое стягивается посредством дифференциального винта, вращаемого вручную или отдельным электродвигателем.
По горизонтальным направляющим рукава может перемещаться в радиальном направлении шпиндельная бабка (сверлильная головка). Обрабатываемая деталь устанавливается на столе. От главного электродвигателя сообщается вращение шпинделю и производится подача инструмента (сверла).
Что касается перспектив развития металлорежущих станков и сверлильных в частности, то такие страны, как Италия, Франция, Япония и Россия шагают семимильными шагами. Работа по усовершенствованию станков продвигается вперед. Необходимо признать, что такие сверлильные станки, как модели 2А55, 2М55 и др., потерпели многократный психологический износ. Оборудование их устарело и в обращении не является эффективным. Сам процесс изготовления этих станков ушел в глубины ХХ века.
На носу начало ХIХ века. В процессы изготовления станков и их оборудования вводятся электронные платы, чипы. Сам процесс изготовления станков практически исключает участие человека. Все настолько автоматизировано, что даже становится страшно. За последние 15 – 20 лет научно технический прогресс (НТР) человечества настолько прыгнул вверх, что этого раньше и представить было нельзя. Но начнем конкретно говорить о модернизации сверлильных станков.
В недавнем времени в Италии была выпущена серия сверлильных станков, под названием Evolution (от англ. “Эволюция”). И надо отметить, что название серии себя оправдывает. Усовершенствовано практически все. Вводится не автоматический и не ручные режимы работы, а программное обеспечение. В детали модернизации вдаваться не буду. Хочу лишь отметить, что в будущем будет происходить все более и более усовершенствование станков и всего оборудования в целом.
1 КРАТКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ УЗЛОВ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55
В данном разделе дипломного проекта требуется:
1) Описать работу двух – трёх узлов станка;
2) Обозначить все технические характеристики станка.
Что касается описания работы узлов станка, то я выбрал описание двух, наиболее важных на мой взгляд узлов радиально – сверлильного станка модели 2А55:
1) Зажим рукава на колонне и механизм его подъёма;
2) Перемещение и зажим сверлильной головки.
Начнем описание работы зажима рукава и механизма его подъёма:
Рукав охватывает колонну и перемещается по ней в вертикальном направлении. По направляющим рукава в радиальном направлении перемещается сверлильная головка. Специальная шпонка, входящая в паз колонны, препятствует повороту рукава вокруг колонны. Во всех случаях, когда рукав не перемещается на колонне, он зажат на ней, что разгружает шпонку от усилий, возникающих при сверлении, и обеспечивает полную безопасность работы на станке работающего.
Перемещение рукава по колонне производится при помощи механизма подъёма. Механизм зажима рукава сблокирован с механизмом подъёма таким образом, что освобождение рукава, его перемещение и зажим осуществляются автоматически и в одном цикле от одной команды.
Основными элементами механизма подъёма являются винт, приводимый во вращение редуктором, и грузовая гайка. Грузовая гайка имеет отъёмный фланец, который на двух упорных подшипниках заперт во втулке с помощью гайки. Наличие отъёмного фланца, с которым гайка связана торцевыми зубьями, позволяет частично компенсировать ошибки, связанные с перекосами винта относительно оси втулки.
В начале вращения винта грузовая гайка ничем не удерживается от проворота и начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка в это время передвигается по винту, так как закрепленная на ней шпонка входит в паз неподвижной втулки, чем удерживает гайку от вращения.
Перемещаясь по винту, гайка поворачивает рычаг, вал и кулак, который освобождает ролик, в результате чего разгружаются болты. Расточенная часть рукава, прорезанная по всей длине, вследствие своей упругости разжимается до упора в головки болтов и гайки. При этом рукав растормаживается относительно колонны.
В момент, когда рукав полностью от зажима, шпонка своим выступом (верхним или нижним – в зависимости от направления вращения винта, т.е. от направления перемещения рукава) подходит к выступу грузовой гайки и останавливает её вращение. Так как гайка застопорена, а винт вращается, начинается перемещение рукава.
После окончания перемещения винт не останавливается, а автоматически не реверсируется. При этом перемещение рукава немедленно прекращается, так как выступы шпонки гайки отходят друг от друга, вследствие чего грузовая гайка начинает вращаться вместе с винтом. Вспомогательная гайка при этом перемещается по винту в обратном направлении, поворачивая вал, рычаг и кулак. Под давлением выступа кулака на ролик, рычаги поворачиваются вокруг осей и затягивают болты. Рукав с большой силой стягивается между головами болтов и гайками на болтах, осуществляя жесткий зажим рукава на колонне.
Гайки на болтах отрегулированы так, чтобы обеспечить необходимую жёсткость зажима. В этом положении они заштифтованы. Величина зазора между рукавом и колонной, определяемая затяжкой гаек, должна иметь определенную величину для того, чтобы перемещение проходило плавно, без рывков и не вызывало перегрузку привода механизма подъема.
Управление циклом обеспечивается четырьмя конечными выключателями, на которые воздействуют кулачки, насаженные на вал зажима.
В крайних положениях рукава на колонне (либо верхнем либо нижнем) штанги воздействуют наконечные выключатели, которые разрывают цепь питания электродвигателя редуктора.
Износ резьбы грузовой гайки не приводит к падению рукава, так как при аварийном опускании рукава на несколько миллиметров, кулак поворачивается и своим дополнительным выступом автоматически зажимает рукав на колонне.
Смазка механизма подъема производится с помощью пресс – масленки, установленный в гайке. Ось ролика смазывается отдельной пресс – масленкой. Смазка колонны осуществляется с помощью плунжерного насоса, который подает масло в кольцевую трубку, расположенную под уплотнением в верхней части бочки рукава. Насос подает порцию масла в трубку при повороте кулака, который регулированным винтом нажимает на плунжер насоса. Несколько выше располагается пластмассовый резервуар для масла.
Во избежание попадания частиц грязи между трущимися частями рукава и колонны на бочке рукава сверху и снизу укреплены сальниковые уплотнения.
Начнем описание перемещения и зажима сверлильной головки:
Сверлильная головка размещена на направляющих рукава, по которым легко перемещается в радиальном направлении. Легкое перемещение сверлильной головки обеспечивается применением комбинированных направляющих качения – скольжения. В отжатом положении между нижними направляющими скольжения головки и рукава имеется зазор: 0,03 – 0,05 мм, а по верхней направляющей рукава сверлильная головка перекатывается на двух роликах. Трение между боковыми направляющими не затрудняет перемещения, так как центр тяжести головки располагается примерно в плоскости этих направляющих.
Ролики установлены с помощью шарикоподшипников на эксцентриковых осях. Поворотом эксцентриковых осей регулируется зазор между нижними направляющих скольжения. Этот зазор должен быть одинаковым с обеих сторон головки, так как в противном случае при зажиме головки ось шпинделя будет смещаться (в продольной плоскости станка). Регулировка осуществляется поворотом червяка.
Регулировка зазора между боковыми направляющими осуществляется поворотом эксцентриковых осей, которые по окончании регулировки необходимо застопорить винтом.
При зажиме сверлильная головка поднимается вверх до выборки люфта между нижними направляющими рукава и головки. Зажим осуществляется с помощью эксцентрикового механизма. При повороте вала поворачивается соединенная с ним шпонкой эксцентриковая втулка, вращающиеся в эксцентриковой втулке на иголках. При повороте вала, благодаря эксцентриситету втулки, нажимной элемент через пяту упирается в верхнюю направляющею рукава, заставляя головку приподниматься вверх.
Поворот вала осуществляется гидроцилиндром, через рейку, нарезанную на штоке поршня и шестерню. Охлаждающая эмульсия в гидроцилиндр подается от электрозолотника управления, расположенного в гидропанели.
Смещение оси вала зажима относительно вертикальной плоскости направляющих и конструкция нажимной пяты создают в момент зажима головки горизонтальную составляющую усилия зажима, обеспечивающую постоянный прижим головки к боковым направляющим рукава. Помимо повышения эффективности зажима такая конструкция обеспечивает стабильное положение оси шпинделя в поперечной плоскости радиально – сверлильного станка модели 2А55.
Команда на зажим шпиндельной головки подается нажатием на кнопку SB 1, расположенной на пульте управления в центре маховика ручного перемещения головки. На этом пульте имеются 2 кнопки (SB 1 и SB 2) с помощью которых можно осуществлять отжим головки при зажатой колонне либо её отжим. При неработающей гидравлике зажим головки можно осуществлять вручную. Для этого на свободном конце вала зажим профрезерован квадрат под ключ. Гидравлика включается при нажатии на кнопку “Пуск” пульта управления, расположенного в правой нижней части передней плоскости шпиндельной головки.
Далее мы рассмотрим основные технические характеристики радиально – сверлильного станка модели 2А55:
Таблица 1.1 — Краткая техническая характеристика радиально – сверлильного станка модели 2А55
Параметры
Размеры, мм
1
2
Наибольший условный диаметр сверления в стали
50
Расстояние от оси шпинделя до направляющей колонны
375 — 1600
Расстояние от нижнего торца шпинделя до рабочей поверхности плиты ( или до головки рельса )
450 — 1600
Наибольшее вертикальное перемещение рукава на колонне
750    продолжение
--PAGE_BREAK--
Наибольшее горизонтальное перемещение сверлильной головки
по рукаву ( или рукава на колонне )
1225
Наибольшее вертикальное перемещение шпинделя
-
Лопус Морзе отверстия шпинделя
5
Число скоростей шпинделя
21
Частота вращения шпинделя, об/мин
20 — 2000
Число подач шпинделя
12
Частота подач шпинделя, об/мин
0,056 – 2,5
Наибольшая сила подачи, МН
20
Мощность электродвигателя привода главного движения, кВт
5,5
Габариты длинны
2625
Габариты ширины
1020
Габариты высоты
3430
Масса, кг
2500
2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55
Различают два возможных режима работы любого станка:
1) Рабочий режим работы;
2) Наладочный режим работы.
Рабочий режим работы характеризуется выполнением режимов резания на станках, т.е. осуществлением обработки деталей.
Наладочный режим выполняется после различных видов режимов работ и заключается в проверке готовности станка и двигателей к работе по обработке деталей, т.е. после выхода из строя двигателей и поломки всего станка в целом, изучается и устраняется причина поломки станка, а после этого выполняется проверка работы станка. Именно так осуществляется наладочный режим работы станка.
Любой станок, как правило, может работать либо в одном, либо в двух режимах (ручном и автоматическом, ручном и полуавтоматическом, ручном, автоматическом).
Рабочий режим подразделяется на 3 режима работы:
1) Ручной режим работы;
2) Автоматический режим работы;
3) Полуавтоматический режим работы.
При ручном режиме работы обработки детали выполняется от кнопок на включение и отключение главного и вспомогательного двигателей, участвующих в обработке деталей.
При автоматическом режиме работы станка процесс обработки детали осуществляется практически без участия человека.
При полуавтоматическом режиме работы станка часть работ выполняется оператором (рабочим) вручную с элементами автоматики.
В принципиальной электрической схеме станка нет избирателя управления. Но существует крестовой пакетный переключатель марки ПВ 2 – 16, который в схеме обозначается S. У этого переключателя существует 4 рабочих положения (влево – S1, вправо – S2, вверх – S3, вниз – S4) и одно нейтральное положение. При помощи данного переключателя мы можем подготавливать двигатель к работе и включать его в работу, и ограничивать перемещение рукава на траверсе.
Исходя из этого, можно причислить данную схему к двум режим работы:
1) Ручной режим работы станка;
2) Полуавтоматический режим работы станка.
С одной стороны, мы можем причислить ручной режим работы станку, так как переключение переключателя производится при помощи человека без вмешательства автоматики.
С другой стороны, мы можем причислить полуавтоматический режим работы станку, так как в схеме задействованы элементы автоматики, а именно конечные выключатели (SQ 1, SQ 2, SQ 3, SQ 4), которые служат для ограничения перемещения траверсы в крайние нижние и верхние положения.
И тот и другой выбор режима работы станка будет верен. Поэтому не будет считаться ошибкой то, что выбор был произведен в одну или в другую сторону.
3 ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ И АВТОМАТИКИ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55
Существует определённый свод правил, который четко определяет требования к электроприводам и требования к автоматики всех станков. К электроприводам станков можно отнести следующее: Приводы подач, приводы подачи охлаждающей эмульсии и подачи смазочных материалов, привод шпинделя, перемещения столов и траверсы и т.д. К элементам автоматики станков можно отнести следующее: реле времени, конечные выключатели, путевые выключатели, переключатели, микропереключатели, приборы активного контроля и другие.
К электроприводам сверлильных станков предъявляются следующие требования:
1) Если на станке производится нарезание резьбы, то привод шпинделя должен быть реверсивным;
2) Схема управления должна ограничивать перемещения траверсы;
3) Должна быть предусмотрена блокировка, не допускающая включение двигателя перемещения траверсы, когда она зажата;
4) Не допускается работа станка с не зажатой колонной.
Диапазон регулирования скорости главного движения составляет: ( 100 – 120 ): 1.
Главный привод сверлильных станков осуществляется от асинхронных короткозамкнутых двигателей ( АД с КЗ ротором ).
Регулирование частоты вращения шпинделя производится переключением шестерён коробки передач.
Для уменьшения числа промежуточных передач в отдельных случаях возможно применять многоскоростные асинхронные двигатели.
Для привода перемещения рукава ( траверсы ) и зажима колонны применяют отдельные асинхронные электродвигатели.
Привод подачи сверлильных станков обычно выполняется от главного двигателя. Для этого коробка передач располагается на шпиндельной бабке ( сверлильная головка ). Общий диапазон регулирования скорости подачи для вертикально – сверлильных станков ( 2 – 24 ): 1, для радиально – сверлильных станков ( 3 – 40 ): 1.
Требования к автоматике радиально – сверлильного станка модели 2А55:
Элементами автоматики в схеме радиально – сверлильного станка модели 2А55 являются следующие элементы:
1) Конечные выключатели и переключатели;
2) Переключатели автоматического зажима и отжима.
Конечные выключатели (SQ1, SQ2, SQ3, SQ4) служат для ограничения перемещения траверсы в крайние нижние и верхние положения.
В схеме станка предусмотрены два переключателя автоматического зажима. Они предназначены для обеспечивания реверса двигателя, на подъём и опускания траверсы, зажима гайки в карман, после перемещения траверсы.
4 ВЫБОР РОДА ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ
Приступая к теме тока и напряжения, хотелось подробнее изучить историю открытия этих явлений. В данном пункте дипломного проекта будет рассказано о понятии тока и напряжении, о их разновидностях (родах), о единицах измерения, и т.д. Сначала расскажем о электрическом токе.
1) Понятие тока:
Слово “ток” означает движение или течение чего-то. Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле. Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока. Если полюсы соединить проводником, то под действием поля свободные заряженные частицы в проводнике будут двигаться, возникнет электрический ток.
2) История открытия и возникновения электрического тока в жизни человека:
До 1650 года — времени, когда в Европе пробудился большой интерес к электричеству, — не было известно способа легко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых, заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать создания все более простых и эффективных способов получения электрических зарядов.
Отто фон Герике придумал первую электрическую машину. Эта машина оказала большую помощь в экспериментальном изучении электричества, но еще более трудные задачи “хранения” и “запасания” электрических зарядов удалось решить лишь благодаря последующему прогрессу физики.
Первый кто открыл иную возможность получения электричества, нежели с помощью электризации трением, был итальянский ученый Луиджи Гальвани (1737-1798).
Итальянский ученый Алессандро Вольта(1745-1827) окончательно доказал, что если поместить лягушачьи лапки в водные растворы некоторых веществ, то в тканях лягушки гальванический ток не возникает. В частности, это имело место для ключевой или вообще чистой воды; этот ток появляется при добавлении к воде кислот, солей или щелочей.    продолжение
--PAGE_BREAK--
В начале 19 века Ганс Христиан Эрстед сделал открытие совершенно нового электрического явления, заключавшегося в том, что при прохождении тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле.
Спустя несколько лет, в 1831 году, Фарадей сделал ещё одно открытие, равное по своей значимости открытию Эрстеда. Фарадей обнаружил, что когда движущийся проводник пересекает силовые линии магнитного поля, в проводнике наводится электродвижущая сила, вызывающая ток в цепи, в которую входит этот проводник. Наведённая ЭДС меняется прямо пропорционально скорости движения, числу проводников, а также напряжённости магнитного поля. Перемещая вручную одиночный проводник или проволочную катушку в магнитном поле, больших токов получить нельзя. Более эффективным способом является намотка провода на большую катушку или изготовление катушки в виде барабана. Катушку затем насаживают на вал, располагаемый между полюсами магнита и вращаемый силой воды или пара. Так, в сущности, и устроен генератор электрического тока, который относится к механическим источникам электрического тока, и активно используется человечеством в настоящее время.
3) Роды тока:
В природе существует два рода тока, которые применяются до сих пор на производстве.
1) Переменный ток – это упорядоченное движение частиц, которые меняют свою величину и направление и имеет синусоидальную зависимость. Переменный ток различают одно и трёх фазный. На однофазном переменном токе могут работать различные электрические приёмники: катушки различных реле, магнитных пускателей, контакторов, реле времени, промежуточных реле и т.д. Трёхфазный переменный ток потребляют асинхронный двигатели с короткозамкнутым ротором, асинхронные двигатели с фазным ротором, трёх обмоточные трансформаторы. Потребители переменного тока могут питаться напряжениями: 24, 36, 110, 127, 220, 380, 660, 1000 В и выше. На электросхемах переменный ток обозначается так – ( ~ ). Вырабатывается переменный ток при помощи генераторов переменного тока, и транспортируется по воздушным и кабельным линиям непосредственно к потребителям.
2) Постоянный ток – это упорядоченное движение частиц, которые движутся в одном направлении, не меняя свою величину. Постоянный ток потребляют некоторые катушки промежуточных реле, указательных реле, реле напряжения и другие, которые относятся к универсальным аппаратам. Постоянный ток потребляют двигатели постоянного тока, генераторов постоянного тока, электромагниты или электромагнитные муфты. Потребители постоянного тока могут питаться напряжениями: 2, 4, 6, 12, 24, 48, 60, 110, 220, 380, 660, 1000 В и выше. На электросхемах постоянный ток обозначается так – (  ). Получить постоянный ток возможно получить при помощи соляных батарей, аккумуляторов и др. Также возможно из постоянного тока получить переменный ток. Это осуществляется включением в схему такого прибора, как уфометр. Также возможно из переменного тока получить постоянный ток. Это возможно при включении в схему выпрямительных диодов. Применяется постоянный ток в основном в телерадио – механике и также на трамвайных линиях.
4) Единица измерения тока, величина тока, измерение тока:
Единой единицей измерения силы тока является А – ампер.
Также существуют 3 величин ампер:
1) А – ампер;
2) кА – кило ампер;
3) мА – мега ампер.
Существуют также миллиамперы и микроамперы. Но их формулировка и использование в работе наименее редки.
Сила тока измеряется включением в цепь амперметра, который, будучи включенным, измерят величину силы тока на данном участке цепи.
5) Основные источники тока:
В настоящее время человечество использует четыре основные источника тока:
1) Статический ток;
2) Химический ток;
3) Механический ток;
4) Полупроводниковый ток (т.е. солнечные батареи).
Теперь пришла очередь вспомнить о напряжении:
1) Понятие напряжения:
Термин электрическое напряжение применяется при описании процессов в цепях не только постоянного, но и переменного тока, в линиях передач и антеннах. Напряжение — обобщенное понятие разности потенциалов.
2) История открытия напряжения:
Понятие об электрическом напряжении введено немецким физиком Георгом Симоном Омом ( 1787 – 1854 ), в предложенной им модели электрического тока для объяснения открытого им эмпирического закона (т.е. закон Ома). Годом открытия этого закона является 1826 год.
3) Понятие Закона Ома:
Сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна разности потенциалов между концами этого проводника (напряжению) U:
I = U/R.
4) Единица измерения напряжения, величина напряжения, измерение напряжения:
Единица электрического напряжения в Международной системе единиц: В – вольт.
Также существуют 3 величин вольт:
1) В – вольт;
2) кВ – кило вольт;
3) мВ – мега вольт.
Измерение напряжения на определенном участке цепи осуществляется при помощи подключения в цепь вольтметра.
5) Наиболее распространенные напряжения:
На производстве и в быту существуют 2 наиболее распространенных напряжения:
1) 220 Вольт;
2) 380 Вольт.
220 Вольт, большей своей частью, используется в частных домах, квартирах и т.д. Стоит заметить, что от сети 220 В питается большая часть цепей управления в схемах.
380 Вольт, используется преимущественно на производстве, в промышленности и т.д. Стоит отметить, что от сети 380 В питается большая часть силовых цепей в схемах.
Необходимым условием выполнения курсовой работы является выбор рода тока и напряжения.
Для радиально – сверлильного станка модели 2А55 мы выбираем трехфазное напряжение в 380 В переменного тока. На схеме станка это будет показано так:
380 В ~ .
Правильный выбор рода тока и напряжения напрямую зависит от правильности работы схемы. Неправильно выбрав напряжение и ток, мы подвергнемся поражению электрическим током и выходу из строя установленного оборудования. Исходя из этого можно сделать вывод:
Квалификация работника напрямую зависит, понесет ли предприятие расход (убыток), либо преуспеет в работе, тем самым обеспечив себе доход (прибыль).
Теперь выберем род тока и напряжения для радиально – сверлильного станка модели 2А55.
Принципиальная электрическая схема радиально – сверлильного станка модели 2А55 работает на трех фазном переменном токе и напряжением в 380 В. Но так, как схема будет модернизирована под электрифицированный стенд, то выбор рода тока и напряжения будет иным. Для питания схемы на стенде мы выбираем однофазный переменный ток и напряжением в 220 В. Естественно, что выбор оборудования будет отличаться от выбранного оборудования на принципиальной электрической схемы станка, работающей, как вы помните, на трех фазном переменном токе и напряжением в 380 В.
В схеме стенда будет 2 цепи:
1) Цепь, которая будет питать основное оборудование стенда, а именно:
а) Магнитные пускатели;
б) Промежуточные реле;
в) Автоматические выключатели.
Эта цепь будет питаться однофазным переменным током напряжением 220 В (от стандартной сети).
2) Цепь, которая будет питать светодиоды стенда, которые предназначены для обозначения контактов и сигнализации о работе стенда. Для этого в цепь однофазного переменного тока напряжением 220 В подключается понижающий трансформатор, который будет понижать напряжение с 220 В до 6 В. Напряжение в
6 В будет подходящим для правильной работы светодиодов. Далее будет подключен выпрямительный мост, состоящий из четырёх, последовательно соединенных выпрямительных диодов. Выпрямительные диоды будут выпрямлять ток, т.е. преобразовывать переменный ток в постоянный ток.
Я считаю, что данный выбор рода тока и напряжения будет самым оптимальным и правильным. Схема электрифицированного стенда будет работать без перебоев и оборудование стенда будет менее подвержено тепловым и электрическим перегрузкам.
5 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55
Необходимо знать, в каких режимах работают двигатели станков. Это нужно, прежде всего, для точного определения деятельности того или иного двигателя. К электроприводам станков относят главные и вспомогательные двигатели.
1) К главным двигателям относят те двигатели, которые выполняют главное движение. Например, у сверлильных станков это вращение шпиндельной головки.
2) К вспомогательным двигателям относят те двигатели, которые выполняют задачи второй степени важности, т.е. вспомогательные движения.
Двигатели в свою очередь могут работать в четырёх режимах:
1) Длительный режим работы;
2) Кратковременный режим работы;
3) Повторно – кратковременный режим работы;    продолжение
--PAGE_BREAK--
4) Перемежающийся режим работы.
Как правило, к длительному режиму относят работу главных двигателей станков, двигателей насосов охлаждения, смазки, магнитного сепаратора и некоторых других.
Этот режим работы двигателя характеризуется тем, что за время отключения двигатели не успевают остывать до температуры окружающей среды.
В кратковременном режиме работают двигатели ускоренного перемещения суппорта, столов, поворота столов, зажима и отжима шпиндельной головки, колонны и некоторые другие. Этот режим работы двигателя характеризуется тем, что двигатели могут включаться на небольшое время.
К повторно – кратковременному режиму работы двигателей относят в основном работу двигателей подач.
Перемежающийся режим – это режим, стол совершает возвратно – поступательное движение.
У всех групп металлорежущих станков существуют три типа движений: Главное движение, движение подачи и вспомогательное движение.
Эти движения можно рассмотреть на примере радиально – сверлильного станка модели 2А55:
Главное движение: Вращение шпиндельной головки.
Движение подачи: Поступательное движение сверла (инструмента).
Вспомогательное движение: Подача охлаждающей эмульсии.
Стоит заметить, что главное движение и движение подачи сообщается от главного двигателя (М1) радиально – сверлильного станка модели 2А55. А вспомогательное движение сообщается от двигателя охлаждения (М5) того же станка.
Произведём выбор режимов работы всех двигателей радиально – сверлильного станка модели 2А55:
1) Главный двигатель станка (М 1) – длительный режим работы;
2) Двигатель перемещения траверсной колонны (М 2) – повторно – кратковременный режим работы;
3) Двигатель зажима шпиндельной головки (М 3) – кратковременный режим работы;
4) Двигатель отжима шпиндельной головки (М 4) – кратковременный режим работы;
5) Двигатель охлаждения (М 5) – длительный режим работы.
6 НАЗНАЧЕНИЕ СТЕНДА
Для улучшения работы работников, для повышения их работоспособности и квалификации создаются определенные условия, с помощью которых осуществляется все заданные требования. Для их осуществления, создаются планы по повышению квалификации рабочего персонала, проводятся мероприятия, которые заставляют широкомасштабно мыслить. Люди начинают задумываться не только о том, как побыстрее прошел бы рабочий день, как бы меньше затратить сил и т.д. Для этого проводятся игры, которые развивают самосознание у рабочего персонала, способствуют повышению квалификации работников и т.д.
Главными задачами производства являются:
1) Повышение работоспособности на производстве;
2) Ускорение научно технического прогресса (НТП);
3) Повышение квалификации и работоспособности рабочего персонала;
4) Создание быстрого и высокого роста производительности труда на производстве;
5) Ускоренное создание высших и средних учебных заведений.
Вот самые важные задачи производства на сегодняшний день. Для их осуществления в мире делается все возможное и невозможное. Но не везде с одинаковой скоростью. Это зависит от экономического и социального развития стран.
Одним из направлений в повышении квалификации работников практических навыков, являются обучающие электрифицированные стенды. Электрифицированный стенд – это самодельное наглядное пособие работы собранных вручную схем оборудований станков, схем, цепей. Главная задача собирания этих схем состоит в улучшении понимания работников этих схем, как наглядное пособие. Можно объяснить и по другому. Рабочему персоналу будет легче, проще и быстрее запомнить устройство и работу данной схемы на стенде, так как нарисованная схема не даст такой эффект наглядности, нежели стенд. В этом и есть главное преимущество стендов и их необходимость на производстве и в высших учебных заведениях.
Изготовление стендов очень трудоемкое и муторное дело. Хотя игра стоит свеч. Для изготовления стендов необходимо иметь ввиду, что все затраты будут возложены на вас и только на вас. Для изготовления стенда необходимо сначала собрать корпус, где будет находиться все оборудование схемы. Далее будет необходимо закупить все оборудование и материалы. Далее нужно будет все необходимое оборудование подсоединить на самом стенде и проверить на наличие правильности подключения. Вот, собственно, и основной план по созданию электрифицированного стенда. Хотя стенды могут разные.
Поэтому можно сделать вывод. Стенд является необходимым атрибутом обучения работников и при повышении их специализации, улучшения работоспособности, и повышения квалификации рабочих.
7 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ РАДИАЛЬНО – СВЕРЛИЛЬНОГО СТАНКА МОДЕЛИ 2А55
Данная схема работает на напряжение 380 В переменного тока и промышленной частоты в 50 Гц. На схеме изображено 2 цепи:
1) Силовая цепь;
2) Цепь управления.
В силовую цепь включено:
а) 6 плавких предохранителей (FU1, FU4), которые защищают цепь от токов короткого замыкания (КЗ) и от токовых перегрузок вообще;
б) 3 кольцевых токосъемника (ХА), которые действуют как стабилизаторы, снимая приходящее повышенное напряжение;
в) 2 автоматических выключателя (QF1, QF2), которые предохраняют цепь от тепловых и токовых перегрузок;
г) 5 двигателей: главный двигатель (М1), двигатель перемещения траверсной колонны (М2), двигатель зажима шпиндельной головки (М3), двигатель отжима шпиндельной головки (М4), двигатель охлаждения (М5);
д) 1 тепловое реле (КК), которое защищает главный двигатель от тепловых перегрузок;
В цепь управления включено:
а) 4 предохранителя (FU2, FU3), из которых 3 предохранителя (FU2) защищают цепь управления от токов короткого замыкания, и 1 предохранитель (FU3), который защищает цепь освещения;
б) 6 магнитных пускателей (КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, КМ6), которые относятся к пускорегулирующей аппаратуре, и способны дистанционно включать и отключать двигатели, которые находятся в силовой цепи станка;
в) 1 реле (KV), которое осуществляет нулевую защиту, предотвращая тем самым самозапуск главного двигателя (М1) и двигателя перемещения траверсной колонны (М2);
г) 1 крестовой пакетный переключатель на 4 положения (вверх, вниз, влево, вправо), который переключает двигатели на автоматический и полуавтоматический режим работы;
д) 2 кнопки, (SB1, SB2) зажима и отжима шпиндельной головки станка, которые при нажатии либо зажимают, либо отжимают шпиндельную головку двигателей М3 и М4;
ж) 4 конечных выключателя (SQ1, SQ2, SQ3, SQ4), которые ограничивают перемещение траверсной колонны станка в крайних положениях;
з) Лампочка (EL), которая служит лампой местного освещения, закреплённая на станине станка;
к) Трансформатор (TV), который понижает напряжение для лампочки местного освещения до 32 В. Этого освещения вполне достаточно, для полноценной и безопасной работы работника на станке.
Сейчас мы займемся с вами описанием кратких технических данных такого оборудования, как регулировка скорости подачи, характеристики траверса, двигатели гидрозажима колонны и шпиндельной головки, электронасоса (двигателя охлаждения), вращения шпинделя (главный двигатель) и перемещения траверсы (перемещения траверсной колонны).
Итак, станок имеет пять асинхронных короткозамкнутых двигателей:
1) Двигатель вращения шпинделя (М1), мощностью в 4,5 кВт, т.е. 4500 Ватт;
2) Двигатель перемещения траверсы (М2), мощностью в 1,7 кВт, т.е. 1700 Ватт;
3) Двигатель гидрозажима колонны (М3), мощностью в 0,5 кВт, т.е. 500 Ватт;
4) Двигатель гидрозажима шпиндельной головки (М4), мощностью в 0,5 кВт, т.е. 500 Ватт;
5) Двигатель электронасоса (М5), мощностью в 0,125 кВт, т.е. 125 Ватт.
Частота вращения шпинделя регулируется механическим путём, с помощью коробки скоростей, в диапазоне от 30 до 1500 об/мин (12 скоростей). Привод подачи выполнен от главного двигателя М1, через коробку подач. Скорость подачи регулируется от 0,05 до 2,2 мм/об, наибольшее усилие подачи /> 20000 Н. Траверса может поворачиваться вокруг оси колонны на 360/> и вертикально перемещается по колонне на 680 мм со скоростью 1,4 м/мин. Зажим траверса на колонне производится автоматически. Все органы управления станком сосредоточены на сверлильной головке, что обеспечивает значительное сокращение вспомогательного времени при работе на станке.
Все электрооборудование, за исключением двигателя электронасоса охлаждения, установлено на поворотной части станка, поэтому напряжение сети 380 В подается через автоматический выключатель QF1 на кольцевой токосъемник XA и далее через щеточный контакт в распределительный шкаф, установленный на траверсе.
Далее будет описана работа схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Рассмотрим схему радиально – сверлильного станка модели 2А55, предназначенного для обработки отверстий диаметром до 50 мм свёрлами из быстрорежущей стали.
Перед началом работы следует произвести зажим колонны и шпиндельной головки, что осуществляется нажатием кнопки SB1 (Зажим). Получает питание катушка (т.е. магнитный пускатель) КМ5 и главными контактами включает двигатели М3 (двигатель гидрозажима колонны) и М4 (двигатель гидрозажима шпиндельной головки), которые в свою очередь приводят в действие гидравлические зажимные устройства. Одновременно через вспомогательный контакт катушки КМ5 включается реле KV, подготавливающее питание цепей управления через свой контакт после прекращения воздействия на кнопку SB1 и отключения катушки КМ5. Данное реле предотвращает самозапуск двигателей М1 и М2. Для отжима колонны и шпиндельной головки, при необходимости их перемещения, нажимается кнопка SB2 (Отжим). При этом теряет питание реле KV, что делает возможным работу на станке при отжатых колонне и шпиндельной головке.
Управление двигателями шпинделя М1 и перемещения траверса М2 производится при помощи крестового пакетного переключателя S, рукоятка которого может перемещаться в четыре положения:
1) Влево;
2) Вправо;
3) Вверх;
4) Вниз.
Переключение этих положений способствует замыканию контактов S1, S2, S3, S4. Так, в положении рукоятки “Влево”, включается магнитный пускатель КМ1, и шпиндель вращается против часовой стрелки.
Если рукоятку переместить в положение “Вправо”, то магнитный пускатель КМ1 перестанет получать питание и отключится. Но тем временем, после отключения катушки КМ1, включится катушка КМ2, и шпиндель станка начнет вращаться по часовой стрелке.
При установке рукоятки крестового пакетного переключателя S в положение “Вверх”, получает питание магнитный пускатель КМ3, который включает в работу двигатель М2. При этом ходовой винт механизма вращается вначале вхолостую, передвигая сидящую на ней гайку, что вызывает отжим траверсы, после чего происходит подъем траверсы. По достижении траверсой необходимого уровня, переводят рукоятку S в нейтральное положение, поэтому отключается магнитный пускатель КМ4 и двигатель М2 реверсируется. Реверс его необходим для осуществления автоматического зажима траверсной колонны. Благодаря вращению ходового винта в обратную сторону и передвижению гайки до положения зажима, после чего двигатель потеряет питание и отключится.
Если теперь установить рукоятку крестового пакетного переключателя S в положение “Вниз”, то сначала произойдет отжим траверсной колонны, а затем её опускание и т.д. Перемещение траверсы в крайних положениях ограничиваются конечными выключателями SQ1 и SQ4, разрывающими цепи питания магнитных пускателей SQ2 или SQ3.
Вдобавок ко всему, следует добавить, что данная схема работает на напряжение в 380 В переменного тока ( 380 В ~ ). Питание схема получает от трёх фаз ( А, В, С ). Полезно вспомнить, что на некоторых схемах фазы обозначаются по цвету:
1) Фаза А – обозначается на схемах желтым цветом;
2) Фаза В – обозначается на схемах зелёным цветом;
3) Фаза С – обозначается на схемах красным цветом.
Это делается для того, чтобы в случае не указания маркировки фаз (А, В, С), люди, читая схему, могли разобраться по цвету фаз, какая из них какая фаза.
8 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ СТЕНДА
В данном пункте дипломного проекта требуется описать работу схемы стенда.
Но, перед тем как начать описание работы данной схемы, следует уточнить некоторые детали. Например, данная схема является модернизированной, потому что принципиальная электрическая схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55 работает на напряжение в 380 В трехфазного переменного тока. Данную схему мы не можем поставить на стенд, так как питание стенда должно производится от напряжения в 220 В однофазного переменного тока. Исходя из этого, мы заменили установленное оборудование стенда и встроили в работу схемы некоторое новое оборудование. Это нужно для наглядности работы схемы. Далее будет подробно описано, что, как, и почему мы заменили в схеме. Поэтому можно сделать вывод, что данной схеме обеспечены все необходимые условия для правильной и безопасной работе.
Включаем автоматический выключатель QF 1. Тем самым мы подготавливаем схему к работе. Загораются светодиоды в цепях несуществующих двигателей М1, М2, М3 и М4. Для правильной работы светодиодов мы ставим понижающий трансформатор и кремниевый выпрямитель. Трансформатор и кремниевый выпрямитель получают питание, после включения автомата QF 1.
Первичные светодиоды ( т.е. контакты QF 2, КМ 1, КМ 2, КМ 3, КМ 4 ) в силовой цепи схемы, ( т.е. КМ 5, SB 1, KV ) в цепи управления. Лампа местного освещения горит. Тем самым лампа местного освещения, установленная на корпусе станка, получила питание и горит. Для работающего человека обеспечены все нормы по безопасности работы на станке. Первичные светодиоды – это условное обозначение тех светодиодов, на которых первоначально поступило напряжение. Эти светодиоды сигнализируют о том, что данный участок схемы получил питание и делает работоспособной дальнейший участок цепи.
Вместо крестового переключателя мы поставили четыре кнопки, которые выполняют роль крестового переключателя. Они обозначены направлением: влево, вправо, вниз, вверх. После того, как трансформатор и выпрямитель получили питание, мы включаем кнопку SB 1. Магнитный пускатель КМ 5 получает питание и замыкает свои контакты в цепи главного двигателя М3, в цепи магнитного пускателя КМ1, и размыкает свой контакт в цепи катушки промежуточного реле КМ6. Лампа EL 11 загорается на стенде, показывая работу магнитного пускателя. Загораются также светодиоды в цепи двигателя М3 и двигатель как бы включенный в работу, сигнализирует нам горящей лампой EL 3. Включением этой кнопки мы даем команду на зажим несуществующей шпиндельной головки и виртуальная сверлильная головка готова к работе.
Так как, контакт катушки магнитного пускателя КМ 5 в цепи управления находится в замкнутом положении, то цепь управления готова к работе. Светодиод на схеме стенда загорается.
Далее мы нажимаем на кнопку “влево”. После этого катушка магнитного пускателя КМ 1 получает питание и загорается на стенде лампа EL 7, сигнализирующая о работе магнитного пускателя. Данная катушка замыкает свои контакты в силовой цепи главного двигателя станка ( М 1 ) и размыкает свой контакт в цепи управления катушки КМ 2. В данный момент на станке происходит вращение сверлильной головки против часовой стрелки. Лампа EL 1, имитирующая работу главного двигателя М1, горит. Загораются также светодиоды в силовой цепи двигателя М1, показывая нам то, что контакты замкнулись. Если требуется обеспечить вращение инструмента в другую сторону, то жмем на кнопку “вправо”. Катушка магнитного пускателя КМ 2 получает питание и замыкает свои контакты в цепи главного двигателя М1, тем самым совершая реверс. На стенде загорается лампа EL 8, сигнализирующая о работе магнитного пускателя. Катушка также размыкает свой контакт в цепи катушки магнитного пускателя КМ 1. В этот момент происходит вращение сверлильной головки по часовой стрелке. Лампа EL 1, показывающая работу двигателя М1, горит. Светодиоды загораются в цепи двигателя М1, сигнализируя о том, что контакты замкнулись.
Прежде чем начать производить процесс сверления, следует нажать на кнопку “Вниз”. После этого катушка промежуточного реле КМ 4 получает питание. Эта катушка замыкает свои контакты в силовой цепи двигателя перемещения траверсы
( М 2 ) и размыкает свой контакт в цепи управления катушки промежуточного реле КМ 3. В этот момент на стенде загорается лампа EL 10, сигнализирующая нам о работе промежуточного реле, загорается лампа EL 2, сигнализирую о работе двигателя перемещения траверсы М 2, и загораются светодиоды в цепи двигателя М2, сигнализируя нам о том, что контакты замкнуты. В этот момент на станке происходит поступательной движение инструмента ( сверла ) в заготовку. Рукав колонны ходит по траверсе вниз до завершения процесса конца сверления. По достижении колонны максимально допустимого определенного значения уровня, срабатывает конечный выключатель SQ 4. На схеме стенда этот переключатель выполнен кнопкой. Когда рукав колонны доходит до определенного уровня, мы нажимаем на эту кнопку. Тем самым разрывается цепь катушки промежуточного реле КМ 4 и она перестает получать питание. Тем самым на стенде тухнет лампа
EL 10, EL 2 и тухнут все светодиоды, сигнализируя нам, что в цепи двигателя М 2 напряжение отсутствует. Конечный выключатель ставиться с целью автоматического контроля перемещения траверсы по колонне, а на схеме стенда мы выполнили этот контроль вручную с помощью кнопки.
После того, как процесс сверления был завершен, следует нажать на кнопку “вверх”. После этого катушка промежуточного реле КМ 3 получает питание. Эта катушка замыкает свои контакты в силовой цепи двигателя перемещения траверсы
( М 2 ) и размыкает свой контакт в цепи управления катушки промежуточного реле КМ 4. В этот момент на стенде загорается лампа EL 9, сигнализирующая нам о работе промежуточного реле, загорается лампа EL 2, сигнализирую о работе двигателя перемещения траверсы М 2, и загораются светодиоды в цепи двигателя М2, сигнализируя нам о том, что контакты замкнуты. В этот момент на станке происходит процесс выхода инструмента из заготовки. Рукав колонны ходит по траверсе вверх до задевания конечного переключателя SQ 1. По достижении колонны максимально допустимого определенного значения уровня, срабатывает конечный выключатель SQ 1. На схеме стенда этот переключатель выполнен кнопкой. Когда рукав колонны доходит до определенного уровня, мы нажимаем на эту кнопку. Тем самым разрывается цепь катушки промежуточного реле КМ 3 и она перестает получать питание. Тем самым на стенде тухнет лампа EL 9, EL 2 и тухнут все светодиоды, сигнализируя нам, что в цепи двигателя М 2 напряжение отсутствует. Конечный выключатель ставиться с целью автоматического контроля перемещения траверсы по колонне, а на схеме стенда мы выполнили этот контроль вручную с помощью кнопки.
Требуется нажать на кнопку SB 2. Катушка промежуточного реле КМ 6 получает питание и замыкает свои контакты в силовой цепи двигателя отжимы шпиндельной головки ( М 4 ) и размыкает свой контакт в силовой цепи двигателя зажима шпиндельной головки ( М 5 ) и в цепи управления катушки магнитного пускателя КМ 5. На схеме стенда загораются лампа EL 12, сигнализируя о работе промежуточного реле, загорается лампа EL 4, которая сигнализирует о работе двигателя отжима шпиндельной головки ( М 4 ), и загораются светодиоды в цепи двигателя М 4, сигнализируя о том, что контакты находятся в замкнутом положении. Тем самым катушка магнитного пускателя КМ 5 теряет питание и тем самым тухнут лампы EL 3, EL 11 светодиоды, стоящие в цепи двигателя М 3 тухнут, сигнализируя нам что двигатель М 3 не получает питание. Цепь управления также перестает получать питание, и светодиод, сигнализирующий нам о наличии или отсутствии напряжения, тухнет, показывая нам что в цепи управления радиально – сверлильного станка модели 2А55 напряжение отсутствует. Процесс сверления окончен. Для полного отключения питания схемы отключаем автоматический выключатель QF 1.
Следует отметить, что на схеме стенда установлен автоматический выключатель QF 2, который предохраняет двигатель охлаждения ( М 5 ) от токов КЗ и токов перегрузок. Мы включаем автомат, загорается лампа EL 5, сигнализирующая нам о работе этого двигателя. После включения автоматического выключателя QF 1 мы включаем автомат QF 2, и двигатель по истечении определенного времени будет подавать охлаждающую эмульсию. После окончания процесса сверления, следует отключить оба автоматических выключателя в обратном порядке.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Следует заметить, что на электрифицированном стенде мы установили отдельную кнопку, которая выполняет функцию теплового реле КК, которое установлено в цепи главного двигателя М1. Когда мы жмем на кнопку, то как бы срабатывает тепловое реле, сигнализируя о тепловом перегреве двигателя. Тем самым контакт теплового реле в цепи управления катушки KV, размыкается, тем самым полностью обесточивая цепь управления. Главный двигатель перестает работать.
На электрифицированный стенд мы не стали ставить такое оборудование:
1) Плавкие предохранители – за ненадобностью обеспечения схемы от токов КЗ и перегрузок, так как схему будет питаться напряжением не в 380 В, а 220 В и вероятность поражения схемы от токов КЗ падает.
2) Тепловое реле – за дороговизну данного оборудования и по принципу отсутствия двигателей в стенде.
3) Кольцевые токосъемники – за ненадобностью в схеме стенда в зависимости от напряжения.
4) Трансформатор – он не нужен в цепи лампы, так как второй трансформатор у нас уже есть.
5) Двигатели – дороговизна их покупки. Их количество влетело бы нам еще в большую копеечку. Но работа двигателей будет показана на стенде специальными лампами.
9 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ В ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ
9.1 Расчет и выбор магнитных пускателей
Прежде чем приступить к расчету и выбору магнитных пускателей для электрифицированного стенда, следует рассказать о самих магнитных пускателях.
Об их видах, типах и т.д.
Магнитный пускатель — это электрический выключатель с контактной системой, замыкаемой обычно электромагнитами, предназначенный для дистанционного управления (пуска, остановки, изменения направления) и защиты асинхронных электродвигателей малой и средней мощности с короткозамкнутым ротором. Магнитный пускатель представляет собой трёхполюсный контактор переменного тока, имеющий тепловое реле.
Устройство магнитного пускателя: Контактор магнитного пускателя имеет три подвижных силовых контакта, которые укреплены на валике, поворот которого осуществляет якорь контактора. При повороте валика неподвижные силовые контакты перемещается до соприкосновениями с тремя неподвижными контактами. Одновременно с главными контактами, вследствие поворота блокировочных контактов, также укрепленных на якоре контактора, замыкаются нормально открытые и размыкаются нормально закрытые блок – контакты. Главные подвижные контакты соединяются с зажимами контактора при помощи гибких проводников. Силовые контакты контактора находятся в силовой цепи двигателя, то есть в цепи обмотки статора. Этот тип магнитного пускателя более распространен в цепях напряжением более 1000 В, то есть на предприятиях. Магнитопровод магнитного пускателя обычно состоит из якоря и сердечника, имеющих одинаковые размеры. Набираются они из Ш – образных листов стали. На внутренний выступ устанавливается катушка с обмоткой. Сечение этого выступа должно быть в 2 раза больше, чем в боковых. Магнитный поток проходит через внутренний выступ и поровну разветвляется в боковые выступы.
Для устранения вибрации якоря магнитного пускателя переменного тока устанавливают короткозамкнутые витки, охватывающие половину сечения левого и правого выступов.
Для большинства магнитных пускателей применяются контакты мостикового типа.
Клеммы неподвижных контактов, к которым подводят провода сети, маркируются буквами Л (линия) с цифрами 1,2,3 (номер каждой из приходящих фаз). Клеммы неподвижных контактов, к которым проводят провода от приемника, маркируют буквами С с цифрами 1,2,3. Кроме основных (главных) контактов в магнитном пускателе, могут быть один или несколько вспомогательных. Вспомогательные – это те же блокировочные контакты. Они бывают как замыкающимися, так и размыкающимися.
Прежде чем приступить к выбору и расчету магнитного пускателя для электрифицированного стенда, следует описать величину магнитного пускателя и его тип.
Выбор магнитного пускателя производится в зависимости от величины мощности включаемого электродвигателя.
Пускатели различают на 7 величин:
0 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 1 кВт;
1 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 4 кВт;
2 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 10 кВт;
3 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 17 кВт;
4 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 30 кВт;
5 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 55 кВт;
6 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до 75 кВт;
7 величина – рассчитана на запуск двигателя мощностью до свыше 75 кВт;
Таким образом, из всего вышеуказанного можно сделать вывод, что величина магнитного пускателя обозначает мощность включаемого электродвигателя и выбирается исключительно по этому показателю.
Магнитные пускатели также делятся на типы.
Тип магнитного пускателя обозначается 3 – мя буквами. Возьмем ради примера тип магнитного пускателя ПМЕ 011. Эти буквы означают серию магнитных пускателей.
1 цифра указывает величину пускателя;
2 цифра указывает исполнение: ( 1 – открытое, 2 – защищенное,
3 – пылеводозащищенное);
3 цифра указывает наличие или отсутствие теплового реле, а также реверсивный или нереверсивный пускатель: ( 1 – нереверсивный, 2 – нереверсивный с тепловым реле, 3 – нереверсивный не с тепловым реле, 4 – реверсивный с тепловым реле).
Таким образом, наш примерный тип пускателя называется так: Тепловое реле серии ПМЕ с нулевой величиной, с открытым исполнением и нереверсивный.
Расчет и выбор магнитного пускателя для электрифицированного стенда радиально – сверлильного станка модели 2А55.
В схеме радиально – сверлильного станка модели 2А55 в электрифицированном стенде установлены 4 магнитных пускателя. Каждый пускатель определяет включение двух ламп. Одна лампа установлена для сигнализации работы пускателя, вторая для имитации работы двигателя.
Определяем ток лампы:
/>; [1]
Определяем ток магнитного пускателя:
/>; [2]
Исходя из расчетов, выбор пускателя осуществлен следующим образом: Марка магнитного пускателя ПМЕ – 041Т3, мощностью до 1 кВт. Потребляемый ток катушки магнитного пускателя равен 0,104 А.
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
9.2 Расчет и выбор светодиодов
Прежде чем начать работу по расчету и выбору светодиодов для электрифицированного стенда, следует начать с рассказа о них и о представлении их в работе стенда.
Конструкции полупроводниковых лазерных диодов и светодиодов (СД), применяемых в ВОСП, весьма разнообразны. Конструкции СД выбирают с таким расчетом, чтобы уменьшить собственное самопоглощение излучения, обеспечить режим работы при высокой плотности тока инжекции и увеличить эффективность ввода излучения в волокно. Для повышения эффективности ввода используют микролинзы, как формируемые непосредственно на поверхности прибора, так и внешние.
В настоящее время получили распространение две основные модификации СД:
1) Поверхностные;
2) Торцевые.
В поверхностных СД излучение выводится в направлении, перпендикулярном плоскости активного слоя.
В торцевых из активного слоя — в параллельной ему плоскости. Для улучшения отвода тепла от активного слоя при высокой плотности тока накачки применяют теплоотводы.
Особо следует выделить суперлюминесцентные СД. В этих диодах помимо спонтанной рекомбинации с излучением используется процесс индуцированной рекомбинации с излучением; выходное излучение является усиленным в активной среде. Суперлюминесцентные СД представляют собой торцевые СД, работающие при таких высоких плотностях тока инжекции, что в материале активного слоя начинает наблюдаться инверсная населенность энергетических уровней.
В электрифицированном стенде светодиоды выполняют роль внешних сигнализаторов, которые дают знать наблюдающему за работой стенда о работе или не работе данного участка цепи на общей схеме. Они сигнализируют о поступлении на участок напряжения и говорят о правильной работе данного участка цепи. Светодиоды также сигнализируют о замыкании или размыкании контактов поставленного оборудования и сигнализируют о работе этого оборудования.
Для наглядного просмотра включения принципиальной электрической схемы на электрифицированном стенде установлены светодиоды с направленным излучением типа АЛ 102. Расчет и выбор светодиодов с помощью формул не осуществляется, так как марка светодиода уже подразумевает в себе информацию о способностях светодиода.
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
9.3 Расчет и выбор кнопок
Прежде чем начать расчет и выбор кнопок к электрифицированному стенду, следует описать значение кнопок, их действие их типы и т.д.
Кнопка – это устройство служит для замыкания и размыкания контактов от питающей сети. Замыкание контактов производится при нажатии на одну кнопку, а размыкание контактов при нажатии на другую кнопку. При нажатии на пусковую кнопку, передается усилие подвижным контактом, которые замыкают свои контакты, которые в свою очередь перемещаются и входят в соприкосновение с неподвижными контактами, в дальнейшем подвижные контакты удерживают в этом положении защелкой. При нажатии на кнопку “выкл.”, отводится защелка, и подвижные контакты пружиной быстро возвращаются в исходное (разомкнутое) положение, таким образом, работает кнопка на отключение цепи. Все эти движения осуществляет электрический контакт.    продолжение
--PAGE_BREAK--
Электрическим контактом называют место перехода тока из одной токоведущей части в другую. Контактом электрического аппарата называют и конструктивный узел, с помощью которого производится замыкание и размыкание электрической цепи. Контакт электрической кнопки состоит из двух элементов – подвижного и неподвижного. Подвижный контакт перемещается вместе с подвижной частью аппарата.
По конструктивному оформлению контакты подразделяются на точечные, линейные, и плоскостные.
В точечных контактах соприкосновение теоретически происходит в одной точке. Практически же вследствие давления подвижного контакта на неподвижный соприкосновение контактов происходит на небольшой площадке.
В линейных контактах соприкосновение происходит по линии, а в плоскостных – по плоскости.
Для малых мощностей управления он надежно замыкает цепь при небольших силах нажатия одного контакта на другой. Контакты укрепляются на плоских пружинах, которые обеспечивают им свободу перемещения. Пружина неподвижного контакта смягчает удары при резком замыкании контактов и при некотором скольжении одного контакта о другой. При скольжении контактов происходит очищение (соскабливание) пленки окислов на контактных поверхностях.
Контакты кнопок во время работы могут находиться в четырех состояниях:
1. В разомкнутом состоянии;
2. В процессе замыкания;
3. В замкнутом состоянии;
4. В процессе размыкания.
1. В разомкнутом состоянии расстояние между двумя контактами зависит от напряжения диэлектрика.
2. В процессе замыкания необходимо обеспечить быстрое сближение контактов, чтобы в последний момент, перед прикосновением, не могла возникнуть электрическая дуга.
3. В замкнутом состоянии через контакт проходит ток цепи приемника. В контакте выделяется тепло, количество которого зависит от квадрата величины тока и сопротивления контакта. Сопротивление контакта кнопки зависит от ее формы, размеров и материала подвижного и неподвижного элементов и состояния контактных поверхностей. Контакты изготовляются из меди, серебра, золота, вольфрама и других металлов и сплавов. Все эти материалы обладают большой механической прочностью, высокими величинами температуры плавления, теплопроводности, электропроводимости и сопротивляемости к окислению. Медь – наиболее дешевый из перечисленным металлов, но и наиболее окисляемой. Применяется она для контактов большой мощности.
4. В процессе размыкания соприкосновение контактов происходит не по плоскости, а по отдельным неровностях контактных поверхностей. Переходное сопротивление между подвижными и неподвижными контактами зависит от качества соприкосновения.
Кнопки бывают:
1. С фиксацией;
2. Без фиксации.
Кнопки с фиксацией – это такие кнопки, которые работают как на замыкание, так и на размыкание контактов (т.е. на два положения Вкл. и Выкл.);
Кнопки без фиксацией – это такие кнопки, которые работают только на замыкание, или на размыкание контактов (т.е. на одно положение, либо Вкл. либо Выкл.).
В электрифицированном стенде установлено 9 кнопок. Из них 2 кнопки управления зажима и отжима шпиндельной головки, 2 кнопки заменяют конечные выключатели SQ 1 и SQ4, 4 кнопки заменяют крестовой переключатель, рассчитанный на 4 рабочих положения (вверх, вниз, влево, вправо) и одна кнопка выполнена для наглядного показа того, что в цепи главного двигателя М1 находится тепловое реле, и нажав на эту кнопку мы как бы показываем, что тепловое реле сработало при перегреве двигателя и отключило двигатель от сети питания.
Для электрифицированного стенда выбираем кнопки с одним замыкающим и одним размыкающим контактами типа МК – 10. Напряжение, которое выдерживают контакты кнопок, составляет до 500 вольт.
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
9.4 Расчет и выбор трансформатора
Прежде чем производить расчет и выбор трансформатора в данном пункте дипломного проекта, следует рассказать о типах трансформаторов, об их конструктивном исполнении, применение в каких областях требуются трансформаторы и т.д.
Трансформатором называется электромагнитный аппарат, осуществляющий преобразование энергии переменного тока одного напряжения в энергию переменного тока другого напряжения без изменения частоты.
Трансформаторы используют прежде всего при передачи и распределении электрической энергии. Потребителям электрической энергии – двигателям, печам, осветительным приборам и т.д., нужно низкое напряжение, измеряемое сотнями а иногда и десятками вольт. Однако линии электропередачи не могут экономично работать при низком напряжении. Поэтому с увеличением дальности передачи увеличивают и линейное напряжение. Генераторы не могут быть построены на высокое напряжение линий электропередач. Следовательно, возникает необходимость изменять напряжение. Это и делают с помощью трансформаторов: повышают напряжение генераторов до требуемого в линиях электропередачи, а в районе потребления его многократно понижают. Трансформаторы используют также для разнообразных преобразований переменного тока в промышленных установках
(печные трансформаторы, сварочные, трансформаторы для выпрямителей и т.д.).
И наконец трансформаторы применяют в устройствах проводной связи, радио, автоматики и т.д. В соответствии с назначением трансформаторов их выпускают различной мощности и напряжения: от долей вольтампера и вольта до сотен тысяч киловольтампер и сотен киловольт.
Описание конструкции трансформаторов. Трансформатор состоит из сердечника и обмоток.
Сердечник трансформатора представляет собой замкнутый магнитопровод. Сердечник трансформатора собирают из пластин электротехнической стали толщиной 0,35 – 0,5 мм. Стальные пластины изолируют одну от другой лаком или тонкой бумагой. Иногда достаточной изоляцией является пленка окиси, возникающая на поверхности пластин. Пластины, образующие сердечник, собирают в пакет и стягивают болтами. Сердечник однофазного трансформатора имеет два стержня с обмотками. Два ярма соединяют стержни и замыкают таким образом магнитную цепь трансформатора.
В зависимости от формы сердечника различают стержневые и броневые трансформаторы.
В броневом трансформаторе обмотки расположены на среднем стержне, а магнитный поток делиться на две части и замыкается по крайним стержням. Броневой трансформатор внешне является более защищенным от внешних технических факторов, которые могут испортить обмотку трансформатора.
В стержневом трансформаторе обмотки расположены на двух стержнях находящихся по бокам. Стержневой трансформатор более подвержен риску повреждения обмоток, чем броневой трансформатор.
Обмотки трансформатора бывают концетрическими или дисковыми.
Концетрическая обмотка выполняется в виде цилиндрических катушек, расположенных на стержнях сердечника. Ближе к стержню располагают обмотку низкого напряжения (н.н.). Её охватывает обмотка высокого напряжения (в.н.).
Дисковая обмотка собирается из катушек низкого и высокого напряжения, имеющих форму плоских дисков, чередующихся по высоте стержней.
По типу трансформаторы делятся на однофазный и трехфазный трансформаторы.
Однофазный трансформатор состоит из двух неподвижных катушек, расположенных на стальном замкнутом сердечнике. Одну из них (катушку, имеющую />1 витков) подключают к внешнему источнику переменного напряжения и называют первичной обмоткой. Другую имеющую (/>2 витков) называют вторичной обмоткой. К ней присоединяют приемник энергии переменного тока (нагрузку). При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения в ней возникает переменный ток, который создает в сердечнике переменный магнитный поток. Замыкаясь по сердечнику, поток пронизывает витки как первичной, так и вторичной обмоток трансформатора, индуктирую в них электродвижущие силы (ЭДС). Если вторичную обмотку трансформатора соединить с приемником электрической энергии, то под действием ЭДС этой обмотки во вторичной цепи трансформатора возникнет ток. Таким образом, электрическая энергия с помощью переменного магнитного поля передается из первичной цепи трансформатора во вторичную.
Для трансформирования трехфазных напряжений можно воспользоваться тремя однофазными трансформаторами. Соединяя концы первичных обмоток этой группы трансформаторов между собой, а их начала с проводами трехфазной линии, получим соединение первичных обмоток звездой. В этом случае напряжение на первичной обмотке каждого трансформатора (фазное напряжение) будет в />раз меньше линейного напряжения. Обычно первичные обмотки трехфазной группы так и соединяются.
Вторичные обмотки могут соединяться звездой или треугольником. Нейтральная точка вторичных обмоток группы трансформаторов соединяется с нейтральным (нулевым) проводом. Нагрузку присоединяют или к двум линейным проводам, или к нейтральному и любому другому линейному проводу. Такой вид соединения фаз трансформатора называют — соединение звездой с выведенным нулевой точкой. Это соединение дает возможность иметь у потребителя два напряжения, одно из которых ровно фазному, а другое – линейному напряжению.
Три однофазных трансформатора можно объединить в одно общее устройство с одним трехстержневым сердечником – трехфазный трансформатор. Фазы обмоток трехфазного трансформатора соединяют так же, как и в рассмотренном примере с трехфазной группой однофазных трансформаторов.
Все трансформаторы могут работать в двух режимах работы:
1) Режим холостого хода (х.х.);
2) Режим нагрузки.
Различают 3 группы трансформаторов:
1) Силовые трансформаторы;
2) Автотрансформаторы;
3) Измерительные трансформаторы,
Силовые трансформаторы подразделяются:
1) Сухие трансформаторы — применяются для установок в помещениях при пожаро-и взрывоопасных условиях;
2) Масляные трансформаторы – применяются для наружной и внутренней установки с неопасной по пожару и взрыву средой;
3) Трансформаторы с заполнением негорячим жидким диэлектриком (совтолом) – применяются для установки в закрытых помещениях повышенной опасности по пожару.     продолжение
--PAGE_BREAK--
Автотрансформаторы имеют две электрически связанные обмотки с общей заземленной нейтралью /> и третью, включаемую в треугольник />и имеющими с двумя другими обмотками только электромагнитную связь.
Измерительные трансформаторы делятся:
1) Трансформаторы тока (ТТ);
2) Трансформаторы напряжения (ТН).
Трансформаторы тока предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле.
Трансформаторы напряжения предназначены для питания катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, измерения и контроля за напряжением.
Вторичные обмотки ТТ и ТН заземляют, чтобы предотвратить появления высокого напряжения на измерительных приборах в случае аварийного пробоя изоляции между обмотками высокого и низкого напряжения измерительного трансформатора.
Система охлаждения трансформаторов. Когда трансформатор работает, его обмотки нагреваются. Температура обмоток не должна превышать допустимого предела, зависящего от теплостойкости изоляции. Поэтому трансформаторы охлаждают воздухом или при помощи масла.
В трансформаторах с воздушным охлаждением тепло от обмоток отдается непосредственно окружающему воздуху. Такая система охлаждения применяется в маломощных трансформаторах.
В трансформаторах с масляным охлаждением сердечник вместе с обмотками находится в баке, заполненном специальным минеральным маслом (трансформаторным). Масло не только способствует лучшему отводу тепла от обмоток и сердечника, но и улучшает изоляцию токоведущих частей между собой и от бака. Для улучшения условий охлаждения масла стенки бака делают ребристыми или приваривают трубы, которые способствуют естественной циркуляции масла. В мощных трансформаторах применяют искусственную циркуляцию масла.
Защита трансформаторов. В процессе эксплуатации трансформаторов могут повреждаться его обмотки, магнитопровод и другие части, располагаемые внутри бака, вводы, изоляции и т.д. Возникают режимы недопустимой нагрузки. Для защиты от междуфазных коротких замыканий в обмотках и на выводах, от внутренних повреждений и перегрузок предусматривают дифференциальную защиту, как основную защиту трансформаторов мощностью 10 МВА и выше, максимальную токовую защиту с выдержкой времени и газовую защиту.
Максимальную токовую защиту трансформатора выполняют при помощи схемы включения дифференциальной и газовой защиты. Данная схема предназначена для подстанций, не имеющих выключателей на стороне высокого напряжения, т.е. для наиболее экономичных современных подстанций, широко применяемых на предприятиях в качестве ГПП и ПГВ.
Для защиты трансформаторов мощностью 1000 кВА и выше, а для внутрицеховых трансформаторов, начиная с 400 кВА, предусматривается газовая защита, которая действует как сигнал на отключение трансформатора при внутренних его повреждениях. Повреждения деталей трансформатора, расположенных внутри бака, сопровождается выделением газообразных продуктов вследствие разложения масла и изоляции. При этом газы из бака идут в расширитель по соединяющему их маслопроводу. В этом маслопроводе устанавливается газовое реле. Газовое реле представляет собой небольшой резервуар, внутри которого укреплены два цилиндрических поплавка с ртутными контактами. При повреждениях, сопровождающимися слабым выделением газов, последние постепенно накапливаются в газовом реле, вытесняя масло, что приводит к повороту первого поплавка и к замыканию его контактов на сигнал о повреждении в баке трансформатора. При бурном газообразовании опрокидывается нижний поплавок газового реле, который замкнет контакты на отключение трансформатора. При снижении уровня масла в баке трансформатора также сначала действует верхний поплавок – на сигнал, а затем и нижний поплавок – на отключении трансформатора.
На современных подстанциях, сооружаемых для электроснабжения предприятий, выключатели со стороны напряжения 35…220 кВ не устанавливают. Вместо них предусматривают схему с короткозамыкателями и отделителями. На подстанциях без выключателей защита трансформаторов действует на включение короткозамыкателя.
Для понижения напряжения светодиодов, установленных на стенде, установлен понижающий трансформатор. Прежде чем приступить к выбору трансформатора следует учесть, что мощность одного светодиода равна 0,05 ватт, а общее количество светодиодов равно 33 штук.
Определяем мощность трансформатора по мощностям светодиодов:
/>; [3]
Исходя из вышеизложенных расчетов, выбираем марку понижающего трансформатора типа ТУ – 0,06, мощностью 60 ватт и напряжением 220/5 вольт.
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
9.5 Расчет и выбор промежуточных реле
Прежде чем начать расчет и выбор промежуточных реле для электрифицированного стенда следует описать их назначение, изучить области применения, описать их назначение, и т.д.
В процессе эксплуатации электрических установок могут возникать перегрузки отдельных участков сети, короткие замыкания, резкие понижения напряжения и другие ненормальные режимы работы электросетей. Сверхтоки перегрузки и коротких замыканий приводят к опасным перегревам проводников и аппаратов, к их повреждению, к возникновению электрической дуги. Резкое снижение напряжения в сети может привести к нарушению устойчивости работы электрической системы или её узлов. И чем дольше не отключен поврежденный элемент сети, тем больше размеры поврежденного оборудования. Отсюда следует, что в каждой электрической установке необходимо обеспечить быстрое автоматическое отключение поврежденного участка, сохраняя в работе всю остальную систему.
Для этой цели предназначена релейная защита. Релейной защитой называют комплект специальных устройств, обеспечивающий автоматическое отключение поврежденной части электрической сети, установки. Его повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита должна обеспечить сигнализацию о неисправности. Специальные аппараты, обеспечивающие автоматической воздействие при нарушении нормального режима работы электроустановки, называются – реле.
Реле контролируют напряжение или силу тока, мощность или сопротивление электрической сети и др. при отклонении контролируемого параметра от заданного значения реле срабатывает и замыкает цепь отключения соответствующих выключателей, которые и отключат поврежденный элемент или участок сети.
Релейная защита должна обеспечить быстроту и избирательность действия, надежность работы и чувствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть сравнительно небольшой.
Быстрота действия защиты предупреждает расстройство работы системы и нарушение нормальной работы приемников при коротком замыкании и значительном понижениях напряжения. Это уменьшает ущерб при коротком замыкании. По времени действия релейные защиты можно разделить на быстродействующие и с выдержкой времени.
Избирательным действием релейной защиты называют такое, при котором обеспечивается выявление поврежденного участка и его отключение. При этом неповрежденная часть электроустановки остается в работе.
Надежность работы релейной защиты заключается в её правильном и безотказном действии во всех предусмотренных случаях. Она обеспечивается применением высококачественных реле и современных схем защиты, тщательным выполнением монтажа и квалифицированной эксплуатацией защитных устройств.
Все реле по назначению делятся:
1) Основные реле – непосредственно воспринимающие изменение электрических величин (тока, напряжения, мощности, частоты и т.п.); к ним относятся реле тока, напряжения, мощности и др.;
2) Вспомогательные реле – выполняющие в схемах защиты дополнительные функции (например, выдержки времени, передачи команды от одних реле к другим, воздействия на выключатели, сигналы и т.п.); к ним реле времени, промежуточные и др.;
3) Указательные реле – реагирующие на действие защиты (сигнализирующие о срабатывании других реле).
Реле срабатывает при выходе электрического параметра за установленные пределы. В зависимости от характера изменения, вызывающего срабатывание реле, они разделяются:
1) Реле максимального действия – срабатывающее, когда электрическая величина превышает определенное, заранее установленное значение;
2) Реле минимального действия – срабатывающее, когда электрическая величина становится менее определенного, заранее установленного значения;
3) Реле дифференциального действия – реагирующего на разность измеряемых электрических величин.
В зависимости от входного параметра реле их можно разделить на реле тока, напряжения, мощности и т.д. При этом реле может реагировать не только на изменение той или иной величины, но и на их разность, на изменение знака или скорости изменения входной величины.
По принципу воздействия на управляемую цепь реле делятся на контактные и бесконтактные.
По принципу работы электрические реле подразделяются:
1) Электромагнитные реле;
2) Индукционные реле;
3) Электродинамические реле;
4) Магнитоэлектрические реле;
5) Тепловые реле.
Реле используются в системах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и др.
В схеме радиально – сверлильного станка модели 2А55 в электрифицированном стенде установлены 3 промежуточных реле. Каждое реле определяет включение двух ламп. Одна лампа установлена для сигнализации работы промежуточного реле, вторая для имитации работы двигателя.
Определяем мощность катушек промежуточных реле:
/>; [4]
Исходя из вышеизложенных расчетов, выбираем промежуточное реле типа
РПУ – 2, мощностью 20 ватт. Далее следует рассчитать потребляемый катушками промежуточных реле ток. Без него характеристика катушки будет не полная.
Определяем ток потребляемый катушками промежуточных реле:
/>; [5]    продолжение
--PAGE_BREAK--
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
9.6 Расчет и выбор выпрямителя
В данном пункте дипломного проекта предстоит рассчитать и выбрать определенный выпрямитель для электрифицированного стенда. Но прежде чем приступить к выбору и расчету, следует дать краткое понятие о данном устройстве, объяснить его предназначение в схеме и т.д.
Выпрямитель — электрический преобразователь переменного электрического тока в постоянный. Выпрямители служат для питания постоянным током различных электрических аппаратов: электромагнитов, электромагнитных муфт, электромагнитных плит шлифовальных станков, промежуточных реле, реле времени и т.д.
Обычно выпрямление тока осуществляется электрическим вентилем, по типу которого различают выпрямители электрические:
1) Вакуумные выпрямители;
2) Газоразрядные выпрямители;
3) Полупроводниковые выпрямители;
4) Контактные выпрямители.
Также различают выпрямители одно – и трехфазные.
Применяют в устройствах автоматики и телемеханики, радиотехники (однофазные электрические выпрямители) и для питания мощных промышленных установок (трехфазные электрические выпрямители).
Основными параметрами для выбора выпрямительных полупроводниковых диодов в схемы выпрямления являются допустимый ток, который может выдерживать диод без пробоя, и максимальное обратное напряжение, которое выдерживает диод в запертом (непроводящем) состоянии без пробоя.
При выборе диодов, из которых собирается выпрямитель, должны соблюдаться 2 условия:
Iср.доп./>Id; [6]
Uобр.max. />Uв; [7]
где Iср.доп. – наибольшее значение выпрямляемого тока;
Id – ток потребителя;
Uобр.max. – максимальное обратное напряжение;
Uв – выпрямленное напряжение.
Кремниевый выпрямитель установлен на электрифицированном стенде для работы на постоянном выпрямленном токе светодиодов в количестве 33 штук. Мощность каждого светодиода составляет 0,05 ватт. Напряжение в данной цепи = 5 вольт.
Определяем ток, потребленный светодиодами:
I = /> = />= 0,01 А; [8]
Определяем суммарный ток светодиодов:
/>= n ∙ I = 33 ∙ 0,01 = 0,33 А; [9]
Определяем наибольшее значение выпрямленного тока:
Iср.доп./>Id; [10]
отсюда Iср.доп. /> 0,33 А.
Определяем наибольшее обратное напряжение:
Uобр.max. />Uв; [11]
отсюда:
Uобр.max. = n ∙ Uв = 33 ∙ 5 = 165 В; [12]
Исходя их вышеизложенных расчетов, в соответствии всем правилам и нормам для электрифицированного стенда радиально – сверлильного станка модели 2А55 мы выбираем кремниевый выпрямитель, собранный на диодах, марки КЦ – 402Д с
Iср.доп. = 600 мА и Uобр.max. = 200 В.
Данный расчет и выбор электрооборудования верен и не подлежит сомнению.
10 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ
10.1 Расчет и выбор автоматических выключателей
В настоящее время в работу многих машин полностью направляют и контролируют автоматические устройство. Такие машины вырабатывают продукцию и изготовляют предметы вообще, без какого либо прямого участия и содействия человека. Их называют автоматами.
Это название произошло от древнегреческого слова “аутоматос”, что означает самодвижущийся. В античной Греции так называли некоторые механические устройства, выполняющие ряд согласованных и подчиненных движений без вмешательства человека.
Однако все известные нам весьма остроумные автоматы древности использовались только как средства религиозного культа или забавы и никакого практического значения не имели. Первым автоматом, созданным по практической цели, были часы. Именно появление часовых механизмов подало мысль применить автоматы в производстве.
Существует 2 вида машин автоматов:
1) Циклические автоматы
2) Рефлекторные автоматы
Циклические автоматы – это те автоматы, которые выполняют не более одной серии технологических операций. Последовательность операций в таких машинах регулируется особым внутренним механизмом, подводимым в движение вспомогательным электродвигателем. К ним относятся, например, разнообразные металлорежущие станки – автоматы, выполняющие токарную обработку в соединении со сверлильными и расточными работами, нарезанием резьб и т.п. Циклические автоматы не могут изменить не заданного темпа, ни заданного режима.
Их самодействующий механизм управления не контролирует ход технологических операций, выполняемый машинами.
Рефлекторные аппараты – это те аппараты, которые могут без прямого содействия человека изменять режим своей работы в зависимости от требований технологии производства или изменений внешних условий. Работу таких автоматов обеспечивает сложное автоматическое устройство, одновременно осуществляющее как контроль за ходом технологического процесса, так и управление машиной в соответствии с заданной программой. Программа заранее устанавливается технологами. В соответствии с выбранной программой обслуживающий персонал производит настройку этого устройства перед пуском машины в работу.
Особое распространение получили автоматические выключатели в цепях двигателей. И это не случайно. Автоматический выключатель относится к универсальной защитной аппаратуре. И это вполне объяснимо. Допустим, сравнить работу плавкого предохранителя и автоматического выключателя. И та и эта аппаратура защитит электрооборудование от токов КЗ и токов перегрузок. Но у автоматического выключателя есть 2 огромных плюса:
1) Плавкий предохранитель после выхода из строя следует срочную замену. А автомат после срабатывания размыкает цепь, тем самым после устранения причины срабатывания можно подготовить для повторной работы нажатием на кнопку или поворотом рукоятки.
2) У автоматического выключателя есть электромагнит с механизмом отключения — электромагнитный расцепитель. Время отключения автоматов с электромагнитными расцепителями незначительное (сотые доли секунды), поэтому автоматы относятся к мгновенно действующей аппаратурой. У предохранителя нет этого.
Автоматические выключатели различаются по току, числу пар полюсов, расцепителю, по способу присоединения проводов.
Автоматические выключатели могут выпускаться как с настраиваемым током расцепителя, так и не с настраиваемым. Это зависит от завода – изготовителя и от более ранней или поздней серией выхода автомата в продажу.
Автоматические выключатели применяются не только для отключений приемников при токах короткого замыкания, но и для частых включений и отключений их вручную при номинальной работе. Возникающая при размыкании цепи электрическая дуга гасится в воздухе или в масле. В зависимости от этого автоматические выключатели называются воздушными или маслеными. В цепях с напряжением до 1000 В применяются в основном воздушные выключатели, выше 1000 В – масляные.
Расцепители автоматических выключателей бывают 3 — ёх видов:
1) Электромагнитный расцепитель;
2) Тепловой расцепитель;
3) Комбинированный расцепитель.
Электромагнитный расцепитель применяется во всех областях производства и защищает электрооборудование от токовых перегрузок и от токов короткого замыкания (КЗ).
Тепловой расцепитель также имеет широкое распространение в промышленности и защищает электрооборудования от тепловых перегрузок, отключая электрооборудование с выдержкой времени в обратной зависимости от величины тока перегрузки.
Комбинированный расцепитель имеет, пожалуй, самое широкое распространение в сфере промышленности. Данный вид расцепителя защищает электрооборудование как от токовых перегрузок и токов КЗ, так и от тепловых перегрузок. Невыгодность его состоит в большой цене, по сравнению со всеми другими видами расцепителей автоматических выключателей. Это является его единственным минусом.
Для электрифицированного стенда требуется расчет и выбор автоматический выключатель. Прежде чем приступить к расчету и выбору автоматов следует напомнить, что в схеме стоят 2 автоматических выключателя — QF 1 и QF 2. Автоматический выключатель QF 1 защищает всю схему стенда радиально – сверлильного станка модели 2А55 от токов перегрузок и от токов короткого замыкания. Автоматический выключатель QF 2, который защищает только двигатель охлаждения (М 5) или лампу ЕL 5, имитирующую в схеме работу двигателя, от токовых перегрузок и от токов короткого замыкания.     продолжение
--PAGE_BREAK--
Для выбора автомата QF 1, следует произвести расчет потребляемого тока всего электрооборудования, установленного на стенде.
Определяем ток автоматического выключателя QF 1:
/>; [13]
Исходя из вышеизложенного расчета, выбираем автоматический выключатель типа ВА 01 – 01С6 с номинальным током в 6 А и током расцепителя в 2А.
Автоматический выключатель имеет тепловой электромагнитный расцепитель (комбинированный). Для защиты от токовой и тепловой перегрузок его необходимо отстроить. Его следует отстроить в зоне токов короткого замыкания и в зоне тепловой защиты.
Настраиваем автоматический выключатель в зоне токов короткого замыкания:
/>; [14]
Настраиваем автоматический выключатель в зоне тепловой защиты:
/>; [15]
Так как автоматический выключатель QF 2 защищает только имитируемый двигатель охлаждения станка (М5) или на стенде лампу EL 5, то нет нужды делать расчет суммарного тока всего электрооборудования. Необходимо знать лишь силу тока одной лампы, стоящей в качестве двигателя М 5. Ток, потребляемой лампой, составляет 0,023 А.
Отсюда можно выбрать автоматический выключатель типа ВА 01 – 01С6 с номинальным током в 6 А и током расцепителя в 1 А.
Несмотря на это, его также необходимо отстроить в зонах тока короткого замыкания и тепловой защиты.
Настраиваем автоматический выключатель в зоне токов короткого замыкания:
/>; [16]
Настраиваем автоматический выключатель в зоне тепловой защиты:
/>; [17]
Расчет и выбор автоматических выключателей произведен верно и сомнению не подлежит.
11 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПРОВОДОВ
Прежде чем приступить к расчету и выбору провода для питания схемы электрифицированного стенда, следует дать общие понятие о жилах провода, существующих марках, условия прокладки провода и т.д.
Электрический провод — неизолированный или изолированный проводник электрического тока, состоящий из 1 (одножильный провод) или нескольких (многожильный провод) проволок (чаще всего медных, алюминиевых или, значительно реже, стальных).
Провода используют при сооружении линий электропередач (ЛЭП), изготовлении обмоток электрических машин, монтаже радиоаппаратуры, в устройствах связи и т.д.
Каждый провод или кабель имеет свою марку. В буквах марки зашифрованы данные о:
1) Токоведущей жиле;
2) Изоляции;
3) Оболочке;
4) Брони.
Информация о токоведущей жиле ставится всегда в самом начале маркировки и означает: А – алюминиевая жила; если первой буквы нет, то жила изготовлена из меди.
Информация о изоляции ставиться всегда после буквы, обозначающей информация о токоведущей жиле, вторая по счету, и означает: В – поливинилхлоридная; П – полиэтиленовая; ПС – из самозатухающего полиэтилена; М – бумажная масло – наполненная.
Информация о оболочке ставится всегда после буквы, обозначающей информацию о изоляции, третья по счету, и означает: Р – резиновая; В – поливинилхлоридная;
П – полиэтиленовая; Н – из капроновой резины.
Информация о броне ставится всегда в самом конце маркировке провода, четвертая по счету, и означает: Г – броня отсутствует; Б – из стальных лент;
П – из плоской стальной оцинкованной проволоки.
При выборе и провода должно учитываться главное условие – сечение проводника. Это выбирается по специализированной таблице. Выбор проводника обусловлен подходящим напряжением и силы тока, проходящем на участке цепи.
При монтаже и прокладки провода или кабеля в грунте должны учитываться следующие условия:
1) Наличие или отсутствие блуждающих токов;
2) Степень коррозийной активности (высокая, средняя, низкая).
При монтаже и прокладке провода или кабеля должно учитываться одно условие:
Окружающая среда может быть: 1) Пожаро – и взрывоопасное; 2) Степень запыленности помещения; 3) Наличие или отсутствие химически активной среды.
В зависимости от характера помещения и места расположения электрических приемников применяется открытая или скрытая электропроводка.
Для питания электрифицированного стенда радиально – сверлильного станка модели 2А55 выбираем двухжильный провод, медный, с сечением провода 1,5мм/>, с током 19 ампер (I = 19 A).
[ 5 ] [ 6 ] [ 9 ]
12 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ СО СТЕНДОМ
Для учащихся и студентов, при работе со стендом должны строго соблюдаться техника безопасности и другие обязательства перед преподавателем. Существуют правила (инструкции), которые учащиеся должны знать и строго соблюдать. При несоблюдении техники безопасности студентами, существует реальная опасность неправильной работы схемы, это:
1) Плохая работа схемы;
2) Опасность поражения электрическим током;
3) Неправильная поочередность включения и отключения оборудования и т.д.;
Демонстрационный (его называют так, потому что ты наглядно видишь, как работает схема) электрифицированный стенд радиально – сверлильного станка модели 2А55 и работающий от напряжения 220 В переменного тока с частотой в 50 Гц, напряжение которым является опасным с точки зрения техники безопасности (напряжение свыше 127В, является опасным, но этот фактор зависит от силы тока, и от окружающей среды).
При работе с электрифицированным стендом следует учитывать следующие правила:
1) Первоначально необходимо учитывать работу стенда, для соблюдения последовательного включения его в работу, т.е. необходимо визуально проверить правильность соединения контактов и т.д.;
2) Перед началом работы со стендом следует получить одобрение преподавателя на подключение электрифицированного стенда в работу. Нельзя включать стенд без разрешения преподавателя;
3) Далее следует проверить готовность схемы к работе:
а) Автоматический выключатель должен быть в положении “откл.”;
б) Проверить состояние сетевого провода, т.е. не повреждена ли изоляция сетевого провода, не пережат он в каком либо месте и т.д.;
в) Надежность крепежных деталей на держание установленного оборудования на электрифицированном стенде;
4) Включить стенд, соблюдая очередность включения электрических аппаратов, согласно работе принципиальной электрической схемы;
5) В случае обнаружения характерного запаха горения или плавления изоляции необходимо немедленно выключить стенд от питания сети;
6) После обнаружения нестандартной ситуации, необходимо определить неисправность в работе схемы стенда, и по мере возможности удалить причину;
7) При включенном стенде строго запрещается открывать заднюю крышку стенда, прикасаться к автоматам, магнитным пускателям и к другому оборудованию, которое может принести вред вашему здоровью;
8) При исправном стенде выполнить подключение электрических аппаратов, для отслеживания работы светодиодов, имитирующих работу двигателей и цепей схемы;
При окончании работы электрифицированного стенда необходимо:
1) Спросить разрешение преподавателя на отключение стенда от питания сети;
2) Далее следует отключить автоматический выключатель, для того чтобы схема перестала получать питание;
3) Затем следует отключить сетевой шнур от сети.
13 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
13.1 Расчет затрат на покупку и сборку стенда
Экономическая часть сводится для расчета себестоимости изготовления электрифицированного стенда по изучению схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55.
Таблица 13.1.1 – Расчет времени на покупку элементов стенда
Наименование операций    продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
2
VD
Кремниевый выпрямитель
КЦ – 402Д
1
КН
Промежуточные реле
РПУ — 2
3
D
Светодиоды
АЛ — 102
33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном пункте я должен подвести итого по изготовлению электрифицированного стенда. Стенд был изготовлен по принципу модернизации принципиальной электрической схемы радиально – сверлильного станка модели 2А55, работающая от напряжения в 380 В, в схему, работающую от 220 В и помещающуюся на стенде. На изготовления данного стенда ушло около двух — трёх месяцев. Были затрачены денежные средства в размере 25 – 30 тысяч тенге.
Для изготовления стенда было выбрано такое оборудование и строй материалы:
1) МДФ лист для изготовления корпуса стенда;
2) Стальные уголки и шурупы для сборки стенда и крепления необходимого оборудования на стенде;
3) Чертёж принципиальной электрической схемы, которая была набрана на компьютере и распечатана цветной на принтере. Формат схемы А 0;
4) Лист ламината, для покрытия схемы от внешних повреждений;
5) Клемник на 50 выводов, для распределения тока по отдельным цепям;
6) 2 автоматических выключателя, нужных для отключения и включения схемы от питания;
7) 4 магнитных пускателя, нужных для дистанционного включения и отключения мнимых двигателей;
8) 33 светодиодов, нужных для сигнализирования о работе или не работе схемы и отдельных цепей и оборудования (двигателей);
9) 9 кнопок, нужных для зажима и отжима якобы шпиндельной головки, управления двигателями, показателя работы несуществующих конечных переключателей и теплового реле;
10) 3 промежуточных реле, которые выполняют роль магнитных пускателей в схеме;
11) Понижающий трансформатор, который понижает напряжение с 220 В до 5 В для правильной работы светодиодов;
12) Кремниевый выпрямитель, который выпрямляет ток, делая его из переменного в постоянный ток.
Описывать технологию изготовления стенда я не буду, так как это займет очень много времени и сил. Я понял, что электрифицированный стенд действительно является важным атрибутом в изучении схем. С их помощью достигается повышенное качество знаний и полное усвоение их, повышается понимание работы схем и тем самым повышается квалификация, как учащихся, так и рабочего персонала на производстве.
Могу лишь сказать, что изготовление стенда отняло у меня не только львиную долю денежных средств, но и кучу моральных и физических сил. Но я понял, что для процветания нашего горячо любимого колледжа я внес огромный вклад, и думаю, что мой стенд не забросят в медвежий угол, а найдут разумное применение.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Г. И. Гульков., Ю. Н. Петренко. Системы автоматизированного управления электроприводами. Город Минск.: Новое знание. 2007 год – 394 с.
2 Ю. Н. Поляков. Справочник электрика. Город Ростов – на Дону.: Москва.
2007 год – 365 с.
3 Зимин Е. Н., Чувашев И. И. Электрооборудование промышленных предприятий. Город Москва.: Стройиздат. 1977 год – 431 с.
4 Фёдоров А. А. Справочник по электроснабжению и оборудованию. Город Москва.: Энергоатомиздат. 1987 год – 591 с.
5 Касипов А. Г., Мещеряков Р. А. Справочник технолога – машиностроителя. Город Москва.: Машиностроение. 1986 год – 495 с.
6 Кирилл и Мефодий. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. Город Москва.: Энциклопедия. 2007 год – 1500с.
7 В. В. Кривенков, В. Н. Новелла. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Город Москва.: Энергоиздат. 1981 год – 328 с.
8 М. Ю. Анвельт, Ю. Х. Пухляков, М. А. Ушаков. Электротехника. Город Москва.: Просвещение. 1965 год – 240 с.
9 Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин, В. А. Яшков. Электроснабжение промышленных зданий и предприятий. Город Москва.: Высшая школа. 2001 год – 336 с.
10 В. И. Рябов. Электрическое оборудование. Город Москва.: Экономика. 1966 год – 160 с.
11 Т. П. Лукьянов, Е. П. Егоров. Техническая эксплуатация электроустановок промышленных предприятий. Город Москва.: Энергоатомиздат. 1985 год – 349 с.