Министерствообразования республики Беларусь
Учреждениеобразования
Гомельскийгосударственный политехнический техникум
Монтажи эксплуатация электрооборудования
Дипломнаяработа
Попредмету: Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий
Тема: Электрооборудование фрикционногопресса
Выполнил учащийся
группы МЭ-41СПопов С. В.
Проверил преподаватель
Повный А. В.
2009
Введение
Целью курсовогопроекта является изучение электрооборудования фрикционного пресса, его устройстваи принципа действия, а также получение навыков в выборе электрических аппаратови расчете основных элементов электрической схемы.
Основной недостатокобработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходитв стружку. При обработке металлов давлением (прессовании) снижаются отходы металла,улучшаются механические свойства обрабатываемых деталей, повышается производительность.Обработка металлов и материалов давлением производится как в горячем, таки в холодномсостоянии. Особенно экономичен второй способ, поскольку исключаются затраты на предварительныйподогрев металла, сокращается время обработки, отсутствуют потери на угар металла.
1. Состав и краткая техническая характеристика(станка, механизма, установки)
1.1 Назначение,основные технические возможности
Всекузнечнопрессовые машины разделяются на несколько основных групп: молоты, прессы,кривошипные машины, кузнечно-штамповочные автоматы для горячей и холодной высадки.
Пресс (от лат.presso – давить, жать) – машина неударного (статического) действия для обработкиматериалов давлением, пресс широко применяют в разных отраслях промышленности дляобработки металлов, пластин, масс, резины, и др. материалов, а также для исследованияих свойств при высоких давлениях и для механических испытаний. Отличие прессов отмолотов заключается в том, что деформация на прессах производится постепенным давлением,а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясениягрунта и зданий.
Прессы разделяютна два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочейжидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах – до 50-60 МПа, имеханические с электроприводом.
Фрикционный пресс- механический пресс, в котором движение рабочего органа осуществляют силы трения,возникающие в местах контакта между маховиком и вращающимися дисками. Фрикционныепрессы применяют для горячей и холодной штамповки, чеканки, гибки и холодной правки.
1.2 Состави краткое описание основных узлов и частей установки
На рисунке 1.1показана упрощенная кинематическая схема фрикционного пресса. Двигатель 1 черезклиноременную передачу 2 непрерывно вращает два диска 3 и 4, которые попеременноприжимаются к маховику 5, сидящему на вертикальном винте 6, связанном с ползуном7. Перемещение дисков производится пневмосистемой, управление которой осуществляетсяэлектромагнитами Эм1 и Эм2. При включении электромагнита Эм1 к маховику прижимаетсядиск 3, и ползун движется вниз; когда сработает Эм2, то диском 4 маховик будет вращатьсяв обратную сторону, и ползун станет перемещаться вверх.
/>
Рисунок 1.1. Устройствофрикционного пресса.
1.3 Основныетехнические характеристики
По типу фрикционногопривода различают одно-, двух- и трех-дисковые фрикционные прессы. Фрикционные прессыразвивают усилие от 0,25 до 8 МН при числе ходов 6-35 в мин. Режим работы электроприводаперемежающийся S6 с ударными кратковременными нагрузками. Для выравнивания нагрузки,приходящейся на электродвигатель, в системе привода искусственно увеличивают моментинерции путем установки маховика. В периоды снижения нагрузки и холостых ходов электродвигательработает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиковнагрузки угловая скорость двигателя, имеющего смягченную характеристику, несколькоснижается, и часть нагрузки покрывается за счет энергии маховика. В результате приналичии маховика двигатель может быть выбран с меньшей (в 6-10 раз) номинальноймощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем в системе без маховика.
2. Требованияк электрооборудованию
Питание силовойцепи фрикционного пресса осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением380В с промышленной частотой 50Гц. Питание цепи управления осуществляется черезпонижающий трансформатор 220/110В. В данной схеме постоянный ток не используется.В схеме имеется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М(31,5 кВт) и дваодинаковых электромагнита YA1 иYA2(24Вт). В кузнечнопрессовых машинах должны применятьсядвигатели с повышенным скольжением. Двигатель главного привода вращается с постояннойскоростью и в одном направлении, поэтому не требуется регулирование скорости и реверс.Пуск двигателя осуществляется без нагрузки. В схеме пресса торможение электродвигателяосуществляется отключением его от сети. Эксплуатация электрооборудования осуществляетсяв нормальном сухом помещении, однако так как электромагниты работают в тяжелых условиях(попадание смазки, эмульсии), то степень защиты их должна быть не менее IP44. Фрикционный пресс, каки любое электрооборудование предъявляет определенные требования к качеству электроэнергии,напряжение сети должно соответствовать 95-110% от номинального.
3. Принципдействия электрооборудования и систем управления
3.1 Полныйперечень электрооборудования
В схеме присутствуетасинхронный двигатель главного привода с короткозамкнутым ротором в закрытом обдуваемомисполнении, назначение которого непрерывно вращать через клиноременную передачудва диска. Имеется два электромагнита для управления пневмосистемой, которой осуществляетсяперемещение дисков. Защита силовой цепи осуществляется автоматическим выключателем.Управление электродвигателем и электромагнитами осуществляется пультом управлениячерез релейно-контактную схему, питание которой осуществляется через понижающийтрансформатор напряжения. Защита схемы управления осуществляется предохранителямис плавкими вставками. Есть и ограничительная схема на конечных выключателях, ееназначение ограничивать движение ползуна.
3.2 Принципдействия схемы управления
ПереключательSA обеспечивает два режима работыпресса – одиночными и непрерывными ходами. Пусть SA поставлен в правое положение.При нажатии кнопки SB1 включается контактор КМ1, и двигатель М начинает вращаться. Еслинажать кнопку SB2, то контактор КV1 включит электромагнит YA1 и ползун будет перемещатьсявниз. В конце хода нажимается путевой выключатель SQ1, который отключает электромагнитYA1, и диск перестает прижиматьсяк маховику. Замыкающий контакт SQ1 включает реле времени КТ1, установка которого подбирается такой,чтобы маховик успел остановиться. После срабатывания реле КТ1 получает питание катушкаконтактора КV2.При этом включается электромагнит YA2, к маховику прижимается второй диск и начинаетсяподъем ползуна пресса. В конце подъема срабатывает путевой выключатель SQ2, теряет питание контакторКV2, движение ползуна прекращается,электромагнит YA2 отключается. При замкнутом контакте SA1 пресс будет работать непрерывнымиходами. Пуск двигателя М в обоих режимах осуществляется без нагрузки, т. к. приотключении двигателя замыкающие контакты КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 размыкают цепи катушекконтакторов КV1и КV2.
4. Расчет мощностии выбор электродвигателей
Асинхронные электродвигателидля привода кузнечнопрессовых машин выбирают так, чтобы обеспечить наилучшее выравниваниеграфика нагрузки, наименьшие потери в двигателе, а также наименьший расход электроэнергииза цикл работы. Эти условия обеспечиваются при установке на таких машинах двигателейс номинальным скольжением 10-15%. В соответствии с этим для указанных механизмовэлектротехническая промышленность выпускает специальные асинхронные двигатели сповышенным скольжением типа 4АС; закрытые обдуваемые, мощностью 1,2-63 кВт с номинальнымскольжением 7-15%, для работы в продолжительном и повторно-кратковременном (ПВ=40%)режимах.
Допустим, чтопресс совершает за один ход работу />кДж. Числоходов пресса в минуту />, продолжительностьудара />с, момент холостого хода пресса/>Н∙м; расчетная угловаяскорость />рад/с.
Определяем продолжительностьцикла при 20 ударах в минуту:
/>, (4.1)
/>с.
Определяем продолжительностьхолостого хода:
/>, (4.2)
/>с.
Находим максимальныймомент пресса при ударе:
/>, (4.3)
/>Н∙м.
Определяем средниймомент нагрузки за цикл:
/>, (4.4)
/>Н∙м.
Тогда средняярасчетная мощность двигателя:
/>, (4.5)
/>кВт.
Выбираем по каталогуасинхронный электродвигатель закрытый обдуваемый, с короткозамкнутым ротором, сповышенным скольжением типа 4АС200М4У3 нормального, защищенного исполнения на лапах.Степень защиты двигателя от воздействий окружающей среды IP23.
Таблица 4.1Характеристика электродвигателя МНазвание характеристики Значение
Мощность на валу />, кВт 31,5
Число оборотов в минуту при номинальной нагрузке /> 1410 КПД при номинальной нагрузке, % 87,5 cosφ при номинальной нагрузке 0,92
Номинальное скольжение />, % 6,0
Перегрузочная способность /> 2,2
Кратность токов /> 7,0
5. Построениемеханической характеристики электродвигателя
Механической характеристикойдвигателя называется зависимость его скорости от развиваемого момента />.
Находим критическуюскорость скольжения:
/>, (5.1)
/>.
Рассчитываем критическиймомент вращения:
/>, /> (5.2)
/>Н∙м.
Определяем значениячастоты вращения при различных величинах скольжения
/>, (5.3)
/>об/мин. Аналогично находимчастоту вращения при других величинах скольжения. Результаты расчета сводим в таблицу5.1.
Используя формулуКлосса, найдем величины момента вращения для разных значений скольжения:
/>, (5.4)
/>Н∙м.
Аналогично дляостальных значений. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1. РезультатырасчетаПараметры Значения параметров s 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 n 1500 1350 1200 1050 900 750 600 450 300 150 M 324 569 460 445 395 351 313 281 254 232
По данным из таблицы5.1 строим механическую характеристику.
/>
Рисунок 5.1. Механическаяхарактеристика электродвигателя М
6. Расчет ивыбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы
Для выбора электрическихаппаратов производим расчет тока в отдельных цепях схемы. В данной схеме фрикционногопресса ток, протекающий в силовой цепи, определяется электродвигателем. Электромагнитытакже присутствуют в силовой цепи, однако ввиду малой мощности большие токи нагрузкине вызывают.
Находим номинальныйток электродвигателя:
/>, (6.1)
/>
6.1 Выбор электромагнитов
Выберем исходяиз технологических условий два одинаковых электромагнита, они служат для управленияпневмосистемой. Электротехническая промышленность специально для таких целей выпускаетэлектромагниты типа ЭМЛ1203. По каталогу выбираем электромагнит ЭМЛ1203 У3-1 в брызгонепроницаемомзащищенном исполнении, с гибкими выводами.
Структурное обозначение электромагнита
ЭМЛ1203 ХХ-Х:
ЭМЛ — электромагнит лицензионный;
1 — габарит электромагнита;
2 — способ воздействия на исполнительный механизм -толкающее;
0 — режим работы (относительная продолжительность включения) ПВ=100;40%;
3 — степень защиты (брызгонепроницаемое) IР54 по ГОСТ 14254 96;
ХХ — климатическое исполнение (У, Т, УХЛ) и категория размещения (3;4) по ГОСТ 15150 69;
Х — конструктивное исполнение выводов катушки:
1 — с гибкими выводами;
2 — с электрическим соединителем по ТУ 16-434.153 86.
Таблица 6.1Технические характеристики электромагнитаНоминальное напряжение, В Номинальное тяговое усилие, Н Время, с Номинальная мощность, Вт Номинальная частота включений, вкл/ч сраб. возвр. 380 47 50 50 25 8000
Находим номинальныйток электромагнита:
/>, (6.2)
/>.
6.2 Выбор электромагнитныхпускателей и промежуточных реле
Электромагнитныепускатели необходимо выбирать только для управления силовыми нагрузками. В случае,если электромагнитный пускатель не коммутирует силовые цепи преимущество при выборенеобходимо отдавать промежуточным реле, которые отличаются от электромагнитных пускателеймалыми габаритами и низкой потребляемой мощностью.
Выбираем наиболеераспространенный в настоящее время пускатель серии ПМЛ. По расчетному току выбираемпускатель КМ1 ПМЛ-4160МУ2В, т. к. необходим еще один вспомогательный замыкающийконтакт, выбираем приставку ПКЛ-11МУ4А (1з+1р).
Структурноеобозначение пускателя
серия 12 3 4 5 6 7 8 9
ПМЛ –Х Х Х Х Х Х Х Х Х:
1) Цифра, указывающая величину пускателя в зависимости от номинальноготока: 1-10, 16А; 2-25А; 3-40А; 4-63А, 80А.
2) Цифра, указывающая исполнение пускателей по назначению и наличию
теплового реле:
1 – нереверсивный пускатель без теплового реле;
2 – нереверсивный пускатель с тепловым реле;
5 – реверсивный пускатель без теплового реле с механической блокировкойдля степени защиты ІР00, ІР20 и с электрической и механической блокировкой для степенизащиты ІР40; ІР54;
6 – реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механическойблокировками;
7 – пускатель звезда-треугольник.
3) Цифра, указывающая исполнение пускателей по степени защиты и наличиюкнопок:
0 – степень защиты ІР00;
1 – степень защиты ІР54 без кнопок (для пускателей без теплового реле)или с кнопкой “Реле” (для пускателей с тепловым реле),
2 – степень защиты ІР54 с кнопками “Пуск” и “Стоп”;
3 – степень защиты ІР54 с кнопками “Пуск” “Стоп” и сигнальной лампой(изготавливается только для напряжения 127, 220, 380 В, 50Гц);
4 – степень защиты ІР40 без кнопок;
6 – степень защиты ІР20.
4) Цифра, указывавающая исполнение пускателей по числу и исполнению контактоввспомогательной цепи.
5) Буква, обозначающая пускатели с номинальным током на 16А – для 1 величины,80А-для 4 величины, с уменьшенными весогабаритными показателями – для 3 величины(Д).
6) Буква, обозначающая исполнение пускателей с возможностью креплениякак на стандартную рейку, так и винтами на плоскости — М.
7) Буква, характеризующая климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69 (0,0*;ОМ).
8) Цифра, характеризующая категорию размещения по ГОСТ 15150-69 (2,4).
9) Буква, указывающая исполнение по износостойкости (А, Б, В).
Структурное обозначение приставки контактной
серия1 2 3 4 5 6
ПКЛ – Х Х Х Х 4 Х
1) Количество замыкающих контактов.
2) Количество размыкающих контактов.
3) М – исполнение приставки со степенью защиты ІР20;
Отсутствие буквы означает приставку со степенью защиты ІР00.
4) Климатическое исполнение 0, ОМ по ГОСТ 15150-69.
5) Категория размещения 4 по ГОСТ 15150-69.
6) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций:А – 3 х 106 циклов; Б – 1.6 х 106 циклов.
Таблица 6.2Технические характеристики пускателей
Позиционные
обозначения и типы Напряжение главных контактов, В Ток главных контактов, А
Число главных
контактов в зам/раз м
Число
вспомогательных
контактов
зам/раз Напряжение катушки, В
КМ1
ПМЛ-4160МУ2В
с приставкой
ПКЛ-11МУ4А
(1з+1р) требуетс 380 59,4 3/0 2/0 110 выбрано 380 63 3/0 2/2 110
Производим выборпромежуточных реле, коммутирующих электромагниты. Для электромагнита YА1 выбираем промежуточноереле РПЛ-122МУ2А, а для электромагнита YA2 согласно схеме выбираемРПЛ-140МУ2А с приставкой ПКЛ-22МУ4А (2з+2р).
Структурноеобозначение промежуточного реле
серия 1 2 3 4 5 6 7
РПЛ – Х Х Х Х Х 4 Х
1) Исполнение реле по роду тока цепи управления:
1 – с управлением на переменном токе.
2) Количество замыкающих контактов.
3) Количество размыкающих контактов.
4) М – исполнение реле со степенью защиты ІР20 и с креплением на стандартныерейки.
Отсутствие буквы означает реле со степенью защиты ІР00 и винтовым креплением.
5) Климатическое исполнение 0, 0*, ОМ по ГОСТ 15150-69.
6) Категория размещения по ГОСТ 15150 – 69.
7) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных
коммутаций:
А — 3х106 циклов
Б – 1.6х106 циклов.
Таблица 6.3Технические характеристики промежуточных реле
Позиционные
обозначения и типы Число замыкающих контактов Число размыкающих контактов Напряжение катушки, В Степень защиты КV1 РПЛ-122МУ2А требуется 2 110 IP20 выбрано 2 2 110 IP20
KV2 РПЛ-140МУ2А
с приставкой
ПКЛ-22МУ4А (2з+2р) требуется 4 2 110 IP20 выбрано 6 2 110 IP20
6.3 Выбор релевремени
Реле времени предназначеныдля передачи команд из одной электрической цепи в другую с определенными, предварительноустановленными выдержками времени.
Произведем выборреле времени КТ1. Согласно схеме, реле должно иметь 1 замыкающий контакт с выдержкойвремени на замыкание 10 секунд. Выбираем реле с минимальным количеством контактовРПЛ-122МУ2А, в качестве элемента с выдержкой времени дополнительно выбираем приставкуПВЛ-11МУ4А (0,1 – 30 с) с 1-м размыкающим и 1-м замыкающим контактом.
Структурноеобозначение пневмоприставок с выдержкой времени
Серия 1 2 3 4 5 6
ПВЛ – Х Х Х Х 4 Х
1) Условное обозначение исполнения пневмоприставки:
1 – выдержка времени при вкл;
2 – выдержка времени при откл.
2) Условное обозначение диапазона выдержки времени:
1 – от 0.1 до 30 с; 2 – от 10 до 180 с;
3 – от 0.1 до 15 с; 4 – от 10 до 100 с.
3) М – исполнение приставки со степенью защиты ІР20, отсутствие буквыозначает приставку со степенью защиты IP00.
4) Климатическое исполнение 0, ОМ по ГОСТ 15150-69.
5) Категория размещения по ГОСТ 15150-69.
6) Исполнение по коммутационной износостойкости в режиме нормальных коммутаций:
А — 3 х 106 циклов,
Б – 1.6х106 циклов.
Таблиц 6.4.Технические характеристики реле времени
Позиционные
обозначения и типы
Число контактов
с выдержкой времени
зам/раз
Число контактов мгновенного действия
зам/раз Напряжение катушки, В Выдержка времени, сек Степень защиты
KТ1
РПЛ-122МУ2А с приставкой
ПВЛ-11МУ4А (1з+1р) требуется 1/0 0/0 110 10 IP20 выбрано 1/1 2/2 110 0,1-30 IP20
6.4 Выбор аппаратовручного управления
К аппаратам управленияотносятся кнопки управления, выключатели, переключатели, конечные и путевые выключатели. Выбор производится:
· По номинальномунапряжению сети:
/>. (6.3)
· По длительномурасчетному току цепи:
/>, (6.4)
/>. (6.5)
Длительный расчетныйток цепи:
/>, (6.6)
где S – наибольшая суммарная мощность,потребляемая аппаратами при одновременной работе.
/>, (6.7)
где />– мощность потребляемая каждымотдельным аппаратом во включенном состоянии.
В данной схемефрикционного пресса напряжение в цепях управления составляет 110 В., максимальноеколичество одновременно включенных аппаратов – 1 магнитный пускатель 4-ой величиныи 3 промежуточных реле. Согласно справочным данным магнитные пускатели 4-ой величиныв рабочем состоянии потребляет 20 ВА, а промежуточные реле 8 ВА. Определяем по формуле(6.6) длительный расчетный ток:
/>.
6.4.1 Выборпереключателей
В схеме имеетсяпереключатель SA1, который обеспечивает два режима работы пресса – одиночными и непрерывнымиходами. По расчетному току выбираем переключатель типа ПЕ011 открытого исполненияс рукояткой на два положения, номинальным током 10 А, что удовлетворяет условию(6.4).
Таблица 6.5.Технические характеристики переключателей
Позиционное
обозначение Серия
Номинальное
напряжение, В Номинальный ток, А Число полюсов Степень защиты SA1 ПЕ011 110 10 1 IP44
6.4.2 Выборконечных путевых выключателей
В схеме управлениядля ограничения перемещения ползуна имеется два путевых выключателя SQ1 и SQ2. Выбираем два одинаковыхпутевых выключателя серии ВПК-2111БУ3 в защищенном исполнении (IP67) c роликовым толкателем, на номинальныйток 10 А, что соответствует условию (6.4).
Структурноеобозначение выключателей путевых
ВПК2Х1ХБХХ:
ВПК — выключатель путевой, контактный; 2 — условный номер разработкисерии;
Х — условное обозначение способа крепления на поверхности, ввода проводников,степени защиты по ГОСТ 1425480: 0 -базовое крепление, степень защиты IР00; 1 -базовоекрепление, резьбовой неуплотненный или притычной
неуплотненный ввод, степень защиты IР67 (IР54 *); 2 -фронтальное креплениедля встройки в нишу, степень защиты IР00;
1 — условное обозначение двухполюсного выключателя с сочетанием контактов1з+1р;
Х — условное обозначение вида привода: 0 -толкатель; 1 -толкатель сроликом;
2 -рычаг с роликом на 1, 2 или 3ступени с рабочим ходом влево или вправо;
3 -селективный;
Б — условное обозначение исполнения выключателя с биметаллическимиконтактами;
ХХ — климатическое исполнение и категория размещения.
Таблица 6.6.Технические характеристики выключателей путевых
Позиционное
обозначение Серия
Номинальное
напряжение, В
Номинальный
ток, А
Вид
привода Степень защиты SQ1 и SQ2 ВПК-2111БУ3 110 10 Роликовый толкатель IP67
6.4.3 Выборкнопок управления
В схеме присутствует4 кнопки управления SB1, SB2, SB4 (замыкающие) и SB3 (размыкающая). Выбираем кнопки с толкателем грибовиднойформы серии КЕ на номинальный ток 10 А, что соответствует условию (6.4).
Таблица 6.7.Технические характеристики кнопок управления
Позиционные
обозначения и типы Номинальное напряжение, В Номинальный ток, А Цвет толкателя
Число контактов
зам/раз Степень защиты
SB1, SB2, SB4
КЕ-011У3 требуется 110 0,4 черный 1/0 IP44 выбрано 660 10 черный 1/1 IP44
SB3
КЕ-011У3 требуется 110 0,4 красный 0/1 IP44 выбрано 660 10 красный 1/1 IP44
6.5 Выбор трансформатора
В схеме управленияпресса используется однофазный понижающий трансформатор напряжения 220/110 В. Определиммощность трансформатора, для этого определим мощность, потребляемую цепью управления:
/>, (6.8)
Максимальное количествоодновременно включенных аппаратов – 1 магнитный пускатель 4-ой величины и 3 промежуточныхреле. Согласно справочным данным магнитные пускатели 4-ой величины в рабочем состояниипотребляет 20 ВА, а промежуточные реле 8 ВА.
/>.
Выбираем трансформатортипа ОСМ1-0,4УЗ 220/110 однофазный, сухой, многоцелевого назначения, мощностью 400ВА.
7. Расчет и выбор аппаратов защиты
Аппаратом защитыназывается устройство, которое автоматически отключает защищаемую электрическуюцепь при ненормальных режимах. К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители,автоматические выключатели, тепловые и токовые реле.
Защита электродвигателейи электрической сети осуществляется от коротких замыканий (однофазных, междуфазных)и перегрузки. Защита от коротких замыканий выполняется обязательно для всех электродвигателей(электроприемников) и электрических сетей.
7.1 Выбор предохранителей
Предохранителивыбираются по следующим условиям:
· по номинальномунапряжению сети:
/>; (7.1)
· по длительномурасчетному току линии:
/>. (7.2)
ПредохранителиFU1 и FU2 установлены в схеме управлениядля защиты от токов короткого замыкания. Номинальное напряжение цепи управления110 В, длительный расчетный ток согласно пункту (6.4) составил 0,4А. Выбираем плавкийпредохранитель серии НПН2-/> с номинальнымтоком плавкой вставки 6 А, что удовлетворяет условию (7.2).
7.2 Выбор автоматическихвыключателей
Выбор автоматическихвыключателей производится по номинальному напряжению и току с соблюдением следующихусловий:
/>; (7.3)
/>; (7.4)
/> (7.5)
Автоматическийвыключатель QF осуществляет защиту всей схемы, но ввиду того, что токи электроприемникови двигателя значительно отличаются, реально он сможет защитить только электродвигатель.Номинальный ток всей цепи будет равен сумме номинальных токов двигателя, электромагнитов,трансформатора. Номинальный ток электродвигателя был рассчитан в предыдущем пунктеи составил 59,4 А, номинальный ток электромагнитов также был подсчитан ранее и составил0,4 А. Необходимо найти номинальный ток трансформатора:
/>,
/>
Тогда номинальныйток всей схеме будет равен:
/>,
/>
Подставляем расчетныйток схемы в условие (7.4):
/>
/>
Выбираем автоматическийвыключатель ВА51-31/>, что удовлетворяетусловию (7.2.2). Так как в схеме имеется электродвигатель необходимо проверить токсрабатывания электромагнитного расцепителя /> автоматическоговыключателя с тепловым расцепителем на 80 А по условию (7.5):
/>
/>.
Выбранный автоматудовлетворяет всем условиям.
8. Расчет ивыбор проводов и кабелей
При выборе проводов,вида электропроводки и способа прокладки проводов и кабелей должны учитываться требованияэлектробезопасности и пожарной безопасности. Сечение проводов и кабелей цепей питания,управления, сигнализации, измерения и т.п. должны выбираться из условия допустимогоих нагрева электрическим током.
Условия нагревапроводов длительным расчетным током имеет вид:
/>, (8.1)
/>, (8.2)
где /> – допустимый длительный токдля провода или кабеля при нормальных условиях прокладки, определяемый по таблицамдлительных допустимых токовых нагрузок на провода и кабели;
/> – длительный расчетный токлинии;
/> – номинальный ток или токсрабатывания защитного аппарата;
/> – кратность длительного допустимоготока для провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатываниязащитного аппарата (согласно ПУЭ для провода, который защищен автоматическим выключателем/>, а предохранителем />).
8.1 Выбор проводадля цепей управления
Расчетный токцепей управления равен 0,4 А, цепи управления защищены предохранителем НПН2-/> с номинальным током плавкойвставки 6 А. Выбираем для цепей управления провод ПВ1 сечением />, т.к. по данному проводу можетпротекать длительно допустимый ток 11 А. Так как провода цепей управления лежатв шкафу управления в жгутах, то длительно допустимый ток провода уменьшаем на 20%и он составит 8,8 А.
Согласно условия(8.1) />. Проверим выбранный проводпо условию (8.2) – соответствия выбранному аппарату защиты. Так как провод защищенпредохранителем (ток плавкой вставки равен 6 А), то />,соответственно:
/>.
Выбранный провод(ПВ 1х0,5) соответствует всем условиям.
8.2 Выбор кабелейв силовой цепи
Выбираем кабельдля питания двигателя М. Расчетный ток в цепи электродвигателя равен 59,4 А. Двигательзащищен автоматическим выключателем
ВА51-31/>, с номинальным током расцепителя80 А. Выбираем кабель АВВГ 3х25+1х16 с длительно допустимым током 88 А, т.к. />. Проверим выбранный кабельпо 2-ому условию:
/>.
Данный кабельподходит для питания двигателя.
Выбираем проводдля питания электромагнитов (0,4 А) и трансформатора (1,81 А). Т.к. токи, протекающиев этих цепях не значительны и отличаются в десятки раз от номинального тока вводногоавтомата, то проверять провода на соответствие аппарату защиты и завышать тем самымсечение не целесообразно. Поэтому выбираем провод ПВ 1х0,5 с длительно допустимымтоком 11 А.
9. Размещение электрооборудованияи схема соединений и подключений
Все электрооборудованиефрикционного пресса, по месту размещения можно разделить на две группы: электрооборудование,устанавливаемое непосредственно на прессе и электрооборудование, устанавливаемоев шкафах управления. Внутри шкафа управления размещаются: автоматические выключатели,магнитные пускатели, предохранители, промежуточные реле и реле времени. На переднейпанели или панели управления размещаются: кнопки управления, а также переключательрежима работы пресса. Электрические соединения между аппаратами в шкафу осуществляютсяс помощью клемниковых колодок, через клемниковые колодки также подводится питаниек шкафу. Непосредственно на самом прессе размещается: электродвигатель главногопривода, электромагниты управления пневмосистеммой и путевые выключатели, ограничивающиедвижение ползуна.
Схемы соединенийи подключений необходимы для выполнения монтажа электроустановок. Схемы соединенийопределяют все электрические соединения в электрических устройствах, входящих всостав монтируемой установки, а схемы подключения показывают внешние соединениямежду этими устройствами. На схемах соединений электрических устройств обязательнопоказывают выводы входящих в них аппаратов и приборов, отображая их расположениеи нумерацию. Для большей наглядности выводы каждого аппарата или прибора заключаютв общую рамку. Кроме того, если это необходимо, дают внутреннюю схему прибора илиаппарата. Для изображения отдельных элементов (резисторов, конденсаторов, электрическихламп, проводов, катушек аппаратов и др.) на схемах соединений используют обозначения,приведенные в стандартах ЕСКД.
При составлениии вычерчивании монтажных схем используют монтажные символы электрических аппаратов,элементов и приборов. Монтажный символ – это электрическая схема внутренних соединенийаппарата, элемента или прибора с относительным расположением зажимов (выводов),которое соответствует действительному расположению их на аппарате.
Выходные зажимы(выводы) всех аппаратов маркируют по определенной системе. Для аппаратов, имеющихсобственную маркировку выводов, на символах показывают данную фактическую маркировку.Для аппаратов, не имеющих собственной маркировки выводов, на символах изображаютусловную маркировку, которая в действительности на аппарате отсутствует. Оба видовмаркировок обозначают одинаково – внутри зажимов.
В контактах главныхи вспомогательных нечетными числами маркируется вход (неподвижный контакт), четными– выход (подвижный контакт). Для контактов, не имеющих четко выраженного выводаподвижных контактов, например мостиковых, разделение на четные и не четные числаотсутствует. В этом случае числа возрастают слева направо или сверху вниз.
Если в аппаратеболее 10 контактов, то порядковые номера контактам присваивают по группам в пределахгруппы замыкающих контактов, начиная с единицы, и в пределах группы размыкающихконтактов, начиная с единицы.
Условную маркировкувыполняют по определенной схеме:
1. главныеконтакты аппаратов маркируются однозначными цифрами, начиная с единицы;
2. вспомогательныеконтакты маркируют двузначными числами, в которых первая цифра обозначает порядковыйномер контакта для одного аппарата (порядок не зависимо от вида контакта), а втораяцифра отражает вид контакта.
Приняты следующиеусловные обозначения для видов контактов: 1 – 2 (размыкающий контакт); 3 – 4 (замыкающийконтакт); 1 – 2 – 3 (переключающий контакт); 5 – 6 (контакт размыкающий особый);7 – 8 (контакт замыкающий особый); 5 – 6 – 7 (контакт переключающий особый); 9 –0 (контакт импульсный).
Катушки аппаратовмаркируют прописными буквами латинского алфавита: А – В (включающая); C – D (отключающая); Q – H (защелки).
1. Монтаж электрооборудования(станка, механизма, установки)
Электромонтажныеработы в настоящее время ведутся на высоком уровне инженерной подготовки, с максимальнымпереносом этих работ со строительных площадок в мастерские монтажно-заготовительныхучастков и на заводы электромонтажных организаций. Электромонтажные, проектные инаучно-исследовательские организации совместно с электротехнической промышленностьюведут большую работу по изготовлению электрооборудования крупными блоками и узлами.
1.1 Монтаж электродвигателей
Монтаж электрическихмашин, поступивших в собранном виде, производится в следующем порядке: установкана фундамент; выверка; монтаж полумуфт и центровка валов; проверка пригонки вкладышейподшипников; подсоединение внешних кабелей, монтаж воздухоохладителей, маслопроводови заземления; установка защитных кожухов, щитов и ограждений.
Монтаж электрическихмашин, поступивших в разборном виде, значительно сложнее и включает следующие основныетехнологические операции: установку и выверку фундаментной плиты и подшипниковыхстояков; заводку ротора в статор; установку: нижних вкладышей подшипников, статоравместе с ротором на фундаментную плиту, полумуфт; центровку валов; проверку зазоровв подшипниках и пригонку подшипников; выверку воздушных зазоров и совмещение магнитныхосей статора и ротора; окончательную сборку подшипников и проверку их уплотнения;подсоединение внешних кабелей, монтаж воздухоохладителей, маслопроводов и заземления;установка защитных кожухов, щитов и ограждений.
1.2 Монтаж электрических аппаратов
Монтаж электрическихаппаратов, устанавливаемых в шкафах может производиться как в монтажно-заготовительныхмастерских, так и на месте установки станка. Проведение монтажных работ можно разделитьна две стадии: на первой происходит установка всех электрических аппаратов, а навторой соединение электрических аппаратов проводами и кабелями, согласно монтажнойсхеме. Все аппараты ручного управления, индикаторные элементы должны иметь обозначенияи надписи («вкл», «выкл»; «вперед», «назад»), также указывается механизм, которыйуправляется данным аппаратом. На дверце шкафа с внутренней стороны обычно размещаютэлектрическую принципиальную схему механизма. Все нетоковедущие металлические частиоборудования подлежат заземлению.
1.3 Монтаж проводов и кабелей
Все провода икабели расположенные вне шкафа управления подвергаются обязательной защите от механическихповреждений, путем затягивания их в металлические или полиэтиленовые трубы. Всесоединения и ответвления выполняются с помощью клемных колодок или коробок. Проводав шкафах управления прокладываются параллельно друг другу, все изгибы выполняютсяпод прямым углом. При большом количестве одинаково направленных проводов их собираютв пучки с помощью жгутов. На конец провода одевается кембрик, на котором указываетсяномер провода согласно схеме, для удобства обслуживания. Металлические трубы и коробкиподлежат обязательному заземлению.
11.Составление инструкции по эксплуатации электрооборудования
11.1 Подготовка к работе электрооборудованияпресса
Перед вводом вэксплуатацию должны быть выполнены следующие работы: проверка отсутствия в электродвигателеглавного привода посторонних предметов; продувка электродвигателя сжатым воздухом;испытания неподвижной электрической машины в соответствии с гл. 1.8 ПУЭ; проверкасистемы маслосмазки и охлаждения; контроль действия защитной и сигнальной аппаратуры;проверка правильности присоединения выводов электродвигателя к сети и надежностизаземления корпуса; проворачивание ротора для проверки свободного вращения и смазкиподшипников.
11.2 Порядок работы
В соответствиис технологическим процессом устанавливается режим работы пресса. Для этого переключательSA должен быть установлен в положенииработы одиночными или не прерывными ходами.
Режим работыодиночными ходами
1. Закрепитьобрабатываемую деталь.
2. Установитьпереключатель SA в положение работы одиночными ходами (положение 1).
3. Необходимозапустить двигатель главного привода. Для этого необходимо нажать кнопку SB1.
4. Для тогочтобы ползун перемещался вниз нужно нажать кнопку SB2.
Примечание. После нажатия кнопки SB2 включается автоматическаясхема управления движением ползуна и поэтому после обработки заготовки, подъем ползунав исходное состояние произойдет автоматически.
5. Если вдальнейшем обработка не осуществляется необходимо отключить двигатель главного привода,нажатием кнопки SB3.
Примечание. Во избежание травматизмазамена заготовки разрешается только после полной остановки ползуна.
Режим работынепрерывными ходами
При установкепереключателя в положение работы непрерывными ходами (положение 2) ползун будетсовершать поступательные движения до тех пор, пока переключатель SA не будет установлен в положение1 или не будет нажата кнопка SB3.
11.3 Окончание работы
Если велась обработканепрерывными ходами, то нужно установить переключатель SA в положение 1 и дождатьсяпока ползун займет крайнее верхнее положение. По окончании работы необходимо отключитьпресс от сети. После отключения произвести осмотр рабочей поверхности, удалить посторонниепредметы, если они имеются.
11.4 Техническое обслуживание
Персонал, занятыйобслуживанием электрооборудования фрикционного пресса, а так же его наладкой и ремонтомобязан:
1. Иметьдопуск к обслуживанию электроустановок напряжением до 1000В.
2. Знатьдействующие правила технической эксплуатации безопасности обслуживания электроустановокпромышленных предприятий по ГОСТ 12.I.019-79 «ССБТ. Электробезопасность. Общие требования»и ГОСТ12.3.019-80 «ССБТ. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности».
3. Руководствоватьсяуказанием мер безопасности, которые содержаться в настоящем руководстве и в руководствепо эксплуатации механической части пресса.
4. Знатьпринцип работы пресса и работу схемы.
5. Для обеспечениябезаварийной работы пресса напряжение питающей сети на его вводе должно быть в пределахот 0,9 до 1,1 номинального значения, а отклонение частоты от номинального значения– в пределах />0,1Гц.
6. Пресс,шкаф управления, все клемные коробки, пульт управления, которые могут оказатьсяпод опасным напряжением, должны иметь надежное заземление, от цеховой системы заземленияк заземляющему зажиму (болту М12), установленному на фундаментной плите пресса,должна быть подведена шина, а к винту заземления, установленному во вводной коробкес вводным автоматическим выключателем, должен быть подведен провод сечением 4мм/>. Качество заземления должнобыть проверено внешним осмотром и измерением сопротивления между металлическимичастями пресса каждого устройства и зажимом для заземления, находящимся на вводек прессу. Сопротивление заземления не должно превышать 0,1Ом.
7. Категорическизапрещается производить работы под напряжением.
8. Категорическизапрещается разъединять и соединять составные части штепсельных разъемов, находящихсяпод напряжением.
9. Для обеспечениябезопасной работы, предупреждения поломок механизмов и брака на прессе предусмотреныэлектрические блокировки.
10. Категорическизапрещается работать на прессу при обнаружении неисправностей в работе электрическихблокировок.
11. При проведенииработ по демонтажу электрооборудования перед отправкой пресса потребителю, монтажуи первоначальному пуску станка на месте его эксплуатации, при обслуживании и ремонтеэлектрооборудования пресса, следует так же руководствоваться указаниями мер безопасности.
12.Выбор технического решениямодернизации
12. В даннойсхеме имеется много недостатков. При выборе автоматического выключателя я столкнулсяс тем, что реально этот автоматический выключатель сможет защитить лишь электродвигатель,а электромагниты при возникновении короткого замыкания просто сгорят. Такое положениеприводит и к завышению сечения провода в цепях электромагнитов. Поэтому я предлагаюв цепи электромагнитов поставить по предохранителю с плавкой вставкой, что обеспечитзащиту электромагнитов и позволит выбрать рациональное сечения провода.
13. На вводев силовой части схемы можно последовательно с вводным автоматическим выключателемустановить устройство защитного отключения (дифференциальный выключатель). УЗО обеспечитзащиту электрооборудования, предотвратит возникновение пожара в случае неисправностиэлектропроводки и сделает более безопасным электроустановку для рабочего и обслуживающегоперсонала.
14. По возможностихотелось бы заменить релейно-контактные элементы схемы управления бесконтактными.Их стоимость намного выше, но они обладают огромным преимуществом – отсутствие механическогоконтакта, что повышает их долговечность в десятки раз. Это позволит сократить габаритышкафов управления – повысить степень отказоустойчивости электрооборудования.
15. Автоматическиевыключатели можно заменить более качественными зарубежных производителей «Сименс»,«Шнайдер электрик», «Легранд», «АББ». Главное их преимущество это компактность,у них точно отстроен ток отключения, имеется возможность скомплектовать необходимоечисло аппаратов, путем крепления на DIN-рейку – все это обеспечивает надежную защиту и удобствоэксплуатации электрооборудования.
Заключение
При выполнениюкурсового проекта, мною были получены навыки в расчете основных параметров электрическойсхемы, изучены устройство и принцип действия фрикционного пресса. Я научился составлятьосновную техническую документацию, предложил свой вариант модернизации электрическойсхемы.
Я сделал для себявывод, что для того чтобы обслуживать электрическое оборудование, соответствующеесовременному уровню развития науки и техники, электротехнический персонал должензнать устройство, принцип действия электрических аппаратов управления, защиты электромеханическойи бесконтактной конструкции на основе полупроводниковых элементов, а также их назначение,технические характеристики, уметь правильно выбирать их вместо вышедших из строяи морально устаревших аппаратов и элементов.
Список использованныхисточников
1. ПовныйА. В. Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий. Курсовоепроектирование. Гомель, 2004. – 41 с.
2. ПовныйА. В. Справочные материалы для выполнения курсового проекта по предмету «Электрооборудованиепромышленных предприятий и гражданских зданий». Гомель, 2004. – 100 с.
3. ЗиминЕ. Н., Преображенский В. И., Чувашов И. И. Электрооборудование промышленных предприятийи установок: Учебник для техникумов. – 2-ое изд., перераб. И доп. – М .: Энергоиздат,1981. – 552 с.
4. Правилатехнической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасностипри эксплуатации электроустановок потребителей/ Глав. упр. гос. Энергетическогонадзора Минэнерго СССР. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.– 432 с.
5. Правилаустройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.
6. Справочникпо электротехнике и электрооборудованию – 2-е изд., доп. – М.: Высш. шк., 2000.– 255 с.
7. ЕлкинВ. Д., Елкина Т. В. Электрические аппараты: Учебное пособие для учащихся ССУЗов.– Мн.: Дизайн ПРО, 2003. – 168 с.
8. КуценкоГ. Ф. Монтаж, эксплуатация и ремонт электроустановок: Учебное пособие для учащихсяССУЗов. – Мн.: Дизайн ПРО, 2003. – 272 с.