Электрооборудование фрикционного пресса
Министерство
образования республики Беларусь
Учреждение
образования
Гомельский
государственный политехнический техникум
Монтаж
и эксплуатация электрооборудования
Дипломная
работа
По
предмету: Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий
Тема: Электрооборудование фрикционного
пресса
Выполнил учащийся
группы МЭ-41С
Попов С. В.
Проверил преподаватель
Повный А. В.
2009
Введение
Целью курсового
проекта является изучение электрооборудования фрикционного пресса, его устройства
и принципа действия, а также получение навыков в выборе электрических аппаратов
и расчете основных элементов электрической схемы.
Основной недостаток
обработки металлов резанием состоит в том; что значительное количество металла уходит
в 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 холодном
состоянии. Особенно экономичен второй способ, поскольку исключаются затраты на предварительный
подогрев металла, сокращается время обработки, отсутствуют потери на угар металла.
1. Состав и краткая техническая характеристика (станка, механизма, установки)
1.1 Назначение,
основные технические возможности
Все
кузнечнопрессовые 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 обработки
материалов давлением, пресс широко применяют в разных отраслях промышленности для
обработки металлов, пластин, масс, резины, и др. материалов, а также для исследования
их свойств при высоких давлениях и для механических испытаний. Отличие прессов от
молотов заключается в том, что деформация на прессах производится постепенным давлением,
а не ударом, поэтому не требуется больших и сложных фундаментов, исключаются сотрясения
грунта и зданий.
Прессы разделяют
на два основных вида: гидравлические, в которых используется в качестве рабочей
жидкости вода под давлением до 20-30 МПа, а в тяжелых прессах – до 50-60 МПа, и
механические с электроприводом.
Фрикционный пресс
- механический пресс, в котором движение рабочего органа осуществляют силы трения,
возникающие в местах контакта между маховиком и вращающимися дисками. Фрикционные
прессы применяют для горячей и холодной штамповки, чеканки, гибки и холодной правки.
1.2 Состав
и краткое описание основных узлов и частей установки
На рисунке 1.1
показана упрощенная кинематическая схема фрикционного пресса. Двигатель 1 через
клиноременную передачу 2 непрерывно вращает два диска 3 и 4, которые попеременно
прижимаются к маховику 5, сидящему на вертикальном винте 6, связанном с ползуном
7. Перемещение дисков производится пневмосистемой, управление которой осуществляется
электромагнитами Эм1 и Эм2. При включении электромагнита Эм1 к маховику прижимается
диск 3, и ползун движется вниз; когда сработает Эм2, то диском 4 маховик будет вращаться
в обратную сторону, и ползун станет перемещаться вверх.
Рисунок 1.1. Устройство
фрикционного пресса.
1.3 Основные
технические характеристики
По типу фрикционного
привода различают одно-, двух- и трех-дисковые фрикционные прессы. Фрикционные прессы
развивают усилие от 0,25 до 8 МН при числе ходов 6-35 в мин. Режим работы электропривода
перемежающийся S6 с ударными кратковременными нагрузками. Для выравнивания нагрузки,
приходящейся на электродвигатель, в системе привода искусственно увеличивают момент
инерции путем установки маховика. В периоды снижения нагрузки и холостых ходов электродвигатель
работает на маховик, в котором запасается кинетическая энергия. В периоды пиков
нагрузки угловая скорость двигателя, имеющего смягченную характеристику, несколько
снижается, и часть нагрузки покрывается за счет энергии маховика. В результате при
наличии маховика двигатель может быть выбран с меньшей (в 6-10 раз) номинальной
мощностью и меньшим перегрузочным моментом, чем в системе без маховика.
2. Требования
к электрооборудованию
Питание силовой
цепи фрикционного пресса осуществляется от сети трехфазного переменного тока напряжением
380В с промышленной частотой 50Гц. Питание цепи управления осуществляется через
понижающий трансформатор 220/110В. В данной схеме постоянный ток не используется.
В схеме имеется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М(31,5 кВт) и два
одинаковых электромагнита YA1 иYA2(24Вт). В кузнечнопрессовых машинах должны применяться
двигатели с повышенным скольжением. Двигатель главного привода вращается с постоянной
скоростью и в одном направлении, поэтому не требуется регулирование скорости и реверс.
Пуск двигателя осуществляется без нагрузки. В схеме пресса торможение электродвигателя
осуществляется отключением его от сети. Эксплуатация электрооборудования осуществляется
в 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, как
и любое электрооборудование предъявляет определенные требования к качеству электроэнергии,
напряжение сети должно соответствовать 95-110% от номинального.
3. Принцип
действия электрооборудования и систем управления
3.1 Полный
перечень электрооборудования
В схеме присутствует
асинхронный двигатель главного привода с короткозамкнутым ротором в закрытом обдуваемом
исполнении, назначение которого непрерывно вращать через клиноременную передачу
два диска. Имеется два электромагнита для управления пневмосистемой, которой осуществляется
перемещение дисков. Защита силовой цепи осуществляется автоматическим выключателем.
Управление электродвигателем и электромагнитами осуществляется пультом управления
через релейно-контактную схему, питание которой осуществляется через понижающий
трансформатор напряжения. Защита схемы управления осуществляется предохранителями
с плавкими вставками. Есть и ограничительная схема на конечных выключателях, ее
назначение ограничивать движение ползуна.
3.2 Принцип
действия схемы управления
Переключатель
SA обеспечивает два режима работы
пресса – одиночными и непрерывными ходами. Пусть SA поставлен в правое положение.
При нажатии кнопки SB1 включается контактор КМ1, и двигатель М начинает вращаться. Если
нажать кнопку SB2, то контактор КV1 включит электромагнит YA1 и ползун будет перемещаться
вниз. В конце хода нажимается путевой выключатель SQ1, который отключает электромагнит
YA1, и диск перестает прижиматься
к маховику. Замыкающий контакт SQ1 включает реле времени КТ1, установка которого подбирается такой,
чтобы маховик успел остановиться. После срабатывания реле КТ1 получает питание катушка
контактора КV2.
При этом включается электромагнит YA2, к маховику прижимается второй диск и начинается
подъем ползуна пресса. В конце подъема срабатывает путевой выключатель SQ2, теряет питание контактор
КV2, движение ползуна прекращается,
электромагнит YA2 отключается. При замкнутом контакте SA1 пресс будет работать непрерывными
ходами. Пуск двигателя М в обоих режимах осуществляется без нагрузки, т. к. при
отключении двигателя замыкающие контакты КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4 размыкают цепи катушек
контакторов КV1
и КV2.
4. Расчет мощности
и выбор электродвигателей
Асинхронные электродвигатели
для привода кузнечнопрессовых машин выбирают так, чтобы обеспечить наилучшее выравнивание
графика нагрузки, наименьшие потери в двигателе, а также наименьший расход электроэнергии
за цикл работы. Эти условия обеспечиваются при установке на таких машинах двигателей
с номинальным скольжением 10-15%. В соответствии с этим для указанных механизмов
электротехническая промышленность выпускает специальные асинхронные двигатели с
повышенным скольжением типа 4АС; закрытые обдуваемые, мощностью 1,2-63 кВт с номинальным
скольжением 7-15%, для работы в продолжительном и повторно-кратковременном (ПВ=40%)
режимах.
Допустим, что
пресс совершает за один ход работу 
кДж. Число ходов пресса
в минуту 
, продолжительность удара 
с, момент холостого хода пресса 
Н∙м; расчетная угловая скорость 
рад/с.
Определяем продолжительность
цикла при 20 ударах в минуту:
, (4.1)
с.
Определяем продолжительность
холостого хода:
, (4.2)
с.
Находим максимальный
момент пресса при ударе:
, (4.3)
Н∙м.
Определяем средний
момент нагрузки за цикл:
, (4.4)
Н∙м.
Тогда средняя
расчетная мощность двигателя:
, (4.5)
кВт.
Выбираем по каталогу
асинхронный электродвигатель закрытый обдуваемый, с короткозамкнутым ротором, с
повышенным скольжением типа 4АС200М4У3 нормального, защищенного исполнения на лапах.
Степень защиты двигателя от воздействий окружающей среды IP23.
Таблица 4.1
Характеристика электродвигателя М
|
Название 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. Построение
механической характеристики электродвигателя
Механической характеристикой
двигателя называется зависимость его скорости от развиваемого момента 
.
Находим критическую
скорость скольжения:
, (5.1)
.
Рассчитываем критический
момент вращения:
, 
(5.2)
Н∙м.
Определяем значения
частоты вращения при различных величинах скольжения
, (5.3)
об/мин. Аналогично находим частоту вращения
при других величинах скольжения. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.
Используя формулу
Клосса, найдем величины момента вращения для разных значений скольжения:
, (5.4)
Н∙м.
Аналогично для
остальных значений. Результаты расчета сводим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1. Результаты
расчета
|
Параметры
|
Значения параметров
|
|
s
|
0
|
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
|
0
|
|
M
|
0
|
324
|
569
|
460
|
445
|
395
|
351
|
313
|
281
|
254
|
232
|
По данным из таблицы
5.1 строим механическую характеристику.
Рисунок 5.1. Механическая
характеристика электродвигателя М
6. Расчет и
выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы
Для выбора электрических
аппаратов производим расчет тока в отдельных цепях схемы. В данной схеме фрикционного
пресса ток, протекающий в силовой цепи, определяется электродвигателем. Электромагниты
также присутствуют в силовой цепи, однако ввиду малой мощности большие токи нагрузки
не вызывают.
Находим номинальный
ток электродвигателя:
, (6.1)
6.1 Выбор электромагнитов
Выберем исходя
из технологических условий два одинаковых электромагнита, они служат для управления
пневмосистемой. Электротехническая промышленность специально для таких целей выпускает
электромагниты типа ЭМЛ1203. По каталогу выбираем электромагнит ЭМЛ1203 У3-1 в брызгонепроницаемом
защищенном 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 6.1
Технические характеристики электромагнита
|
Номинальное 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 номинальный
ток электромагнита:
, (6.2)
.
6.2 Выбор электромагнитных
пускателей и промежуточных реле
Электромагнитные
пускатели необходимо выбирать только для управления силовыми нагрузками. В случае,
если электромагнитный пускатель не коммутирует силовые цепи преимущество при выборе
необходимо отдавать промежуточным реле, которые отличаются от электромагнитных пускателей
малыми габаритами и низкой потребляемой мощностью.
Выбираем наиболее
распространенный в настоящее время пускатель серии ПМЛ. По расчетному току выбираем
пускатель КМ1 ПМЛ-4160МУ2В, т. к. необходим еще один вспомогательный замыкающий
контакт, выбираем приставку ПКЛ-11МУ4А (1з+1р).
Структурное
обозначение пускателя
серия 1
2 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 номинального
тока: 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 блокировкой
для степени защиты ІР00, ІР20 и с электрической и механической блокировкой для степени
защиты ІР40; ІР54;
6 – реверсивный пускатель с тепловым реле с электрической и механической
блокировками;
7 – пускатель звезда-треугольник.
3) Цифра, указывающая исполнение пускателей по степени защиты и наличию
кнопок:
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 контактов
вспомогательной 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 крепления
как 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 6.2
Технические 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 выбор
промежуточных реле, коммутирующих электромагниты. Для электромагнита YА1 выбираем промежуточное
реле РПЛ-122МУ2А, а для электромагнита YA2 согласно схеме выбираем
РПЛ-140МУ2А с приставкой ПКЛ-22МУ4А (2з+2р).
Структурное
обозначение 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 стандартные
рейки.
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 6.3
Технические характеристики промежуточных реле
|
Позиционные
обозначения и типы
|
Число замыкающих контактов
|
Число размыкающих контактов
|
Напряжение катушки, В
|
Степень защиты
|
|
КV1 РПЛ-122МУ2А
|
требуется
|
2
|
0
|
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 реле
времени
Реле времени предназначены
для передачи команд из одной электрической цепи в другую с определенными, предварительно
установленными выдержками времени.
Произведем выбор
реле времени КТ1. Согласно схеме, реле должно иметь 1 замыкающий контакт с выдержкой
времени на замыкание 10 секунд. Выбираем реле с минимальным количеством контактов
РПЛ-122МУ2А, в качестве элемента с выдержкой времени дополнительно выбираем приставку
ПВЛ-11МУ4А (0,1 – 30 с) с 1-м размыкающим и 1-м замыкающим контактом.
Структурное
обозначение 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 буквы
означает 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 аппаратов
ручного управления
К аппаратам управления
относятся кнопки управления, выключатели, переключатели, конечные и путевые выключатели. Выбор производится:
·
По номинальному
напряжению сети:
. (6.3)
·
По длительному
расчетному току цепи:
, (6.4)
. (6.5)
Длительный расчетный
ток цепи:
, (6.6)
где S – наибольшая суммарная мощность,
потребляемая аппаратами при одновременной работе.
, (6.7)
где 
– мощность потребляемая каждым отдельным
аппаратом во включенном состоянии.
В данной схеме
фрикционного пресса напряжение в цепях управления составляет 110 В., максимальное
количество одновременно включенных аппаратов – 1 магнитный пускатель 4-ой величины
и 3 промежуточных реле. Согласно справочным данным магнитные пускатели 4-ой величины
в рабочем состоянии потребляет 20 ВА, а промежуточные реле 8 ВА. Определяем по формуле
(6.6) длительный расчетный ток:
.
6.4.1 Выбор
переключателей
В схеме имеется
переключатель SA1, который обеспечивает два режима работы пресса – одиночными и непрерывными
ходами. По расчетному току выбираем переключатель типа ПЕ011 открытого исполнения
с 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
В схеме управления
для ограничения перемещения ползуна имеется два путевых выключателя SQ1 и SQ2. Выбираем два одинаковых
путевых выключателя серии ВПК-2111БУ3 в защищенном исполнении (IP67) c роликовым толкателем, на номинальный
ток 10 А, что соответствует условию (6.4).
Структурное
обозначение выключателей путевых
ВПК2Х1ХБХХ:
ВПК - выключатель путевой, контактный; 2 - условный номер разработки
серии;
Х - условное обозначение способа крепления на поверхности, ввода проводников,
степени защиты по ГОСТ 1425480: 0 -базовое крепление, степень защиты IР00; 1 -базовое
крепление, резьбовой неуплотненный или притычной
неуплотненный ввод, степень защиты IР67 (IР54 *); 2 -фронтальное крепление
для встройки в нишу, степень защиты IР00;
1 - условное обозначение двухполюсного выключателя с сочетанием контактов
1з+1р;
Х - условное обозначение вида привода: 0 -толкатель; 1 -толкатель с
роликом;
2 -рычаг с роликом на 1, 2 или 3ступени с рабочим ходом влево или вправо;
3 -селективный;
Б - условное обозначение исполнения выключателя с биметаллическими
контактами;
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 Выбор
кнопок управления
В схеме присутствует
4 кнопки управления SB1, SB2, SB4 (замыкающие) и SB3 (размыкающая). Выбираем кнопки с толкателем грибовидной
формы 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 управления
пресса используется однофазный понижающий трансформатор напряжения 220/110 В. Определим
мощность трансформатора, для этого определим мощность, потребляемую цепью управления:
 , (6.8)
Максимальное количество
одновременно включенных аппаратов – 1 магнитный пускатель 4-ой величины и 3 промежуточных
реле. Согласно справочным данным магнитные пускатели 4-ой величины в рабочем состоянии
потребляет 20 ВА, а промежуточные реле 8 ВА.
 .
Выбираем трансформатор
типа ОСМ1-0,4УЗ 220/110 однофазный, сухой, многоцелевого назначения, мощностью 400
ВА.
7. Расчет и выбор аппаратов защиты
Аппаратом защиты
называется устройство, которое автоматически отключает защищаемую электрическую
цепь при ненормальных режимах. К аппаратам защиты относятся плавкие предохранители,
автоматические выключатели, тепловые и токовые реле.
Защита электродвигателей
и 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
Предохранители
выбираются по следующим условиям:
·
по номинальному
напряжению сети:
 ; (7.1)
·
по длительному
расчетному току линии:
 . (7.2)
Предохранители
FU1 и FU2 установлены в схеме управления
для защиты от токов короткого замыкания. Номинальное напряжение цепи управления
110 В, длительный расчетный ток согласно пункту (6.4) составил 0,4А. Выбираем плавкий
предохранитель серии НПН2- с номинальным током плавкой
вставки 6 А, что удовлетворяет условию (7.2).
7.2 Выбор автоматических
выключателей
Выбор автоматических
выключателей производится по номинальному напряжению и току с соблюдением следующих
условий:
 ; (7.3)
 ; (7.4)
 (7.5)
Автоматический
выключатель QF осуществляет защиту всей схемы, но ввиду того, что токи электроприемников
и 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 пункте
и составил 59,4 А, номинальный ток электромагнитов также был подсчитан ранее и составил
0,4 А. Необходимо найти номинальный ток трансформатора:
 ,
Тогда номинальный
ток всей схеме будет равен:
 ,
Подставляем расчетный
ток схемы в условие (7.4):
Выбираем автоматический
выключатель ВА51-31 , что удовлетворяет условию (7.2.2).
Так как в схеме имеется электродвигатель необходимо проверить ток срабатывания электромагнитного
расцепителя  автоматического выключателя с тепловым расцепителем
на 80 А по условию (7.5):
 .
Выбранный автомат
удовлетворяет всем условиям.
8. Расчет и
выбор проводов и кабелей
При выборе проводов,
вида электропроводки и способа прокладки проводов и кабелей должны учитываться требования
электробезопасности и пожарной безопасности. Сечение проводов и кабелей цепей питания,
управления, сигнализации, измерения и т.п. должны выбираться из условия допустимого
их нагрева электрическим током.
Условия нагрева
проводов длительным расчетным током имеет вид:
 , (8.1)
 , (8.2)
где  – допустимый длительный ток для провода
или кабеля при нормальных условиях прокладки, определяемый по таблицам длительных
допустимых токовых нагрузок на провода и кабели;
 – длительный расчетный ток линии;
 – номинальный ток или ток срабатывания защитного
аппарата;
 – кратность длительного допустимого тока
для провода или кабеля по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного
аппарата (согласно ПУЭ для провода, который защищен автоматическим выключателем
 , а предохранителем  ).
8.1 Выбор провода
для цепей управления
Расчетный ток
цепей управления равен 0,4 А, цепи управления защищены предохранителем НПН2- с номинальным током плавкой вставки 6 А.
Выбираем для цепей управления провод ПВ1 сечением  , т.к.
по данному проводу может протекать длительно допустимый ток 11 А. Так как провода
цепей управления лежат в шкафу управления в жгутах, то длительно допустимый ток
провода уменьшаем на 20% и он составит 8,8 А.
Согласно условия
(8.1)  . Проверим выбранный провод по условию (8.2)
– соответствия выбранному аппарату защиты. Так как провод защищен предохранителем
(ток плавкой вставки равен 6 А), то , соответственно:
 .
Выбранный провод
(ПВ 1х0,5) соответствует всем условиям.
8.2 Выбор кабелей
в силовой цепи
Выбираем кабель
для питания двигателя М. Расчетный ток в цепи электродвигателя равен 59,4 А. Двигатель
защищен автоматическим выключателем
ВА51-31, с номинальным током расцепителя 80 А. Выбираем
кабель АВВГ 3х25+1х16 с длительно допустимым током 88 А, т.к.  . Проверим выбранный кабель по 2-ому условию:
 .
Данный кабель
подходит для питания двигателя.
Выбираем провод
для питания электромагнитов (0,4 А) и трансформатора (1,81 А). Т.к. токи, протекающие
в этих цепях не значительны и отличаются в десятки раз от номинального тока вводного
автомата, то проверять провода на соответствие аппарату защиты и завышать тем самым
сечение не целесообразно. Поэтому выбираем провод ПВ 1х0,5 с длительно допустимым
током 11 А.
9. Размещение электрооборудования
и схема соединений и подключений
Все электрооборудование
фрикционного пресса, по месту размещения можно разделить на две группы: электрооборудование,
устанавливаемое непосредственно на прессе и электрооборудование, устанавливаемое
в шкафах управления. Внутри шкафа управления размещаются: автоматические выключатели,
магнитные пускатели, предохранители, промежуточные реле и реле времени. На передней
панели или панели управления размещаются: кнопки управления, а также переключатель
режима работы пресса. Электрические соединения между аппаратами в шкафу осуществляются
с помощью клемниковых колодок, через клемниковые колодки также подводится питание
к шкафу. Непосредственно на самом прессе размещается: электродвигатель главного
привода, электромагниты управления пневмосистеммой и путевые выключатели, ограничивающие
движение ползуна.
Схемы соединений
и подключений необходимы для выполнения монтажа электроустановок. Схемы соединений
определяют все электрические соединения в электрических устройствах, входящих в
состав монтируемой установки, а схемы подключения показывают внешние соединения
между этими устройствами. На схемах соединений электрических устройств обязательно
показывают выводы входящих в них аппаратов и приборов, отображая их расположение
и нумерацию. Для большей наглядности выводы каждого аппарата или прибора заключают
в общую рамку. Кроме того, если это необходимо, дают внутреннюю схему прибора или
аппарата. Для изображения отдельных элементов (резисторов, конденсаторов, электрических
ламп, проводов, катушек аппаратов и др.) на схемах соединений используют обозначения,
приведенные в стандартах ЕСКД.
При составлении
и вычерчивании монтажных схем используют монтажные символы электрических аппаратов,
элементов и приборов. Монтажный символ – это электрическая схема внутренних соединений
аппарата, 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, имеющих
собственную маркировку выводов, на символах показывают данную фактическую маркировку.
Для аппаратов, не имеющих собственной маркировки выводов, на символах изображают
условную маркировку, которая в действительности на аппарате отсутствует. Оба видов
маркировок обозначают одинаково – внутри зажимов.
В контактах главных
и вспомогательных нечетными числами маркируется вход (неподвижный контакт), четными
– выход (подвижный контакт). Для контактов, не имеющих четко выраженного вывода
подвижных контактов, например мостиковых, разделение на четные и не четные числа
отсутствует. В этом случае числа возрастают слева направо или сверху вниз.
Если в аппарате
более 10 контактов, то порядковые номера контактам присваивают по группам в пределах
группы замыкающих контактов, начиная с единицы, и в пределах группы размыкающих
контактов, начиная с единицы.
Условную маркировку
выполняют по определенной схеме:
1.
главные
контакты аппаратов маркируются однозначными цифрами, начиная с единицы;
2.
вспомогательные
контакты маркируют двузначными числами, в которых первая цифра обозначает порядковый
номер контакта для одного аппарата (порядок не зависимо от вида контакта), а вторая
цифра отражает вид контакта.
Приняты следующие
условные обозначения для видов контактов: 1 – 2 (размыкающий контакт); 3 – 4 (замыкающий
контакт); 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 аппаратов
маркируют прописными буквами латинского алфавита: А – В (включающая); C – D (отключающая); Q – H (защелки).
10. Монтаж электрооборудования
(станка, механизма, установки)
Электромонтажные
работы в настоящее время ведутся на высоком уровне инженерной подготовки, с максимальным
переносом этих работ со строительных площадок в мастерские монтажно-заготовительных
участков и на заводы электромонтажных организаций. Электромонтажные, проектные и
научно-исследовательские организации совместно с электротехнической промышленностью
ведут большую работу по изготовлению электрооборудования крупными блоками и узлами.
10.1 Монтаж электродвигателей
Монтаж электрических
машин, поступивших в собранном виде, производится в следующем порядке: установка
на фундамент; выверка; монтаж полумуфт и центровка валов; проверка пригонки вкладышей
подшипников; подсоединение внешних кабелей, монтаж воздухоохладителей, маслопроводов
и заземления; установка защитных кожухов, щитов и ограждений.
Монтаж электрических
машин, поступивших в разборном виде, значительно сложнее и включает следующие основные
технологические операции: установку и выверку фундаментной плиты и подшипниковых
стояков; заводку ротора в статор; установку: нижних вкладышей подшипников, статора
вместе с ротором на фундаментную плиту, полумуфт; центровку валов; проверку зазоров
в подшипниках и пригонку подшипников; выверку воздушных зазоров и совмещение магнитных
осей статора и ротора; окончательную сборку подшипников и проверку их уплотнения;
подсоединение внешних кабелей, монтаж воздухоохладителей, маслопроводов и заземления;
установка защитных кожухов, щитов и ограждений.
10.2 Монтаж электрических аппаратов
Монтаж электрических
аппаратов, устанавливаемых в шкафах может производиться как в монтажно-заготовительных
мастерских, так и на месте установки станка. Проведение монтажных работ можно разделить
на две стадии: на первой происходит установка всех электрических аппаратов, а на
второй соединение электрических аппаратов проводами и кабелями, согласно монтажной
схеме. Все аппараты ручного управления, индикаторные элементы должны иметь обозначения
и надписи («вкл», «выкл»; «вперед», «назад»), также указывается механизм, который
управляется данным аппаратом. На дверце шкафа с внутренней стороны обычно размещают
электрическую принципиальную схему механизма. Все нетоковедущие металлические части
оборудования подлежат заземлению.
10.3 Монтаж проводов и кабелей
Все провода и
кабели расположенные вне шкафа управления подвергаются обязательной защите от механических
повреждений, путем затягивания их в металлические или полиэтиленовые трубы. Все
соединения и ответвления выполняются с помощью клемных колодок или коробок. Провода
в шкафах управления прокладываются параллельно друг другу, все изгибы выполняются
под прямым углом. При большом количестве одинаково направленных проводов их собирают
в пучки с помощью жгутов. На конец провода одевается кембрик, на котором указывается
номер провода согласно схеме, для удобства обслуживания. Металлические трубы и коробки
подлежат обязательному заземлению.
11.Составление инструкции по эксплуатации электрооборудования
11.1 Подготовка к работе электрооборудования
пресса
Перед вводом в
эксплуатацию должны быть выполнены следующие работы: проверка отсутствия в электродвигателе
главного привода посторонних предметов; продувка электродвигателя сжатым воздухом;
испытания неподвижной электрической машины в соответствии с гл. 1.8 ПУЭ; проверка
системы маслосмазки и охлаждения; контроль действия защитной и сигнальной аппаратуры;
проверка правильности присоединения выводов электродвигателя к сети и надежности
заземления корпуса; проворачивание ротора для проверки свободного вращения и смазки
подшипников.
11.2 Порядок работы
В соответствии
с технологическим процессом устанавливается режим работы пресса. Для этого переключатель
SA должен быть установлен в положении
работы одиночными или не прерывными ходами.
Режим работы
одиночными ходами
1.
Закрепить
обрабатываемую деталь.
2.
Установить
переключатель SA в положение работы одиночными ходами (положение 1).
3.
Необходимо
запустить двигатель главного привода. Для этого необходимо нажать кнопку SB1.
4.
Для того
чтобы ползун перемещался вниз нужно нажать кнопку SB2.
Примечание. После нажатия кнопки SB2 включается автоматическая
схема управления движением ползуна и поэтому после обработки заготовки, подъем ползуна
в исходное состояние произойдет автоматически.
5.
Если в
дальнейшем обработка не осуществляется необходимо отключить двигатель главного привода,
нажатием кнопки SB3.
Примечание. Во избежание травматизма
замена заготовки разрешается только после полной остановки ползуна.
Режим работы
непрерывными ходами
При установке
переключателя в положение работы непрерывными ходами (положение 2) ползун будет
совершать поступательные движения до тех пор, пока переключатель SA не будет установлен в положение
1 или не будет нажата кнопка SB3.
11.3 Окончание работы
Если велась обработка
непрерывными ходами, то нужно установить переключатель SA в положение 1 и дождаться
пока ползун займет крайнее верхнее положение. По окончании работы необходимо отключить
пресс от сети. После отключения произвести осмотр рабочей поверхности, удалить посторонние
предметы, если они имеются.
11.4 Техническое обслуживание
Персонал, занятый
обслуживанием электрооборудования фрикционного пресса, а так же его наладкой и ремонтом
обязан:
1.
Иметь
допуск к обслуживанию электроустановок напряжением до 1000В.
2.
Знать
действующие правила технической эксплуатации безопасности обслуживания электроустановок
промышленных 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.
Руководствоваться
указанием мер безопасности, которые содержаться в настоящем руководстве и в руководстве
по эксплуатации механической части пресса.
4.
Знать
принцип работы пресса и работу схемы.
5.
Для обеспечения
безаварийной работы пресса напряжение питающей сети на его вводе должно быть в пределах
от 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 оказаться
под опасным напряжением, должны иметь надежное заземление, от цеховой системы заземления
к заземляющему зажиму (болту М12), установленному на фундаментной плите пресса,
должна быть подведена шина, а к винту заземления, установленному во вводной коробке
с вводным автоматическим выключателем, должен быть подведен провод сечением 4мм . Качество заземления должно быть проверено
внешним осмотром и измерением сопротивления между металлическими частями пресса
каждого устройства и зажимом для заземления, находящимся на вводе к прессу. Сопротивление
заземления не должно превышать 0,1Ом.
7.
Категорически
запрещается производить работы под напряжением.
8.
Категорически
запрещается разъединять и соединять составные части штепсельных разъемов, находящихся
под напряжением.
9.
Для обеспечения
безопасной работы, предупреждения поломок механизмов и брака на прессе предусмотрены
электрические блокировки.
10.
Категорически
запрещается работать на прессу при обнаружении неисправностей в работе электрических
блокировок.
11.
При проведении
работ по демонтажу электрооборудования перед отправкой пресса потребителю, монтажу
и первоначальному пуску станка на месте его эксплуатации, при обслуживании и ремонте
электрооборудования пресса, следует так же руководствоваться указаниями мер безопасности.
12. Выбор технического решения
модернизации
12.
В данной
схеме имеется много недостатков. При выборе автоматического выключателя я столкнулся
с тем, что реально этот автоматический выключатель сможет защитить лишь электродвигатель,
а электромагниты при возникновении короткого замыкания просто сгорят. Такое положение
приводит и к завышению сечения провода в цепях электромагнитов. Поэтому я предлагаю
в цепи электромагнитов поставить по предохранителю с плавкой вставкой, что обеспечит
защиту электромагнитов и позволит выбрать рациональное сечения провода.
13.
На вводе
в силовой части схемы можно последовательно с вводным автоматическим выключателем
установить устройство защитного отключения (дифференциальный выключатель). УЗО обеспечит
защиту электрооборудования, предотвратит возникновение пожара в случае неисправности
электропроводки и сделает более безопасным электроустановку для рабочего и обслуживающего
персонала.
14.
По возможности
хотелось бы заменить релейно-контактные элементы схемы управления бесконтактными.
Их стоимость намного выше, но они обладают огромным преимуществом – отсутствие механического
контакта, что повышает их долговечность в десятки раз. Это позволит сократить габариты
шкафов управления – повысить степень отказоустойчивости электрооборудования.
15.
Автоматические
выключатели 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 необходимое
число аппаратов, путем крепления на DIN-рейку – все это обеспечивает надежную защиту и удобство
эксплуатации электрооборудования.
Заключение
При выполнению
курсового проекта, мною были получены навыки в расчете основных параметров электрической
схемы, изучены устройство и принцип действия фрикционного пресса. Я научился составлять
основную техническую документацию, предложил свой вариант модернизации электрической
схемы.
Я сделал для себя
вывод, что для того чтобы обслуживать электрическое оборудование, соответствующее
современному уровню развития науки и техники, электротехнический персонал должен
знать устройство, принцип действия электрических аппаратов управления, защиты электромеханической
и бесконтактной конструкции на основе полупроводниковых элементов, а также их назначение,
технические характеристики, уметь правильно выбирать их вместо вышедших из строя
и морально устаревших аппаратов и элементов.
Список использованных
источников
1.
Повный
А. В. Электрооборудование промышленных предприятий и гражданских зданий. Курсовое
проектирование. Гомель, 2004. – 41 с.
2.
Повный
А. В. Справочные материалы для выполнения курсового проекта по предмету «Электрооборудование
промышленных предприятий и гражданских зданий». Гомель, 2004. – 100 с.
3.
Зимин
Е. Н., Преображенский В. И., Чувашов И. И. Электрооборудование промышленных предприятий
и установок: Учебник для техникумов. – 2-ое изд., перераб. И доп. – М .: Энергоиздат,
1981. – 552 с.
4.
Правила
технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности
при эксплуатации электроустановок потребителей/ Глав. упр. гос. Энергетического
надзора Минэнерго СССР. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
– 432 с.
5.
Правила
устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.
6.
Справочник
по электротехнике и электрооборудованию – 2-е изд., доп. – М.: Высш. шк., 2000.
– 255 с.
7.
Елкин
В. Д., Елкина Т. В. Электрические аппараты: Учебное пособие для учащихся ССУЗов.
– Мн.: Дизайн ПРО, 2003. – 168 с.
8.
Куценко
Г. Ф. Монтаж, эксплуатация и ремонт электроустановок: Учебное пособие для учащихся
ССУЗов. – Мн.: Дизайн ПРО, 2003. – 272 с.
Похожие работы на - Электрооборудование фрикционного пресса
|