Электрооборудование фрезерного станка

180 – расстояние в мм от оси вала до плоскости опоры

S – малый установочный размер станины

4 – количество полюсов

У – климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69  (У - умеренный климат)

3 – категория размещения по ГОСТ 15150-69. (внутри помещений)

 

Для привода в действие каретки выбираем электродвигатель 4АА71А4У3. Мощность выбранного электродвигателя 0,55кВт

 

Таблица 2.2. Характеристики двигателя 4АА71А4У3

Р, кВт	nном об/мин	ηном  %	cosφном	Mп/Mном	Mmax/Mном	Mmin/Mном	Iп/Iном	Скольжение %
0,55	1500	70,5	0,7	2	2,2	1,6	4,5	8,7

 

Для привода заготовки выбираем электродвигатель 4А80В2У3. Мощность выбранного электродвигателя 2,2кВт

Таблица 2.3. Характеристики двигателя 4А80В2У3

Р, кВт	nном об/мин	ηном  %	cosφном	Mп/Mном	Mmax/Mном	Mmin/Mном	Iп/Iном	Скольжение %
2,2	3000	83	0,87	2	2,2	1,2	6,5	5

 

2.3. Разработка схемы  управления электродвигателем выбранного  электропривода.

Питание электрооборудования  осуществляется от трехфазной цепи переменного тока напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

Рисунок 2.1. Принципиальная электрическая схема станка

 

В станине установлены  четыре трехфазных короткозамкнутых электродвигателя: двигатель привода инструмента Ml, двигатели привода каретки М2 и МЗ и двигатель привода заготовки М4. Электроаппаратура расположена в отдельном коробе (см. рис. 1.1. поз. 15 ). Станок имеет два пульта управления. На пульте, расположенном в подвижной каретке, имеются следующие кнопки:

• SB 1 (красная грибовидная) общего останова станка;
• SB 2 (черная ) включающая мотор Ml привода инструмента;
• SB 4 ( черная ) включающая мотор М4 привода заготовки;
• SB 6 ( черная ) включающая полный цикл обработки заготовки (черновую и чистовую) в автоматическом режиме. При этом работают моторы Ml и М2.
• SB 7 (черная ) включающая цикл только чистовой обработки. При этом работают моторы Ml, МЗ, М4.

На пульте управления, расположенном на станине станка, имеются кнопки:

• SA 1 (ключ) включающая электрооборудование станка;
• SB 3 (красная) выключающая мотор М4 привода заготовки;
• SB 5 (черная) включающая мотор М4.

На подвижной каретке  механизма привода инструмента  расположены также два концевых выключателя SQ 1 и SQ 2. Микропереключатель SQ 3 блокирует включение кнопок SB 4 и SB 5.

Принципиальная электрическая  схема станка приведена на рис. 2.1., перечень элементов электрооборудования в табл. 2.4.

Питание электрической  схемы станка осуществляется включением автоматического выключателя QF и  кнопки SA1.

При включении кнопки SB 6 ставятся на самопитание реле КМ 1 и КМ2, пуская электродвигатели Ml и  М2. При этом каретка движется до срабатывания микропереключателя SQ 2 который, в свою очередь, при помощи промежуточного реле К4 отключает реле КМ 2 и включает реле КМ 3 и КМ 4. Поставившиеся на самопитание реле КМ 3 и КМ 4 пускают  электродвигатели МЗ и М4. Каретка  движется в обратном направлении  до срабатывания микропереключателя SQ1. В результате при помощи промежуточного реле К5 отключаются реле КМ1, КМ3, КМ4 и, соответственно, электродвигатели Ml, МЗ, М4. Цикл работы завершен.

 

Таблица 2.4. Электрооборудование  станка

Обозначение элемента	Наименование	Количество
QF КМ 1 - КМ 4 КК 1, КК 2, КК 3, КК4 К 1 -К5 М 1 М2, МЗ М4 SA1 SB 1. SB3 SB 2. SB 4-SB7 SQ1, SQ2, SQ3	Выключатель автоматический Реле пусковое ПМЛ  Реле тепловое РТЛ  Реле промежуточное HJQ Двигатель асинхронный 4А180S4У3 Двигатель асинхронный 4АА71А4У3 Двигатель асинхронный 4А80В2У3 Выключатель ПЕ Выключатель КЕ Выключатель КЕ Микропереключатель МП	1 4 4 5 1 1 1 1 2 5 3

Кнопка SB1 выключает все  реле станка.

При включении кнопки SB7 ставятся на самопитание реле КМ 1, КМ 3, КМ4, пуская электродвигатели Ml, МЗ и М4. Каретка движется до срабатывания микропереключателя SQ 1.

Кнопка SB2 включает реле КМ1, пуская электродвигатель Ml. Кнопки SB4 и SB5, дублирующие друг друга, включают реле КМ4, пуская электродвигатель М4.

Кнопка SB 3 отключает только реле КМ4.

Защита электродвигателей  от перегрузки осуществляется тепловыми  реле КК 1 - КК 4, которые разрывают  пусковую цепь, отключая реле КМ1 -КМ 4. Повторный пуск в этом случае возможен только через 15...20 секунд, то есть после  возвращения элементов тепловой защиты реле в исходное положение.

Защита от коротких замыканий  осуществляется автоматическим выключателем QF

 

2.4. Расчет и выбор  электрооборудования для схемы  управления.

 

Магнитные пускатели – аппараты дистанционного управления трехфазными  асинхронными электродвигателями. Они  совмещают в себе функции пуска, остановки и защиты от перегрузки и понижения напряжения (0 - защита)

Произведём выбор магнитного пускателя для управления и защиты асинхронного двигателя типа 4А180S4У3. Для управления двигателем будем применять магнитный пускатель ПМЛ. Пускатель предназначен для коммутации силовых цепей и оснащен тепловым реле. На схеме электрической принципиальной он представлен в виде контактора КМ1, и теплового реле КК1.

Определим параметры, по которым производится выбор магнитного пускателя:

а) род тока - переменный, частота - 50 Гц;

б) номинальное напряжение - 380В, номинальный ток не должен быть меньше номинального тока двигателя;

в) согласно схеме включения двигателя (рис.2.1) аппарат должен иметь не менее трех замыкающихся силовых контактов;

г) категория применения: аппарат  должен работать в категории применения АС - 2 ( прямой пуск, повторно-кратковременные отключения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором);

д) режим работы аппарата продолжительный с частыми прямыми пусками двигателя.

Для выбора аппарата по основным техническим  параметрам необходимо произвести предварительные расчеты номинального и пускового токов двигателя. Определим номинальный ток (действующее значение):

 

Пусковой  ток (действующее значение):

 

Ударный пусковой ток (амплитудное значение):

 

Произведем выбор аппарата по основным техническим параметрам.

Выбираем магнитный пускатель  со встроенным тепловым реле, для заданного  схемного решения (рис.2.1.) - типа ПМЛ 4211 с номинальным рабочим током 63А ([2] таблица 4.7. ).

Расшифровка обозначения:

ПМЛ - серия

4 – величина номинального тока пускателя 63А

2 – нереверсивный с встроенным тепловым реле ПМЛ

1 – степень защиты корпуса ІР54 без кнопок управления

1 – 1 контакт 1р нормально открытый.

Таблица 2.5. Технические  характеристики магнитного пускателя  ПМЛ-4221

Параметр	Значение
Номинальный ток, А	63
Номинальное напряжение обмотки, В	110
Предельный включаемый и отключаемый  ток при U=380В, А	600
Провал главных контактов, мм	3 ± 0,5
Начальное нажатие на контактный мостик, Н	4,5
Раствор главных контактов, мм	3
Тип теплового реле	РТЛ

 

Расчет магнитного пускателя осуществляется по следующим  формулам:

;

Где - номинальный ток магнитного пускателя, А

- номинальный ток электродвигателя, А

Подставив значения, получим  , т. е. условие выполняется.

;

где - предельный включаемый ток, А

- пусковой ток электродвигателя, А

Подставив в  данную формулу численные значения получим  .

Условие выполняется,  т. е. выбранный магнитный  пускатель ПМЛ4221 удовлетворяет всем требованиям.

 

Для защиты двигателя от длительных перегрузок (20 – 50 %) применяются тепловые реле, которые включают последовательно  в контролируемую цепь.

В магнитных пускателях серии ПМЛ4221 применяются реле типа РТЛ2059. ([2] таблица 10.72.) Технические характеристики представлены в таблице 2.6.

 

Таблица 2.6. Технические  характеристики теплового реле РТЛ2059

Параметр		Значение
Номинальный ток, А		47 - 64
Номинальное напряжение, В		380
Число контактов	замыкающих	1
	размыкающих	1
Число полюсов		2
Температура срабатывания, °С		260
Регулировка тока уставки		±25%

 

Данное реле было выбрано исходя из условий:

;

где - номинальный ток теплового реле, А

- номинальный ток двигателя,  А

Подставив численные значения, получим:

.

Исходя из режима работы двигателя  – длительный, ток уставки  I_уст тепловых реле определим из уравнения:

;

где Р_перегр = (20…50 %)* Р_ном.дв+ Р_ном.дв – мощность при перегруженном состоянии.

Это означает, что при перегрузке двигателя на 20%  его ток составит 50,5 А и в это время сработают тепловые реле – двигатель отключится.

 

Выберем магнитный пускатель для  двигателей М2 и М3 (КМ2 и КМ3). В их качестве применяется двигатель асинхронный 4АА71А4У3.

Определим номинальный ток (действующее  значение):

 

Пусковой  ток (действующее значение):

 

Ударный пусковой ток (амплитудное значение):

 

Выбираем магнитный пускатель  со встроенным тепловым реле, для заданного  схемного решения (рис.2.1.) - типа ПМЛ 1211 с номинальным рабочим током 63А ([2] таблица 4.7. ).

Таблица 2.7. Технические характеристики магнитного пускателя ПМЛ-1221

Параметр	Значение
Номинальный ток, А	10
Предельный включаемый и отключаемый  ток при U=380В, А	40
Провал главных контактов, мм	2 ± 0,5
Начальное нажатие на контактный мостик, Н	4,5
Раствор главных контактов, мм	3
Тип теплового реле	РТЛ

 

Пускатель удовлетворяет условиям:

(10 > 1,73)

(40 > 7,8)

т. е. выбранный магнитный пускатель  ПМЛ1221 удовлетворяет всем требованиям.

В магнитных пускателях серии ПМЛ1221 применяются реле типа РТЛ1008. ([2] таблица 10.72.) Технические характеристики представлены в таблице 2.8.

 

Таблица 2.8. Технические характеристики теплового реле РТЛ1008

Параметр		Значение
Номинальный ток, А		2,4…4
Номинальное напряжение, В		380
Число контактов	замыкающих	1
	размыкающих	1
Число полюсов		2
Температура срабатывания, °С		220
Регулировка тока уставки		±25%