Дипломная (вкр): Электрооборудование широкоуниверсального инструментального фрезерного станка модели 67К25В

По справочнику выбирается тепловое реле марки РТЛ с А. D =(0,75÷1,25) I н.

Выбор питающих проводов и кабелей

Сечение проводов и кабелей для напряжения до 1000 В по условию нагрева определяется по справочнику [5, с. 28] в зависимости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузки из соотношения:

,

где Iдл - ток расчетной длительной нагрузки, Iн - номинальный ток, для электроприемников, имеющих в установке одиночный асинхронный двигатель

Электродвигатель главного привода М3:

 А

Марка проводов выбирается из справочника [5, с. 28].

Выбран провод марки ПВ3 4(1×1) Iдоп=14 А

Электродвигатель быстроходной головки М4:

 А

Марка проводов выбирается из справочника [5, с. 28].

Выбран провод марки ПВ3 4(1×1) Iдоп=14 А.

Электродвигатель гидравлики М1:

 А

Марка проводов выбирается из справочника [5, с. 28].

Выбран провод марки ПВ3 4(1×1) Iдоп=14 А.

Электродвигатель насос СОЖ М2:

 А

Марка проводов выбирается из справочника [5, с. 28].

Выбран провод марки ПВ3 4(1×1) Iдоп=14 А.

Электродвигатель подач М:

 А

Марка проводов выбирается из справочника [5, с. 28].

Выбран провод марки ПВ3 4(1×1) Iдоп=14 А.

Для всего станка:общ =I+I1 +I2 +I3+I4общ =10,34+1,69+0,41+2,55+6,1=21,09 (А)

Из справочника [5, с. 28] выбираем провод марки ПВ3 4(12,5) с =25А.

Уточняются сечения токопроводов с учетом аппаратов защиты, исходя из следующих условий: I доп ≥ I расц. Выбран провод марки ПВ3 4(1×6) Iдоп=40 А.

Разработка и описание схемы электрической принципиальной

Перед началом работы необходимо убедиться, что все защитные аппараты включены. Включение вводного автомата QF возможно только при наличии напряжения в сети.

В режиме фрезерования пуск станка осуществляется кнопкой SB2 при этом включается пускатель КM2 включается двигатель гидравлики M1 и замыкающим контактом 63-65 становится на самопитание. Запуск электродвигателя М3 шпинделя производится кнопкой SB4, при - этом включается пускатель КM4 или КM5 в зависимости от положения переключателя SA2 (шпиндель вправо или влево). Рукоятка переключения скоростей шпинделя должна быть нажата до упора вверх, микропереключатель SQ2 при этом замкнут. Пускатели КM4 или КM5 замыкающими контактами 70-100 включают реле KT1, которое замыкающим контактом 70-75 ставит пускатели КM4 или КM5 на самопитание.

Реле КT1 имеет пневмопривод, с помощью которой регулируется время торможения электродвигателя шпинделя при его остановке. Замыкающий контакт пневмоприставки реле КT1 52-59 остается замкнутым некоторое время при отключении пускателей КM4 или КM5, при этом включается пускатель KM1, который подключает замыкающими контактами источник постоянного напряжения, собранный на диодах VI-V4 к статору электродвигателя шпинделя. Таким образом осуществляется торможение шпинделя.

Включение движения рабочего органа (стола, суппорта, фрезерной бабки) производится следующим образом. Переключателем SA5 - осуществляется выбор рабочего органа. При этом включается реле КB3 - движение стола, или КL4, КL5 - движение суппорта, или КL6 - движение фрезерной бабки.

Собственно включение движения и направление движения производится кнопками SB7 или SB8. Кнопкой SB7 включается движение выбранного рабочего органа вправо, вниз, назад; при этом включается реле КL7, которое замыкающим контактом 30-32 подключает источник задающего напряжения положительной полярности к регулятору скорости движения R6 и подаваемому затем на вход тиристорного преобразователя.

Кнопкой SB8 включается движение выбранного рабочего органа влево, вверх, вперед; при этом включается реле КB8, которое замыкающим контактом 31-32 подключает источник задающего напряжения отрицательной полярности к регулятору скорости движения R6. Снимаемое напряжение с потенциометра R6 подается затем на вход тиристорного преобразователя.

При включении реле КL7 или КL8 через их замыкающие контакты I69-179 включается реле КL9, которое замыкающим контактом 19-25 подключает внутренний источник напряжения =24В тиристорного преобразователя контакту 30 тем самым дается команда на разблокирование тиристорного преобразователя т.е. на разрешение движения выбранного рабочего органа.

Ускоренное движение рабочего органа производится включением толчковой кнопкой SB10 реле КL10, которое переключающим контактом 38-24-37 отключает регулирующее напряжение скорости движения рабочего органа с потенциометра R6 и подключает повышенное задающее напряжение с делителя R7- R8 непосредственно ко входу тиристорного преобразователя.

Из-за особенности кинематики привода суппорта для сохранения выбранного направления движения суппорта введена дополнительная инверсия задающего напряжения подачи, выполненного на реле КL5 (контакты 30-28-31 и 30-27-31).

Переключателем SA1 - включается пускатель KM3, который в свою очередь включает двигатель М2 насоса СОЖ. Переключателем SA4 включается - отжим инструмента, а переключателем SA5 - поворот шпинделя.

Электромагнит смазки направляющих YC2 включается одновременно с включением рабочих органов контактом 155-156 реле КL9 на время, определяемое выдержкой времени реле времени КT2 (контакт I-56-I57).

Электромагниты зажима направляющих YC6, YC7, YC8 включаются контактами реле КL3 (контакт 155-194) КL4(155-196) и КL6(155-198) или переключателем SA6.

Торможение электродвигателя шпинделя динамическое: на обмотку статора подается постоянное напряжение 24В снимаемое с выпрямителя VI-V4 через силовые контакты пускателя КM1. Время торможения двигателя шпинделя определено реле времени KT1.

Аварийный останов всех механизмов станка производится кнопкой SB1 "Общий стоп".

При подаче напряжения на станок автоматическим выключателем QF на пульте управления зажигается лампа НL1 "Сеть" белого цвета.

При включении движения рабочих органов (столе, суппорте или фрезерной бабки) индицируется их направление движения лампы НLЗ или НL4.

При перегрузке привода подачи на пульте управления загорается лампа НL5 красного цвета. При этом привод теряет свои динамические характеристики т.е. не держит заданную регулирующим резистором R6 скорость подачи. Для восстановления динамических характеристик привода подач необходимо станок отключить автоматом QF от цеховой сети, а затем снова включить и проделать все операции для запуска станка в работу.

На пульт станка выведена индикация состояния масляного фильтра гидросистемы станка (лампа НL8 - красного цвета). Если загорается лампа НL8, то это означает, что фильтр гидросистемы засорился и его необходимо заменить, при этом срабатывает реле KL12 и замыкающим контактов 155-187 становится на самопитание, вращение шпинделя и движение исполнительных органов станка отключаются.

Блокировка и защита

Невозможно вращение шпинделя и движение исполнительных органов при отжатом инструменте (размыкающий контакт реле КL7 66-67 и 158-159.

Электродвигатель шпинделя отключен при переключении скорости вращения шпинделя (контакт 78-82) микропереключателя SQ9.

Невозможно одновременное включение движений стола, суппорта, фрезерной бабки соответственно вправо-влево, вверх-вниз, вперед-назад.

При включении муфт YCЗ или YC4 или YC5, отключаются электромагниты зажима направляющих YC6 или YC7 или YC8 соответственно.

Защита от тока короткого замыкания в силовых цепях осуществляется автоматическим выключателем QF, в цепях управления переменного тока предохранителями FU7, FU9, в цепях управления постоянного тока предохранителем FU10. В цепи местного освещения предохранителем FU8.

Защита электродвигателей M1, М2, М3 и М4 от перегрузки выполнена тепловыми реле КK1, КК2, ККЗ и КК4 - соответственно. Защита привода подач М, G осуществляется предохранителями FU1, FU2, FU3 в первичной цепи трансформатора Т2 и предохранителями FU4, FU5, FU6 во вторичной цепи трансформатора Т2.

Циклограмма работы электроприводов и цепи управления

Циклограмма работы главного привода следующая:

включаем вводный автомат QF;

-конечные выключатели SQ1, SQ2, SQ9 замкнуты;

нажимаем кнопку SB2;

получает питание магнитный пускатель КМ2

-магнитный пускатель КМ2 замыкает свои контакты в силовой цепи, при этом включается электродвигатель M1;

нажимаем кнопку SB4;

-выбираем направление вращения шпинделя переключателем SA2;

-получает питание магнитный пускатель КМ4 при вращении шпинделя вперед, КМ5 при вращении шпинделя назад;

магнитный пускатель КМ4 (КМ5) замыкает свои контакты в силовой цепи, при этом включается электродвигатель главного привода M3 или М4;

остановка двигателя М3 или М4 осуществляется при нажатии кнопкой SB1.

Циклограмма работы главного приводов приведена на рисунке.

Рис. Циклограмма работы электроприводов и цепи управления

Разработка и описание схемы электрической соединений

Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме примерно соответствует действительному размещению элементов и устройств в станке.

Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов примерно соответствует их действительному размещению в механизме.

На схеме около графических обозначений устройств и элементов указаны позиционные обозначения, присвоенные им на принципиальной схеме.

Около или внутри графического обозначения устройства указаны его наименование.

Устройства и элементы с одинаковыми внешними подключениями изображены на схеме с указанием подключения только для одного устройства или элемента.

Устройства, имеющие самостоятельные схемы подключения, изображены на схеме изделия без показа присоединения проводов и жил кабелей к входным и выходным элементам.

Для упрощения начертания схемы отдельные провода или кабели (многожильные провода, электрические шнуры), идущие на схеме в одном направлении, слиты в общую линию.

Допускается линии, изображающие провода, группы проводов, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), не проводить или обрывать их около мест присоединения, если их изображение затрудняет чтение схемы.

На схеме изделия, в состав которого входят многоконтактные элементы, линии, изображающие жгуты, доводятся только до контура графического обозначения элемента, не показывая присоединения к контактам [9, с. 10].

Анализ существующей системы управления механизмом

На станке применяется, электроприводы с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и двигатель постоянного тока. Электропривод постоянного тока обладает:

хорошим пусковым моментом

легкой регулирования частоты вращения

высокая перегрузочная способность

Недостаткам таких двигателей является:

наличие щеточно-коллекторного аппарата, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надёжность работы машины

для питания требуется специальный источник постоянного тока

сложнее по конструкции и их стоимость

обладают повышенной взрыво-пожароопасностью

Для управления приводом в данном станке применяется тиристорный блок который сложен в ремонте и значительно искажает кривую тока, потребляемого преобразователем из сети.

Модернизация электрооборудования

В качестве варианта модернизации предлагается произвести замену двигателя постоянного тока с системой управления им тиристорным блоком, на частотный преобразователь с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Выбран преобразователь Innovert H3400A01D5K и двигатель 4А71В2У3.

Функции преобразователя Innovert H3400A01D5K [10, с. 3]:

скорость, задаваемую аналоговыми сигналами, цифровой сетью или ручкой потенциометра на лицевой панели

изначально предустановленно 15 скоростей

предусмотрены четыре варианта времени разгона и торможения

реверсирование

компенсация скольжения

температура в электродвигателе и транзисторном модуле контролируется

предусмотрена защита от двигателя от перегрузки по току, напряжению, от обрыва фаз

торможение постоянным током

электронный потенциометр (MOP)

управление по U/f (линейное или квадратичное, компенсация скольжения)

диапазон регулирования с поддержанием номинального момента до 1:20

Регулировка момента, автоматическое увеличение тока двигателя используется: для автоматического увеличения момента в зависимости от условий нагрузки; увеличение момента в зависимости от управляющего сигнала: увеличение момента может быть задано равным 0~20%.

Характеристики:

Выходная мощность 1,5 кВт

Тип сети                                                                      Трехфазная

Диапазон напряжений                                                 380-480 В

Номинальный ток                                                       6 А

Частота сети                                                               50/60 Гц

Выходная частота                                                       400 Гц

Таблица Описание клемм основного контура

Таблица Описание управляющих клемм