Электротехника, электрические машины и аппараты

Содержание.docx

Определение программы работы станка.
Электрооборудование станка.
Принцип работы электрической части станка.
Выбор мощности электродвигателя.
Определение времени разгона и остановки электродвигателя.
Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т. 2 Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1986. 496 с. ил.
Общая электротехника: Учеб. пособие для вузов Под ред. д – ра техн. наук А. Т. Блажкина. – 4-е изд. перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат Ленингр. отд – ние 1986. – 592 с.: ил.
Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под ред. Р. Г. Варламова. М. «Сов. Радио» 1973.
Электротехника. Изд. 2-е испр. и доп. Под общ. ред. И. А. Федоровой. Мн. «Вышэйш. школа» 1977.

Схема управления.cdw

Титульник.docx

Полоцкий государственный университет
Кафедра радиоэлектроники
по дисциплине “Электротехника электрические машины и аппараты”.

Характеристики двигателей.cdw

Механическая характеристика
График разгона электродвигателя

Чертеж3.cdw

Чертеж1 Электротехника.cdw

Чертеж4.cdw

Курсач эл..docx

Разработать принципиальную и монтажную схемы сверлильного станка работающего по программе M403С. Выбрать электрооборудование для станка сечение и марку проводов и кабелей определить динамические свойства привода.
Определение программы работы станка
По цифровому и буквенному коду составляю программу работы станка т.е. схему движения стола определяю моменты включения привода главного движения и напряжение питания цепи управления.
Вариант М403С означает что при нажатии на кнопку ”Пуск” осуществляется процесс сверления (буква М). По окончании рабочего процесса сверления подвижный стол перемещается одновременно вниз и влево (цифра 4) затем стол останавливается и остается неподвижным в течение 10с.(цифра 0). После чего он движется влево (цифра 3). Буква С означает питание схемы управления от сети переменного тока напряжением 36В.
Рабочий процесс сверления предполагает работу привода главного движения и привода подачи в следующей последовательности. Вначале включается двигатель главного движения М1 вращения сверла после чего без выдержки времени двигатель М2 который перемещает шпиндель вниз (рабочий ход). Достигая путевого переключателя SQ2 двигатель М2 реверсируется и вращающееся сверло перемещается вверх до тех пор пока шпиндель не вызовет срабатывание SQ1. Путевой переключатель SQ1 подаёт сигнал на завершение процесса сверления т.е. остановку двигателей М1 и М2.
Сигналы на перемещение стола в каком-либо направлении его остановку или включение и выключение двигателей М1 и М2 осуществляющих рабочий процесс сверления подают переключающие контакты путевых переключателей SQ1 – SQ6 а также реле времени.
Эту программу для наглядности условно представляю графически. Процесс сверления обозначаю жирной точкой остановку стола – кружком а перемещение стола в том или ином направлении – линией со стрелкой. Задание по варианту М403С графически изображено на рис.1.
На пути движения стола показываю те путевые переключатели (SQ3 и SQ6) которые выдают сигнал на какую–либо коммутацию в электрических цепях.
Рис. 1. Условное графическое изображение задания варианта М403С
Электрооборудование станка
Непосредственно на станке расположены:
- электродвигатель главного движения (вращения сверла) М1;
- электродвигатель подачи (перемещение сверла «вниз – вверх») М2;
- электродвигатель перемещения стола в направлении «вправо – влево» М3;
- электродвигатель перемещения стола «вперёд – назад» М4;
- путевые переключатели SQ1 и SQ2 ограничивающие соответственно нижнее и верхнее положение сверла;
- путевые переключатели SQ3 и SQ4 установленные на пути движения стола вправо и влево;
- путевые переключатели SQ5 и SQ6 ограничивающие движение стола в направлении «вперед – назад»;
-Две клеммные колодки с многожильным кабелем связывающим шкаф управления с вспомогательным приводом и путевыми переключателями.
Вне станка расположен шкаф управления с аппаратурой управления состоящей из семи контакторов КМ1–КМ7 служащих для включения и реверсирования всех двигателей тепловых реле в цепи питания электродвигателей реле времени клеммная колодка трансформатор и другая аппаратура обеспечивающая работу станка по заданной программе.
На листе 1 показано расположение электрооборудования привода сверла и стола.
Принцип работы электрической части станка.
На листе 2 показана электрическая схема силовой цепи а на листе 3 – электрическая схема управления обеспечивающая работу сверлильного станка по программе М403С.
При нажатии на кнопку SB «Пуск» подаётся питание на контактор КМ7 который силовыми контактами (1-3) включает асинхронный двигатель М1 и также переключается на самопитание через размыкающий контакт KL.1 контактом КМ7.5
Одновременно замыкается слаботочный контакт КМ7.4 и подается питание на обмотку КМ2 через размыкающие контакты SQ2 и КМ1.5. Включается двигатель привода шпинделя М2 который отрабатывает движение сверла вниз и осуществляется процесс сверления детали. Шпиндель достигая своего нижнего положения нажимает на подвижный элемент путевого переключателя SQ2 и вызывает его срабатывание. При этом разрывается цепь питания обмотки КМ2 и включается обмотка контактора КМ1 которая контактом КМ 1.4 включается на самопитание через размыкающий контакт SQ1. В силовой части цепи фазы В и С меняются местами и происходит реверсирование двигателя М2. Шпиндель начинает двигаться вверх. Но при этом контакты путевого переключателя SQ2 возвращаются в исходное положение. Однако это не вызовет повторного срабатывания КМ 2 т.к. размыкающий контакт КМ 1.5 разрывает цепь питания обмотки контактора КМ2.
При своем движении вверх шпиндель достигнув крайнего верхнего положения вызывает переключение SQ1. При этом обмотка КМ1 обесточивается но включается обмотка промежуточного реле KL служащее для размножения контактов SQ1.
Первым контактом KL.1 разрывается цепь питания контактора КМ7 и прекратится вращение сверла. Вторым контактом KL.2 выключается обмотка контакторов КМ5 и КМ4 затем одновременно срабатывают размыкающий контакт КМ5.4 и замыкающий КМ4.4 и включаются силовыми контактами мотор М3 и М4 обеспечивается перемещение стола вниз и влево одновременно. При замыкании контакта КМ 4.4 обеспечивается самопитание контакторов КМ4 и КМ5 а также размыкающий контакт КМ 5.4 обесточивает промежуточное реле KL в следствии чего контакт КL.2 возвращается в исходное положение . Когда стол доходит до путевого переключателя SQ6 контакторы КМ5 и КМ4 обесточиваются и двигатели М3 и М4 отключаются а включается реле времени КТ которое через 10с. замыкает контакт КТ1 который включает контактор КМ4 и двигатель М3 который передвигает стол влево а также срабатывает размыкающий контакт КТ.2 который не даёт включится контактору КМ5. При достижении стола переключателя SQ3 вся схема обесточивается.
В схеме управления предусматриваю защиту электродвигателей от перегрузок и от случайных срабатываний обоих контакторов обеспечивающих реверсирование электродвигателя. В первом случае последовательно с обмоткой контактора включаю размыкающий контакт теплового реле нагревательные элементы которого включены в цепь питания соответствующего электродвигателя. Во втором случае исключаю срабатывание обоих контакторов включая в цепь питания обмотки одного контактора размыкающего контакта второго контактора и наоборот.
Так как питание схемы управления происходит от сети переменного тока напряжением 36В то предусматриваю трансформатор. Для составления электрической схемы соединений (монтажной схемы) произвожу нумерацию проводов в схеме управления с защитой.
Выбор мощности электродвигателя.
Расчет мощности электродвигателя главного движения выполняю по справочнику технолога-машиностроителя под ред. Косиловой и Мещерякова т. 2.
Диаметр сверла определяю по формуле где N – номер варианта d = 10 + 055 = 125 (мм).
Материал заготовки – Ст 45.
При сверлении глубина резания
При сверлении отверстий без ограничивающих факторов выбираю максимально допустимую по прочности сверла подачу S = 028(ммоб).
Скорость резания ммин
Значения коэффициентоа Cv и показателей степени выбираю из табл.28.
Cv = 98; q = 04; y = 05; m = 02; Т=45.
Общий поправочный коэффициент на скорость резания учитывающий фактические условия резания
Кv = KмvKиvKlv=111=1 где
Коэффициент на обрабатываемый материал (табл.1 – 4)
Кmv = Кг(750в)09=1(750750)09=1
Коэффициент на инструментальный материал (табл.6)
Коэффициент учитывающий глубину сверления (табл.31)
V = 98125041450202805 = 2382(ммин).
Крутящий момент (Нм) и осевая сила (Н) :
Значения коэффициентов См и Ср и показателей степени выбираю из табл.32:
а) См = 00345; q = 2; y = 0.8;
б) Сp = 68; q = 1; y = 07.
Коэффициент учитывающий фактические условия обработки в данном случае зависит только от материала обрабатываемой заготовки и определяется выражением Кр = Кмр = (в750)075 = 1 которое приведено в табл.9.
Мкр = 10003451252028081 = 19.4 (Нм)
Р0 = 1068125028071 = 3487 (Н).
Мощность резания (кВт)
Частота вращения инструмента или заготовки (обмин)
n = 1000VD=10002382314125 = 6069 (обмин);
Nе = 19460699750 = 121 (кВт)
По рассчитанной мощности и частоте вращения выбираю асинхронный двигатель 4А100L8У3. Его паспортные данные: Рн=15(кВт); nн=750 (мин-1); Uн = 380 (В); Мma МпускМн = 18.
Мощности остальных электродвигателей выбираю в пределах (01 – 04) кВт. Двигатели М2 М3 М4 – асинхронные электродвигатели 4АА63В6У3 мощностью Рн = 025 (кВт); nн = 1000 (мин-1); Uн = 380 (В); Мma МпускМн = 20; Iном = 104А; Iпуск = 312А.
QF – автоматический выключатель – АП – 50 – 3МТ Iном = 50А; Iном.расцепителя = 25А; Iсрабат. = 275А.
Пускатели КМ7 КМ5 КМ4 КМ2 КМ1 – ПМЕ – 111.
Тепловое реле КК1 КК2 КК3 КК4 – ТРН – 10.
Промежуточное реле КL – ПЭ1 (переменный ток Uкатушки = 127В потребляемая мощность 35Вт).
Кнопка SB – ПКЕ 2221.
TV1 – трансформатор выбираем с понижением 22036.
Путевые переключатели SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 – ВП19.
Выбираю питающий кабель (марку и сечение проводов) для электродвигателя вращения сверла.
Для межузловых межблочных и межприборных соединений а также для соединения реле переключателей и других подобных элементов используется многожильный провод увязанный в жгуты.
Выбираю питающий кабель (марку и сечение проводов) для электродвигателя вращения сверла. Так как мощность выбранного асинхронного электродвигателя (М1) Рн=15кВт
Выбираю допустимый ток 5А и сечение провода 075 мм2. Выбираю марку проводов БПВЛ 035 ТУ 16-06-370-89.
Выбор сечения монтажных проводов производится в зависимости от величины проходящего по ним тока.
Определение времени разгона и остановки электродвигателя.
Трехфазный асинхронный двигатель имеет следующие данные: Рн = 15 кВт nо = 750 мин-1 линейное напряжение 380В номинальное скольжение sн = 007 кратность максимального момента двигателя λм = МмахМн = 22; пускового λп = МmaxМн = 18.
Определяю номинальный максимальный и пусковой моменты двигателя и номинальную критическую частоту вращения.
Номинальная частота вращения двигателя:
nн = nо (1 – sн) = 750(1 - 007) = 6975 (мин–1)
Критическая частота вращения двигателя:
nкр = 750(1 – 029) = 5325 (мин-1).
Номинальный момент двигателя:
Мн =Рн60 2nн = 150060 6975628 = 2055 (Нм).
Максимальный момент:
Ммах = 22Мн = 222055 = 452 (Нм).
Мп = 18 Мн = 182055 = 3699 (Нм).
Так как двигатель разгоняется на холостом ходу то момент сопротивления равный моменту трения вращающихся частей принимаю равным 20% от номинального момента электродвигателя.
Мс = 02Мн = 022055 = 411 (Нм).
Угловая скорость = n 30 тогда
= n0 30 = 314750 30 = 785 (рад с);
н = nн 30 = 3146975 30 = 73 (рад с);
кр = nн 30 = 3145325 30 = 55737 (рад с).
Строю в масштабе для выбранного электродвигателя главного движения его механическую характеристику по рассчитанным выше данным. Разбиваю эту характеристику на 4 участка (1 = 50 рад с 2 = 60 рад с 3 = 75 радс 4 = 78 рад с) и определяю в пределах каждого участка среднее значение вращающего момента.
Мвр1 =(3699 + 4437) 2 = 4068 (Нм);
Мвр2 = (4437 + 4317) 2 = 4377 (Нм);
Мвр3 = (4317 + 139) 2 = 2853 (Нм);
Мвр4 = (139+227) 2 = 808 (Нм).
Момент инерции всех вращающихся частей станка J приведенный к валу электродвигателя считаю равным удвоенному моменту инерции ротора электродвигателя. Момент инерции ротора рассчитываю приближенно по геометрии ротора (dр = 104 мм – диаметр ротора Lр = 350 мм – длинна ротора):
Jр = mR2 2 = R2LρR2 2 = R4ρL 2;
Jр = 314000000737860035 2 = 003 (кгм2).
Определяю время разгона двигателя на каждом участке:
t1 = J(1 – 0) (Mвр1 – Мс)= 00650 (4068 – 411) = 082 (с);
t2 = J(2 – 1) (Mвр2 – Мс)= 006(60–50) (4377 – 411) = 0015(с);
t3 = J(3 – 2) (Mвр3 – Мс)= 006(75–60) (2853 – 411) = 0037(с);
t4 = J(4 – 3) (Mвр4 – Мс)= 006(78– 75) (808 - 411) = 0045(с).
Суммирую время разгона двигателя на отдельных участках:
tразг = t1+t2+t3+t4= 082 + 0015 + 0037 + 0045 = 0917(с).
По рассчитанным данным строю график разгона электродвигателя.
Остановка двигателя осуществляется при его вращении на холостом ходу:
tост = 00678 411 = 1139(с).
По рассчитанным данным строю график остановки электродвигателя.