Разработка принципиальной схемы электрооборудования станка

1.3.1 Расчет мощности и выбор электродвигателей станка. Расчет мощности и выбор электродвигателя главного движения для консольно-фрезерно станка, согласно [2], осуществляется по:

- по номинальному напряжению;

- по номинальной мощности;

- по числу оборотов в минуту.

Рассчитываем и выбираем электродвигатель главного движения(шпинделя):

- по номинальному напряжению сети

U_ном ≥ U_сети; (1)

U_ном ≥ 380 В;

где Uном – номинальное напряжение электродвигателя, В;

- по номинальной мощности

Р_ном ≥ 11 кВт;

- по числу оборотов в минуту

nн ≥ 1450 об/мин;

Привод главного движения (шпинделя) осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя марки 4А132М4УЗ из промышленной серии 4А с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР132М4УЗ, технические характеристики которого представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя главного движения по формуле

; (2)

;

где Рном – номинальная мощность электродвигателя главного привода, Вт;

Uсети – номинальное напряжение питающей сети, В;

cosφ – коэффициент мощности;

η – коэффициент полезного действия.

Рассчитываем и выбираем электродвигатель насоса охлаждения:

- по номинальному напряжению сети

U_ном ≥ U_сети; (3)

U_ном ≥ 380 В;

где Uном – номинальное напряжение электродвигателя, В;

- по номинальной мощности

Р_ном ≥ 0,12 кВт;

- по числу оборотов в минуту

nн. ≥ 2800 об/мин;

Привод насоса охлаждение осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя марки П-25М с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР 56 А4, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя насоса охлаждения по формуле

; (4)

;

где Рном – номинальная мощность насоса охлаждения, Вт;

Uсети – номинальное напряжение питающей сети, В;

сosφ – коэффициент мощности;

η – коэффициент полезного действия.

Рассчитываем и выбираем электродвигатель привода перемещения стола:

- по номинальному напряжению сети

U_ном ≥ U_сети; (5)

U_ном ≥ 380 В;

где Uном – номинальное напряжение электродвигателя, В;

- по номинальной мощности

Р_ном ≥ 3 кВт;

- по числу оборотов в минуту

nн ≥ 1500 об/мин;

Привод ускоренного перемещения осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя марки 4А100S4 из промышленной серии 4А с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР 100 S4, его технические характеристики представлены в таблице 3.

Рассчитываем ток электродвигателя привода ускоренного перемещения по формуле

; (6)

;

где Рном – номинальная мощность электродвигателя оси Y, Вт;

Uсети – номинальное напряжение питающей сети, В;

сosφ – коэффициент мощности;

η – коэффициент полезного действия.

Рассчитываем и выбираем электродвигатель привода автоматического перемещения салазок:

- по номинальному напряжению сети

U_ном ≥ U_сети ; (7)

U_ном ≥ 380 В;

где Uном – номинальное напряжение электродвигателя, В;

- по номинальной мощности

Р_ном ≥ 3 кВт;

- по числу оборотов в минуту

nн ≥ 1500 об/мин;

Привод ускоренного перемещения осуществляется от асинхронного трёхфазного электродвигателя марки 4А100S4 из промышленной серии 4А с питающим напряжением 380 В. Исходя из полученных данных выбираем электродвигатель типа АИР 100 S4, его технические характеристики представлены в таблице 2.

Рассчитываем ток электродвигателя привода ускоренного перемещения по формуле:

; (8)

А;

где Рном – номинальная мощность электродвигателя оси Y, Вт;

Uсети – номинальное напряжение питающей сети, В;

сosφ – коэффициент мощности;

η – коэффициент полезного действия.

Таблица 2 - Технические характеристики двигателей

Обозначение по схеме	Тип двигателя	Номинальная мощность, кВт	Номинальная частота вращения, об/мин	КПД, %	cosφ	Iп/Iн
М1	АИР132М4УЗ			88.5	0,88	7,5
М2	АИР 56А4	0,12			0,79	5,0
М3	АИР100S4				0,88	7,0
М4	АИР100S4				0,88	7,0

1.3.2 Расчет и выбор автоматических выключателей. Автоматические выключатели используются в качестве защитных аппаратов от коротких замыканий и перегрузки, а также для нечастых оперативных отключений электрических цепей при нормальных режимах работы.

Согласно [5], выбор автоматических выключателей производится по следующим условиям:

- по номинальному напряжению сети

U_{ном. авт} ≥ U_сети; (9)

где U_{ном. авт} – номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

I_{ном. авт} – номинальный ток автоматического выключателя, А;

- по номинальному току нагрузки

I_{ном. расц} ≥ I_{ном. нагр} ; (10)

где I_{ном. расц} – номинальный ток теплового расцепителя, А;

-по виду защиты: тепловая (защищает от длительных тепловых перегрузок), токовая (защищает от токов короткого замыкания).

Вводный автоматический выключатель QF1 выбирается по следующим условиям:

I_{ном. т.р.}≥(1,15…1,25) I_расч. ; (11)

I_{ном т.р.=}1,25·36,31=45,4 А;

где Iном т.р. – номинальный ток теплового расцепителя.

I_расч.=I_ном.эд1+ I_ном.эд2+ I_ном.эд3+ I_ном.эд4; (12)

I_расч.=22,21+0,5+6,8+6,8=36,31 А;

По [4] выбираем трехполюсный автоматический выключатель ВА51-31,Uн=380В, Iн=100А, Iном.т.р.=40А и кратностью тока отсечки Кi=10, таблица 3.

Определяем расчетный ток электромагнитного расцепителя

I_{расч.э.м.расц.} ≥1,25(I_{пуск.макс.}+I_ном.эд1+ I_ном.эд2+ I_ном.эд3) ; (13)

I_{расч.э.м.расц.}=1,25(7,0·22,21+0,5+6,8+6,8)=212 А;

Проверяем ток срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя ВА51-31 с кратностью тока отсечки Кi=10

I_{ср.э.м.расц.}= Кi·I_{ном т.р.}; (14)

I_{ср.э.м.расц.}=10·34,3=343 А;

Следовательно автоматический выключатель ВА51-31 удовлетворяем условиям выбора.

Таблица 3 - Технические характеристики автоматических выключателей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Iном, А	Uном, В	Число полюсов	Iуст Т.Р, А	Кратность тока отсечки
QF1	ВА51-31УХЛ3

1.3.3 Расчет и выбор магнитных пускателей. Расчет и выбор магнитных пускателей производится по условиям, согласно [8]:

- по номинальному напряжению питания катушки

U_кат ≥ U_пс; (15)

где U_пс – напряжение питающей сети, В.

– по номинальному току нагрузки;

I_ном ≥ I_{ном.нагр}; (16)

где I_ном – номинальный ток аппарата, А;

I_{ном.нагр} – номинальный ток нагрузки, А.

- по номинальному напряжению контактов

U_{ном.конт.} ≥ U_нагр; (17)

где U_нагр- напряжение нагрузки, В.

- по режиму работы.

Выбор магнитных пускателей осуществляем на примере выбора магнитного пускателя КМ3, питающего электродвигатель главного движения М1

U_нагр.= 380 В;

I_нагр.= 22,21 А;

U_пс.= 220 В;

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-2203УХЛ4 (пускатель нереверсивный с тепловым реле), параметры магнитного пускателя приведены в таблице 4. Магнитные пускатели КМ2-КМ8,KV1 выбираем аналогично.

Таблица 4 – Параметры магнитных пускателей и реле напряжения

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Напряжение катушки, В	Расчетное напряжение контактов, В	Номинальное напряжение контактов, В	Расчетный ток, А	Номинальный ток контактов, А	Общее число контактов
КM1	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з+1р
КМ2	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з+1р
КМ3	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з+1р
КМ4	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з
КМ5	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з+1р
KM6	ПМЛ-2206УХЛ4	~220	~380	~380	22,21		3г+1з+1р
KM7	ПМЛ-1204УХЛ4	~220	~380	~380	6,8		5з

1.3.4 Расчет и выбор тепловых реле и предохранителей.Тепловое реле выбирается по условиям:

- по номинальному току теплового элемента

- по номинальному току двигателя

Для двигателей, работающих в длительном режиме работ, должно выполняться условие, согласно [1]:

U_{ном.реле} ≥ U_сети ; (18)

I_{ном.реле} ≥ I_ном.дв; (19)

Выбираем тепловое реле КК1 для электродвигателя М1.

Номинальный ток теплового элемента должен быть больше или равен номинальному току электродвигателя

I_ном.дв= 22,21 А;

Номинальное напряжение теплового элемента

U_{ном.реле}=380 В;

Выбираем тепловое реле РТЛ-2053, номинальный ток реле 23 А, номинальный ток теплового элемента реле 22,21 А. Технические характеристики тепловых реле представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Параметры тепловых реле

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Номинальное напряжение контактов, В	Номинальный ток теплового элемента, А	Расчетный ток, А	Номинальный ток, А
КК1	РТЛ-2053	~380		22,21
КК2	РТЛ-1014	~380	2,1	0,5
КК3	РТЛ-1022	~380		6,8
КК4	РТЛ-1022	~380		6,8

Выбор предохранителей осуществляется по условиям:

- по номинальному напряжению сети

U_{пл. вст.}≥U_{ном. сети.}; (20)

U_{по. вст.}≥380 В ;

- по максимальному пусковому току

I_{пл. вст.}≥I_{пуск. макс.}; (21)

I_{пл. вст.}≥82,6 А ;

Исходя из условий выбираем предохранитель модели ПП-57-Х3. Результаты выбора предохранителей приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Параметры предохранителей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Номинальное напряжение контактов, В	Номинальный ток теплового элемента, А	Расчетный ток, А	Номинальный ток, А
FU1-FU10	ПП-57-Х3	~380		0,5

1.3.5 Расчет и выбор кнопок управления. Расчет и выбор кнопок управления, конечных выключателей осуществляется по условиям, согласно [1]:

- по номинальному напряжению сети

U_ном ≥ U_сети; (22)

где U_ном – номинальное напряжение аппарата, В;

U_сети – номинальное напряжение сети, В.

- по длительному расчетному току цепи

I_ном ≥ I_длит; (23)

где I_ном – номинальный ток аппарата, А;

I_длит – длительный расчетный ток цепи, А.

Выбираем выключатель кнопочный SB1.

Номинальное напряжение на контактах элемента составляет

U_сети = 110 В;

Расчетный длительный ток цепи составляет

I_длит = 36,3 А;

Выбираем выключатель кнопочный КЕ191 У2 исп. 2 красный, переключатели выбираются аналогично. Технические характеристики кнопочных выключателей приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Технические характеристики кнопочных выключателей

Обозначение по схеме	Тип аппарата	Номинальное напряжение контактов, В	Номинальный ток контактов, А	Число контактов
SB1, SB4 SB6, SB8 SB10,	КЕ181 У2	~220		1р
SB2, SB3	КЕ181 У2	~220		2з
SB5, SB7 SB9	КЕ181 У2	~220		1з
SQ1,SQ13	ВК200Б	~220		1з
SQ2-SQ4, SQ5-SQ8	ВК200Б	~220		3р
SQ9-SQ12	ВК200Б	~220		4р
SQ14	ВК200Б	~220		1р