Электрооборудование

Введение

Электроэнергетика – это стратегическая отрасль, состояние которой отражается на уровне развития государства в целом. В настоящее время электроэнергетика является наиболее стабильно работающим комплексом белорусской экономики. Предприятиями отрасли обеспечено эффективное, надежное и устойчивое энергоснабжения потребителей республики без аварий значительного экономического ущерба.

Главным приоритетом энергетической политики нашего государства является повышение эффективности использования  энергии как средства для снижения затрат общества на энергоснабжение, обеспечения  устойчивого развития страны, повышения  конкурентоспособности производственных сил и охраны окружающей среды.

Электрическая сеть белорусской энергосистемы  включает ЛЭП напряжением от 0,38 до 750 кВ общей протяженностью более 260 тыс. км и трансформаторные подстанции общей установкой мощностью 31,4 тыс. МВА.

Развитие электромашиностроения  в течение последних десятилетий  сопровождается повышением нагревостойкости используемых электроизоляционных материалов. Электрические машины с изоляцией класса нагревостойкости А в настоящее время практически не изготавливаются, а класс Е находит ограниченное применение в малых машинах. Конструкция электроизоляции современных электрических машин базируется главным образом на материалах классов нагревостойкости Вир.

Особенностью развития электромашиностроения  в настоящей период является то, что дальнейшее наращивание выпуска  электрических машин происходит с учетом жестких требований экономии материалов, электроэнергии и трудовых ресурсов. Создание более экономических, менее металлоемких и более технологических машин является первостепенной задачей.

В настоящее время производство без высокотехнологического оборудования не возможно, а именно без станков  и роботокомплексов. Станки нашли широкое применение в разных отраслях, и поэтому чем более технологичны они будут, тем более экономически эффективно будет производство в определенной отрасли в целом.

В своем курсовом проекте на основании  научного процесса будет произведено  конструирование фрезерного станка, с помощью которого на производстве выполняются немало важные технологические  операции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Назначение станка и  его основные технические характеристики

Горизонтально – фрезерный консольный станок с вертикальным поворотным шпинделем  модели 6Т80Ш предназначен для выполнения разнообразных фрезерных работ  в условиях индивидуального и  серийного производства.

На станке удобно фрезеровать плоскости, торцы, скосы, пазы на небольших деталях  разнообразной конфигурации из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс.

Технические характеристики станка позволяют  полностью использовать возможности  инструментов из быстрорежущей стали, а также оснащенного пластинками  из твердого сплава.

Использование делительной головки, поворотного стола и тисков расширяет  технологические возможности станка.

Основные технические данные и  характеристики о станке приведены в Таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные технические  данные и характеристики станка

Наименование параметров	Данные станка
Количество частот вращения шпинделя:
горизонтального	12
вертикального	12
Пределы частот вращения горизонтального  шпинделя, мин-1	50 - 2240
Пределы частот вращения вертикального  шпинделя, мин-1	56 - 2500
Количество подач стола	18
Пределы подач стола, мм/мин:
продольных и поперечных	20 - 1000
вертикальных	10 - 500
Скорость быстрого перемещения стола, м/мин:
продольного и поперечного	3,35
вертикального	1,7

Продолжение Таблицы 1.1

Наименование параметров	Данные станка
Класс точности станка по ГОСТ 8-77	П
Габаритные размеры станка, мм
длина	1600±5
ширина	1875±5
высота	2080±5
Масса станка (с электрооборудованием), кг, не более	1430

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Техническое обоснование  выбора системы электропривода

Привод – это устройство, приводящее в движение механизм, который может  быть составной частью станка или  машины.

Электродвигатели трехфазного  тока нашли широкое применение в  электроприводах. Наибольшее распространение  получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они  просты по конструкции, надежны в  эксплуатации и имеют не высокую  стоимость. Особенностью асинхронных  электродвигателей является наличие  скольжения между частотами вращения магнитного поля статора и ротора. При действии нагрузки частота вращения ротора уменьшается по сравнению  со скоростью вращения статора, возникает  скольжение. При запуске асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором пусковой ток превышает номинальный в 4 – 8 раз, что вызывает резкое падение напряжение в сети. Электродвигатели бывают с мягкой и жесткой и абсолютно жесткой механической характеристикой. У электродвигателя с мягкой характеристикой изменение момента вызывает значительное изменение часты вращения вала, с жесткой – не значительное, а с абсолютно жесткой изменение момента не влияет на изменение частоты вращения его вала.

Особенностью электродвигателя постоянного тока является наличие скользящего контакта между валом ротора и внешней электрической цепью. Он являлся до недавнего времени основным видом регулируемого электропривода. Различают двигатели с параллельным, последовательным, смешанным и независимым возбуждением. В приводах станков часто применяют электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением, в которых обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке ротора двигателя. Особенностью такого двигателя является и то, что его ток возбуждения не зависит от тока нагрузки, так как питание обмотки возбуждения независимое. Поэтому магнитный поток двигателя не зависит от нагрузки, механическая характеристика будет иметь линейный характер.

Фрезерные станки относятся к группе станков с главным вращательным движением. Диапазон регулирования угловых скоростей шпинделя составляет от 20:1 до 60:1 при сохранении постоянства отдаваемой электродвигателем мощности. Изменения угловой скорости шпинделя в процессе обработки, как правило, не требуется, поэтому для фрезерных станков обычно применяется ступенчатое регулирование скорости главного привода. Особых требований в отношении пускового момента, а также продолжительности пуска и торможения привода не предъявляется. Поэтому для привода главного движения фрезерного станка выбираем электропривод с асинхронным трехфазным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, так как он наиболее технико-экономически оптимален для проектируемого фрезерного станка.

Режимы работы электроприводов  отличается большим разнообразием. В паспорте любого электрического двигателя  содержаться данные, исходя из которых  в соответствии с ГОСТ [ 1 ] предусматривается восемь номинальных режимов работы двигателя, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1 – S8.

В проектируемом фрезерном станке двигатель главного движения работает в номинальном режиме S3 – повторно-кратковременный (рис. 2.1), при котором кратковременные периоды неизменной номинальной нагрузке чередуется с периодами отключения двигателя. При этом за время работы он не успевает нагреться до температуры, соответствующей его номинальной нагрузке, а за время паузы не успевает охладиться до температуры окружающей среды, то есть вступает в следующий цикл нагрузки уже нагретым.

В условиях климата Республики Беларусь следует применять оборудование исполнения У (для умеренного климата) или  УХЛ (для умеренного и холодного климата). Защита электрооборудования от воздействия окружающей среды может осуществляться с помощью оболочек, кожухов, защитных покрытий и т. п.

В соответствии с ГОСТ [ 2] для электропривода главного движения выбираем степень защиты IP 44 – защита привода главного движения от тел размером 1мм и более, а также защита от брызг любого направления.

 

Рисунок 2.1 – График повторно-кратковременного S3 номинального

                       режима работы двигателя

По технико-экономическим показателям  и целесообразностью использования  для вспомогательных электроприводов  выбираем электропривода с трехфазными  асинхронными двигателями с короткозамкнутыми  роторами.

Степень защиты для вспомогательных  приводов в соответствии с ГОСТ  [ 2 ] выбираем IP 44, такую же степень защиты выбираем и для кнопочной станции, местного освещения и других электрических устройств станка.

 

 

 

 

 

3 Выбор рода тока и величины напряжения

Для систем электроснабжения, сетей  и электроприемников до 1кВ согласно ГОСТ [ 3 ] установлены следующие номинальные напряжения:

– переменного однофазного тока: 6, 12, 27, 40, 60, 110, 220 В;

– переменного трехфазного тока: 40, 60, 220, 380, 660 В;

– постоянного тока: 6, 12, 27, 48, 60, 110,  220, 440 В.

Стандартом МЭК для электрических  сетей и оборудования предусмотрены трехфазные системы напряжений 230/400, 277/480 и 400/690 В.

Номинальное напряжение 230/400 В призвано заменить действующее во многих странах напряжение 220/380 В и 240/415 В. Это будет способствовать расширению и углублению международного и технического сотрудничества стран, входящих в МЭК.

Система напряжений 380/660 В по сравнению с системой напряжений 220/380 В снижает затраты на кабельную линию примерно на 25% и потери электроэнергии в 1,3 – 1,4 раза. Однако при системе 380/660 В во многих случаях сохраняется необходимость иметь сеть напряжением 380 В, которая требуется для питания осветительных установок, тирристорных преобразователей электроэнергии, электродвигателей и т.п. Совместное использование напряжений 220/380 В и 380/660 В на одном объекте снижает эффективность и экономичность систем электроснабжения потребителей. Выбор того или иного стандартного напряжения определяется построение всей СЭС промышленного предприятия. Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220 В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электроприемников. За последние десятилетия значительно увеличились нагрузки потребителей, их число и единичная мощность. Поэтому введено повышенное напряжение 660/380 В. Напряжение 660/380 В в первую очередь целесообразно применять на тех предприятиях, на которых по условиям планировки цехового оборудования, технологии и условиям окружающей среды нельзя или трудно приблизить цеховые трансформаторные подстанции к электроприемникам. При напряжении 660 В увеличивается радиус действия цеховых трансформаторных подстанций в 2 раза, по сравнению с сетями 380 В.

В связи с недостатками и достоинствами  всех вышеперечисленных систем напряжений для проектируемого фрезерного станка выбираем питание от системы напряжения 220/380 В, то есть, питание силовой части станка будет осуществляться от трехфазного переменного тока напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Цепи управления, в соответствии с ГОСТ [4], будут запитаны однофазнам   напряжением 110 В частотой 50 Гц, а питание местного освещения будет рассчитано на  напряжение 36 В переменного тока, а сигнальных ламп на напряжение 24 В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет мощности и  выбор электродвигателя главного  движения

Фрезерные консольные станки большей частью работают в повторно- кратковременном режиме. Тогда в этом случае мощность двигателя определяется по рассчитанной, исходя из технических показателей, наибольшей нагрузке, возможной для данного станка.

Тип фрезы обуславливается схемой фрезерования. Диаметр фрезы для  сокращения основного технологического времени выбирают по возможности  наименьшей. Тип фрезы – цилиндрическая, материал режущей части Т15К6 9 (фреза  с пластинкой из твердого сплава).