Ремонт электрооборудования токарно-винторезного станка 16К20П. Расчет и выбор аппаратов управления и защиты для схемы управления

• Название: Расчет и выбор аппаратов управления и защиты для схемы управления
• Анкор: Ремонт электрооборудования токарно-винторезного станка 16К20П
• Дата: 27.05.2021
• Размер: 0.52 Mb.
• Имя файла: Ремонт электрооборудования токарно-винторезного станка 16К20П.doc
• Тип: Документы; #210568

Расчет и выбор аппаратов управления и защиты для схемы управления.

Исходными данными для расчёта электроаппаратуры схемы управления являются паспортные данные электродвигателей, входящих в принципиальную эл. схему, и сама принципиальная электрическая схема станка модели 6Р13. Прежде чем производить выбор автоматического выключателя, тепловых реле, предохранителей, магнитных пускателей, необходимо произвести расчет номинальных, расчетных, пусковых и пиковых электродвигателей.

Паспортные данные сводим в следующую таблицу №13.

Таблица 13 – Паспортные данные электродвигателей станка модели 1В625.

Наименование эл. двигателя	Тип двигателей	р-ном, кВТ	n, об/мин	КПД, %	cos 𝜑	пуск/Iном
М1	А02-52-4-С2	10	1460	87	0,87	5,5
М2	ПА-22	0,12	2800	63	0,7	4
М3	А02-32-4-С2	3	1439	71	0,65	3,5

Номинальные токи электродвигателей определяются по формуле:

I_ном=P_ном⁄((√3*U_(н.д.)*ɳ_д*cos⁡〖φ_д 〗 ) ) (1) 〖где P〗_д - мощность ЭД переменного тока, кВт;

〖 U〗_(н.д.)- номинальное напряжение ЭД, кВ;

〖 ɳ〗_д - КПД ЭД, отн. ед.;

〖 cos〗⁡〖φ_д 〗 - коэффициент мощности двигателя.

I_(ном М1)=10⁄((√3*0,38*0,9*0,87) ) = 19,4 А

〖 I〗_(ном М2)=0,12⁄((√3*0,38*0,63*0,7) ) = 0,4 А

〖 I〗_(ном М3)=3⁄((√3*0,38*0,85*0,65) ) = 8,2 А

Все электродвигатели могут работать одновременно с полной нагрузкой, поэтому расчетный ток схемы, т.е. ток потребляемый проектируемым объектом в номинальном режиме равен сумме номинальных токов двигателей.

Iрасч= I_(ном М1)+I_(ном М2) 〖+ I〗_(ном М3) (2)

Iрасч = 19,4+ 0,4+ 8,2= 28 А

Определим пусковые токи электродвигателей:

Iпуск= Iном * (Iпуск/Iном)

Iпуск М1= 19,4 * 5,5= 106,7 А

Iпуск М2= 0,4 * 4= 1,6 А

I пуск М3= 8,2 * 3,5= 28,7 А

Пиковый (пусковой) ток схемы находим как сумму пускового тока наиболее мощного двигателя и номинальных токов остальных электрических двигателей:

I пик= Iпуск М1+ Iном М2+ Iном М3

I пик= 106,7+ 0,4+ 8,2= 115,3 А

Результаты вычислений Iном и I пуск токов эл. двигателей сводим в таблицу:

Таблица 14 – номинальные и пусковые токи электродвигателей

Эл.двигатель	M1	M2	M3
Iном, А	19,4	0,4	8,2
Iпуск, А	106,7	1,6	28,7

Расчет и выбор автоматических выключателей.

Номинальный ток автоматического выключателя выбирается из условия:

I ном АВ ≥ 1,15* I расч

где I ном АВ – номинальный ток, выбираемого автоматического выключателя;

I расч – расчетный ток схемы защищаемой автоматическим выключателем;

1,15 - коэффициент, учитываемый взаимный нагрев автоматических выключателей, если в шкафу управления их несколько.

При наличии в схеме лишь одного автоматического выключателя коэффициент не принимается. Этого условия достаточно для выбора автоматического выключателя с тепловым расцепителем.

Если автоматический выключатель защищает лишь один электродвигатель, то для него Iрасч= Iном.

Если выбирается автоматический выключатель с комбинированным или электромагнитным расцепителем, то для того, чтобы автомат не отключался пиковым током при пуске должно выполняться дополнительное условие:

Iотсеч ≥ 1,25* Iпик,

где Iотсеч – ток уставки мгновенного срабатывания электромагнитного расцепи геля, А;

Iпик – пиковый (пусковой) ток схемы защищаемой автоматическим выключателем с комбинированным или только электромагнитным расцепителем.

Если условие выполняется, то автоматический выключатель выбран верно и при пуске отключаться не будет.

В нашем случае для автоматического выключателя:

Iрасч = 28А

В качестве автоматического выключателя S1 выбираем пакетно-кулачковый выключатель типа ПВК 25-2-58-III с номинальным током 63 А

Iрасч < Iном выкл.

Следовательно перегрева выключателя не произойдет.

Расчет и выбор магнитных пускателей.

Номинальный ток магнитного пускателя выбирается из условия:

Iрасч ≤ Iном м.п.

где Iном м.п. – номинальный ток силовой цепи коммутируемой магнитным пускателем, А;

Iрасч – расчетный силовой цепи коммутируемой магнитным пускателем.

Выбор магнитного пускателя К4

Iрасч.1 = Iном1 = 19,4 А

В качестве магнитного пускателя К4 выбираем магнитный пускатель типа ПА-311 – нереверсивный, без теплового реле, с номинальным током коммутируемых контактов силовой цепи 40А.

Выбор магнитных пускателей К5 и К6

Iрасч.2 = Iном2 = 8,2 А

В качестве магнитных пускателей К5 и К6 выбираем магнитный пускатель типа ПМЕ-214 – реверсивный, с тепловым реле, с номинальным током коммутируемых контактов силовой цепи 25А.

Расчет и выбор предохранителей.

При выборе предохранителей в трехфазной силовой цепи определяется Iпик схемы, которую он защищает.

Для электродвигателей, пуск которых длится не более 5 секунд,

Iпл.вст.= Iпик/2,5

где Iпл.вст – расчетный ток плавкой вставки, А;

Iпик – пиковый (пусковой) ток схемы, защищаемой предохранителем, А.

Для электродвигателей, пуск которых длиться более 5 секунд

Iпл.вст.= Iпик/1,6: 2

Вычислив величину плавкой вставки, по каталогу выбираем тип предохранителя с током плавкой вставки или ближайшей большей величины.

Выбор предохранителей в цепях управления осуществляется по условию

Iпл.вст.= 2,5* Iу∑

где Iу∑ - сумма токов, потребляемых катушками максимального количества одновременно включенных катушек, аппаратов управления магнитных пускателей, контакторов, электромагнитов в цепи управления.

В качестве предохранителей F1 выбираем предохранители типа ПРС-63П с номинальным током патрона 63 А и номинальным током 63А.

В качестве предохранителей F2 и F3 выбираем предохранители типа ПРС-20П с номинальным током патрона 20 А и номинальным током 20А.

В качестве предохранителей F4, F5, F6 выбираем предохранители типа ПРС-6П с номинальным током патрона 6 А и номинальным током 6А.

Расчет и выбор тепловых реле.

Производится по условию:

Iрасч ≤ Iнагр.эл.

где Iнагр.эл. – номинальный ток, выбранных тепловых нагревательных элементов выбранного теплового реле.

Для теплового реле F8

Iрасч= Iном1= 19,4 А

В качестве теплового реле F8 выбираем тепловое реле типа ТРН-40 с номинальным током тепловых нагревательных элементов 40А.

40>19,4

Условие выполняется, тепловое реле выбрано верно.

Для теплового реле F9

Iрасч= Iном2= 0,4 А

В качестве теплового реле F8 выбираем тепловое реле типа ТРН-10 с номинальным током тепловых нагревательных элементов 10А.

10>0,4

Условие выполняется, тепловое реле выбрано верно.

Для теплового реле F10

Iрасч= Iном3= 8,2 А

В качестве теплового реле F8 выбираем тепловое реле типа ТРН-25 с номинальным током тепловых нагревательных элементов 25А.

25>8,2

Условие выполняется, тепловое реле выбрано верно.

1.2.2 Работа электросхемы

Основные параметры электрооборудования

Потребляемая мощность, кВт - 11

Напряжение сети, В - 380

Напряжение в цепи управления, В - 110

Напряжение в цепи местного освещения, В - 24

Частота, герц - 50

Пуск электродвигателя главного привода M1 и гидростанции М4 осуществляется нажатием кнопки S4 (рис. 1), которая замыкает день катушки контактора К1, переводя его на самопитание. Останов электродвигателя главного привода Ml осуществляется нажатием кнопки S3.
 Управление электродвигателем быстрого перемещения каретки и суппорта М2 осуществляется нажатием толчковой кнопки, встроенной в рукоятку фартука и воздействующей на конечный выключатель S8.
 Пуск и останов электронасоса охлаждения М3 производятся переключателем S7.
 Работа электронасоса сблокирована с электродвигателем главного привода M1, и включение его возможно только после замыкания контактов пускателя К1.

Для ограничения холостого хода электродвигателя главного привода в схеме имеется реле времени КЗ. В средних (нейтральных) положениях рукояток включения фрикционной муфты главного привода замыкается нормально закрытый контакт конечного выключателя S6 и включается реле времени К3, которое через установленную выдержку времени отключит своим контактом электродвигатель главного привода. Производить перестройку выдержки времени в рабочем состоянии реле категорически запрещается.

Защита электродвигателей главного привода,  привода быстрого перемещения каретки и суппорта, электронасоса охлаждения и трансформатора  от токов коротких замыканий производится автоматическими выключателями и плавкими предохранителями.

Защита электродвигателей (кроме электродвигателя М2) от длительных перегрузок осуществляется тепловыми реле.

 Нулевая защита электросхемы станка, предохраняющая от самопроизвольного включения электропривода при восстановлении подачи электроэнергии после внезапного ее отключения, осуществляется катушками магнитных пускателей.

2 Организация ремонта оборудования

2.1 Анализ неисправностей электрооборудования

Рис. 2 - Схема электрических соединений токарного станка 16К20П

1.  а - положение перемычек при подключении электродвигателей

2. Для станков с гидросуппортом

2.2 Организация технологического процесса ремонта

Оборудования

Рис. 3 - Шкаф управления токарно-винторезного станка 16К20П

Органы управления

На лицевой стороне шкафа управления имеются следующие органы управления:

рукоятка включения и отключения вводного автоматического выключателя с максимальным и дистанционным расцепителями;

сигнальная лампа с линзой белого цвета, сигнализирующая о включенном состоянии вводного автоматического выключателя; переключатель для включения и отключения электронасоса охлаждения;

указатель нагрузки, показывающий загрузку электродвигателя главного привода.

На каретке установлена кнопочная станция пуска и останова электродвигателя главного привода.
В рукоятке фартука встроена кнопка включения электродвигателя привода быстрых перемещений суппорта.

2.3 Технические и качественные требования, предъявляемые к оборудованию

Необходимо периодически проверять состояние пусковой и релейной аппаратуры. Все детали электроаппаратов должны быть очищены от пыли и грязи. При образовании на контактах нагара последний должен быть удален при помощи бархатного напильника или стеклянной бумаги. Во избежание появления ржавчины поверхность стыка сердечника с якорем пускателя нужно периодически смазывать машинным маслом с последующим обязательным протиранием сухой тряпкой (для предохранения от прилипания якоря к сердечнику).

При осмотрах релейной аппаратуры особое внимание следует обращать на надежность замыкания и размыкания контактных мостиков.

Периодичность технических осмотров электродвигателей устанавливается в зависимости от производственных условий, но не реже одного раза в два месяца.

При технических осмотрах проверяется состояние вводных проводов обмотки статора, производится очистка двигателей от загрязнения, контролируется надежность заземления и соединения вала с приводным механизмом. Периодичность профилактических ремонтов устанавливается в зависимости от производственных условий, но не реже одного раза в год.
Перед набивкой свежей смазки подшипники должны быть тщательно промыты бензином.

Камеру заполнить смазкой на 2/3 ее объема.

При профилактических ремонтах должна производиться разборка электродвигателей, очистка внутренних и наружных поверхностей и замена смазки подшипников. Замену смазки подшипников при нормальных условиях эксплуатации следует производить через 4000 ч работы, а при работе электродвигателя в пыльной и влажной средах — по мере необходимости.

Профилактический осмотр автоматических выключателей необходимо производить не реже одного раза в шесть месяцев, а также после каждого отключения при коротком замыкании, в том числе и повторном.

При осмотре нужно очистить выключатель от копоти и нагара металла, проверить затяжку винтов, целостность пружин и состояние контактов.

Шарниры механизма выключателя следует периодически (примерно через 2 000—3 000 включений) смазывать приборным вазелиновым маслом. Не следует проводить какую-либо регулировку выключателей в условиях эксплуатации. Она выполнена заводом-изготовителем.

2.4 Испытания электрооборудования после ремонта

Измерение сопротивления изоляции производится с помощью мегаомметра на полностью отключенном станке. Измерение производится в следующей последовательности:

1. Измеряется сопротивление изоляции после пускателя управления электродвигателем (или нескольких электродвигателей), при этом никакой разборки схемы не производится. Мегаомметр подключается после пускателя в сторону электродвигателя на любую из фаз. Производится одно измерение, при этом через обмотку электродвигателя одновременно проверяются все три фазы.

2. Измеряется сопротивление изоляции цепей управления, для чего подключают мегаомметр ко вторичной обмотке разделительного трансформатора, затем отключают заземление с этих цепей. Производят измерение сопротивления изоляции - при этом через обмотку трансформатора проверяются одновременно все цепи; если проверяемые цепи содержат элементы электроники, необходимо принять меры, предотвращающие их повреждение (закорачивание, демонтаж плат). Если разделительный трансформатор имеет несколько обмоток с разными напряжениями, одно временно проверяются все обмотки.

3. Производится проверка сопротивления изоляции силовых цепей станка до пускателя электродвигателя (электродвигателей - если их несколько) для этого производится измерение пофазно, так как здесь фазы разделены. Мегаомметр подключается последовательно к каждой фазе после силового автомата станка. Если после основного станка стоит несколько дополнительных, то их необходимо включить (можно выполнить объединение цепей и произвести одно измерение, но а сложных станках бывает трудно определить, где нужно выполнить объединение, проще произвести несколько измерений непосредственно на выводах основного автомата).


Рис.-4 Схема измерения сопротивления изоляции электрооборудования станка.
Испытание электрооборудования станка повышенным напряжением

Для проведения высоковольтных испытаний необходимо выполнить объединение силовых цепей (поставить перемычки по фазам, как при измерении сопротивления изоляции до пускателя электродвигателя), объединить силовые цепи с цепями управления и сигнализации. Заземление с цепей управления и сигнализации (на вторичной обмотке разделительного трансформатора) должно быть снято.

Подключают испытательный аппарат к объединенным цепям и к корпусу станка. Подают напряжение и выдерживают его в течение 1 минуты.

Проверка непрерывности цепи защиты

Проверка производится визуальным осмотром. Производится осмотр металлических частей станка - между всеми металлическими частями станка должна быть обеспечена надежная металлосвязь. Качество контакта между частями оборудования может быть обеспечено в случае отсутствия коррозии на металлических частях, при наличии болтовых соединений, а также в случае необходимости - наличии дополнительных перемычек в виде медной проволоки сечением не менее 4 мм².

Если необходимо (есть сомнения в качестве контакта), то производится измерение сопротивления с помощью омметра между контактом подключения РЕ-проводника к корпусу станка и любой металлической частью станка.

3 Охрана труда и окружающей среды

3.1 Техника безопасности, промышленная санитария и противопожарные устройств в цехе

В электроустановках запрещается самопроизвольное проведение работ или расширение рабочего места. Работы необходимо выполнять: по наряду - допуску, составленному по специальной форме, (срок его действия - до 15 дней для предприятия Минэнерго, жилищного и коммунального хозяйства, до 5 дней - для промышленных предприятий других министерств); устному или письменному распоряжению (разовое распоряжение со сроком действия не более 1 суток); с записью в оперативный журнал. Наряды и распоряжения учитываются в специальном журнале. Наряды и распоряжения на работу составляются административно-техническим персоналом, которая входит в энергослужбу предприятия. Данная служба осуществляет техническое руководство и контроль за электротехническим персоналом. При этом руководители, в непосредственном подчинении которых находится электротехнический персонал, должны иметь группу по электробезопасности не ниже, чем у подчиненного персонала. Нарядом для работы в электроустановках называется составленное на специальном бланке задание на её безопасное производство, определяющее содержание, место, время её начала и окончания, необходимые меры безопасности, состав бригад и лиц, ответственных за безопасность выполнения работы. Распоряжение - это то же задание на безопасное производство работы, с указанием содержания работы, места, времени и лиц, которым поручено их выполнение. По наряду выполняют работы на токопроводящих частях под напряжением и со снятием напряжения, за исключением кратковременных (не более 1 ч) работ, требующих участия не более трёх человек, которые выполняют по распоряжению.

3.2 Правила техники безопасности при ремонте оборудования

В зависимости от категорий надлежащих работ должны быть выполнены технические мероприятия, обеспечивающие безопасное ведение этих работ.

Технические мероприятия:

- Отключение токоведущих частей: отключается оборудование, которое требует ремонта, и те токоведущие части, к которым можно случайно прикоснуться или приблизится на опасное расстояние.

- Вывешивание запрещающих плакатов: на отключенных коммутационных аппаратах вывешивают плакаты: «Не включать - работают люди!», «Не включать - работа на линии!», «Не открывать - работают люди» (на приводах вентилей подачи воздуха); при необходимости на неотключенных токоведущих частях устанавливают ограждения.

- Проверка отсутствия напряжения: снимают постоянные ограждения. Подключают переносное заземление к металлической шине, соединенной с заземляющим устройством. Указателем напряжения проверяют отсутствие напряжения, но перед этим необходимо проконтролировать его исправность. Исправным указателем проверяют отсутствие напряжения между фазами, между каждой фазой и землей, между фазами и нулевым проводом.

- Наложение и снятие заземлении: при проверке отсутствия напряжения отключенные части немедленно заземляют с помощью переносного заземления, один конец которого уже был соединен с заземляющим устройством. При этом зажимы переносного заземления накладывают на отключенные токоведущие части сначала с помощью изолирующей штанги, а затем уже закрепляют эти зажимы штангой или вручную.

- Ограждение рабочего места и вывешивание плаката безопасности: вдоль пути от входа в электроустановку до места ремонтных работ устанавливают временные ограждения или переносные щиты, на которых вывешивают предупредительные плакаты, а на месте работ - предписывающие плакаты.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вопросы эффективной организации ремонтного производства в настоящее время особенно актуальны, поскольку производственное оборудование многих предприятий сильно изношено. Требуются большие вложения в модернизацию и ремонт, поэтому в условиях ограниченных ресурсов важно правильно и грамотно организовать его эксплуатацию.

Осуществляя эксплуатацию и обслуживание электрооборудования, помимо выполнения требований по обеспечению надежности его работы, необходимо также руководствоваться экономическими соображениями, поскольку стоимость технического обслуживания оборудования и ремонта входит в себестоимость готовой продукции.

Очевидной становится необходимость предупреждения аварийных отказов электрооборудования, поскольку внеплановый ремонт и связанный с ним простой оборудования оборачиваются для предприятия большими затратами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Акимова Н.А. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования. – М.: Мастерство, 2001 – 296с.

2. Елисеев В.А., Шинянский А.В. Справочник по автоматизированному электроприводу. – М.: Энергоатомиздат – 1983 – 816с.

3. Зимин Е.Н. Электрооборудование промышленных предприятий и установок в машиностроении. – М.: Энергия, 1987 – 526с.

4. Зюзин А.М. Техническая эксплуатация и ремонт электрооборудования- М.: Энергоатомиздат, 1980 – 530с.

5. Коновалова Л.Г., Рожкова Л.Д. Электрооборудование станций и подстанций: учебник для техникумов – М.: Энергия, 1981 – 600с.

6. Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электроприводом. – М.: ИНФРА-М, 2004 – 208с.

7. Осинов К.А., Нефёдов С.Б. Сборник задач по резанию металлов и режущему инструменту – М.: Машиностроение, 1990 – 448с.

8. Сибикин М.Ю. Технологическое оборудование. – М.: ИНФРА-М, 2005 – 400с.

9. Сибикин Ю.Д. Справочник по эксплуатации электроустановок промышленных предприятий – М.: Высшая школа, 2005 – 400с.

10. Харизаменов И.В. Электрооборудование станков и автоматических линий. – М.: Машиностроение, 1964– 240с.