Расчет мощности и выбор электродвигателя главного движения.

 

Мощность электродвигателя должна соответствовать мощности приводного механизма.

Для некоторых промышленных механизмов Р_дв можно рассчитать по нижеприведенным формулам:

Для сверлильных станков мощность резанья, кВт

 

 

где М – вращающий момент на шпинделе, Н·м;

   n – частота вращения шпинделя, об/мин.

Для фрезерных станков

где P_Z ном – мощность резанья, кВт;

η_ном – КПД станка при нормальной нагрузке (0,75 – 0,8);

F_Z – усилие резанья, Н;

U_Z – нормативная скорость резанья или наибольшая, м/мин.

 

 

Для токарных станков

 

,

 

где  - мощность резанья, кВт;

        - КПД станка при данной мощности резания;

          - усилия резания, Н;

         - скорость резания, м/мин

 

Для вентиляторов

 

,

 

 

где - коэффициент запаса;

- падача вентилятора, м³/м

- давление,Па;

  -КПД вентилятора (0,4-0,5);

  - КПД передачи.

Для насосов

 

где - коэффициент запаса;

   - плотность жидкости, Н/м³

-КПД насоса (0,6-0,9);

  - КПД передачи.

   - напор, м;

   - подача насоса, м³/м

 

 Для компрессоров

где - подача компрессора, м³/с;

   - удельная работа изотермического сжатия;

 - удельная работа адиабатического сжатия, Па/м³;

 - КПД компрессора (0,62-0,8).

 

Для конвейеров, транспортеров

 

 

где F – результирующие тяговое усилие, Н;

U_К –  скорость движение конвейера, м/c

 

Для лифтов, механизмов подъема крана

 

 

где G_к - сила тяжести кабины, Н;

G_п- сила тяжести поднимаемого груза, Н;

G_Пр - сила тяжести противовеса, Н;

  U – скорость движения кабины, м/с;

    η- КПД механизма (0,75-0,8).

 

Для механизмов передвижения тележки крана

 

где К_т – коэффициент подшипников

(4 – 6 для подшипников качения)

(6 - 8 для подшипников скольжения)

 

 

Для механизмов передвижения моста крана с подшипниками качения

 

где К_М - ампирический коэффициент.

 

Расчет мощности и выбор электродвигателей подач и вспомогательных движений.

Для сверлильных станков

Мощность двигателя подачи, кВт определяется по формуле:

 

где F_n мах – наибольшее усилие подачи, действующие на рабочей части диапазона, Н;

U_бn – наибольшая скорость быстрого перемещения, м/мин;

_n - КПД передачи.

 

Для расточных станков

Мощность двигателя подачи, кВт определяется по формуле:

 

где F_мах – наибольшее усилие, действующие на рабочей части диапазона, Н;

U – наибольшая скорость быстрого перемещения, м/мин;

 - КПД передачи.

 

Для фрезерных станков

Мощность двигателя подачи, кВт определяется по формуле

 

где F_мах – наибольшее усилие, действующие на рабочей части диапазона, Н;

U_{б пер} – наибольшая скорость быстрого перемещения, м/мин;

n - КПД передачи.

 

 

4. Выбор электрических аппаратов управления и защиты.

4.1. Выбор автоматических выключателей

 

Сверхток – это токи перегрузки и короткого замыкания (КЗ).

Защиту от сверхтоков рекомендуется выполнять с помощью автоматического выключателя с комбинированным расцепителем.

Современные автоматические выключатели имеют электромагнитные расцепители с характеристиками классов A, B, C, D, Z, L, K (возможны и другие классы).

Область применения их следующая.

Класс A имеет ток срабатывания электромагнитного расцепителя от 2 до 3 I _н.расц, применяется для защиты длинных электрических линий и полупроводниковых приборов. Встречается редко.

Наиболее распространены классы расцепителей, представленные в табл. 4.1.

Из табл. 4.1 следует, что автоматические выключатели с расцепителями классов Z, L и K промышленного назначения имеют более точную шкалу токов срабатывания и более чувствительный к перегрузкам тепловой расцепитель.

Для защиты электрических цепей электродвигателя рекомендуются расцепители типа K, а для цепей управления – типа Z.

Таблица 4.1. Характеристика электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, например серии BA61F29 и других серий

 

Класс расцепи-теля	I ср.эм в долях номинального тока расцепителя	Время срабаты-вания, с	Область применения
1	2	3	4
B	3 5	t ³ 0,1 c t < 0,1 c	Для защиты электрических сетей административных и жилых зданий
C	5 10	t ³ 0,1 c t < 0,1 c	То же, но в качестве вводного выключателя
D	10 20	t ³ 0,1 c t < 0,1 c	То же, что и тип C, но при пусковых и импульсных токах, например в цепях трансформатора или электродвигателя
Z	4 – 20 % 4 + 20 %	t ³ 0,2 c t < 0,2 c	Для защиты измерительных цепей, цепей управления и сигнализации
L	8  – 20 % 8 + 20 %	t ³ 0,2 c t < 0,2 c	Для защиты промышленных электрических сетей
K	12  – 20 % 12  + 20 %	t ³ 0,2 c t < 0,2 c	То же, но при наличии пусковых и импульсных токов, например в цепях электродвигателя
Примечания: 1. Тепловые расцепители, совмещенные в одном автоматическом выключателе с электромагнитными расцепителями типов B, C и D, имеют следующую характеристику: при токе 1,13  срабатывают за t ³ 1 ч; при токе 1,45  – за t < 1 ч. 2. Тепловые расцепители, совмещенные с электромагнитными расцепителями типов Z, L и K, имеют: при токе 1,05   t > 1 ч; при токе 1,3 t < 1 ч

 

Выбор автоматических выключателей производится по следующим параметрам:

1. По номинальному напряжению:

                                                                                (4.1)

2. По номинальному току главных контактов:

                                                                        (4.2)

Для защиты проводников в цепи электродвигателя рекомендуется .

3. По функциональному назначению. В условиях дипломного проектирования автоматические выключатели выбираются для защиты электрической цепи электродвигателя от сверхтоков и для защиты цепей управления. Для этих цепей рекомендуются модульные автоматические выключатели типа BA61F29, BA47-29, BA47-100 нового поколения. классов К или D рекомендуются для силовой цепи и классов Z или В – для цепей управления.

4. По номинальному току расцепителя. Поскольку, как указано выше, рекомендуется использовать комбинированные расцепители, то выбирают ток расцепителя ближайший к рабочему или номинальному току установки с учетом возможной регулировки расцепителя.

Для автоматических выключателей старого типа, имеющих регулирование уставки теплового расцепителя, номинальный ток расцепителя выбирается по формулам:

                         – для ВА51Г       ;                                          (4.3)

                – для АЕ2000                                                (4.4)

Для автоматических выключателей модульного типа (новое поколение) типа BA61F29, BA47-29 или BA47-100 с нерегулируемым тепловым расцепителем

                                                                                  (4.5)

Если условие (4.5) не выполняется, то выбирают ближайшее большое значение тока расцепителя:

                                                                                       (4.6)

5. По классу электромагнитного расцепителя, а именно из типов A, B, C, D, Z, L, K (см. табл. 4.1) выбирают для асинхронного электродвигателя расцепители классов D или K, причем тип K предпочтительнее, поскольку обеспечивает меньший разброс тока срабатывания, и тепловые расцепители, соответствующие этому классу, более чувствительны.

6. По числу полюсов выбирают трехполюсные автоматические выключатели, если проводники PE и N совмещены в один проводник PEN. Обычно это условие соответствует подключению четырехжильного кабеля к вводно-распределительному устройству (ВРУ) или распредщиту (РЩ).

Во внутренних сетях предприятий используются уже разделенные PE и N проводники. Поэтому к низковольтному трехфазному комплектному устройству (НКУ) подсоединяется пятижильный кабель. От НКУ могут запитываться трехфазные электродвигатели по нескольким схемам (рис. 4.1).

Таким образом, основной вариант принципиальной электрической схемы силовой цепи без УЗО представлен на рис. 4.1, а, с использованием УЗО – на рис. 4.1, г или 4.1, д.

Проверка выбранных автоматических выключателей производится по следующим параметрам:

1. По несрабатыванию от пусковых токов во внутренних сетях предприятий:

                                          

   ,                                  (4.7)

где  – минимальная кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя выбранной характеристики. Например, для рекомендуемой характеристики класса К  = 12 - 0,2 = 11,8;

     i _n – кратность пускового тока электродвигателя.

Рис. 4.1. Схемы принципиальные электрические включения защиты трехфазных электри-ческих цепей без УЗО от сверхтоков с защитой цепей управления на 380 В (а),             на 220 В (б), при необходимости использовать УЗО без однофазной нагрузки (в), с однофазной нагрузкой цепи (г), с использованием дифференциального автоматического выключателя и однофазной нагрузки управления (д)