Електроустаткування вертикально-свердлильного верстату 2Н118-1

1.1 Історія та перспективи розвитку енергетичної галузі в Україні

2. Основна частина.

2.1 Призначення та характеристика електроустаткування верстата

2.2 Принципова електрична схема верстата та порядок її дії

2.7 Види ремонтів електроустаткування та їх характеристика

3. Розрахункова частина.

1. Вступ

1- основа;

2- кришка;

3- та 18- зажими;

4- електродинамічна петля;

5- не рухомий контакт;

6- та 9 - контактні накладки;

7- та 10 - дугогасильні рога;

8- сталеві пластини;

11- рухомий контакт;

12- пружина;

13- обмотка;

14- якорь;

15- кнопка включення;

16- пружина;

17- кнопка вимикання;

19- шток;

20- рейка розчіплювача;

21- біметалевий розчіплювач;

Автоматичні вимикачі призначені для захисту електричних кіл від струмів короткого замикання, перевантаження або недопустимого зниження напруги, а також для нечастого оперативного вмикання та вимикання електричних кіл постійного та змінного струмів які показані на Рис. 2.3.1 (а - загальний вигляд, б - поперечний розріз).

Автоматичні вимикачі розрізняють за: номінальним струмом, номінальним струмом розчіплювача, видом струму (постійного або змінного), кількістю полюсів.

Залежно від призначення автоматичні вимикачі складаються з таких основних елементів: контактної системи, механізмів вільного розчеплення, дугогасильного пристрою, максимальних і допоміжних розчиплювачів струму, мінімальних розчиплювачів напруги та ін.

Основним елементом автоматичного вимикача є розчіплювач , який забезпечує вмикання та вимикання контактів. Він може бути електромагнітним, тепловим і напівпровідниковим.

Електромагнітний розчіплювач - це електромагнітне реле максимального струму з механізмом вимикання. Якщо струм в електричному колі, яке захищається автоматичним вимикачем, перевищує визначену величину, то реле максимального струму спрацьовує і через механізм вимикання розімкне головні контакти автомата.

Тепловий розчіплювач - це біметалева пластина, яка є механізмом вимикання автомата. Вона складається з двох різнорідних металів із різними коефіцієнтами лінійного розчеплення. Тому при нагріванні пластина буде вигинатись в бік металу з меншим коефіцієнтом лінійного розширення і таким чином подіє на механізм вимикання автомата. Нагрівання може здійснюватися внаслідок безпосереднього проходження електричного струму, що перевищує мінімальний, через біметалеву пластину або від нагрівача, розташованого поряд з пластиною.

Під час розмикання автоматичного вимикача між його контактами виникає електрична дуга. Якщо автоматичний вимикач спрацьовує при великих струмах перевантаження, це може призвести до замикання дуги між контактами різних фаз і виходу автоматичного вимикача з ладу. Щоб запобігти цьому в автоматичних вимикачах застосовують дугогасильні пристрої, які розділяють контакти різних фаз. Під дією електромагнітних сил електрична дуга розтягується вздовж пластин дугогасильного пристрою, стикаючись з їхньою холодною поверхнею, охолоджується і гасне.

Розглянемо будову і принцип дії автоматичних вимикачів серії ПАР. Їх випускають на номінальний струм 6,3 А та 10 А. Встановлюють в основу різьбового запобіжника замість пробкового. У цих вимикачах використано комбінований розчіплювач (електричний і тепловий). Шлях проходження електричного струму від електричної мережі до електроспоживача такий: Центральний контакт, нерухомі контакти, рухомі контакти, тепловий розчіплювача (біметалева пластина і гнучкий провідник), електромагнітний розчіплювач (обмотка реле максимального струму), різьбова частина цоколя. При довготривалому перевантаженні в електропроводці (декілька секунд) струм проходить через біметалеву пластину, нагріває її, і пластина вигинаючись, зміщується вліво, при цьому двоплечовий важіль зіскакує зі шплінта, переміщується по похилому отвору, внаслідок чого автомат вимикається.

При коротких замиканнях сила струму різко підвищується і стає достатньою для спрацювання реле максимального струму. Осердя електромагніта вимикається, важіль відсічки повертається і вивільняє двоплечовий важіль, внаслідок чого автомат миттєво вимикається відсічкою.

Вмикається автоматний вимикач вручну натискуванням на кнопку. Вимикається кнопкою. При натискуванні цієї кнопки на важіль відсічки вивільняється двоплечовий важіль, внаслідок чого контакти автомата розмикаються.

Запобіжники

Запобіжники - це комутаційний електричний апарат, призначений для автоматичного вимикання електричного кола, і що захищається. У запобіжнику спеціально передбачено для цього струмоведуча частина, яка руйнується при проходженні по ній струму визначеної величини. Запобіжник - це апарат захисту електричних установок при аварійних режимах.

Основний елемент запобіжника - плавка вставка (3), яку виготовляють з каліброваного дроту або пластини. Пластина має звуження, розраховані на номінальний струм запобіжника. При струмах перевантаження у місцях звуження плавка вставка нагрівається до температури плавлення і перегорає. Матеріалом для плавкої вставки служить цинк, мідь, сплави свинцю з оловом.

Для зменшення часу горіння електричної дуги при перегоранні плавкої вставки корпус запобіжника виготовляється із газогенеруючого матеріалу - фібри (1). Гасіння дуги здійснюється газами, що виділяються з фібри. Особливо поширені запобіжники, в яких для швидкого гасіння дуги вільний простір у корпусі заповнюють кварцовим піском.

Розрізняють плавкі запобіжники з великою тепловою інерцією та без інерційні. Інерційні запобіжники витримують значні короткочасні перевантаження струму, що забезпечуються свинцевим струмопровідним мостиком, мають значну обмежену здатність до перевантаження, що є результатом використання в них мідних струмопровідних мостиків.

Складові частини запобіжників Рис. 2.3.2:

а) запобіжник типа ПР-2; б) типу ПН-2; в) внутрішні складові ПН-2

а)

1- контактні ножі; 9- сталеві кільця;

2- гвинти; 10- виступи для захвату ізольованої

3- різьбові отвори під гвинти; рукоятки;

Магнітні пускачі

Магнітний пускач -- це електричний апарат змінного струму, призначений для дистанційного пуску, зупинки і захисту електроустановок. Звичайно магнітний пускач складається з конструктивно об'єднаних контактора та електротеплового реле. Однак промисловість випускає магнітні пускачі теплового реле.

Магнітні пускачі використовують для керування асинхронними трифазними електродвигунами з короткозамкненим ротором.

Магнітні пускачі, що дають змогу вмикати двигун лише в одному напрямі обертання, називають нереверсивними.

Магнітні пускачі, за допомогою яких можна змінювати напрям обертання електродвигуна, називають реверсивними (вони складаються з двох нереверсивних пускачів, об'єднаних конструктивно).

Пускачі серій ПА і ПАЕ використовують переважно для керування електродвигунами, установленими на металообробних та інших верстатах. Пускачі серії ПМЕ застосовують для керування асинхронними трифазними двигунами з короткозамкненим ротором.

1- Контактна пружина

2- Контактні мостики

3- Контактні пластини

4- Пластмасова траверса

5- Рухома частина сердечника (якоря)

6- Обмотка

7- Ш - подібна частина сердечника

8- Додаткові контакти

Тип пускача позначають сполученням букв і цифр. Букви означають серію, а цифри -- величину (габаритні розміри), особливості виконання, наявність або відсутність електротеплового реле і можливість реверсування:

перша цифра, що стоїть після букв, означає величину пускача (чим вона більша, тим більші габаритні розміри пускача); магнітні пускачі серії ПМЕ мають величину 0; 1 або 2, а серії ПА-- 3--6;

друга цифра означав відкрите виконання (1) або захищене (2); за третьою цифрою можна одночасно визначити, пускач нереверсивний (1 або 2) чи реверсивний (3 або 4) і чи мав він електротеплове реле (2 або 4), чи не мав (1 або 3).

При експлуатації магнітних пускачів та контакторів зношуються контакти, пошкоджується котушка. При пошкодженні електромагнітної котушки необхідний частковий розбір пускача, для чого знімають кришку, знімають дугогасні камери і знімають котушку з осердя, і відправляють на ремонт. При ремонті контактів необхідно пінцетом при підняти контактний місток, повернути його на 45-60 і витягнути з контактотримача. При ремонті магнітопроводу відділяють якір з траверсою від корпуса, знімають якір і амортизаційну пружину з траверси. Періодично перевіряють регулювання головних і блок-контактів, а також очищають контактор (пускач) від пилу і бруду при знятій напрузі.

Після ремонту магнітний пускач збирають і проводять його випробовування.

- контактний мостик;

2- нерухомий контакт;

Рис. 2.3.4. Кінцевий вимикач

Ці апарати служать для комутації електричних ланцюгів заданих дільницях шляху, проходячого механізму. Вони застосовуються, наприклад, на кранах для обмеження підйому вантажу, для встановлення ходових механізмів крану, на кінцевих дільницях. Ричав кінцевого перемикача, несучого рухомий контакт може повертатися навколо вісі. Пружина віджимає важіль і тримає контакти в замкненому стані. Кінцеві вимикачі випускаються з 2.3.4.Кінцеві вимикачі замикаючими та розмикаючими контактами. Для кінцевого вимикача, як і для інших апаратів, основаних на механічному принципі роботи, нормальним станом називається, таке коле зовнішня дія на апарат відсутня, наприклад не натискає на ролик вимикача.

При ремонті замінюють зношені ролики, кулачки і інші деталі, перевіряють і у випадку потрібності регулюють натиснення, зазори та провали контактів. Рухомі деталі повинні обертатися вільно, без заїдання.

Кнопки керування

Рис. 2.3.5. Кнопки керування

1- Рухомі контакти;2- Корпус кнопки;3- Штовхач; 4- та 5- гайки фікcування; 6- рухомі контакти; 7- контактні зажими

Кнопки керування призначені для безпосереднього керування різними електричними пристроями в наслідок дії на рухомі контакти. Складаються з ізоляційної колодки, на якій розміщається контактна система, що складається з нерухомих і рухливих контактів, штовхальника, кнопки, натисканням на який виробляється розрив нормально замкнутих контактів і включення нормально відкритих контактної і поворотної пружин. Уся система поміщена в корпус.

Рис. 2.3.6. Приклад кнопки бездротового керування

Кнопкові пости з бездротовою технологією і без джерела живлення (рис.2.3.6.) знайшли широке застосування в промисловості в світі з 2005 року. Вони дозволяють відмовитися від кабельних систем. Ці вироби повністю усувають проблеми, характерні для пристроїв, оснащених проводами, до того ж їм не потрібні джерела живлення. «Начинкою» є модуль, що перетворює енергію натискання в короткі радіосигнали. Реалізовано понад ефективні методи передачі сигналу від датчика, що використовують надмалі кількості енергії для живлення датчика, обробки його сигналів і посилки повідомлення по радіоканалу. Звільнившись від необхідності застосування батарей живлення, пристроїв не потребують періодичного обслуговування. Радіус дії вимикача обмежений діапазоном до 30 метрів в приміщенні (з урахуванням стін і перекриттів) або до 300 метрів на відкритому просторі, в якому повинен бути розташований актуатор - приймач сигналів з реле. Вибухобезпечні актуатори виготовлятися в 1-канальної і багатоканальному виконанні. Кожен передавач має свій унікальний 32-х бітний ідентифікатор, що дозволяє використовувати до 4 млрд. пристроїв в безпосередній близькості один від одного без взаємної інтерференції. Для забезпечення частотної сумісності в усьому світі, наші вибухозахищені бездротові вимикачі використовують частоту 868MHz і відповідають технічним вимогам EC, США та Росії.

Рис 2.3.7.Електротеплове реле

Реле електротепловие є електричним комутаційним пристроєм, для захисту електродвигунів від перевантаження, асиметрії фаз, затягнутого пуску і заклрозклинення ротора. Встановлюється безпосередньо на контакторах. Для захистувід короткого замикання повинні бути передбачені запобіжники або автоматичні вимикачі на відповідне значення номінального струму спрацювання.

Принцип дії : Під дією протікаючого струму термобиметаллічна пластина згинається тим сильніше, чим більший струм по ній протікає. При певній величині струму (уставки спрацьовування) радіус вигину пластини стає достатнім для розмикання контактів, через які подається напруга живлення котушки утримання контактів. Відбувається відключення навантаження від мережі. Всі термобіметалічні пластини впливають на розмикаючі контакти через загальне «коромисло».

Будова та призначення:

Реле електротеплове струмове найчастіше призначене для захисту 3-фазних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором від перевантажень неприпустимої тривалості. Реле виконане як приставка, що монтується під контактором і приєднується своїми силовими виводами до силових клем контактору, а відвідні провідники до споживача приєднуються до силових клем електротеплового реле. Таким чином, весь струм який проходить через контактор проходить через електротеплове реле приставки. На фронтальній поверхні реле розташовані елементи налаштування та керування контактами реле. У разі перевищення заданих параметрів струму реле спрацьовує та перемикає контактну групу. Контактна група реле повинна бути задіяна в схемі керування котушки контактора. Цим забезпечується вимикання контактору та захист споживачів енергій від струмів, перевищуючих задані параметри. Реле має: три полюси, клеми для фронтального приєднання зовнішніх провідників, незмінні нагрівальні елементи, температурний компенсатор, регулятор струму неспрацьовування, що замикає 1НВ і розмикає 1НЗ контакти, штовхач ручного повернення, поворотний обмежувач ходу контактів. Реле може кріпитися безпосередньо до контакторів, або на незалежну основу, для кріплення на монтажну рейку (35 мм) чи до рівної основи за допомогою гвинтив. Реле прирівнюеться до класу 10А: час розчеплення при струмі навантаження електродвигуна протягом 7 хвилин - 2 хвилини; час розчеп-лення при пусковому струмі електродвигуна протягом 30 сек - 10 сек.

2.4 Призначення, будова, монтаж та технічне обслуговування силового електроустаткування верстата

До силового електроустаткування відносять: Електричні машини; Трансформатори; Випрямлячі.

Електричні машини.

Електричні машини широко застосовують на електричних станціях, у промисловості, на транспорті, в авіації, в системах автоматичного регулювання та керування, у побуті. Вони перетворюють механічну енергію в електричну і, навпаки, електричну енергію в механічну. Машина, що перетворює механічну енергію в електричну, називається генератором. Перетворення електричної енергії в механічну здійснюється двигуном.

Будь-яку електричну машину можна використати як генератор і як двигун. Ця властивість її змінювати напрямок перетворюваної нею енергії називається оборотністю машини, її можна також використати для перетворення електричної енергії одного роду струму (частоти, кількості фаз змінного струму, напруги постійного струму) в енергію іншого роду струму. Такі електричні машини називаються перетворювачами.

Електричні машини залежно від роду струму електроустановки, в якій вони мають працювати, поділяються на машини постійного і машини змінного струму. Машини змінного струму можуть бути одно - та багатофазними. Найширше застосовуються трифазні синхронні та асинхронні машини, а також колекторні машини змінного струму, які дають змогу здійснювати економічне регулювання частоти обертання в широких межах.

Найпоширенішим з електричних двигунів є трифазний асинхронний двигун, вперше сконструйований відомим російським електриком М. О. Доліво-Добровольським.

Асинхронний двигун відзначається простотою конструкції та нескладністю обслуговування. Як і будь-яка машина змінного струму, асинхронний двигун складається з двох основних частин -- статора і ротора. Статором називається нерухома частина машини, ротором -- її обертова частина. Властивістю асинхронної машини є її оборотність, тобто вона може бути використана в режимі генератора і в режимі двигуна. Через ряд суттєвих недоліків асинхронні генератори майже не застосовуються, в той час як асинхронні двигуни набули великого поширення.

Осердя статора набирають зі сталевих пластин завтовшки 0,35 або 0,5 мм. Пластини штампують із западинами (пазами), ізолюють лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові струми, складають в окремі пакети і закріплюють у станині двигуна. До станини прикріплюють також бічні щити з розміщеними на них підшипниками, на які спирається роторний вал. Станину встановлюють на фундаменті. У поздовжні пази статора вкладають провідники його обмотки , які відповідно з'єднують між собою так, що утворюється трифазна система. На щитку машини знаходяться шість затискачів, до яких приєднуються початки й кінці обмоток кожної фази. Д ля приєднання статорних обмоток до трифазної мережі їх можна з'єднати зіркою або трикутником, що дає змогу вмикати двигун у мережу з двома різними лінійними напругами. Наприклад, двигун може працювати від мережі з напругою 380 та 220В. На щитку машини зазначено обидві напруги мережі, на які розрахований двигун, тобто 220/127В або 380/220В.

Для нижчих напруг, що зазначені на щитку, статорна обмотка з'єднується трикутником, для вищих -- зіркою.

Щоб з'єднати статорні обмотки трикутником, на щитку машини верхні затискачі приєднують перемичками до нижніх, а кожну пару з'єднаних затискачів приєднують до лінійних проводів трифазної мережі.

Для вмикання зіркою три нижні затискачі на щитку з'єднують перемичками у спільну точку, а верхні приєднують до лінійних проводів трифазної мережі.

Осердя ротора також набирають зі сталевих пластин завтовшки 0,5 мм, ізольованих лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові струми. Пластини штампують із западинами і складають у пакети, які закріплюють на валі машини. З пакетів утворюється циліндр із поздовжніми пазами, в які укладають провідники роторної обмотки . Залежно від типу обмотки асинхронні машини можуть бути з фазним та коротко замкненим роторами. Коротко замкнену обмотку виконують за типом білячого колеса . В пазах ротора укладають масивні стержні, з'єднані на торцевих боках мідними кільцями. Часто коротко замкнену обмотку ротора виготовляють з алюмінію. Алюміній у гарячому стані заливають у пази ротора під тиском. Така обмотка завжди замкнена на коротко, і ввімкнення в неї опору неможливе. Фазна обмотка ротора виконана аналогічно статорній, тобто провідники відповідно з'єднані між собою, утворюючи трифазну систему. Обмотки трьох фаз з'єднані зіркою. Початки цих обмоток приєднані до трьох контактних мідних кілець, закріплених на роторному валі. Кільця ізольовані одне від одного та від вала й обертаються разом з ротором. Під час обертання кілець їх поверхні ковзають по вугільних або мідних щітках, нерухомо закріплених над кільцями. Роторна обмотка може бути замкнена на опір або на коротко за допомогою тих же щіток.

Рис. 2.4.2. Приклад ротора (а) ,(б), та статора асинхронного електродвигуна

Двигуни з коротко замкненим ротором простіші і надійніші в експлуатації та значно дешевші, ніж двигуни з фазним ротором. Проте двигуни з фазним ротором, як побачимо нижче, мають кращі пускові та регулювальні характеристики.

Зараз асинхронні двигуни виготовляють переважно з коротко замкненим ротором і тільки при великих потужностях та в спеціальних випадках використовують фазну обмотку ротора. У нашій країні виробляють асинхронні двигуни потужністю від кількох десятків ват до 15 000 кВт при напрузі статорної обмотки до 6 кВ.

Принцип дії асинхронного двигуна

Трифазний струм, що проходить через обмотку статора асинхронного двигуна, створює обертове магнітне поле, яке перетинає провідники обмотки ротора, індукує в них е. р. с. У провідниках замкненої обмотки протікають струми Iн. При взаємодії цих струмів та обертового магнітного поля виникають електромагнітні сили, які за правилом лівої руки спрямовані в бік обертання поля статора. Ротор починає рухатися в бік руху магнітного поля. Швидкість обертання ротора w менша за швидкість обертання магнітного поля wо. Це можна пояснити так: якщо б ротор обертався із швидкістю поля, то через відсутність відносного руху провідників обмотки ротора та обертового магнітного поля останнє не перетинало б провідник і в обмотки ротора, у них не індукувалися б е. р. с. і не було б струмів, а це означає, що електромагнітний момент дорівнював би нулю. Отже, обертове магнітне поле і ротор асинхронного двигуна принципово обертаються з різними швидкостями -- асинхронно, що і визначило назву машини.

Величина відставання ротора від обертового магнітного поля статора характеризується ковзанням S, яке є відношенням різниці (wо - w), що називається швидкістю ковзання wc до швидкості обертового магнітного поля статора w

або (1)

(2)

Величину ковзання можна виразити і через частоту обертання магнітного поля статора і ротора n

або (3)

де ns=no - n - частота ковзання.

У сучасних асинхронних двигунах залежно від типу за номінальним навантаженням ковзання становить = 0,015--0,07.

Робота асинхронного двигуна основана на явленні «диск Араго - Ленца»: якщо перед полюсами постійного магніту помістити мідний диск, вільно сидячий на осі і почати обертати магніт навколо його осі за допомогою рукоятки, то мідний диск буде обертатися в тому ж напрямку. Це пояснюється тим, що при обертанні магніту його магнітне поле пронизує диск і індукує у ньому вихрові струми. В результаті взаємодії вихрових струмів з магнітним полем магніту з'являється, заставляючи диск обертатися. Частота обертання диска завжди менше, ніж частота обертання магніту. Якби ці частоти чому-небудь стали однаковими, то магнітне поле переміщувалося би відносно диска і, відповідно, у ньому не з'являлися вихрові струми, тобто не було б сили, під дією якої диск обертався.

Монтаж та технічнеобслуговування електричних машин

Особливість монтажу крупних електричних машин, що поступають в зібраному стані, полягає в тому, що він починається з установки окремої фундаментної плити, на яку встановлюють машину, після чого проводять центровку валів. Ряд машин має на кінці валу фланець, через який вона з'єднується з механізмом. Крім того, при великій довжині ротора L під дією його ваги P відбувається прогин валу у вертикальній площині (мал. 2.3.1).

Мал. 2.4.3

Схема вимірювання уклонів шийок валу

Тому при горизонтальному положенні машин площини напівмуфт (або фланців), що сполучаються, виявляються розташовані під кутом один до одного, як показано на мал. 2.3.2, а.

Центровка валів в цьому випадку полягає в такій установці валів, що сполучаються, при якій їх загальна лінія представляє у вертикальній площині плавну криву, а в горизонтальній - пряму лінію.

Мал. 2.4.4

Положення валів, з?єднаних за допомогою напівмуфт

а)-до вивороту; б)-після вивороту лінії валу

При центровке торці напівмуфт (або фланців), що сполучаються, встановлюються паралельно, а осьові лінії валів повинні бути продовженням одна інший і співпадати у напівмуфт, що сполучаються (фланців). Для цього шляхом установки прокладок під лапи корпусу добиваються рівності кутів нахилу шийок валу до горизонтальної лінії. Кут нахилу перевіряється по рівню, встановленому горизонтально на вихідному кінці валу. Якщо крупна електрична машина поступає на збірку в розібраному стані (статор і ротор окремо), то її збирають в такій послідовності. Спочатку на монтажному майданчику розміщують і оглядають всі вузли машини, потім готують фундамент (розмітка, колодязі під фундаментні болти і ін.), встановлюють і вивіряють фундаментну плиту, вмонтовують стояковиє підшипники, встановлюють статор. Потім в нього вводиться ротор, а шийки ротора встановлюються на підшипники.

Мал. 2.4.5

Схема вводу ротора в статор з використанням подовжувача (а-початок вводу; б-встановлення ротора на шпали; в-закріплення стропи на подовжувачі):

1-статор; 2-подовжувач валу; 3-ротор

Центровка валів здійснюється так само, як і у попередньому випадку, але прокладки встановлюються під корпуси підшипників. Після центровки закріплюють корпуси машини і підшипників, приганяють вкладиші підшипників ковзання і їх ущільнення, вивіряють зазори в підшипниках і між статором і ротором електричної машини. Встановлюють додаткове устаткування, необхідне для роботи машини (системи охолоджування, мастила підшипників та ін.), проводять монтаж і регулювання токосьемних механізмів, з'єднання електричних ланцюгів, заземляють корпус машини.

За відсутності вантажопідйомних механізмів в приміщенні збірки електричної машини для введення ротора в статор можна використовувати дерев'яні стійки 1, на яких встановлена балка.

Мал. 2.4.6

Схема вводу ротору в статор звикористанням подовжувача та спеціального пристрою:

1-стійка; 2-балка; 3-подовжувач; 4-грузовий ролик; 5-статор; 6-ротор; 7-накладка

Будова машин постійного струму

Одна й та сама машина постійного струму в принципі може працювати і як генератор, і як двигун. (Ця властивість машини постійного струму, що називається оборотністю, дає змогу не розглядати окремо будову генератора чи двигуна.) Проте кожну електричну машину завод випускає з певним призначенням -- працювати тільки як генератор або тільки як двигун. Дуже рідко використовують машини постійного струму, призначені для роботи як генератором, так і двигуном.