2.4 Расчет и выбор электродвигателей

Правильный выбор мощности двигателя в соответствии с нагрузкой на его валу обеспечивает надежную и экономичную работу электропривода, минимальную стоимость оборудования и наименьшие потери энергии при эксплуатации производственного механизма.

Недостаточная мощность двигателя приводит к его перегрузке, вызывает недопустимые превышения температуры отдельных частей, сокращающие срок службы изоляции обмоток, влечет собой быстрый выход двигателя из строя. Если мощность двигателя излишняя, повышаются первоначальные затраты, увеличиваются габариты, масса и стоимость двигателя, возрастают эксплуатационные расходы в связи со снижением таких энергетических, таких как КПД и коэффициент мощности двигателя.

_{При расчете мощности электродвигателя необходимо знать его номинальный вращающий момент} М_н при номинальной скорости вращения n_н. _(2.1)

Рассчитаем мощность для электродвигателя шпинделя и перемещения бочки М2:

Мощность на валу главного двигателя в установившемся режиме определяется по формуле:

_(2.2)

где η – коэффициент полезного действия станка при полной нагрузке (для станков сверлильной группы в среднем составляет 0,7÷0,8:

Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А80В4У3 нормального, защищенного исполнения (IP44).

Рассчитаем мощность для электродвигателя зажим головки М3 по формуле 2.1:

_{Мощность на валу рассчитаем по формуле 2.2:}

Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А80В8У3 нормального, защищенного исполнения (IP44).

Рассчитаем мощность для электродвигателя насоса М1:

_(2.3)

ρ – плотность жидкости, Н/м³;

Н – напор, м;

_Q – подача насоса, м³/с.

Выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа 4А90LВ8У3 нормального, защищенного исполнения (IP44).

Результаты выбора электродвигателей сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты выбора электродвигателей

Тип	Pн	n		cos
М1 4А90LB8Y3	1,1	750	0,70	0,68	3,6
М2 4A80B4Y3	1,5	1450	0,77	0,83	3,75
М3 4A80B8Y3	0,55	1450	0,64	0,65	2,03

2.5 Расчет и выбор электрических аппаратов и элементов электрической схемы

Выбор магнитных пускателей

Электромагнитные пускатели выбирают по следующим условиям:

1) Серия электромагнитного пускателя

2) Величина электромагнитного пускателя (ток нагрузки, который способен включать и выключать пускатель своими главными контактами)

Электромагнитные пускатели бывают 1-й величины (ток главных контактов – 10 и 16А), 2-й величины (25А), 3-й величины (40А), 4-й величины (63А). Если нагрузки выше 63 А, то в цепях управления электродвигателями и другими силовыми элементами схемы находят применение электромагнитные контакторы. Ток главных контактов аппарата должен быть больше тока нагрузки.

3) Рабочее напряжение катушки

Должно соответствовать напряжению цепей управления – стандартные значения напряжения ~24 В, ~110 В, ~220 В, ~380 В, DC 24 В

4) Количество дополнительных контактов электромагнитного пускателя

Должно соответствовать необходимому числу контактов в схеме управления. Отдельно необходимо считать контакты замыкающие и размыкающие. В случае, если количество контактов оказывается аппарата оказывается меньше необходимого и в качестве аппарата была выбрана серия ПМЛ, то существует возможность использовать приставку с дополнительными контактами серии ПКЛ.

5) Степень защиты, IP

Электромагнитный пускатель должен соответствовать условиям окружающей среды в которой он работает. Необходимо учитывать то, что аппарат установленный в пыльном помещении, но находящийся в шкафу управления со степенью защиты IP44, может иметь степень защиты IP20.

6) Наличие теплового реле

Если электромагнитный пускатель включает и выключает электродвигатели, которые по своим технологическим режимам могут испытывать перегрузки, то необходимо выбирать аппарат с тепловыми реле.

7) Наличие реверса

Для управления реверсивным электродвигателем существует возможность использовать реверсивный магнитный пускатель, который содержит 2 электромагнитных катушки, 6 силовых контактов, механическую блокировку и может иметь 2 тепловых реле.

Магнитный пускатель КМ1 коммутирует цепь управления, поэтому возьмем магнитный пускатель 1-й величины серии ПМЛ с приставкой ПКЛ +2з. Тип магнитного пускателя и его основные параметры приведены в таблице 2.2.

Рассчитаем ток главных контактов пускателей КМ2 и КМ3, коммутирующих электродвигатель М2 по формуле:

(2.4)

где Рном- номинальная мощность электродвигателя, Вт;

U - напряжение, кВ;

cos - коэффициент мощности;

η – КПД двигателя.

Выбираем пускатели 1-й величины серии ПМЛ 1100 с приставками ПКЛ +1р. Тип магнитного пускателя и его основные параметры приведены в таблице 2.2.

Рассчитаем ток главных контактов пускателей КМ4 и КМ5, коммутирующих электродвигатель М3 по формуле 2.4.:

Выбираем пускатели 1-й величины серии ПМЛ 1100 с приставками ПКЛ 2з.+2р. Результаты магнитных пускателей сводим в таблицу 2.2.

Таблица 2.2 - Результаты выбора магнитных пускателей

Позиционные обозначения и типы	Напряже- ние главных контактов, В	Ток главных контактов, А	Число главных контактов зам/раз	Число вспомога- тельных контактов зам/раз	Напряже-ние катушки, В
КМ1 ПМЛ1100 с приставкой ПКЛ (+2з.)	380	5	3/0	2/0	110
КМ2; КМ3 ПМЛ1100 c приставкой ПКЛ (+1р.)	380	3,1	3/0	0/1	110
КМ4; КМ5 ПМЛ1100 c приставкой ПКЛ (2з.+2р.)	380	2,03	3/0	2/2	110

Выбор реле времени

Реле времени предназначены для передачи команд из одной электрической цепи в другую с определенными, предварительно установленными выдержками времени.

Все реле времени имеют катушку (или управляющий элемент) и набор контактов с выдержкой времени на размыкание (контакты размыкаются через определенный промежуток времени после подачи питания на управляющий элемент), на замыкание (контакты замыкаются с выдержкой времени) и контакты без выдержки времени (мгновенного действия).

Выбор реле производится по:

- числу контактов;

- времени выдержки срабатывания контактов;

- напряжению катушки;

- степени защиты IP.

Произведём выбор реле времени КT1. По схеме электрической принципиальной проведем подсчет контактов. Согласно схеме, реле должно иметь 1 размыкающий контакт c выдержкой времени на размыкание. Выдержка времени 2-3 секунды. Выбираем реле с минимальным количеством контактов - РВП72М с номинальным током контактов 20 А с одним размыкающим и одним замыкающимся контактами мгновенного действия с напряжением катушки – 110 В переменного тока. Аналогичное реле выбираем для КТ2. Результаты выбора реле времени сводим в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Результаты выбора реле времени

Позиционные обозначения и типы	Число контактов с выдержкой времени зам/разм	Число контактов мгновенного действия зам/разм	Напряжение питания, В	Выдержка времени, сек	Степень защиты
КТ1; КТ2 РВП72М-3121-00УХЛ4	0/1	1/0	110	0,4 - 180	00

Выбор сигнальных ламп и ламп местного освещения

Выбор элементов сигнализации и местного освещения выполняется по условиям:

- величины рабочего напряжения (должно соответствовать напряжению цепей в которых установлена лампа);

- выполняемых функций (размер, цвет лампы, излучаемый световой поток);

- экономичности (минимальное потребление электрической энергии).

Выберем лампу EL1. Для местного освещения выбираем лампу марки МО 24-25 на напряжение 24 В, ток 1,04 А, световой поток 350 лм, потребляемая мощность 25 Вт.

Для лампы сигнализации HL1 на напряжение в схеме 5 В, выберем светодиодную сигнальную лампу марки СКЛ-1 зеленого цвета, напряжением 6В и током 20мА.

Выбор аппаратов ручного управления

Выберем конечные выключатели SQ1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5. Возьмем конечные выключатели рычажные серии КУ-700А . Они предназначены для включения и выключения цепей управления механизмов и применяются в качестве путевых. Рассчитаны на ток продолжительного режима 16А.

Кнопку SB1(красная) возьмем серии КЕ 081, толкатель цилиндрический, количество размыкающих контактов-1, исполнение-5.

Кнопки SB1, SB2, SB3(зеленые) возьмем серии КЕ 141, толкатель грибовидный, с фиксацией в нажатом положении, количество замыкающих контактов-1, исполнение-4. Результаты выбора кнопок управления сводим в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Результаты выбора кнопок управления

Позиционные обозначения и типы	Номиналь-ное напряжение, В	Номиналь-ный ток, А	Цвет толкателя	Число контактов зам./разм.	Степень защиты
SB1	110	0,36	Красный	0/1	IP44
SB2;SB3;SB4	110	0,36	зеленый	1/0	IP44

В цепи местного освещения используется тумблер SA2. Определим длительный расчетный ток цепи:

(2.5)

Выбираем переключатель открытого исполнения ПЕ011 с рукояткой на два положения, номинальным током 6,3.

Для расчёта аппаратов в схеме управления определим длительный расчётный ток в цепях управления по формуле:

(2.6)

где ΣS – наибольшую суммарную мощность, потребляемую аппаратами цепей управления при одновременной работе, ВА;

U_у – напряжение цепи управления.

Выбираем переключатель SA1 открытого исполнения ПЕ011 с рукояткой на два положения, номинальным током 6,3.

Результаты выбора переключателей сводим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Результаты выбора переключателей

Позиционное обозначение	Серия	Номинальное напряжение, В	Номинальный ток, А	Число полюсов	Степень защиты
SA1	ПЕ011	380	10	1	IP44
SA2	ПЕ011	380	6,3	1	IP44

Выбор трансформатора

Для питания цепей управления и сигнализации сложных схем с целью повышения надежности работы электрических аппаратов и обеспечения более безопасного обслуживания электрооборудования применяют понижающий трансформаторы.

В схеме станка используется однофазный трансформатор с напряжением первичной обмотки 380В и вторичными обмотками с напряжениями:

110В - питание цепей управления;

24В - питание цепи освещения;

5В - цепи сигнализации.

При выборе номинальной мощности трансформатора управления следует исходить из следующих условия, что номинальная мощность Рном трансформатора должна быть равна или больше максимальной мощности, потребляемой включенными аппаратами одновременно.

Исходя из формул 2.5, 2.6, токи цепи управления равны:

Определим мощность трансформатора. Рассчитаем мощность, потребляемую обмоткой цепи управления по формуле:

(2.7)

= 1,2 (1,04 ∙ 24 + 0,02 ∙ 5 + 0,51 ∙ 110) = 74,1

В качестве понижающего трансформатора выбираем трансформатор типа ОСМ1-0,16-У3 380/110/36.