Материал: Модернизация главного электропривода фрезерного станка 6Н82 с использованием частотного преобразователя

Модернизация главного электропривода фрезерного станка 6Н82 с использованием частотного преобразователя

Содержание

Введение

. Электрооборудование фрезерного станка

.1Основные технические данные фрезерного станка 6Н82

.2Расчет механических характеристик главного привода

.3Выбор преобразователя частоты

.4 Расчет механических характеристик привода подач

.5 Расчет коробки скоростей станка при системе ПЧ

Электроснабжение фрезерного станка

.1 Расчет индивидуальных характеристик станка

.2 Расчет групповых нагрузок

.3 Выбор сечения проводников, коммутационного оборудования и распределительного пункта

.4 Расчет потерь напряжения в линии

.5 Расчет токов КЗ в характерных точках цеховой сети, проверка оборудования на воздействие токов КЗ

Технико-экономический расчет

.1 Расчет материальных затрат

.2 Расчет затрат на электроэнергию

.3 Расчет численности персонала

.4 Расчет заработной платы

.5 Расчет отчислений на амортизацию

.6 Сводная калькуляция

Охрана труда

.1 Общие требования безопасности

.2 Требования безопасности перед началом работ

.3 Требования безопасности во время работ

.4 Требования безопасности в аварийных режимах

Заключение

Список использованных источников

Введение

Станок предназначен для разнообразных фрезерных работ, в том числе и фрезерования винтовых канавок с использованием универсальной делительной головки.

Фре́зерные станки́ - группа металлорежущих станков <#"808923.files/image001.gif">7

750

86

0,75

,о.е.1,2

,о.е.1,0

,о.е.2,0

2,7

15,0

0,14

,о.е.6,0

Таблица 3 - Параметры схемы замещения двигателя

Произведем расчет искусственных характеристик, полученных путем регулировки частоты питающего напряжения, а именно для частот 25, 50, 75, 100 Гц. фрезерный станок привод преобразователь

При расчете будем использовать следующие формулы.

Для перевода всех значений таблицы 4 в Омы, каждое значение следует умножить на номинальное сопротивление обмотки статора, которое находится:

(1),

Номинальный ток статора:

     (2),

Индуктивное сопротивление двигателя в режиме короткого замыкания:

        (3),

Дополнительные расчетные параметры:

     (4)

     (5)

Коэффициент, учитывающий потери:

          (6)

Критическое скольжение:

  (7)

Относительное напряжение статора:

     (8)

Критический момент:

          (9)

Текущий момент:

(10)

Используя таблицы 3 и 4, а также формулы (1)…(10) произведем расчет механических характеристик для частот 25, 50, 75, 100 Гц. Результаты сведем в таблицу 5. Графики механических характеристик изображены на рисунке 2.

Таблица 5 - Расчетные данные механических характеристик электродвигателя

Рисунок 2 - Механические характеристики электродвигателя

Также по данным таблицы 6 построим кривую допустимых нагрузок на валу шпинделя. Кривая изображена на рисунке 3.

Таблица 6 - Расчётные данные допустимых нагрузок на валу шпинделя

Рисунок 3 - Кривая допустимых нагрузок на валу шпинделя

1.3 Модернизация вертикально-фрезерного станка 6Н82

Принципиально системы преобразователь-двигатель способны обеспечивать диапазоны регулирования выходной скорости (в нашем случае шпинделя станка) значительно превышающих требуемые в станке: это и тиристорный преобразователь-двигатель постоянного тока независимого возбуждения с замкнутой по скорости системой (система ТП-АД), и система преобразователь частоты-двигатель с короткозамкнутым ротором (система ПЧ-АД). Преимуществом последней системы является малая стоимость двигателя, сокращение затрат на обслуживание привода станка, меньшие вес, габариты и момент инерции двигателя, что обеспечивает снижение потерь в переходных режимах (пуск, регулирование скорости, торможение). Но полостью без редукторный вариант системы ПЧ-АД в станке потребует от двигателя значительных моментов при обработке изделий на пониженных скоростях (черновая обработка), а приведёт к значительному завышению двигателя по мощности, а следовательно по его стоимости и габаритам.

Рациональнее всего, будет использовать двигатель по мощности, рекомендуемый в станке, а для сокращения кинематической схемы (и соответственно потерь в передачах) использовать наиболее перспективные системы обеспечивающие при высоком КПД регулирование скорости.

Как известно, регулирование скорости вращения асинхронных двигателей можно осуществлять в двух зонах. В первой зоне от нулевой частоты до номинальной регулирование осуществляется с пропорциональным изменением напряжения, допустимый момент на валу двигателя при этом остаётся постоянным. Согласование по моменту с нагрузкой создаваемой станком при наименьшей скорости приведёт к завышению по мощности двигателя, а согласование при наибольшей скорости приведёт к перегрузке двигателя и быстрому его выходу из строя.

Поэтому основной режим работы асинхронных двигателей в станках с вращательным движением - это во второй зоне, когда частота питающего двигатель напряжения превышает номинальную, а напряжение питания постоянно (в этом режиме двигатель работает с постоянной мощностью, а длительно допустимый момент изменяется обратно пропорционально угловой скорости двигателя, что соответствует нагрузочной характеристике станков с вращательным главным движением (токарные, сверлильные, фрезерные и т.д.). Поэтому при использовании системы ПЧ-АД в главном приводе станка, желательно максимально сократить количество механических передач, однако полное их устранение не возможно.

1.4 Выбор преобразователя частоты

Различные ПЧ, которые нашли применение в частотных асинхронных электроприводах, можно разделить на две группы, отличающиеся используемыми техническими средствами и структурой.

Первую группу составляют так называемые электромашинные вращающиеся ПЧ, в которых для получения переменной частоты используются обычные или специальные электрические машины. Ко второй группе относятся статические ПЧ, которые получили наибольшее распространение. Статические ПЧ используют элементы, не имеющие механических частей, такие как полупроводниковые приборы, реакторы, конденсаторы и др.

Рисунок 4 - Принципиальная схема электромашинного преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока с использованием синхронного генератора

С учетом потерь энергии в машинах преобразователя частоты его установленная мощность будет превышать четырехкратное значение установленной мощности нагрузки, что является недостатком электромашинного преобразователя частоты. Другими его недостатками являются низкий КПД, определяемый произведением КПД отдельных машин, наличие четырех машин (двух двигателей и двух генераторов). С уменьшением нагрузки и при регулировании угловой скорости двигателей МЗ - М5 вниз от основной КПД становится еще меньше.

Статические ПЧ могут быть без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети и нагрузки и с промежуточным звеном постоянного тока.

Рисунок 5 - Преобразователь частоты без звена постоянного тока: 1 - блок ПЧ; 2 - блок управления; 3 - силовая часть; 4 - асинхронный двигатель

ПЧ без звена постоянного тока (рисунок 5) включает в себя силовую часть, с которой связан двигатель, и блок управления. Силовая часть этого ПЧ выполняется на базе полупроводниковых приборов, работающих в ключевом режиме (транзисторов и тиристоров), управляемые сигналами с блока управления, и в некоторых случаях содержит согласующие трансформаторы.

Недостатки:

) ПЧ без звена постоянного тока с непосредственной связью питающей сети и нагрузки может обеспечивать регулирование частоты на статоре АД только в сторону её уменьшения по сравнению с сетевой.

) Необходимость наличия нулевого вывода трансформатора и обмоток статора АД.

Рисунок 6 - Преобразователь частоты со звеном постоянного тока: 1 - блок управления выпрямителем; 2 - выпрямитель; 3 - силовая часть; 4 - асинхронный двигатель; 5 - блок управления силовой частью

ПЧ со звеном постоянного тока (рисунок 6) состоит из двух основных блоков: выпрямителя и управляемого инвертора с блоками управления. Стандартное напряжение подается на вход управляемого выпрямителя, преобразующего переменное напряжение в постоянное, которое можно регулировать в широких пределах с помощью блока управления. Выпрямленное и регулируемое напряжение подается на вход инвертора, который преобразует его в трехфазное напряжение, регулируемой частоты, поступающее на двигатель. Частота выходного напряжения инвертора регулируется блоком управления в функции сигнала управления.

Главным преимуществом ПЧ со звеном постоянного тока является то, что они могут обеспечивать плавное регулирование частоты напряжения на статоре АД как ниже, так и выше сетевой.

В главном приводе будет использоваться ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока DELTA ELECTRONICS VFD-B VFD075B43A (7.5kW 380V).

Таблица 7 - Технические характеристики VFD075B43A