Электрический привод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электротехника - наука, изучающая вопросы технического использования электромагнитных явлений для нужд промышленного производства и быта.

Возникновению электротехники как прикладной науки предшествовал довольно длительный период (приблизительно с XVI в.) накопления знаний об электричестве и магнетизме. В середине XVIII в. М.В. Ломоносов опубликовал ряд работ, посвященных изучению электричества, в частности атмосферного.

Однако практический интерес к электрической энергии - этому новому особому виду энергии - возникает лишь с появлением источников непрерывного электрического тока - гальванических элементов, первый из которых был создан итальянским физиком Вольта в 1799 г.

Среди множества изобретений, создавших условия для развития электротехники, значительное число принадлежит русским ученым и инженерам. Работы наших соотечественников послужили базой для важнейших отраслей теоретической и прикладной электротехники. Исследуя гальванические элементы, В.В. Петров открыл электрическую дугу (1802г.) и обратил внимание на возможности её использования для плавки металлов и освещения. Русский академик Э.Х. Ленц, обобщив открытия И. Фарадея, установил (1832г) закон о направлении индуцированного тока, теоретически обосновал (1833г) и практически доказал (1838) принцип обратимости электрических машин; в 1844г им был установлен закон теплового действия тока (независимо от английского ученого Джоуля); получившего название закон Джоуля-Ленца. В 1833г Л.П. Шиллингом был построен первый в мире электромагнитный телеграф. Петербургский академик Б.С. Якоби изобрел (1834) первый практически природный электродвигатель и в 1838г. впервые осуществил электропривод судна («электроход» Якоби). В 1838г он изобрел гальванопластику и положил начало гальванотехнике.

Первые опыты по передаче электрической энергии в России были проведены в 1874г Ф.А. Пироцким. Профессор физики Д.А. Лачинов теоретически обосновал (1880) возможность передачи электроэнергии на большие расстояния за счетповышения напряжения, что было убедительно доказано французским инженером М. Депре, построившим в 1882 г линию электропередачи Мисбах - Мюнхен длиной 57км при напряжении 2кВ. Начало практическому применению электрического освещения положило изобретение в 1876г П.Н. Яблочковым электрической свечи. Им же впервые был внедрен в практику переменный ток, осуществлено «дробление» электрической энергии посредством трансформаторов с разомкнутым магнитопроводом и показана целесообразность производства и распределения электроэнергии.

А.Н. Лодыгиным были созданы лампы накаливания с угольным стержнем (1870), лампы с вольфрамовой нитью (1890).

Работы М.О. Доливо-Добровольского, изобретшего трехфазовый трансформатор и асинхронный двигатель (1889-1891) и детально разрабатывавшего технику трехфазовой системы передачи и распределения электрической энергии обеспечили создание системы, которая по сегодняшний день остается основным способом передачи и распределения электроэнергии на всем земном шаре.

Открытие электромагнитных волн немецким ученым Г. Герцем было практически использовано А.С.Поповым, создавшим первый радиоприемник (1895)

Славные традиции русских электротехников IXX в продолжили ученые и инженеры СССР в годы расцвета электротехники.

Широкое, разностороннее применение в народном хозяйстве и быту электрической энергии, вырабатываемой централизованно на мощных электростанциях, объединенных высоковольтными сетями в энергетические системы, называется электрификацией страны.

22 декабря 1920 г. начинается реализация плана ГОЭЛРО. По современным масштабам советской электрификации план ГОЭЛРО кажется весьма скромным. Однако он был мировой сенсацией - это был первый план хозяйственного развития всего государства. План ГОЭЛРО был выполнен достаточно (1931) в период осуществления первого плана индустриализации (1928-1932). В результате выполнения второго и части третьего плана индустриализации готовая выработка электроэнергии в 1940 г. увеличилась по сравнению с 1913г в 20 раз и достигла 40 млрд. кВт/час. Нападение фашистской Германии прервало мирный труд людей - но даже во время войны на востоке страны велось большое энергетическое строительство.

В настоящее время большинство электростанций тепловые и конденсационные, построенные вблизи природных источников топлива. Кроме того, к числу тепловых относятся теплофикационные электростанции (ТЭЦ), которые снабжают население и промышленность одновременно теплотой и электроэнергией.

Сейчас сложно представить себе современный завод без всевозможных станков, офис без различной оргтехники, улицы и помещения без освещения и т. д.

На промышленных предприятиях применяется множество станков, например фрезерные, карусельные, токарно-винторезные и т.д.

1. Спецчасть

электротехника привод токарный

В металлорежущих станках получил широкое применение электрический привод.

Электрическим приводом называется устройство, состоящее из электродвигателя, аппаратуры управления и защиты, механических передач, связывающих электродвигатель с рабочими органами станка. В настоящее время используется многодвигательный электропривод. В токарно-винторезных станках имеются электродвигатели главного движения, быстрого хода, электронасосов для подачи охлаждающей жидкости. Число двигателей на современных станках может доходить до нескольких десятков.

К электроприводам предъявляются особые требования: в процессе обработки необходимо сохранение заданной скорости резания и выбранной подачи; поэтому электрический привод должен сохранить примерное постоянство скорости при изменениях нагрузки; двигатель должен быть надежным в работе, долговечным, компактным, недорогим и экономичным. Этим требованиям отвечает трехфазный асинхронный электродвигатель. Он состоит из корпуса, статора с трехфазной обмоткой, короткозамкнутого или трехфазного ротора.

Наряду с асинхронными электродвигателями в конструкциях станков используют синхронныеэлектрические машины, в которых скорость вращения ротора связана с частотой f сети переменного тока, в которую эта машина включена, и числом пар полюсов магнита.

В конструкциях станков предусмотрены электрические устройства, позволяющие выполнять операции управления электроприводом, называемые аппаратурой управления. Эта аппаратура позволяет осуществлять пуск, регулирования скорости вращения, изменение направления вращения, торможение и отключение. Эти операции могут производиться как при ручном управлении, так и автоматически. Простейшими аппаратами ручного управления являются рубильники, кнопки и пакетные переключатели.

Рубильники используются в качестве вводных выключателей для снятия напряжения со станка в случае длительного перерыва в работе.

Пакетные переключатели содержат несколько примыкающих друг к другу однополюсных переключателей, управляемых поворотом общей оси. Однополюсные переключатели можно установить так чтобы при повороте оси одни цепи замыкались, а другие размыкались. По сравнению с рубильниками пакетные переключатели компактнее.

В цепях освещения станка используются малогабаритные переключатели - тумблеры. Так же используется контакторное управление электродвигателями. Контактор - электро-магнитный аппарат с автоматическим или кнопочным включением. Предназначен для частых включений и отключений силовых электрических цепей.

Для автоматического управления движениями механизмов станка применяются путевые и конечные переключатели. С их помощью ограничивается длина хода рабочих органов станка при поступательном движении.

Для защиты электродвигателя от недопустимого перегрева при длительных перегрузках применяют тепловые реле.

Рассмотрим принципиальную схему токарно-винторезного станка 16К20.

Включение и отключение шпинделя, а так же реверс и торможение этого станка осуществляют посредством фрикционной муфты. Как видно из схемы, станок обслуживают три электродвигателя: двигатель М1 главного привода на 7.5 кВт,двигатель М2 быстрого перемещения суппорта на 0.75 кВт и двигатель М3 насоса охлаждения на 0.12 кВт.

Для защиты двигателя М1 от токов режима короткого замыкания установлен автоматический отключатель Q с магнитными расщепителями и расцепителем минимального напряжения. Для защиты двигателей М2 и М3 применим автоматический выключатель QF1 с магнитными расцепителями.

Двигатели защищены тепловыми реле КК1, КК2 и КК3, каждое из которых имеет два нагревательных элемента. Автоматические отключатели QF2 и QF3 с магнитными пускателями, рассчитанные на малые токи, предохраняют соответственно цепь электрического освещения и цепи управления.

Рисунок 1 Токарный-винторезный станок 16К20

При открывании дверцы электрошкафа нажимается путевой переключатель S, и его размыкающим контактом разрывается цепь питания катушки автоматического выключателя. При этом автоматический выключатель отключается, и напряжение со схемы станка снимается.

Если наладчику требуется опробовать действие установленной в шкафу аппаратуры, то он может повернуть переключатель управления К1. При этом верхний контакт этого переключателя размыкается, а нижний замыкается. Поскольку путевой переключатель S нажат и его замыкающий контакт закрыт, катушка автоматического выключателя Q остается включенной. При понижении напряжения сети до нуля или до ненормально низких его значений выключатель ВВ отключается. При открывании дверцы электрошкафа нажимается путевой переключатель КЕ. При этом включается индикатор напряжения. Путевой переключатель S1 нажат, когда кожух сменных шестерен закрыт. Только при этом условии может быть пущен привод главного движения.

Рисунок 2 Суппорт токарно-винторезного станка 16К20

2. Работа схемы

При включении автоматического отключателя Q главная силовая цепь замыкается, и ток поступает на трансформатор Т. Затем с вторичных обмоток трансформатора ток поступает на цепь местного освещения и электрошкаф и загорается сигнальная лампа Н. Включаем автоматический включатель QF3, и сигнал поступает на контакты выключателя QF2. При включении токпоступает на катушки магнитных пускателей КМх. включаем КК1, под действием тока возникает электромагнитное поле, которое замыкает силовые контакты магнитного пускателя КМ1, и ток поступает на цепь питания двигателя главного привода М1. Для того чтобы запустить насосный двигатель и двигатель быстрых ходов необходимо включить автоматический выключатель QF. При нажиме 1 включается контактор КМ1 и обеспечивает самопитание. Двигатель главного привода начинает вращаться. Одновременно включается двигатель насоса охлаждения (если он не выключен выключателем К2).

Шпиндель включают и отключают поворотом рукоятки управления фрикционом. При её повороте в среднее положение шпиндель отключается и нажимается путевой переключатель К. Его замыкающий контакт включает моторное реле, КТ не успевает сработать и отключения двигателя не произойдет.

Включение двигателя быстрых ходов производят поворотом рукоятки на фартуке. Рукоятка действует на путевой переключатель КК2, включающий контактор КМ двигателя быстрых ходов.

Рисунок 3 Фартук станка 16К20

3. Обслуживание электрооборудования

Перед пуском установленного электродвигателя или после монтажа установки (агрегата) место, где установлен электродвигатель очищают от пыли, грязи, мусора, затем тщательно осматривают внутренние доступные части, проверяют нет ли в машине посторонних предметов, продувают электродвигатель сухим сжатым воздухом при давлении не выше0,2 МПа.

Рисунок 4 Резцедержатель станка 16К20

Измеряют сопротивление изоляции, проверяют состояние наружных болтовых соединений и, если нужно, подтягивают их; осматривают подводящие кабели и затяжку заземляющих болтов; проверяют соответствие напряжения сети напряжению, указанному на щитке электродвигателя, поворачивают ротор вручную; промеряют правильность сопряжения валов электродвигателя и приводимого механизма.

Осмотры электродвигателей, находящихся в эксплуатации, систем их управления и защиты проводят по графику, утвержденному главным энергетиком предприятия. Осмотр и проверку целостностизаземления проводят ежедневно (при наличии дежурного).

При осмотре электродвигателей напряжением до 10 кВ (синхронных и асинхронных) контролируют температуру подшипников, обмоток, корпусов, нагрузку, вибрацию. Проверяют чистоту машины, помещения, охлаждающей среды, работу подшипников и щеточного аппарата, исправность ограждений.

При осмотре электродвигателей, расположенных на движущихся частях рабочей машины, омметром проверяют нет ли обрыва заземляющей жилы кабеля.

Мегаомметром на 500 В измеряют сопротивление изоляции обмоток статора электродвигателей единой серии относительно корпуса. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм при температуре 239 К (20 єС). У электродвигателей, имеющих датчики температурной защиты, измеряют сопротивление изоляции цепи датчиков относительно обмотки статора и корпуса. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1 Мом. Тщательно осматривают доску зажимов. При наличии сколов, трещин и обугливания поверхности доску заменяют.

Замену щеток у электродвигателей с фазным ротором необходимо производить по мере их износа.

Для обеспечения нормальной работы электродвигателя необходимо поддерживать напряжение на шинах питающей подстанции в пределах от 100 до 105% номинального. По производственным причинам допускается работа электродвигателя при отклонении напряжения от -5 до +10 номинального.

При техническом обслуживании двигателей периодически проверяют и контролируют:

затяжку фундаментальных болтов и все механические крепления;

осевой разбег ротора, который должен быть в пределах 1-4 мм при диаметре более 200мм;

электрическую прочность изоляции обмоток корпуса;

заземление станины двигателя, а так же оболочки питающего кабеля;

воздушный зазор между статором и ротором;

температуру активных частей электродвигателя.

Температура обмотки статора не должна превышать на 75 єС, а обмотки ротора на 85 єС температуру охлаждающего воздуха. При профилактических осмотрах (не реже одного разав 3 мес) снимают щиты и производят тщательную очистку двигателя, прочищают лобовые части статорной и роторной обмоток, продувают чистым сжатым воздухом, выверяют воздушный зазор с обеих сторон. Для охлаждения двигателя используют воздух с температурой не выше 35єС при относительной влажности не выше 75%, не содержащий пыли и взрывоопасных примесей. Если окружающая температура низка, то при длительных остановках двигателя его надо прогревать так чтобы температура обмоток была не ниже +5 єС. В случаях, когда температура воздуха превышает 35єС, нужно снизить нагрузку двигателя так чтобы нагрев его остальных частей не превышал допустимых заводских значений.

В процессе обслуживания периодически проверяют сопротивление изоляции подшипников и двигателя . Для обмоток статора сопротивление обмоток должно быть не менее 10 МОм, ротора - 1,5 МОм, для подшипников - 0,5 МОм. Если уровни не соответствуют указанным то обмотки сушат.

Сушку изоляции проводят при температуре, близкой к максимально допустимой - 80-85 єС.

При сушке двигателя периодически измеряют сопротивление изоляции обмоток и определяют коэффициент абсорбции для каждой обмотки.

При текущем ремонте выполняют следующие работы:

проверку степени нагрева корпуса и подшипников, равномерности воздушного зазора между статором и ротором, отсутствия ненормальных шумов в работе двигателя.

Чистку и обдувку электродвигателя, зачистку колец и коллекторов, восстановление изоляции и выводных концов, смену электрощеток.

При необходимости производят полную разборку двигателя с устранением повреждений отдельных мест обмотки без ее замены, промывку узлов и деталей электродвигателя, замену неисправных пазовых клиньев и изоляционных втулок, замену изношенных подшипников качения, промывку подшипников скольжения, сборку и проверку работы электродвигателя на холостом ходу и под нагрузкой.

Ремонт магнитных пускателя состоит из зачистки токоведущих контактов, проверки сохранности биметаллических элементов инагревателей, а при необходимости замены их новыми заводского изготовления, проверки катушки пускателя. Катушку с пересохшей изоляцией заменяют новой. При большой потребности новых катушек для пускателей их изготовляют в электроремонтном цехе.

4. Техника безопасности

Воздействие электрического тока на организм человека зависит от многих факторов: напряжения, силы тока, частоты и продолжительности воздействия тока, состояния кожи (сухая/влажная), некоторых болезней сердца, характера прикосновения (кратковременное - точечное или плотное), от пола, на котором стоит человек (металлический, бетонный, деревянный). Состояние опьянения сильно понижает сопротивление электрическому току.

Поражения электрическим током могут произойти как при высоком так и низком напряжениях. Постоянный ток оказывает менее сильное воздействие, чем переменный ток той же силы. Принято считать безопасной для человека силу тока: переменного до 10 мА, постоянного до 50 мА. При воздействии более высоких токов происходят непроизвольные судорожные сокращения мышц; человек не сможет самостоятельно оторвать руку от токоведущей части и, если ему не будет оказана помощь, происходит паралич дыхания и сердца. Часто причиной поражения электрическим током является повреждение изоляции токоприемников. В этом случае металлический корпус токоприемника находится в контакте с оголенными токоведущими частями и, следовательно, прикосновение к металлическому корпусу может стать таким же опасным, как и прикосновение к оголенным токоведущим частям.

К персоналу, обслуживающему электроустановки, предъявляют специальные требования. При приеме на работу по эксплуатации электроустановок поступающий проходит медицинский осмотр, при котором проверяют его здоровье, отсутствие болезней, увечий и дефектов, при наличии которых работа по эксплуатации электроустановок противопоказана.

В процессе работы проводят повторные медицинские осмотры не реже 1 раза в 2 года. Для некоторых установок,связанных с повышенной вредностью (например, эксплуатация ртутных выпрямителей, высокочастотные установки), повторные медицинские осмотры осуществляют 1 раз в 6-12 мес.

После медицинского осмотра поступающий на работу проходит вводный (общий) инструктаж по технике безопасности и проверку в квалификационной комиссии, присваивающей квалификационную группу соответственно его знаниям правил техники безопасности и опыту работы и выдающей удостоверение на право работы в данной электроустановке.

Установлено 5 квалификационных групп.

1 группа. В эту группу входят лица, связанные с обслуживанием электроустановок, но не прошедшие проверку знаний техники безопасности. Они не имеют электротехнических знаний и отчетливых представлений об опасности поражения электрическим током и мерах предосторожности. Работников этой группы инструктируют при допуске к работам. Они работают под непрерывным наблюдением лиц имеющих квалификационную группу 2 и выше.

2 группа. К ней относят электромонтеров, электрослесарей, крановщиков, электросварщиков, практикантов институтов, техникумов и технических училищ и практикантов электриков. Чтобы получить квалификацию 2 группы необходимо иметь стаж работы на данной установке не менее 1 мес (практикантам стаж не требуется), определенный минимум электротехнических знаний, предоставление об опасности поражения электрическим током и основных мерах предосторожности при эксплуатации электроустановок.

3 группа. К ней относят электромонтеров и электрослесарей, дежурный и оперативный персонал, наладчиков, связистов и практикантов институтов и техникумов, начинающих инженеров и техников. Для получения квалификации 3 группы работник должен иметь не менее 6 мес общего стажа работы (окончившие технические и ремесленные училища не менее 3 мес практиканты институтов и техникумов, начинающие инженеры и техники - не менее 2 мес). Кроме электротехнических знаний и отчетливого представления об опасности поражения электрическим током, мерах предосторожности и оказания первой медицинской помощи,необходимо знать те разделы правил технической эксплуатации и безопасности обслуживания (ПТЭБО), которые относятся к их обязанностям, и уметь вести надзор за работниками на электроустановках.

4 группа. Для получения 4 группы работник должен иметь стаж работы не менее 1 года (окончившие технические и ремесленные училища - не менее 6 мес, начинающие инженеры и техники - не менее 2 мес).

Для получения 4 группы надо знать правила технической эксплуатации и безопасности обслуживания, уметь разбираться во всех элементах данной электроустановки, а так же организовывать безопасное ведение работ в электроустановках.

5 группа. Ее присваивают мастерам , техникам и инженерам с законченным средним или высшим образованием и со стажем работы не менее 6 мес, а так же монтерам, мастерам и практикам, занимающим инженерно-технические должности при наличии стажа не менее 5 лет. Для окончивших технические и ремесленные училища достаточен стаж 3 года.

Для получения квалификации 5 группы работник должен знать правила технической эксплуатации и безопасности, но и иметь ясное представление о том чем вызваны требования каждого пункта правил, уметь организовать безопасное производство комплекса работ и вести надзор за ними при любом напряжении.

Техническая эксплуатация действующих электроустановок осуществляется электротехническим персоналом в соответствии с Правилами технической эксплуатации (ПТЭ) и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок (ПТБ), а их обслуживание - административно-техническим дежурным, ремонтным или оперативно-ремонтным электротехническим персоналом.

При обслуживании электроустановок персонал имеет дело как с оперативным обслуживанием, так и с ремонтными работами, предусмотренными планом или выходом из строя оборудования. К оперативному обслуживанию относят: осмотр электрооборудования, смену сгоревших вставок, оперативные переключения. При выполнении этих работ персонал, производящий оперативное обслуживание, должен иметь достаточную квалификацию и знание техникибезопасности.

При замене, например, плавких вставок предохранителей необходимо отключить напряжение. Если это невозможно, операцию выполняют при снятой нагрузке, причем в электроустановках до 1000В в диэлектрических перчатках и предохранительных очках, а в электроустановках напряжением выше 1000В с дополнительным использованием изолирующих клещей.

Оперативное переключение (с помощью выключателей, разъединителей, отделителей, автоматов) в распределительных устройствах подстанций промышленных предприятий производит дежурный или оперативно-ремонтный персонал по распоряжению старшего дежурного электротехнического персонала в соответствии с установленным на предприятии режимом работы.

В критических ситуациях (авария, несчастный случай) допускается переключение без распоряжений вышестоящего персонала, но с последующим его уведомлением и записью выполненных операций в оперативном журнале. Список лиц, имеющих право выполнять оперативные переключения, утверждаются главным энергетиком предприятия .

Для осуществления планово-предупредительных ремонтов или ремонтных работ по ликвидации аварий необходимо организовать рабочее место в соответствии с требованиями ПТБ.

К техническим мероприятиям по обеспечению безопасности работ в электроустановках относят:

* Отключение ремонтируемого электрооборудования и принятие мер против ошибочного его обратного включения или самовключения.

* Установку временных ограждений неотключенных токоведущих частей и вывешивание запрещающих плакатов «НЕ ВКЛЮЧАТЬ - РАБОТАЮТ ЛЮДИ» и др.

* Присоединение переносного заземления (закоротки) к заземляющей шине стационарного заземляющего устройства и проверку отсутствия напряжения на токоведущих частях.

* Наложение переносных заземлений на отключенные токоведущие части электроустановки сразу после проверки отсутствия напряжения.

* Ограждение рабочего места и вывешивание на нем разрешающего плаката «РАБОТАТЬ ЗДЕСЬ».

Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные. Основныеслужат для того чтобы работать, касаясь ими токоведущих частей, находящихся под напряжением, дополнительные сами по себе не могут обеспечить безопасность, их можно применить лишь с основными изолирующими средствами.

К основным средствам защиты относят изолирующие штанги, которыми выполняют отключения и включения аппаратов, клещи для установки и снятия трубчатых предохранителей и клещи для измерения тока. Резиновые перчатки, галоши, боты, резиновые коврики, дорожки и изолирующие подставки относят к дополнительным средствам. Изолированные рукоятки монтерского инструмента, а также диэлектрические перчатки в установках до 1000 В являются основными защитными средствами.

Для выполнения операций с изолирующей штангой рабочий надевает диэлектрические перчатки. В наружных установках он кроме того должен стоять на основании из изоляционного материала.

Изолирующие клещи для установки и снятия напряжения применяют только в том случае, когда рабочий надел диэлектрические перчатки. Токоизмерительные клещи используют при напряжении до 10 кВ и только при надетых диэлектрических перчатках.

Изолирующие штанги и токоизмерительные клещи запрещено применять в открытых установках во время сырой погоды, дождя или снега. Штанги и клещи испытывают раз в год.

Применяют два вида перчаток: до 1000 В и свыше 1000 В. По внешнему виду они не имеют различий, но свойства их различны. Перчатки имею клеймо с указанием напряжения, для которого они предназначены. Для установок до 1000 В их испытывают напряжением 3,5 кВ, а для установок свыше 1000 В - напряжением 9 кВ. перчатки подвергают испытаниям примерно 1 раз в полгода.

Использованная литература

1. Багдасарова Т.А. Токарь-универсал. М. :»академия»2004

2. Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. М.: «академия» 2003

3. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. Ростов-на-Дону: «феникс»2000

Размещено на Allbest.ru