3.5M浮法端切装机组纵切机组电气自动控制
摘 要
电气控制系统的设计主要包括原理设计与工艺设计两个方面。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，工艺设计决定电气控制系统是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点，所以电气控制系统设计要全面考虑两方面的内容。
玻璃行业的发展与国民经济的许多行业都存在着联系，玻璃行业对推动整个国民经济的发展都起着积极作用。因此“十一五”规划中也对玻璃产业的发展提出了具体要求。也颁布了各项法律法规来规范玻璃行业的健康发展。在新的形势下，玻璃工业必须按照科学发展观的要求，转变增长方式，有效调整产业结构，才能促进行业健康发展。
随着科技的发展，浮法玻璃逐渐取代了平板玻璃。纵切机是浮法玻璃生产过程中必不可缺的一种设备，因此而设计了浮法玻璃纵切机。
关键词：电气控制系统，浮法玻璃，纵切机
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LONGITUDINAL END FLOAT 3.5M
ELECTRIC CONTROL UNIT
ABSTRACT
Electrical control system design including design principles of design and technology aspects. Principles of design determines the production of machinery and equipment and the advanced nature of the reasonable, the decision process design of electrical control system with production feasibility, economic, aesthetic, easy to use features such as maintenance, the electrical control system design to take full account of the contents of both.
lass industry and the national economy in many industries there is a link, the glass industry in promoting the development of national economy as a whole plays an active role. Therefore, \"Eleventh Five-Year Plan\" also on the development of glass industry specific requirements. Also enacted laws and regulations to regulate the healthy development of the glass industry.
In the new situation, the glass industry must act in accordance with the requirements of the scientific concept of development, change the mode of growth, effectively adjust the industrial structure in order to promote
KEY WORDS: Electrical Control System，Float Glass，Longitudinal plane
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目 录
前 言 .................................................................................................. 1 第1章 浮法玻璃的发展 .................................................................... 2
1.1 浮法玻璃的发展..................................................................... 2 1.1 浮法玻璃的前景..................................................................... 3 第2章 浮法玻璃切装机及纵切机的流程图..................................... 5
2.1 流程图 .................................................................................... 5 2.2 真值表 .................................................................................... 6 第3章 浮法玻璃切装机及纵切机的原理......................................... 7
3.1 纵切机的介绍......................................................................... 7 3.1.1 纵切机的结构 ..................................................................... 7 3.1.2 纵切机的作用 ..................................................................... 7 3.2 纵切机的原理......................................................................... 7 3.3 纵切机的原理图..................................................................... 7 第4章 硬件设计 .............................................................................. 11
4.1 电器元件的介绍................................................................... 11
4.1.1 低压熔断器 ................................................................ 11 4.1.2 低压断路器 ................................................................ 12 4.1.3 热继电器 .................................................................... 13 4.1.4 时间继电器 ................................................................ 13 4.1.5 接触器 ........................................................................ 14 4.1.6 按钮开关 .................................................................... 15 4.1.7 万能转换开关 ............................................................ 15 4.2 电器元件的选择................................................................... 16
4.2.1 低压熔断器的选用..................................................... 16 4.2.2 低压断路器的选用..................................................... 17 4.2.3 热继电器的选用......................................................... 18 4.2.4 时间继电器的选择..................................................... 18 4.2.5 接触器的选用 ............................................................ 18
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4.2.6 按钮的选用 ................................................................ 19
结 论 ................................................................................................ 20 谢 辞 .................................................................................................. 21 参考文献 ............................................................................................ 22 外文资料翻译 .................................................................................... 23
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前 言
电气设备或生产机械的电气控制电路主要是以各类电动机或其他执行电器为控制对象，借助不同的低压电器，利用正确的控制方式来完成预定的控制任务。生产机械的工艺要求不同，控制电路设计也就不同，但任何复杂的控制电路都是在一些基本控制环节的基础上按照基本控制原则经过合理组合完成的，因此，基本控制原则是复杂电气控制电路分析与设计的基础。
本设计主要介绍了浮法玻璃纵切机的原理及用途。
纵切机是浮法玻璃生产线上的专用设备。根据不同规格的需要，该设备在运行中的玻璃带上纵向切出若干切痕，为掰边及纵掰纵分工序提供保证，切痕的质量直接影响玻璃板的尺寸精度及成品率。
本设计共分五章，第一章介绍了浮法玻璃的发展与前景；第二章主要是纵切机的流程图；第三章叙述了纵切机的工作原理及其结构与作用，根据流程图与工作原理编写并绘制了纵切机的原理图，其包括主电路与控制电路；第五章介绍了低压电器的结构、工作原理、主要技术参数及选用。
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第1章 浮法玻璃的发展
1.1 浮法玻璃的发展
. 浮法玻璃工艺自1952年由英国人阿拉斯泰尔·皮尔金顿爵士发明以来，已有55年的历史，我国的浮法玻璃生产技术从1971年发展到现在也进入第36个年头。近几年来，我国的浮法玻璃得到了飞速的发展，生产规模、产品质量都有了长足进步，但同时“散、乱、差”的现象依然没有得到解决。
从80年代中期到90年代的后期，我国先后通过合资、合作和购买国外浮法玻璃的许可证技术，在国内兴建了8条现代化的浮法玻璃生产线，其中除1条全部是用内资建设的以外，其余7条都是以中外合资的形式建设起来的，另外，还有2条中外合资线在建设中。用国外浮法技术装备建设的这8～10条浮法玻璃生产线，其技术基本涵盖了国际上领先的、有代表性的跨国玻璃公司，它们是英国皮尔金顿公司、美国匹兹堡公司、日本旭硝子公司、板硝子公司和法国圣哥班公司，以上这些公司都是国际上著名的玻璃生产商和销售商，同时也是玻璃技术的研制和开发商。可以说这些玻璃公司在国际玻璃技术开发和市场销售上，都具有强大势力和瓜分市场的地位，同时也都涉足了中国市场。另外，西方发达国家还有一些专门从事有关浮法玻璃技术、装备和材料的服务商和供货商，它们都是国际驰名的专业公司，也都在中国云集了它们各自专有技术和装备、材料。因此、通过各种方式和渠道，对国外浮法技术及有关设备、材料和仪器、仪表的引进，对“洛阳浮法”技术的发展和完善，也起到了借鉴、竞争和促进的作用。中国广阔的土地，集世界浮法玻璃技术和装备的大成，也成为世界浮法玻璃技术和装备的大展馆。
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1.1 浮法玻璃的前景
在进入21世纪的时候，在世界经济日益全球化的今天，在信息高速公路急速来临的时代，展望我国跨世纪的浮法玻璃工业的发展。 1.需要形成几个大型的跨国玻璃集团公司
我国现在的玻璃企业，大多数都是地域性的，生产线不多，各自孤立经营，品种不多，效益不高，国内外市场占有率低，竞争力差，缺少统一的销售网，管理费用高，原料、燃料、材料等物资都是分散采购，没有统一的配送等。为了改变这种高成本低收益的状况，应当组建具有四跨性质的大型玻璃集团公司，每个集团公司拥有生产线应在10条以上。目前国内还没有具有如此规模的玻璃集团公司。可以以“洛阳浮法，技术为纽带。通过资产重组、兼并收购、破产拍卖、合资合作等方式，达到组合成大型集团的股份制公司，实行董事会领导下的总经理负责制，进行独立自主的经营和决策，克服政企不分的弊端，体现自负盈亏的机制。若能在全国早日实现几个大型集团公司，则企业的积极性和活力，将会有一个较大的发挥和发展。
2.实施鼓励、淘汰、限制和约束的积极政策
当前和今后对玻璃工业的发展，不是采取一刀切，而是应当区别对待，对一些先进的要支持，对一些落后的要禁止，对一些一般的要制约。（1）鼓励 不同时期可以赋予不同内容。就目前来讲，像建设大规模的生产线，日产500～600吨以上的规模、像超薄、特厚的专业生产线，像发展在线新品种或新功能产品的创新生产线以及建设大型的原料采选与配送基地和耐火材料品种发展与提高的基地等，都应视为先进的行列，不仅应当鼓励，而且在资金的贷款、税收和融资的发行债券与股票上市等政策方面，都应予以优待、减免和关照，只有这样，才能快速发展。（2）淘汰 对那些工艺落后、质量低劣、能耗高、污染重的生产线，要坚决勒令予以淘汰，像小平拉、小压延、四机以下的垂直引上等，都应停产、转产，至于质量、能耗、环保等都要严格执行国家法规，没有法规的要立法。凡不能达标的，都要勒令停产，甚至在资金、税收、罚没以及水、电等方面予以制约，促其淘汰。（3）限制 凡是资源、能源，即大宗原燃材料都不能就近取材，而
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要通过长途运输才能获得的，必然成本高，不能任其再改造和壮大；有些企业、在大中城市的商业和居民住宅的中心，就不能任其再发展，只能维持现状，如果有条件，迁移到资源、能源、电源、水源等更加富集地区去扩大生产，再就是一些中型厂，工艺并不先进，应有计划分期分批地促其消亡或转产，诸如此类，都是属于应当予以限制的。 3.应建立自主的具有创新能力的研究、开发和培训中心
这对具有四跨性质的大型玻璃集团公司尤为重要。一个大公司，如果没有自主的创新能力，就永远不能位于行业的前沿，只能跟在别人后面走，就没有占领制高点的优势和活力，就不能在市场竞争中处于领先的地位，在知识产权保护逐渐完善的当今世界，是丝毫不能松懈的。由于历史的原因，长期以来，企业重生产轻创新，致使多数企业没有独立自主的研究开发中心，而一些科研、设计等单位，都集中在行业的主管部门。又往往不能完全与企业的需求紧密结合，而产生科研与生产脱节的现象。即使有的企业已初步形成了一些自主的研究开发力量，但由于基础薄弱，短期内还形不成拳头，更谈不上产生突破前沿的作用。为了有效地推动这方面的进程，最好把一些具有技术优势的单位，与四跨大型集团公司联合起来进行前沿性的开发研究和现实生产的监管。同时加大投人力度，如用每年企业销售总额的5％左右，作为研究开发资金。若能组建这样的研究开发中心，在短期内必将会有加倍的回报。同时相应地还要组建自主的培训中心，才能适应生产力的发展，不仅在线生产的各级员工需要培训，就是从事研究开发的各类科技人员也要培训，以及企业对外转让技术或进行技术服务时，亦需要对接受方的各类员工进行培训，因此，培训中心需要强化，也是长期的使命。 .
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第2章 浮法玻璃切装机及纵切机的流程图
2.1 流程图
电源 光电开正向 关2 光电开关2 按钮SB2 正向 反向 按钮SB1 光电开关3 光电开关1 控制方式 停止 反向 停止
图2-1 纵切机流程图
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2.2 真值表
电机正向运转 电机反向运转 4GD1 4GD2 4GD3 4D 4GD1 4GD2 4GD3 4D 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 启动 0 0 1 1启动 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 停止 0 1 0 0停止
表2-1 电机启动真值表
注：4GD1、4GD2为亮动，即下方有玻璃为“1” 4GD3为暗动，即下方无玻璃为“1”
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第3章 浮法玻璃切装机及纵切机的原理
3.1 纵切机的介绍
3.1.1 纵切机的结构
纵切机主要由切刀、电磁阀、刀轮、刀架等组成。
3.1.2 纵切机的作用
1、纵切机的用途及简介：
纵切机是浮法玻璃生产线上的专用设备。根据不同规格的需要，该设备在运行中的玻璃带上纵向切出若干切痕，为掰边及纵掰纵分工序提供保证。切痕的质量直接影响玻璃板的尺寸精度及成品率。
3.2 纵切机的原理
纵切机的控制方式分为：自动和手动。
自动控制方式：玻璃向右偏离，光电开关4GD1、4GD2动作，电机正向启动，带动切刀向右移动，当移动到光电开关4GD2下方无玻璃时，电机停止。玻璃向左偏离光电开关4GD3动作，电机反向启动，带动切刀向左移动，当移动到光电开关4GD2下方有玻璃时，电机停止。
手动控制方式：若玻璃向右（左）偏离，启动按钮SB1（SB2），电机正（反）向转动，带动切刀向右（左）移动，使玻璃与切刀相随。
3.3 纵切机的原理图
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图3-1 主电路图
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图3-2 控制电路图1
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图3-3 控制电路图2
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第4章 硬件设计
4.1 电器元件的介绍
4.1.1 低压熔断器 1．熔断器的概述
熔断器是一种利用金属导体为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔断器时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的电器。熔断器主要作短路保护之用，有时也可以作为过载保护之用。通过熔断器的熔化特性和熔断特性的配合以及熔断器与其他电器的配合，在一定的短路电流范围内可以达到选择性保护。由于熔断器的结构简单，具有较高的分断能力、使用方便、体积小、重量轻以及价格便宜等优点，因而在工农业生产中使用极为广泛。
2. 熔断器的种类和型号
熔断器是一种最简单有效的保护电器。在使用时，熔断器串接在所保护电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，主要用作短路保护。熔断器主要由熔体（俗称保险丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成，熔体由易熔金属材料铅、锌、锡、银、铜及其合金制成，通常制成丝状和片状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘钢纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。
熔断器按结构形式可分为半封闭插入式熔断器、自复式熔断器、无填料密闭管式熔断器、有填料密闭管式熔断器、螺旋式熔断器等。其中有填料密闭管式熔断器又可分为刀形触点熔断器、螺栓连接熔断器、圆筒形帽熔断器。
熔断器的常用型号有：RL6、RL7、RT12、RT14、RT15、RT16(NT)、RT18、RT19(AM3)、RO19、RO20、RTO等，在选用时可根据使用场合酌情选择。
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4.1.2 低压断路器 1.低压断路器的介绍
低压断路器俗称自动开关，用于不频繁接通，分断线路正常工作电流，也能在电路中流过故障电流时（短路、过载、欠电压等），在一定时间内断开故障电路。低压断路器是用于交流电压1200V、直流电压1500V及以下电压范围的断路器，是低压配电系统中的主要配电电器元件。
低压断路器主要用于保护交、直流低压电网内用电设备和线路，使之免受过电流、短路、欠电压等不正常情况的危害，同时也可用于不频繁起动的电动机操作或转换电路。
低压断路器有多种分类方法，按使用类别可分为非选择型和选择型两类。按极数分可分为单极、双极、三极和四极。按灭弧介质可分为空气式和真空式，目前应用最为广泛的是空气断路器。按动作速度可分为快速型和一般型。按结构型式分有塑料外壳式和万能式。 2.低压断路器的主要技术参数 （1）额定电压
断路器的额定电压分额定工作电压、额定绝缘电压和额定脉冲耐压。 （2）额定电流
对于断路器来说，额定电流就是额定持续电流，也就是脱扣器能长期通过的电流，对带有可调式脱扣器的断路器为可长期通过的最大工作电流。
（3）额定短路分断能力
断路器的额定分断能力是指在规定的条件（电压、频率、功率因数及规定的试验程序等）下，能够分断的最大短路电流值。 3.断路器的保护特性
（1）过电流保护特性 是指断路器的动作时间与动作电流的函数关系曲线。
（2）欠电压保护特性 是指当主电路电压下降至某一规定值范围时，使电器有延时或无延时动作的保护性能。零电压保护特性（或称失电压保护特性）是欠电压保护特性的中的一种特殊形式，当主电路电压从欠电压所规定的下限值降至接近消失时止，使电器有延时或无延时动作的
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保护性能。
4.1.3 热继电器 1.热继电器的介绍
热继电器是一种保护电器，专门用来对过载及电源断相进行保护，以防止电动机因上述故障导致过热而损坏。
热继电器具有结构简单、体积小、成本低等特点，选择适当的热元件可得到良好的反时限特性。所谓反时限特性，是指热继电器动作时间随电流的增大而减小的性能。
热继电器的结构主要由三大部分组成：加热元件（有直接加热式、复合加热式、间接加热式和电流互感器加热式四种）、动作机构（大多采用弓簧式/压簧式或拉簧跳跃式机构）、复位机构（有手动复位及自动复位两种型式，可根据使用要求自由调整）。动作系统常设有温度补偿装置，保证在一定的温度范围内，热继电器的动作特性基本不变。热继电器的动断触点常串入控制回路，动合触点可接入信号回路。当三相电动机的一相接线松开或一相熔丝熔断时，造成电动机的缺相运行，这是三相异步电动机烧坏的主要原因之一。断相后，若外加负载不变，绕组中的电流就会增大，将使电动机烧毁。如果需要缺相保护可选用带断相保护的热继电器。 2. 热继电器的主要技术参数
热继电器的主要技术参数有：额定电压、额定电流、相数、热元件编号、整定电流及刻度电流调节范围等。
4.1.4 时间继电器
在生产中经常需要按一定的时间间隔来对生产机械进行控制，例如电动机的减压起动需要一定的时间，然后才能加上额定电压，在一条自动线中的多台电动机，常需要分批起动，在第一批电动机起动后，需要过一定时间，才能起动第二批等。这类自动控制称为时间控制。时间控制通常是利用时间按继电器来实现的。
晶体管式时间继电器也称为半导体式时间继电器，它主要利用电容对电压变化的阻尼作用作为延时环节而构成。其特点是延时范围相对较广、
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精度高、体积小、便调节、寿命长。整个线路可分为主电源、辅助电源、双稳态触发器及其附属电路等几部分。主电源是有电容滤波的半波整流电路，它是触发器和输出继电器的工作电源。
4.1.5 接触器 1.接触器的结构
接触器是一种能频繁地接通和断开远距离用电设备主回路及其他大容量用电回路的自动控制电器，它分为直流和交流两类。它的控制对象主要是电动机、电炉、电焊机、电容器组等。
接触器主要由电磁机构、触点系统、灭弧装置三部分组成。电磁机构包括电磁线圈和铁心，铁心由静铁心和动铁心（即衔铁）共同组成，铁心的活动部分与受控电路的触点系统相连。
交流电磁机构的铁心由硅钢片叠铆而成，有磁滞和涡流损耗，由于铁心和线圈都发热，所以在铁心和线圈之间设有骨架，铁心、线圈整体作为矮胖型，利于各自散热。
触点系统由主触点和辅助触点组成。 2.接触器的主要技术参数
（1）额定电压 直流接触器：220V、440V、660V。
交流接触器：220V、380V、500V、660V、1140V。 （2）额定电流 直流接触器：25A、40A、60A、100A、150A、250A、
400A、600A。
交流接触器：10A、15A、25A、40A、60A、100A、150A、
250A、400A、600A。
3、线圈的额定电压 一下是其等级。 直流线圈：24V、48V、220V。
交流线圈：36V、127V、220V、380V。 4、动作值
5、接通和分断能力 6、机械寿命和电气寿命 7、操作频率
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4.1.6 按钮开关
按钮开关分为自动复位式和自锁式，按钮开关一般采用人力（手指、手掌、钥匙等）操作，受力后动作，自动复位式按钮在受力结束后自动复位，带有自锁的按钮则保持动作，待复位操作时才恢复原状。主要用于电气控制电路中，用于发布命令及电气联锁。
按钮开关主要由按钮帽、复位弹簧、桥式动触点、动合静触点、动断静触点和装配基座等组成，操作时，将按钮帽往下按，桥式动触点就向下运动，先与动断静触点（动断触点）分断，再与动合静触点（动合触点）接通，一旦操作人员的手指离开按钮帽，在复位弹簧的作用下，动触点向上运动，恢复初始位置。在复位过程中，先是动合触点分断，然后是动断触点闭合。
按钮的使用场合非常广泛，规格品种很多。目前生产的按钮产品有LA10、LA18、LA19、LA20、LA25、LA30等系列，引进产品有LAY3、LAY4、PBC系列等。其中LA25是通用型按钮的更新换代产品。
LA25系列控制按钮为积木式结构，采用插接式连接。采用独立的接触单元，具有任意组合动合触点、动断触点对数的优点。相邻触点元件在电气上是分开的，其基座采用耐电弧的聚碳酸酯塑料，静、动触点采用滚动式点接触，接触可靠。按钮安装时，钮头部分的套管穿过安装板，旋扣在底座上，板后用M4螺钉顶紧，安装方便，固定牢固。
4.1.7 万能转换开关
万能转换开关主要用于电气控制电路的转换、配电设备的远距离控制、电气 测量仪表的转换和微型电动机的控制，也可用于小功率笼型异步电动机的起动、换向和变速。由于它能控制多个回路，适应复杂的电路的要求，故有“万能”转换开关之称。表征万能转换开关特性的有额定电压、额定电流、手柄型式、触点座数、触点对数、触点座排列型式、定位特征代号、手柄定位角度等。
常用的万能转换开关有LW8、LW6、LW5、LW2等系列。LW6系列万能转换开关由操作机构、面板、手柄、触点座等组成，触点座最多可以装10层，每层均可安装3对触点，操作手柄有多挡停留位置（最多12个挡
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位），底座中间凸轮随手柄转动，由于每层凸轮设计的形状不同，所以用不同的手柄挡位，可控制各对触点进行有预定规律的接通和分断。表达万能转换开关中的触点在各挡位的通断状态，有两种方法，一种是列出表格，另一种就是借助图形符号。使用图形表示时，虚线表示操作挡位，有几个档位就画几根虚线，实线与成对的端子表示触点，使用多少对触点就可以画多少对。在虚实线交叉的地方只要标黑点就表示实线对应的触点，在虚线对应的挡位是接通的，不标黑点就意味着该触点在该挡被分断。
4.2 电器元件的选择
4.2.1 低压熔断器的选用
1. 断器类型的选择主要根据使用场合来选择不同的类型。例如，作电网配电用，应选择一般工业用熔断器；作硅元件保护用，应选择保护半导体器件的快速熔断器；供家庭使用，宜选用螺旋式或半封闭插入式熔断器。
2. 断器的额定电压必须等于或高于熔断器安装处的电路额定电压。 3. 路保护用熔断器熔体的额定电流基本上可按电路的额定负载电流来选择，但其极限分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。
4. 电动机回路中作短路保护时，应考虑电动机的启动条件，按电动机的启动时间长短选择熔体的额定电流。
a.对起动时间不长的场合，可按下式决定熔体的额定电流Ifu: Ifu=Ist/(2.5~3)=IN(1.5~2.5) 式中Ist——电动机的起动电流； IN——电动机的额定电流；
b.对起动时间长或较频繁起动的场合，按下式决定熔体的额定电流Ifu： Ifu=Ist/(1.6~2)
c.对于多台并联电动机的电路，考虑到电动机一般不同时起动，故熔体的电流可按下式计算：
Ifu=Ist.*max/(2.5~3)+∑IN 或 Ifu=I N/(1.5~2.5)+∑IN
式中Ist.*max——最大一台电动机的起动电流；
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∑IN——其余电动机额定电流之和。
5.为了防止超级熔断，扩大停电事故范围，各级熔断器间应有良好的协调配合，使下一级熔断器比上一级的先熔断，从而满足选择性保护要求。选择时，上下级熔断器应根据其保护特性曲线上的数据及实际误差来选择。一般老产品的选择比为2：1，新型熔断器的选择比为1.6：1。例如下级熔断器额定电流为100A，上级熔断器的额定电流最小也要为160A，才能达到1.6：1的要求，若选择比大于1.6：1会更可靠地达到选择性保护。值得注意的是这样将会牺牲保护的快速性，因此实际应用中应综合来考虑。
6.保护半导体器件用熔断器的选择。在变流装置中作短路保护时，应考虑到熔断器熔体的额定电流是用有效值表示，而半导体器件的额定电流是用通态平均电流IT(av)表示的，应将IT(av)乘以1.57换算成有效值。因此，熔体的额定电流可按下式计算：
Ifu=1.57 IT(av)
根据以上所述选a中的式子熔体的额定电流为1.5A，所以1FU选用型号为RL5 1.5/2，其他的选用RL5 1.5/4。
4.2.2 低压断路器的选用
低压断路器的选用包括的主要内容有：低压断路器型号、额定工作电压、脱扣器的额定电流、壳架等级额定电流的选择和额定短路通断能力的校验。
1.万能式断路器（框架式断路器） 它的特点是所有部件都装在一个钢制框架（小容量的也有用塑料底板）内，其部件包括触点系统、灭弧室、操作机构、各种脱扣器和辅助开关等，导电部件需要加绝缘，部件敞开，大都是可拆卸式，便于装配和调整。万能式断路器一般来说具有可维修的特点，可装设较多的附件，有较高的短路分断能力和较高的动稳定性，同时又可实现选择性断开。
2.塑料外壳式断路器 对于电流较小的线路和用电设备可选用塑料外壳式断路器，常用型号有DZ10、DZ10X、DZ20、DZ15、DZX等，
选用低压断路器的类型应根据线路及电气设备的额定电流及对保护的要求来选择低压断路器的类型。若额定电流较小（600A以下），短路电流
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不太大，可选用塑壳式断路器；若短路电流相当大的支路，则应选用限流式断路器；若额定电流很大，或需要选择型断路器时，则应选择万能式熔断器；若有漏电电流保护要求时，应选用带漏电电流保护功能的断路器等。控制和保护硅整流装置及晶闸管的断路器，应选用直流快速断路器。
根据以上所述选用的型号为DZ10-20/3。
4.2.3 热继电器的选用
热继电器主要用于保护电动机的过载，因此，在选用时必须了解被保护对象的工作环境、起动情况、负载性质、工作制以及电动机允许的过载能力。要遵循的原则是：应使热继电器的安——秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能的靠近，甚至重合，以充分发挥电动机的能力，同时使电动机在短时过载和启动瞬间（5~6IN）时不受影响。
一般情况下，常按电动机的额定电流选取，使热继电器的整流值为0.95~1.05IN（IN为电动机的额定工作电流）。使用时，热继电器的旋钮应调到该额定值，否则将不能起到保护作用。
对于三角形联结的电动机，一相断线后，流过热继电器的电流与流过电动机绕组的电流增加比例是不同的，其中最严重的一相比其余两相绕组电流要大一倍，增加比例也最大。这两种情况应该选用带有断相保护装置的热继电器。
对于频繁正反转和频繁起制动工作的电动机不宜采用热继电器来保护。
根据以上可知所选用的型号为JRS5-1/Z。
4.2.4 时间继电器的选择
时间继电器的选用型号为JS20-300D/14。
4.2.5 接触器的选用
1、接触器控制的电动机或负载电流类型 交流负载应使用交流接触器，直流负载使用直流接触器；如果控制系统中主要是交流电动机，而直流电动机或直流负载的容量比较小时，也可以选用交流接触器进行控制，
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但触点的额定电流应选大些。
2、接触器主触点的额定电压 其值应大于或等于负载回路的额定电压。
3、接触器主触点的额定电流 按手册或说明书上规定的使用类别使用接触器时，接触器主触点的额定电流应等于或稍大于实际负载额定电流。在实际使用中还应考虑环境因素的影响，如柜内安装或高温条件时应适当增大接触器额定电流。
4、接触器吸引线圈的电压 一般从人身和设备安全角度考虑，该电压值可以选择低一些，但当控制电路比较简单，用电不多时，为了节省变压器，则选用220V、380V。
接触器的触点数量、种类等应满足控制电路的要求。 选用型号为CJ3-10。 4.2.6 按钮的选用 选用型号为LA10-1。
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结 论
通过本次的设计，使我对纵切机的原理有了更深的了解，在设计过程中遇到了很多困难，例如我的原理图需要用CAD绘图，但是我们没有学过，在我同学的帮助下，我终于把我的原理图绘制出来了，从中我还学到了很多关于CAD的知识。
毕业设计是对我们三年所学的知识的一种综合，更是对我们能力的一种考验。通过这次比较完整的给排水系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，我的设计在器件的选型上就有很大的不足，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，更好的为祖国的四化服务。
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谢 辞
本论文设计在邹老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着邹老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，邹老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向邹老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。
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参考文献
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外文资料翻译
变压器是变电所的主要设备，功能是实现电网电压的等级变换，基本工作原理是电磁感应。变配电所是实现电压等级变换和电能分配的场所。对供电电源进行电压等级变换，应对电能进行重新分配的场所称为变电所。建筑变电所是供配电系统的枢纽，供电电源由电网引到变电所，在变电所完成降压，电能分配等功能。
要从远端发电厂送出电能，必须应用高压输电。因为最终的负荷，在一些点高电压必须降低。变压器能使电力系统各个部分运行在电压不同的等级。本文我们讨论的原则和电力变压器的应用。
1. 双绕组变压器
变压器的最简单形式包括两个磁通相互耦合的固定线圈。两个线圈之所以相互耦合，是因为它们连接着共同的磁通。
在电力应用中，使用层式铁芯变压器(本文中提到的)。变压器是高效率的，因为它没有旋转损失，因此在电压等级转换的过程中，能量损失比较少。典型的效率范围在92到99%，上限值适用于大功率变压器。
从交流电源流入电流的一侧被称为变压器的一次侧绕组或者是原边。它在铁圈中建立了磁通φ，它的幅值和方向都会发生周期性的变化。磁通连接的第二个绕组被称为变压器的二次侧绕组或者是副边。磁通是变化的；因此依据楞次定律，电磁感应在二次侧产生了电压。变压器在原边接收电能的同时也在向副边所带的负荷输送电能。这就是变压器的作用。
2. 变压器的工作原理
当二次侧电路开路是，即使原边被施以正弦电压Vp，也是没有能量转移的。外加电压在一次侧绕组中产生一个小电流Iθ。这个空载电流有两项功能：（1）在铁芯中产生电磁通，该磁通在零和φm之间做正弦变化，φm是铁芯磁通的最大值；（2）它的一个分量说明了铁芯中的涡流和磁滞损耗。这两种相关的损耗被称为铁芯损耗。
变压器空载电流Iθ一般大约只有满载电流的2%—5%。因为在空载时，原边绕组中的铁芯相当于一个很大的电抗，空载电流的相位大约将滞后于
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原边电压相位90º。显然可见电流分量Im= I0sinθ0，被称做励磁电流，它在相位上滞后于原边电压VP 90º。就是这个分量在铁芯中建立了磁通；因此磁通φ与Im同相。
第二个分量Ie=I0sinθ0，与原边电压同相。这个电流分量向铁芯提供用于损耗的电流。两个相量的分量和代表空载电流，即I0 = Im+ Ie
应注意的是空载电流是畸变和非正弦形的。这种情况是非线性铁芯材料造成的。
如果假定变压器中没有其他的电能损耗一次侧的感应电动势Ep和二次侧的感应电压Es可以表示出来。因为一次侧绕组中的磁通会通过二次绕组，依据法拉第电磁感应定律，二次侧绕组中将产生一个电动势E，即E=NΔφ/Δt。相同的磁通会通过原边自身，产生一个电动势Ep。正如前文中讨论到的，所产生的电压必定滞后于磁通90º，因此，它于施加的电压有180º的相位差。因为没有电流流过二次侧绕组，Es=Vs。一次侧空载电流很小，仅为满载电流的百分之几。因此原边电压很小，并且Vp的值近乎等于Ep。原边的电压和它产生的磁通波形是正弦形的；因此产生电动势Ep和Es的值是做正弦变化的。产生电压的平均值如下
Eavg = 4fNφm
其中N是指线圈的匝数。从交流电原理可知，有效值是一个正弦波，其值为
平均电压的1.11倍；因此 E = 4.44fNφm
因为一次侧绕组和二次侧绕组的磁通相等，所以绕组中每匝的电压也相同。因此
Ep = 4.44fNpφm 并且
Es = 4.44fNsφm
其中Np和Es是一次侧绕组和二次侧绕组的匝数。一次侧和二次侧电
Np压增长的比率称做变比。用字母a来表示这个比率。Ns
假设变压器输出电能等于其输入电能——这个假设适用于高效率的变
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压器。实际上我们是考虑一台理想状态下的变压器；这意味着它没有任何损耗。因此
Pm = Pout 或者
VpIp × primary PF = VsIs × secondary PF
这里PF代表功率因素。在上面公式中一次侧和二次侧的功率因素是相等的；因此
VpIp = VsIs
它表明端电压比等于匝数比，换句话说，一次侧和二次侧电流比与匝数比成反比。匝数比可以衡量二次侧电压相对于一次恻电压是升高或者是降低。为了计算电压，我们需要更多数据。
终端电压的比率变化有些根据负载和它的功率因素。实际上, 变比从标识牌数据获得, 列出在满载情况下原边和副边电压。
当副边电压Vs相对于原边电压减小时，这个变压器就叫做降压变压器。如果这个电压是升高的，它就是一个升压变压器。在一个降压变压器中传输变比a远大于1(a>1.0)，同样的，一个升压变压器的变比小于1(a<1.0)。当a=1时，变压器的二次侧电压就等于起一次侧电压。这是一种特殊类型的变压器，可被应用于当一次侧和二次侧需要相互绝缘以维持相同的电压等级的状况下。因此，我们把这种类型的变压器称为绝缘型变压器。
显然，铁芯中的电磁通形成了连接原边和副边的回路。在第四部分我们会了解到当变压器带负荷运行时一次侧绕组电流是如何随着二次侧负荷电流变化而变化的。
从电源侧来看变压器，其阻抗可认为等于Vp / Ip。我们可知Vp = aVs并且Ip = Is/a。根据Vs和Is，可得Vp和Ip的比例但是Vs / Is 负荷阻抗ZL，因此我们可以这样表示
Zm (primary) = a2ZL
这个等式表明二次侧连接的阻抗折算到电源侧，其值为原来的a2倍。我们把这种折算方式称为负载阻抗向一次侧的折算。这个公式应用于变压器的阻抗匹配。
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4. 有载情况下的变压器
一次侧电压和二次侧电压有着相同的极性，一般习惯上用点记号表示。如果点号同在线圈的上端，就意味着它们的极性相同。因此当二次侧连接着一个负载时，在瞬间就有一个负荷电流沿着这个方向产生。换句话说，极性的标注可以表明当电流流过两侧的线圈时，线圈中的磁动势会增加。
总的来说，变压器为了保持磁通是常数，对磁通变化的响应是瞬时的。更重要的是，在空载和满载时，主磁通φ0的降落是很少的（一般在）1至3%。其需要的条件是E降落很多来使电流Ip增加。
在一次侧，电流Ip’在一次侧流过以平衡Is产生的影响。它的磁动势NpIp’只停留在一次侧。因为铁芯的磁通φ0保持不变，变压器空载时空载电流I0必定会为其提供能量。故一次侧电流Ip是电流Ip’与I0’的和。
因为空载电流相对较小，那么一次侧的安匝数与二次侧的安匝数相等的假设是成立的。因为在这种状况下铁芯的磁通是恒定的。因此我们仍旧可以认定空载电流I0相对于满载电流是极其小的。
当一个电流流过二次侧绕组，它的磁动势（NsIs）将产生一个磁通，于空载电流I0产生的磁通φ0不同，它只停留在二次侧绕组中。因为这个磁通不流过一次侧绕组，所以它不是一个公共磁通。
另外，流过一次侧绕组的负载电流只在一次侧绕组中产生磁通，这个磁通被称为一次侧的漏磁。二次侧漏磁将使电压增大以保持两侧电压的平衡。一次侧漏磁也一样。因此，这两个增大的电压具有电压降的性质，总称为漏电抗电压降。另外，两侧绕组同样具有阻抗，这也将产生一个电阻压降。把这些附加的电压降也考虑在内，这样一个实际的变压器的等值电路图就完成了。由于分支励磁体现在电流里，为了分析我们可以将它忽略。这就符我们前面计算中可以忽略空载电流的假设。这证明了它对我们分析变压器时所产生的影响微乎其微。因为电压降与负载电流成比例关系，这就意味着空载情况下一次侧和二次侧绕组的电压降都为零。
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Foreign language translation
The transformer is the transformer substation major installation, the function realizes the network voltage rank transformation, the key job principle is the electromagnetic induction.Changes the substation is realizes the voltage class transformation and the electrical energy assignment place. Carries on the voltage class transformation to the electric power supply, deals with the place which the electrical energy carries on redistributes to be called the transformer substation. Constructs the transformer substation is for electrical power distribution system's key position, the electric power supply directs the transformer substation from the electrical network, completes the voltage dropping in the transformer substation, functions and so on electrical energy assignment.
The high-voltage transmission was need for the case electrical power is to be provided at considerable distance from a generating station. At some point this high voltage must be reduced, because ultimately is must supply a load. The transformer makes it possible for various parts of a power system to operate at different voltage levels. In this paper we discuss power transformer principles and applications.
2. TOW-WINDING TRANSFORMERS
A transformer in its simplest form consists of two stationary coils coupled by a mutual magnetic flux. The coils are said to be mutually coupled because they link a common flux.
In power applications, laminated steel core transformers (to which this paper is restricted) are used. Transformers are efficient because the rotational losses normally associated with rotating machine are absent, so relatively little power is lost when transforming power from one voltage level to another. Typical efficiencies are in the range 92 to 99%, the higher values applying to the larger power transformers.
The current flowing in the coil connected to the ac source is called the primary winding or simply the primary. It sets up the flux φ in the core, which varies periodically both in magnitude and direction. The flux links the second coil, called the secondary winding or simply secondary. The flux is changing; therefore, it induces a voltage in the secondary by electromagnetic induction in
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accordance with Lenz’s law. Thus the primary receives its power from the source while the secondary supplies this power to the load. This action is known as transformer action.
3. TRANSFORMER PRINCIPLES
When a sinusoidal voltage Vp is applied to the primary with the secondary open-circuited, there will be no energy transfer. The impressed voltage causes a small current Iθ to flow in the primary winding. This no-load current has two functions: (1) it produces the magnetic flux in the core, which varies sinusoidally between zero and φm, where φm is the maximum value of the core flux; and (2) it provides a component to account for the hysteresis and eddy current losses in the core. There combined losses are normally referred to as the core losses.
The no-load current Iθ is usually few percent of the rated full-load current of the transformer (about 2 to 5%). Since at no-load the primary winding acts as a large reactance due to the iron core, the no-load current will lag the primary voltage by nearly 90º. It is readily seen that the current component Im= I0sinθ0, called the magnetizing current, is 90º in phase behind the primary voltage VP. It is this component that sets up the flux in the core; φ is therefore in phase with Im.
The second component, Ie=I0sinθ0, is in phase with the primary voltage. It is the current component that supplies the core losses. The phasor sum of these two components represents the no-load current, or
I0 = Im+ Ie
It should be noted that the no-load current is distortes and nonsinusoidal. This is the result of the nonlinear behavior of the core material. If it is assumed that there are no other losses in the transformer, the induced voltage In the primary, Ep and that in the secondary, Es can be shown. Since the magnetic flux set up by the primary winding，there will be an induced EMF E in the secondary winding in accordance with Faraday’s law, namely, E=NΔφ/Δt. This same flux also links the primary itself, inducing in it an EMF,
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Ep. As discussed earlier, the induced voltage must lag the flux by 90º, therefore, they are 180º out of phase with the applied voltage. Since no current flows in the secondary winding, Es=Vs. The no-load primary current I0 is small, a few percent of full-load current. Thus the voltage in the primary is small and Vp is nearly equal to Ep. The primary voltage and the resulting flux are sinusoidal; thus the induced quantities Ep and Es vary as a sine function. The average value of the induced voltage given by
change in flux in a given timegiven time
which is Faraday’s law applied to a finite time interval. It follows that Eavg = 4fNφm
which N is the number of turns on the winding. Form ac circuit theory, the effective or root-mean-square (rms) voltage for a sine wave is 1.11 times the average voltage; thus
E = 4.44fNφm
Since the same flux links with the primary and secondary windings, the voltage per turn in each winding is the same. Hence
Ep = 4.44fNpφm and
Es = 4.44fNsφm
where Ep and Es are the number of turn on the primary and secondary windings, respectively. The ratio of primary to secondary induced voltage is
Npcalled the transformation ratio. Denoting this ratio by a, it is seen thatNs
Assume that the output power of a transformer equals its input power, not a bad sumption in practice considering the high efficiencies. What we really are saying is that we are dealing with an ideal transformer; that is, it has no losses. Thus
Pm = Pout or
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VpIp × primary PF = VsIs × secondary PF
where PF is the power factor. For the above-stated assumption it means that the power factor on primary and secondary sides are equal; therefore
VpIp = VsIs
from which is obtained
It shows that as an approximation the terminal voltage ratio equals the turns ratio. The primary and secondary current, on the other hand, are inversely related to the turns ratio. The turns ratio gives a measure of how much the secondary voltage is raised or lowered in relation to the primary voltage. To calculate the voltage regulation, we need more information.
The ratio of the terminal voltage varies somewhat depending on the load and its power factor. In practice, the transformation ratio is obtained from the nameplate data, which list the primary and secondary voltage under full-load condition.
When the secondary voltage Vs is reduced compared to the primary voltage, the transformation is said to be a step-down transformer: conversely, if this voltage is raised, it is called a step-up transformer. In a step-down transformer the transformation ratio a is greater than unity (a>1.0), while for a step-up transformer it is smaller than unity (a<1.0). In the event that a=1, the transformer secondary voltage equals the primary voltage. This is a special type of transformer used in instances where electrical isolation is required between the primary and secondary circuit while maintaining the same voltage level. Therefore, this transformer is generally knows as an isolation transformer.
As is apparent, it is the magnetic flux in the core that forms the connecting link between primary and secondary circuit. In section 4 it is shown how the primary winding current adjusts itself to the secondary load current when the transformer supplies a load.
Looking into the transformer terminals from the source, an impedance is seen which by definition equals Vp / Ip. we have Vp = aVs and Ip = Is/a.In
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terms of Vs and Is the ratio of Vp to Ip is
But Vs / Is is the load impedance ZL thus we can say that Zm (primary) = a2ZL
This equation tells us that when an impedance is connected to the secondary side, it appears from the source as an impedance having a magnitude that is a2 times its actual value. We say that the load impedance is reflected or referred to the primary. It is this property of transformers that is used in impedance-matching applications.
4. TRANSFORMERS UNDER LOAD
The primary and secondary voltages shown have similar polarities, as indicated by the “dot-making” convention. The dots near the upper ends of the windings have the same meaning as in circuit theory; the marked terminals have the same polarity. Thus when a load is connected to the secondary, the instantaneous load current is in the direction shown. In other words, the polarity markings signify that when positive current enters both windings at the marked terminals, the MMFs of the two windings add.
In general, it will be found that the transformer reacts almost instantaneously to keep the resultant core flux essentially constant. Moreover, the core flux φ0 drops very slightly between n o load and full load (about 1 to 3%), a necessary condition if Ep is to fall sufficiently to allow an increase in Ip.
On the primary side, Ip’ is the current that flows in the primary to balance the demagnetizing effect of Is. Its MMF NpIp’ sets up a flux linking the primary only. Since the core flux φ0 remains constant. I0 must be the same current that energizes the transformer at no load. The primary current Ip is therefore the sum of the current Ip’ and I0.
Because the no-load current is relatively small, it is correct to assume that the primary ampere-turns equal the secondary ampere-turns, since it is under this condition that the core flux is essentially constant. Thus we will assume that I0 is negligible, as it is only a small component of the full-load current.
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When a current flows in the secondary winding, the resulting MMF (NsIs) creates a separate flux, apart from the flux φ0 produced by I0, which links the secondary winding only. This flux does no link with the primary winding and is therefore not a mutual flux.
In addition, the load current that flows through the primary winding creates a flux that links with the primary winding only; it is called the primary leakage flux. The secondary- leakage flux gives rise to an induced voltage that is not counter balanced by an equivalent induced voltage in the primary. Similarly, the voltage induced in the primary is not counterbalanced in the secondary winding. Consequently, these two induced voltages behave like voltage drops, generally called leakage reactance voltage drops. Furthermore, each winding has some resistance, which produces a resistive voltage drop. When taken into account, these additional voltage drops would complete the equivalent circuit diagram of a practical transformer. Note that the magnetizing branch is shown in this circuit, which for our purposes will be disregarded. This follows our earlier assumption that the no-load current is assumed negligible in our calculations. This is further justified in that it is rarely necessary to predict transformer performance to such accuracies. Since the voltage drops are all directly proportional to the load current, it means that at no-load conditions there will be no voltage drops in either winding.
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