4 电气控制系统设计
电气控制系统设计课后答案
量，从而起到中间转换的作用。
（2） 时间继电器是一种利用电磁原理、机械原理或电子原理实现延时控制的控制电器。
时间继电器的特点是：当得到控制信号后（如继电器线圈接通或断开电源），其触点状态并
不立即改变，而是经过一段时间的延迟之后，触点才闭合或断开， 因此这种继电器又称为延
形接法的电动机的断相保护。
（2）对于△形接法的电动机，其某一相断线时，流过未断相绕组的电流与流过热继电
器的电流增加比例不同。也就是说，流过热继电器的电流不能反映断相后绕组的过载电流， 因此，一般的热继电器，即使是三相结构的热继电器，也不能为△形接法的三相异步电动机
的提供断相保护。此时应选用JR20型或T系列这类带有差动断相保护机构的热继电器。
【参考答案】
交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，控制鼠笼型异步电动机的运
转可选用三类交流接触器。
根据被控对象和工作参数如电压、电流、功率、频率及工作制等确定接触器的额定参数。
（1）接触器的线圈电压：AC220V
（2）主触点的额定电压：AC380V
（3）主触点的额定电流：25.5A
（4）对于长时工作制和重任务型电机，接触器额定电流大于电动机的额定电流。
心吸合后线圈电感增大， 其端电压也大，这就可能导致另一个接触器线圈压降过低，铁心一
直吸合不上。这就相当于单独的一个110V接触器接在220V电路中了，当然导致控制电路
回路中电流过大，时间一长可能会烧毁线圈。
2-6时间继电器和中间继电器在电路中各起什么作用？
【参考答案】
（1）中间继电器质上是电压继电器，在控制电路中起逻辑变换和状态记忆的功能，
电气控制技术与PLC第 4 章
线路
(1) 控制线路应标准。尽量选用标准的、常用的或经过实
际考验过的线路和环节。必要时，可以使用逻辑代数化简电 路，优化电路结构。
元件 (2)
尽量减少电器数量，采用标准件，尽可能选用相同型
号的电器元件，以减少备用量。
9
(3)尽量缩短连接的数量和长度
6.变频变压调速；
27
4.2 电气控制线路 的设计方法
28
电气控制线路的设计方法
电气控制线路的设计方法通常有两种:
一种是一般设计法，也叫经验设计法。它是根据生产工 艺要求，利用各种典型的线路环节，直接设计控制线路。 一种是逻辑设计法，它根据生产工艺要求，利用逻辑
代数来分析、设计线路。
29
4.2.1
大感应 电动势
并联放电 电阻R
断开时
误动作
18
(2)应尽量避免电器依次动作的现象
在线路中应尽量避免许多电器依次动作才能接通另一 个电器的现象。
(a) 不合理接线 (b) 合理接线 图3.5 减少多个电气元器件依次通电
19
(3) 避免出现寄生电路
寄生电路: 控制电路在正常工作或 事故情况下，发生意外接通 的电路叫寄生电路。若控制 电路中存在寄生电路，将破
固有动 作时间
释放延 时作用
图3.7 触点的“竞争”与“冒险” 21
(5) 正确连接电器的触头
避免在电器触头上引起短路。
拉弧短路
图4.8 正确连接电器的触头
22
4、完善的保护环节
电气控制线路应具有完善的保护环节，用以保护电网、 电动机、控制电器以及其他电器元件，消除不正常工作时的 有害影响，避免因误操作而发生事故。 1、短路保护：常用的短路保护元器件有熔断器和自动空 气开关； 2、过载保护：常用的过载保护器件是热继电器； 3、过流保护：过流保护：常用电磁式过电流继电器实 现； 4、零电压与欠电压保护：措施：零压保护继电器；在用 按钮操作的设备中，利用按钮的自动恢复作用和接触器的自 锁作用；
电气控制系统设计方案的要求和步骤
和步骤和步骤电气控制系统设计的要求和步骤要完成好电气控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不断积累的经验应用到设计中来。
课程设计正是为这一目的而安排的实践性教案环节，它是一项初步的工程训练。
通过课程设计的工作，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法。
本章主要讨论课程设计应达到的目的、要求、内容、深度及工作量。
并通过实例介绍，进一步说明课程设计的设计步骤。
电气设计包含原理设计和工艺设计两个方面，不能忽视任何一面，对于应用型人才更应重视工艺设计。
电气控制系统课程设计属于练习性质，不强调设计结果直接用于生产。
设计的目的、要求、任务及方法一、设计目的电气设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
电气设计应强调能力培养为主，在独立完成设计任务的同时，还要注意其他几方面能力的培养与提高，如独立工作能力与创造力；综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力；查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；工程绘图的能力；书写技术报告和编制技术资料的能力。
二、设计要求为保证顺利完成设计任务还应做到以下几点：(1>在接受设计任务后，应根据设计要求和应完成的设计内容，拟定设计任务书和工作进度计划，确定各阶段应完成的工作量，妥善安排时间。
(2>在方案确定过程中应主动提出问题，以取得指导教师的帮助，同时要广泛讨论意见，依据充分。
在具体设计过程中要多思考，尤其是主要参数，要经过计算论证。
(3>所有电气图纸的绘制必须符合国家有关规定的标准，包括线条、图型符号、工程代号、回路标号、技术要求、标题栏、元件明细表以及图纸的折叠和装订。
第三章 电气控制系统设计
3．集中式空调机组电气控制电路工作过程分析 空调机组主要有新风阀、回风阀、排风阀、过
滤器、冷/热盘管、送风机、回风机、加湿器组成。 控制原理： 电动风阀与送风机、回风机联锁控制，当送风
机、回风机关闭时，电动风阀（新风、回风、排风 风阀）都关闭。新风阀与排风阀动作同步，与回风 阀动作相反。根据新风、回风以及送风焓值的比较， 调节新风阀和回风阀的开度。
2．电梯电气控制要求 （1）电梯曳引电机 （2）电梯门机 （3）电气控制要求
(二)电梯电气控制系统 1．交流双速电动机拖动系统的主电路
图3-27是常见的双速电梯拖动电动机主电路。
2．电梯的控制电路 电梯的控制电路由多个基本环节组成，为了便于
分析可将其分成主拖动控制，电梯运行过程控制，自 动开关门控制，呼梯、记忆及消号控制，自动定向及 截梯控制，选层、记忆信号消除控制，信号及指示控 制，轿内照明控制，线路保护九个环节。
如图3-14b控制电路1。
如图3-14c控制电路2。
（二）消防水泵的控制
消防泵和喷淋泵分别为消火栓系统和水喷淋系
统的主要供水设备。 1．室内消火栓给水泵电气控制 图3-15为消防水泵电气控制的一种方案，两台
泵互为备用，备用泵自动投入。 正常运行时，电源开关和SA1均合上。SA2为水
泵检修双投开关，不检修时放在运行位置，
（2）排烟类
1）排烟口：电动、手动或远距离开启，与排烟 风机联动，可设280℃关闭装置，安装于排烟区域的 顶棚或墙壁上。
2）排烟阀：安装在排烟系统管路上，平时一般 呈关闭状态，火灾时手动或电动开启，起排烟作用。 当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭，在一定时 间内能满足耐火稳定性和耐火完整性要求，起排烟 作用的阀门。
第二节 常用建筑设备的 电气控制电路设计
电气控制教案
电气控制教案一、课程简介电气控制教案是一门关于电气控制系统设计和应用的课程。
本课程旨在让学生了解和掌握电气控制的基本原理、控制设备的组成和操作方法，以及系统设计和优化的基本技能。
课程内容包括基础知识、控制设备、控制算法、系统设计和优化等。
二、课程目标1、掌握电气控制的基本原理和概念，了解电气控制技术的发展趋势和应用领域。
2、掌握常用控制设备的组成、原理和操作方法，包括电动机、变频器、传感器和执行器等。
3、掌握常用控制算法的原理和应用，包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
4、掌握电气控制系统的设计和优化方法，能够根据实际需求进行系统设计和优化。
5、培养学生的创新意识和实践能力，提高学生对电气控制领域的认识和理解。
三、课程内容1、基础知识电气控制的基本概念和控制系统的组成电力系统的基本知识，包括电源、负载和线路等常用电气元件的原理和应用，包括开关、接触器、继电器等2、控制设备电动机的工作原理和控制方法，包括直流电动机、交流电动机等变频器的原理和应用，包括交流电动机的调速控制和节能控制等传感器的原理和应用，包括位置传感器、速度传感器等执行器的原理和应用，包括电动执行器、气动执行器等3、控制算法PID控制的原理和应用，包括比例、积分和微分控制等模糊控制的原理和应用，包括模糊化、模糊规则和反模糊化等神经网络控制的原理和应用，包括神经元的组成和网络结构等4、系统设计和优化电气控制系统的设计流程和方法，包括工艺流程、设备选择和控制系统设计等控制系统的性能指标和优化方法，包括响应速度、稳定性、精度等控制系统的调试和故障诊断方法，包括模拟调试、在线调试等5、实践环节控制系统的实验和模拟仿真，包括实验设计、模拟仿真软件的选用等控制系统的实际运行和维护，包括现场调试、故障排除等6、相关案例分析。
通过分析实际生产生活中的一些经典案例，让学生更好地理解和掌握电气控制的相关知识。
例如，可以分析汽车发动机的控制系统、工业生产线的控制系统等。
第4章 电气控制系统的设计与安装
电子科技大学中山学院机电工程系
电气控制系统的设计任务是根据生产工艺，设计出 合乎要求的、经济的电气控制线路；并编制出设备 制造、安装和维修使用过程中必须的图纸和资料， 包括电气原理图、安装图和互连图以及设备清单和 说明书等。
4.1 电气控制系统设计的一般原则和程序
STEP2:辅助电路设计
主要考虑如何满足电动机的各种运转功能及生 产工艺要求。首先设计出各个独立环节的控制电路， 然后再根据各个控制环节之间的相互制约关系，进 一步拟定联锁控制电路等辅助电路的设计，最后再 考虑根据线路的简单、经济和安全、可靠，修改线 路。
同一个电器的常开触头和常闭触头位置靠得很近，不能 分别接在电源的不同相上
SQ KM1
SQ KM1
KM2
SQ
SQ
KM2
电子科技大学中山学院机电工程系
(3)线路中应尽量减少多个电器元件依次动作后才 能接通另一个电器元件
KA1
KA KA1
KA2
KA2 KA3
KA KA1 KA2
KA1 KA2 KA3
电子科技大学中山学院机电工程系
SB2
KM1
FR SB2
SB1
KM1
KM2
KT
KT
KM2 KM2
KM1 KT KM2
KM1 KT
KM2
电子科技大学中山学院机电工程系
3. 保证控制线路工作的可靠性和安全性
（1）线圈的连接 在交流控制线路中，不能串连接入两个电器线圈
KM1 KM2 KA
电子科技大学中山学院机电工程系
(2)电器触头的连接
电子科技大学中山学院机电工程系
电气控制系统设计的基本内容
电气自动化控制系统设计方案
电气自动化控制系统的设计思想电气自动化控制系统设计方案目录第一章绪论 (3)1.1 电气自动化控制系统的发展趋势 (3)1.2电气自动化控制系统的现状 (3)1.3电气自动化控制系统的目的和意义 (3)第二章电气自动化控制系统的设计思想 (4)2.1 控制系统的监控方式 (4)2.1.1 集中监控方式 (4)2.1.2 远程监控方式 (4)2.1.3 现场总线监控方式 (4)2.2 传感器与传感器的分类 (5)2.2.1 传感器 (5)2.2.2、传感器的组成 (5)2.2.3、传感器的测量 (5)2.2.4 传感器的基本特性 (6)2.2.5 传感器的静态输出-输出特性 (7)第三章电气自动化控制系统的主要内容 (8)3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。
(8)3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。
(8)3.3.对控制系统性能的要求 (9)第四章电气综合自动化系统的功能 (11)结论 (12)参考文献 (13)电气自动控制系统摘要文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。
设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。
在自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。
【论文关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能电气自动化控制系统的设计思想第一章绪论1.1 电气自动化控制系统的发展趋势作为现代先进科学技术方面的核心领域，依靠最先进的科学建立起来的电气自动化工程控制系统在社会经济的快速发展中起着不可替代的作用，它引领着现代化工业的前进方向，在工业生产中，电气自动化控制系统能够在减少劳动力成本和强度上起到很好的效果，并且能够增强传输信息的有效性和实时性、提高检测精确度，同时，电气自动化控制系统能够降低安全事故发生的概率，保证生产的安全。
第四章电气控制系统设计介绍PPT课件
1
2
1
1
2
1
2
1
2
图 3 -9 减 少 触 头 数 量
.
9
三、在满足工艺要求前提下，线路力求经济、简单
3.尽量缩减连接导线的数量和长度。 设计控制线路时，各个电器元件之间的接线应合理布局，
特别是安装在不同地点的电器元件之间的连线更应予以充分 的考虑，否则不但会造成导线的浪费，甚至还会影响线路工 作的安全。
周期又已经开始。这样每经过一个周期（tp+ t0）温 升便有所上升，经过若干个周期后，电动机温升将
在一稳定的小范围内波动。
.
28
图3-20 重复短时工作制电动机的负载图及温升曲线
重复短时工作制具有重复性与短时性的特点，通常用负
载持续率（或暂载率）ε来表征重复短时工作制的工
作情况，即
ε=
工作时间 =
工作时间停车时间
.
t p ×100% tp t0
(3-10)
29
1.选用重复短时工作制电动机 标准负载持续率εs规定为15%、25%、40%和60%四 种，并以25%为额定负载持续率，同时规定一个周期 的总时间（tp+ t0）不超过10min。
a.根据生产机械的负载图算出电动机的实际负载持续率ε， 如果算出的ε值与电动机的额定负载持续率εsRT （25%） 相等，即可从产品目录中查得额定功率PRT，使PRT等 于或略大于生产机械所需功率P。
.
13
四、应设置必要的保护环节 2.过电流保护
过电流会使电动机流过过大的冲击电流而损 坏电动机的换向器，同时过大的电动机转矩也会 使机械传动部件受到损坏，因此要及时切断电源。 在电动机运行过程中，过电流出现的可能性比短 路要大，特别是在频繁启动和正反转运行、重复 短时工作制的电动机中更是如此。
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S≥0.6∑S1+0.25 ∑S2+0.125 ∑KS3
6/21/2018
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第四章
第五节 电气控制工艺设计
一、电气设备总体配置设计 二、元件布置图的设计 三、电气部件接线图的绘制 四、电气箱及非标准零件图的设计 五、各类元器件及材料清单的汇总 六、编写设计说明书及使用说明书
第四章
（二）逻辑设计法
采用逻辑设计法设计电气控制电路大体按五步进行： 1、按工艺要求画出工作循环图 2、决定执行元件与检测元件，作出执行元件动作节 拍表和检测元件状态表。 3、根据检测元件状态表写出各程序的特征码，并确 定相区分组，设置中间记忆元件，使各待相区分组所 有程序皆可区分。
6/21/2018
4）在满足设计要求前提下，应优先采用结构简单、 价格便宜、使用维护方便的三相笼型异步电动机。
6/21/2018
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第四章
（二）电动机容量的选择 1．分析计算法
根据生产机械负载图预选一台电动机，再用该 电动机的技术数据和生产机械负载图求出电动机的 负载图。最后按电动机的负载图从发热的方面进行 校验，并检查电动机的过载能力与起动转矩是否满 足要求，如若不合格，另选一台电动机重新计算， 直到合格为止。
第四章
第四章 电气控制系统设计
第一节 电气控制设计的原则、内容和程序 第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择 第三节 电气原理图设计的步骤与方法 第四节 常用控制电器的选择 第五节 电气控制工艺设计
6/21/2018
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第四章
电气控制设计包括：
1、电气原理图设计
6/21/2018
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第四章
●首先正确连接电器线圈。 ●第二要合理安排电器元件及触头的位置。
a)不合理 b）合理
6/21/2018
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第四章
●第三要注意避免出现寄生电路。
存在寄生电路的控制电路
6/21/2018
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电源设备 不用控制电 源变压器 采用控制电 源变压器
48、24、6
直 流 220、110 48、24、12
采用控制电 源变压器
整流器或直 流发电机 整流器
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第四章 3．确保电气控制电路工作的可靠性和安全性 为保 证电气控制电路可靠的工作，应考虑以下几方面： 1）尽量减少电器元件的品种、规格与数量。 2）正常工作中，尽可能减少通电电器的数量。 3）合理使用电器触头。 4）做到正确接线。
6/21/2018
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第四章
3、连接各单元环节构成满足整机生产工艺要 求，实现加工过程自动或半自动和调整的控 制电路。 4、设计保护、联锁、检测、信号和照明等环节控 制电路。
5、全面检查所设计的电路。
6/21/2018
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第四章
（6）龙门铣床
1.16 B P 166
式中：B——工作台宽度，单位为mm。
6/21/2018
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第四章
第三节 电气原理图设计 的步骤与方法
一、电气控制原理图设计的基本步骤
1、根据选定的拖动方案和控制方式设计系统的原 理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术 参数。
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第四章
（一）交流接触器的选用
1、电动机负载时的选用 1）一般任务
2）重任务
3）特重任务 2、非电动机负载时的选用 1）电热设备 3）变压器
6/21/2018
2）电容器 4）照明装置
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第四章
（二）直流接触器的选用
6/21/2018
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第四章
3）正确、合理地选用电器元件，确保控制系统安全可 靠地工作。 4）为适应生产的发展和工艺的改进，在选择控制设备时， 设备能力留有适当裕量。
6/21/2018
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第四章
二、电气控制设计的基本任务和内容
6/21/2018
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第四章
常用控制电压等级表
控制电路类型 交流电力传动的控制电路 较简单 交流电力传动的控制电路 较复杂 照明及信号指示电路 直流电力传动的控制电路 直流电磁铁及电磁离合器 的控制电路
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常用的电压值/V 380、220 交 流 110（127）、 48
（二）对于长期工作或间断长期工作制电动机的 热继电器
（三）用热继电器做电动机断相保护时的选用 （四）三相与两相热继电器的选用
6/21/2018
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第四章
四、控制变压器的选用 选择控制变压器的原则：
1）一、二次侧应与电源、控制电路等电压相符
2）控制变压器二次侧的电磁器件起动时能可靠吸合 3）温升不应超过允许温升 4）控制变压器容量近似计算公式：
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第四章 5）尽量减少连接导线的数量，缩短连接导线的长度。 6）尽可能提高电路工作的可靠性、安全性。 4．应具有必要的保护 5．电路设计要考虑操作、使用、调试与维修的方便。 6．电路力求简单经济。
6/21/2018
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第四章
1、控制直流电动机时的选用 2、控制直流电磁铁时的选用
二、电磁式控制继电器的选用
（一）类型的选用 （二）使用环境的选用 （三）使用类别的选用 （四）额定工作电压、额定工作电流的选用 （五）工作制的选用
6/பைடு நூலகம்1/2018
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第四章
三、热继电器的选用 （一）原则上按被保护电动机的额定电流选取 热继电器
6/21/2018
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第四章
第二节 电力拖动方案的确定 和电动机的选择
一、电力拖动方案的确定 （一）拖动方式的选择
（二）调速方案的选择 （三）电动机调速性质应与负载特性相适应
6/21/2018
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第四章
二、拖动电动机的选择
电气控制系统设计的基本内容是根据控制要求，设计 和编制出电气设备制造和使用维修中必备的图样和资料 等。
包括电气原理图设计和电气工艺设计两部分。
6/21/2018
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第四章
（一）电气原理图设计内容
1）拟定电气设计任务书 2）选择电气拖动方案和控制方式 3）确定电动机类型、型号、容量、转速 4）设计电气控制原理框图，确定各部分之间的关系， 拟订各部分技术指标与要求 5）设计并绘制电气控制原理图，计算主要技术参数 6）选择电气元件，制定元件目录清单 7）编写设计说明书
为满足生产机械及其工艺要求而进行的电气控制设计。
2、电气工艺设计 为电气控制装置本身的制造、使用、运行及维修的 需要而进行的生产工艺设计。
6/21/2018
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第四章
第一节 电气控制设计的原则、 内容和程序
一、电气控制设计的一般原则
1）最大限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求， 这些生产工艺要求是电气控制设计的依据。 2）在满足控制要求前提下，设计方案力求简单、经济、合 理，不要盲目追求自动化和高指标。
6/21/2018
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第四章
2、根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部 分的具体电路。对于每一部分电路的设计都是按照 主电路→控制电路→联锁与保护→总体检查，反复 修改与完善的步骤来进行。 3、绘制系统总原理图。按系统框图结构将各部分 电路联成一个整体，完善辅助电路，绘成系统原理 图。 4、合理选择电气原理图中每一电器元件，制订出 元器件目录清单。
6/21/2018
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第四章
2．统计类比法
将各国同类型、先进的电动机容量进行统计和分析，从 中找出电动机容量与机床主要参数间的关系，再根据国情得 出相应的计算公式来确定电动机容量的一种实用方法。 （1）车床
P 36.5 D1.54
式中： P—电动机容量，单位为KW； D—工件最大直径，单位为m。
（一）电动机选择的基本原则
1）电动机的机械特性应满足生产机械提出的要求， 要与负载的负载特性相适应。保证运行稳定且具有 良好的起动、制动性能。 2）工作过程中电动机容量能得到充分利用，使其温 升尽可能达到或接近额定温升值。
6/21/2018
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第四章
3）电动机结构型式满足机械设计提出的安装要求， 并能适应周围环境工作条件。
6/21/2018
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第四章
6/21/2018