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■入門篇■

第1章 電氣圖制圖規則和表示方法

電氣工程圖是一類示意性圖紙,主要用來表示電氣系統、裝置和設備各組成部分間的相互關系和連接關系,用以表達其功能、用途、原理、裝接和使用信息。在國家頒布的工程制圖標準中,對電氣工程圖的制圖規則做了詳細的規定。本章將對電氣工程圖的特點和制圖規則進行初步的介紹。通過本章的學習,讀者可對電氣工程和電氣工程圖有一個初步的了解。

1.1 電氣工程圖概述

電氣工程圖(簡稱電氣圖)是電氣設計人員與安裝人員、操作人員間的工程語言。了解和掌握電氣制圖的基本知識,有助于快速、準確地識圖。電氣圖的制圖者必須遵守制圖的規則和表示方法,讀圖者掌握了這些規則和表示方法后,就能讀懂制圖者所表達的設計內容。例如,圖1?1為CM6132車床的電氣原理圖,從圖中可以看出電氣圖的類型和電氣圖中各部分電路的功能。所以不管是制圖者還是讀圖者都應當掌握基本的電氣線路知識,才能更好地繪制和識讀電氣工程圖。

圖1?1 CM6132車床電氣原理圖

1.1.1 電氣圖的特點

電氣圖是電氣工程中各部門進行溝通、交流信息的載體,由于電氣圖所表達的對象不同,提供信息的類型及表達方式也不同,因此電氣圖通常具有以下特點。

◆簡圖是電氣工程圖的主要表現形式。簡圖是采用標準的圖形符號和帶注釋的框或者簡化外形表示系統或設備中各組成部分之間相互關系的一種圖。

◆元件和連接線是電氣工程圖描述的主要內容。一個電氣設備主要由電氣元件和連接線組成。因此,無論電路圖、系統圖,還是接線圖和平面圖都是以電氣元件和連接線作為描述的主要內容的,也正因為對電氣元件和連接線有多種不同的描述方式,從而構成了電氣圖的多樣性。

◆圖形、文字和項目代號是電氣工程圖的基本要素。一個電氣系統或裝置通常由許多部件、組件構成,這些部件、組件或者功能模塊稱為項目。項目一般由簡單的符號表示,這些符號就是圖形符號,通常每個圖形符號都有相應的文字符號。在同一個圖上,為了區別相同的設備,需要設備編號,設備編號和文字符號一起構成項目代號。

◆電氣工程圖在繪制過程中主要采用功能布局法和位置布局法。功能布局法是指在繪圖時,圖中各元件的位置只考慮元件之間的功能關系,而不考慮元件實際位置的一種布局方法。電氣工程圖中的系統圖、電路圖采用的是這種方法;位置布局法是指電氣工程圖中的元件位置對應于元件實際位置的一種布局方法。電氣工程中的接線圖、設備布置圖采用的就是這種方法。

◆電氣工程圖具有多樣性。不同的描述方法,如能量流、邏輯流、信息流、功能流等,形成了不同的電氣工程圖。系統圖、電路圖、框圖、接線圖就是描述能量流和信息流的電氣工程圖;邏輯圖是描述邏輯流的電氣工程圖;功能表圖、程序框圖描述的是功能流。

1.1.2 電氣工程的分類

電氣工程應用十分廣泛,分類方法有很多種。電氣工程圖主要用來表現電氣工程的構成和功能,描述各種電氣設備的工作原理,提供安裝接線和維護的依據。從這個角度來說,電氣工程主要可以分為以下幾類。

1 電力工程

電力工程又分為發電工程、變電工程和輸電工程3類。

◆發電工程:根據不同電源性質,發電工程主要可分為火電、水電、核電這3類。發電工程中的電氣工程指的是發電廠中電氣設備的布置、接線、控制及其他附屬項目。

◆變電工程:升壓變電站將發電站發出的電能進行升壓,以減少遠距離輸電的電能損失;降壓變電站將電網中的高電壓降為各級用戶能使用的低電壓。

◆輸電工程:用于連接發電廠、變電站和各級電力用戶的輸電線路,包括內線工程和外線工程。內線工程是指室內動力、照明電氣線路及其他線路。外線工程是指室外電源供電線路,包括架空電力線路、電纜電力線路等。

2 電子工程

電子工程主要是指應用于家用電器、廣播通信、計算機等眾多領域的弱電信號設備和線路。

3 工業電氣

工業電氣主要是指應用于機械、工業生產及其他控制領域的電氣設備,包括機床電氣、工廠電氣、汽車電氣和其他控制電氣。

4 建筑電氣

建筑電氣工程主要是指應用于工業和民用建筑領域的動力照明、電氣設備、防雷接地等電氣工程,包括各種動力設備、照明燈具、電器以及各種電氣裝置的保護接地、工作接地、防靜電接地等內容。

1.1.3 電氣圖的組成

一張完整的電氣圖通常由以下幾部分組成,但根據復雜程度的不同圖紙的類型可以增加或減少。

1 目錄和前言

目錄是對某個電氣工程的所有圖紙編出目錄,以便檢索、查閱圖紙,內容包括序號、圖名、圖紙編號、張數、備注等;前言包括設計說明、圖例、設備材料明細表、工程經費概算等。

2 系統圖

系統圖就是用符號或帶注釋的框來表示系統或分系統的基本組成、相互關系及其主要特征的一種簡圖。它通常是電氣設計圖、電氣設計裝置圖或成套電氣設計圖紙中的第一張圖樣。系統圖可分不同層次繪制,可參照繪圖對象的逐級分解來劃分層次。它還可作為工程技術人員參考、培訓、操作和維修的基礎文件,使查閱者對系統、裝置、設備等有一個概略的了解,為進一步編制詳細的技術文件以及繪制電路圖、接線圖和邏輯圖等提供依據,也為進行有關計算、選擇導線和電氣設備等提供了重要依據。

例如,在工業電氣圖中用一般符號表示的電機控制系統如圖1?2所示,在建筑電氣圖中用一般符號表示的配電照明系統如圖1?3所示。

圖1?2 電機供電系統圖

圖1?3 配電線路照明系統圖

由圖1?2可以看出,三相交流電由自動釋放的負荷開關引入,自動釋放負荷開關同時為主電動機提供過載、短路、欠電壓保護。圖1?3是建筑電氣設計中的配電系統圖,從配電系統圖中可以看到導線型號、配電箱型號、總功率、計算電流、配電的分配情況等信息。

3 電路原理圖和電路圖

電氣原理圖是指用圖形符號詳細表示系統、分系統、成套設備、裝置、部件等各組成元件的連接關系的實際電路簡圖。

電路圖是表示電流從電源到負載的傳送情況和電氣元件的工作原理,而不考慮其實際位置的一種簡圖。電路原理圖和電路圖在繪制時應注意設備和元件的表示方法。

◆設備和元件采用符號表示。應以適當形式標注其代號、名稱、型號、規格、數量等。

◆設備和元件的工作狀態表示。設備和元件的可動部分通常應表示在非激勵或不工作的狀態或位置上。

4 接線圖

表示成套裝置、設備、電氣元件的連接關系,用以進行安裝接線、檢查、試驗與維修的一種簡圖或表格,稱為接線圖或接線表。接線圖主要用于表示電氣裝置內部元件之間及其外部與其他裝置之間的連接關系,它是便于制作、安裝及維修人員接線和檢查的一種簡圖或表格。

例如,圖1?4是電動機控制線路的主電路接線圖,它清楚地表示了各元件之間的實際位置和連接關系:電源(L1、L2、L3)由BLX?3×6的導線接至端子排X的1、2、3號,然后通過熔斷器FU1~FU3接至交流接觸器KM的主觸點,再經過繼電器的發熱元件接到端子排的4、5、6號,最后用導線接入電動機的U、V、W端子。

圖1?4 電機控制線路接線圖

5 平面圖

平面圖是表示電氣工程項目中電氣設備、裝置和線路的平面布置圖,建筑電氣平面設備布置如圖1?5所示。

圖1?5 平面設備連線圖

操作技巧

為了表示電源、控制設備的安裝尺寸、安裝方法及控制設備箱的加工尺寸等,還必須有其他一些圖,這些圖與一般按正投影法繪制的機械圖沒有多大區別,通常可不列入電氣圖。

6 邏輯圖

邏輯圖是用二進制邏輯單元圖形符號繪制的,以實現一定邏輯功能的一種簡圖,可分為理論邏輯圖(純邏輯圖)和工程邏輯圖(詳細邏輯圖)兩類。理論邏輯圖只表示功能而不涉及實現方法,因此是一種功能圖;工程邏輯圖不僅表示功能,而且有具體的實現方法,因此它是一種電路圖,圖1?6所示為邏輯電路圖。

圖1?6 邏輯電路圖

7 產品電氣說明圖和其他電氣圖

生產廠家往往隨產品使用說明書附上電氣圖,供用戶了解該產品的組成和工作過程及注意事項,以及一些電源極性端的選擇,以達到正確使用、維護和檢修的目的。

上述電氣圖是主要常用的電氣圖,但對于較為復雜的成套裝置或設備,為了便于制造,有局部的大樣圖、印制電路板圖等。而若為了裝置的技術保密,往往只給出裝置或系統的功能圖、流程圖、邏輯圖等。所以,電氣圖的種類很多,但這并不意味著所有的電氣設備或裝置都應具備這些圖紙。根據表達的對象、目的和用途不同,所需圖的種類和數量也不一樣。對于簡單的裝置,可把電路圖和接線圖二合一,對于復雜裝置或設備應分解為幾個系統,每個系統也應有以上各種類型圖。總之,電氣圖作為一種工程語言,在表達清楚的前提下,越簡單越好。

1.1.4 繪制電氣圖的注意事項

在繪制電氣工程圖時應注意以下事項。

◆電氣圖必須保證電氣原理圖中各電氣設備和控制元件動作原理的實現。

◆電氣圖只標明電氣設備和控制元件之間的相互連接線路而不標明電氣設備和控制元件的動作原理。

◆電氣圖中的控制元件位置要依據它所在的實際位置繪制。

◆電氣圖中各電氣設備和控制元件要按照國家標準規定的電氣圖形符號繪制。

◆電氣圖中的各電氣設備和控制元件,其具體型號可標在每個元件圖形旁邊,或者畫表格說明。

1.2 電氣工程圖的制圖規則

電氣工程設計部門設計、繪制圖樣,施工單位按圖樣組織工程施工,所以圖樣必須有設計和施工等部門共同遵守的一定格式和一些基本規定、要求。這些規定包括建筑電氣工程圖自身的規定和機械制圖、建筑制圖等方面的有關規定。

1.2.1 了解圖紙格式

電氣圖紙的格式與機械圖紙、建筑圖紙的格式基本相同,通常由邊框線、圖框線、標題欄和會簽欄組成,其格式如圖1?7所示。

圖1?7 圖紙格式

圖中的標題欄相當于一個設備的銘牌,標示著這張圖紙的名稱、圖號、張次、制圖者、審核者等有關人員的簽名,其一般樣式如圖1?8所示。標題欄通常放在右下角位置,也可放在其他位置,但必須在本張圖紙上,而且標題欄的文字方向應與看圖方向一致。會簽欄是留給相關的水、暖、建筑、工藝等專業設計人員會審圖紙時簽名用的。

圖1?8 標題欄

1.2.2 圖紙幅面

電氣工程圖紙都是由邊框線、圖框線、標題欄、會簽欄組成的,如圖1?9所示。

圖1?9 圖紙規格

圖紙的幅面就是由邊框線所圍成的圖面。幅面尺寸共分A0~A5等六種,具體尺寸要求如表1?1所示。

表1?1 幅面及圖框格式(單位:mm)

根據需要可以對A3和A4號圖紙加長,加長幅面尺寸如表1?2所示。其余圖幅的圖紙均不允許加長。每個工程圖紙目錄和修改通知單采用A4圖幅,其余應盡量采用A1圖幅。每個工程圖幅應統一,如采用一種圖幅確有困難時,一個子項工程圖幅不得超過兩種。

表1?2 加長圖幅尺寸(單位:mm)

1.2.3 圖幅的分區

電氣圖上的內容有時是很多的,特別對于一些幅面大且內容復雜的圖,需要進行分區,以便在讀圖或更改圖的過程中,能迅速找到相應的部分。

圖幅分區的方法是將圖紙相互垂直的兩邊各自加以等分。分區的數目視圖的復雜程度而定,但要求每邊必須為偶數。每一分區的長度一般不小于15mm,不大于75mm;分區代號,豎邊方向用大寫拉丁字母從上到下編號,橫邊方向用阿拉伯數字從左往右編號。分區代號用字母和數字表示,字母在前,數字在后。

例如,圖1?10中熔斷器FU1在A5區。

圖1?10 圖幅分區

1.2.4 圖線和字體

電氣施工圖中圖線的形式、寬度、箭頭的要求介紹如下。

◆圖線的形式:實線(粗實線、細實線)、虛線、點畫線、雙點長畫線、折斷線、波浪線。

◆圖線的寬度:有0.18、0.25、0.35、0.5、0.7、1.0、1.4mm。

◆箭頭:有開口箭頭(主要用于表示電氣能量、電氣信號的傳遞方向)和實心箭頭(主要表示力、運動或可變性方向)。

◆指引線:用于注釋的對象,應為細實線,并在其末端加標記。

圖面上的漢字、字母和數字是電氣圖的重要組成部分,因此圖中的字體必須符合標準。一般漢字用仿宋體,字母、數字用直體。圖面上字體的大小,應視圖幅大小而定。字體的最小高度見表1?3。

表1?3 字體的最小高度

1.2.5 尺寸、比例和注釋詳圖

利用AutoCAD繪制完整的設計圖通常包括尺寸、比例和注釋詳圖等部分。各部分具體的特點如下。

1 比例

通常大部分電氣圖都是不按比例繪制的,但位置平面圖等一般按比例繪制或部分按比例繪制,其好處是在平面圖上測出兩點距離就可按比例值計算出兩者的距離,為導線的放線、設備的安裝等提供便利。

電氣圖常用的比例有:1:10、1:20、1:100、1:200、1:500等。

2 尺寸標注

尺寸標注由尺寸線、尺寸界線、尺寸起止點、尺寸數字四要素組成。通常尺寸標注主要有以下幾個規則。

◆物體的真實大小以圖樣上標注的尺寸數字為主。

◆圖樣上的尺寸數字,如沒有明確說明,一律以mm為單位。

◆圖樣中標注的尺寸,為該圖樣所示機件的最后完工尺寸。

◆物件的每一處尺寸,只標注一次,標注在反映該結構最清晰的圖形上。

◆一些特定的尺寸必須標注符號。例如,直徑用Φ、半徑用R

3 注釋詳圖

注釋:用來表達圖形符號不便表達或表達不清楚的含義。一般直接放在要說明的對象附近在所要說明的對象附近加標記,而將注釋放在圖中其他位置或另一頁。

詳圖:即用圖形來注釋,具體說就是把電氣裝置中某些零部件和連接點等結構、做法及安裝工藝要求等放大并詳細表示出來。

1.2.6 電氣圖布局的方法

電氣圖布局是用圖形符號、帶注釋的圍框或簡化外形表示電氣系統或設備的組成及其連接關系的一種圖。電氣圖布局是電氣圖的最主要表達形式,用以表達電氣系統的原理、結構等。電氣布局的方法主要有以下兩種。

1 圖線的布局

電氣圖的圖線一般用于表示導線、信號通路、連接線等,要求用直線,即橫平豎直,盡可能減少交叉和彎折。圖線的布局通常有:水平布局(如圖1?11所示)、垂直布局(如圖1?12所示)和交叉布局3種形式。

圖1?11 水平布局

圖1?12 垂直布局

2 元件的布局

元件的布局主要有功能布局法和位置布置法兩種。功能布局法是指元件或其部分在圖紙上的布置使得它們所表達的功能關系易于理解的布局方法。該表示方法常見方框圖中,每個塊表示一個功能。位置布置法是指元件在圖上的位置反映其實際相對位置的布局方法。

1.2.7 電氣識圖的一般要求

識讀電氣圖時,要弄清電氣圖的基本要求,例如,首先要掌握電氣圖的基本知識和國家標準,熟悉電氣圖中常用的圖形符號、文字符號、項目代號和回路標號以及電氣圖的基本構成、分類、主要特點,在此基礎上才能識讀電氣圖。識讀電氣圖一般要求如下。

1 從簡單到復雜

初學者識讀電氣圖要本著從易到難、從簡單到復雜的原則。一般來講,照明電路比電氣控制電路簡單,單項控制電路比系列控制電路簡單。復雜的電路都是簡單電路的組合,從識讀簡單的電路圖開始,弄清每一電氣符號的含義,明確每一電氣元件的作用,理解電路的工作原理,為識讀復雜電氣圖打下基礎。弄懂每部分后,再從局部到整體識讀整個電氣圖。

2 掌握基本的理論知識

在實際生產的各個領域中,所有電路如輸變配電、建筑電氣、電氣控制、照明、電子電路、邏輯電路等,都是建立在電工電子技術理論基礎之上的。電路圖通常有幾十乃至幾百個元器件,它們的連線縱橫交叉,形式變化多端,初學者往往不知道該從什么地方開始,怎樣才能讀懂它。其實電子電路本身著有很強的規律性,不管多么復雜的電路,經過分析可以發現,它是由少數幾個單元電路組成的。因此,要想準確、迅速地讀懂電氣圖,必須具備一定的電工電子技術基礎知識,這樣才能運用這些知識分析電路,理解圖紙所表達的內容。例如,分析圖1?13所示的橋式整流電路。

圖1?13 橋式整流電路

橋式整流電路的工作原理如下:當交流電的波形為正半周時,對D1、D3加正向電壓,D1、D3導通;對D2、D4加反向電壓,D2、D4截止。交流電壓為負值時,對D2、D4加正向電壓,D2、D4導通;對D1、D3加反向電壓,D1、D3截止。如此重復下去,結果在RF上便得到了全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖1?13中不難看出,橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值,比全波整流電路小一半。

3 了解圖形符號和文字符號代表的意義

圖形符號和文字符號以及項目代號、電氣接線端子標志等是電氣圖的知識,相當于看書識字、識詞,還要懂得一些句法、語法。圖形、文字符號很多,必須能熟記會用。可以根據個人所從事的工作和專業出發,識讀各專業共用和本專業專用的電氣圖形符號,然后再逐步擴大。并且可通過多看、多畫來加強大腦的印象和記憶。例如,圖1?14所示為高壓隔離器QS、圖1?15所示為高壓斷路器QF、圖1?16所示為避雷器F。

圖1?14 高壓隔離器

圖1?15 高壓斷路器

圖1?16 避雷器

4 掌握典型電路圖及電氣圖繪制的特點

典型電路一般是常見、常用的基本電路。如供配電系統中電氣主電路圖中最常見、常用的是單母線接線,由此典型電路可導出單母線不分段、單母線分段接線,而由單母線分段再進行區分就是隔離開關分段還是斷路器分段。再如,電力拖動中的啟動、制動,正反轉控制電路,聯鎖電路,行程限位控制電路。不管多么復雜的電路,總是由典型電路派生而來,或者由若干典型電路組合而成的。因此,熟練掌握各種典型電路,在識圖時有利于對復雜電路的理解,能較快地分清主次環節及與其他部分的相互聯系,抓住主要矛盾,從而能讀懂較復雜的電氣圖。

各類電氣圖都有各自的繪制方法和繪制特點。掌握電氣圖的主要特點及繪制電氣圖的一般規則,如電氣圖的布局、圖形符號及文字符號的含義、圖線的粗細、主輔電路的位置、電氣觸頭的畫法、電氣網與其他專業技術圖的關系等,并利用這些規律,就能提高識圖效率,進而自己也能設計制圖。由于電氣圖不像機械圖、建筑圖那樣直觀形象和比較集中,因而識圖時應將各種有關的圖紙聯系起來,對照閱讀。如通過系統圖、電路圖找聯系;通過接線圖、布置圖找位置。交錯識讀會收到事半功倍的效果。

1.3 了解電氣圖形符號

電路圖中的元器件、裝置、線路及其他安裝方法等,都是按簡圖形式繪制的。在一般情況下它們都是借用圖形符號、文字符號來表達的。我們閱讀電路圖時,首先要了解和熟悉這些符號的形式、內容、含義,以及它們之間的相互關系。這對于掌握更多的新電路和電路圖形符號是必不可少的,本節將簡單地了解一些常見的電氣圖形符號和文字符號。

1.3.1 電氣工程圖中常見的電路符號

在電氣工程圖中,各元件、設備、線路及其安裝方法都是以圖形符號、文字符號和項目符號的形式出現的。

常用的圖形符號主要有11類。

◆導線和連接器件。例如,通電線路導線、連接片、插頭和插座等。

◆無源元件。例如,電阻、電容、電感、壓電晶體等。

◆半導體管和電子管。例如,三極管、二極管、電子管、晶體閘流管等。

◆電能的發生和轉換。例如,發電機、電動機、變壓器、逆變器、整流器等。

◆開關控制和保護裝置。例如,觸點、壓力開關、溫度開關、熱敏開關、光敏開關等。

◆測量儀表、燈和信號器件。例如,電壓表、電流表、信號燈、指示燈等。

◆電信交換和外圍設備。例如,程序轉換機、交換機、接收機、發送機等。

◆電信傳輸介質。例如,電纜、光纖等。

◆電力、照明和電信布置。例如,信號接收器、線路故障指示燈等。

◆二進制邏輯單元。例如,與門、非門、或非門等。

◆模擬單元符號。例如,模擬限信號發生器、模擬衛星接收器等。

圖形符號的使用主要有,符號的選擇、大小、取向、組合、端子引出線等規則。

1.3.2 電氣設備常用圖形符號的特點

電氣設備符號完全不同于電氣圖用圖形符號,具有適用于各種類型的電氣設備或電氣設備部件,使操作人員了解其用途和操作方法的特點。此外設備用圖形符號的用途有識別、限定、說明、命令、警告、指示。標識在設備上的圖形符號,應告知使用者如下信息。

◆識別電器設備或其組成部分(如控制器或顯示器)。

◆指示功能狀態(如通、斷、警告)。

◆標識連接(如端子、接頭)。

◆提供包裝信息(如內容識別、裝卸說明)。

◆提供電氣設備操作說明(如警告、使用限制)。

1.3.3 電氣圖中常用的文字符號

文字符號適用于電氣技術領域中技術文件的編制,用以標明電子氣設備、裝置和元器件的名稱及電路的功能、狀態和特征。根據我國頒布的電氣圖用文字符號的國家標準《建筑電氣制圖標準》(新標準編號為GBT50786?2012)規定,文字符號采用大寫正體的拉丁字母,分為基本文字符號和輔助文字符號兩類。其中基本文字符號分為單字母和雙字母兩種。

1 單字母符號

單字母符號是按拉丁字母順序將各種電氣子設備、裝置和元器件分為23 大類,每一大類用一個專用單字母符號表示的如“R”表示電阻器類、“C”表示電容器類等,單字母符號應優先采用。

2 雙字母符號

雙字母符號是由一個表示種類的單字母符號與另一個字母組成的,其組合形式應以單字母符號在前,另一個字母在后的次序列出。如“TG”表示電源變壓器,“T”為變壓器單字母符號。只有在單字母符號不能滿足要求,需要將某一大類進一步劃分時,才采用雙字母符號,以便較詳細和具體地表達電氣設備、裝置和元器件等。

各類常用基本文字符號。如表1?4所示。

表1?4 常用電路文字符號

續表

續表

1.3.4 標志用圖形符號和標注用圖形符號

某些電氣圖上,標志用圖形符號和標注用圖形符號也是構成電氣圖的重要組成部分。

1 標志用圖形符號

標志用圖形符號主要包括:公共信息用標志符號、公共標志用符號、交通標志用符號、包裝儲運用符號等。安裝標高和建筑朝向符號,電氣位置圖均采用相對標高,一般采用室外某一平面為起始標高,例如圖1?17所示某幢樓一層平面作為零點而計算高度。電力、照明和電信布置圖等圖樣一般按上北下南、左西右東表示電氣設備或構筑物的位置和朝向。但在許多情況下需用方位標記表示其朝向,圖1?18所示為方位標記符號。

圖1?17 建筑標高

圖1?18 方位標記符號

2 標注用圖形符號

標注用圖形符號表示產品的設計、制造、測量和質量以保證整個過程中所涉及的幾何特征和制造工藝等。例如建筑電氣中常用的尺寸標注。圖1?19所示為建筑圖中的尺寸和軸線標注。

圖1?19 某建筑一層平面圖

1.4 了解電氣圖的表示方法

電氣圖可以通過線路、電氣元件、電氣元件觸點位置、元器件工作狀態以及元件接線端子等來表示,下面將分別進行介紹。

1.4.1 電氣線路的表示方法

實際的電氣工程是電氣圖上各種圖形符號之間的相互連線,可能是傳輸能量流、信息流的導線,也可能是表示邏輯流、功能流的某種圖線。一般來說按照電路圖中圖線表達相數的不同,連接線可分為多線表示法、單線表示法和綜合表示法(混合表示法)3種。

1 多線表示法

在電氣圖中,電氣設備的每根連接線各用一根圖線表示的方法,稱為多線表示法。一般大型設備用的都是三相交流電,接線大多是三線,圖1?20是電動機控制主電路,多線表示法能比較清楚地看出電路的工作原理,尤其是在各相或各線不對稱的場合下宜采用這種表示法。但由于多線表示法圖線太多,繪圖麻煩,特別是對于比較復雜的設備,交叉增多,反而使圖形顯得繁雜難以看懂,不利于工程技術人員施工,因此,多線表示法一般用于表示各相或各線內容的不對稱和要詳細表示各相或各線的具體連接方法的場合。

圖1?20 多線法表示圖例

2 單線表示法

在電氣圖中,電氣設備的兩根或兩根以上(三相系統使用的是三相交流電所以使用的導線是三根)連接線或導線,只用一根圖線表示的方法,稱為單線表示法。圖1?21是用單線表示的電動機控制電路圖。這種表示法主要適用于三相電路或各線基本對稱的電路圖中。單線表示法易于繪制,清晰易讀。它應用于三相或多線對稱或基本對稱的場合中。凡是不對稱的部分,例如三相三線或三相四線制供配電系統電路中的互感器、繼電器接線部分,則應在圖的局部畫成多線的圖形符號來標明,或另外用文字符號說明。

3 綜合表示法

在一個電氣圖中,一部分采用單線表示法,一部分采用多線表示法,稱為綜合表示法(也稱混合表示法),如圖1?22所示。為了表示三相繞組的連接情況,該圖用了多線表示法;為了說明兩相熱繼電器也用了多線表示法;其余的斷路器QF、熔斷器FU、接觸器KM1都是三相對稱的,所示采用單線表示。這種表示法具有單線表示法簡潔精練的優點,又有多線表示法描述精確、充分的優點。

圖1?21 單線法表示圖例

圖1?22 綜合法表示圖例

1.4.2 電氣元件的表示方法

一般情況下根據電氣元件、器件和設備的功能、特性、外形、結構、安裝位置及其在電路中的連接,在不同電氣圖中有不同的表示方法。電氣元件在電氣圖中完整的圖形符號的表示方法有:集中表示法、分開表示法、半集中表示法和項目代號表示方法4種,接下來將分別介紹4種表示方法。

1 集中表示法

把設備或成套裝置中的一個項目各組成部分的復合圖形符號,在簡圖上繪制在一起的方法,稱為集中表示法。在集中表示法中,各組成部分用機械連接線(虛線)互相連接起來,連接線必須是一條直線,圖1?23所示轉換開關控制電路,可見這種表示法只適用于簡單的電路圖。

2 分開表示法

分開表示法又稱為展開表示法,它是把同一項目中的不同部分、有功能聯系的元器件的圖形符號在簡圖上按不同功能和不同回路分散在圖上,并使用項目代號(文字符號)表示它們之間關系的表示方法。不同部分的圖形符號用同一項目代號表示,分開表示法可使圖中的點畫線少,避免圖線交叉,因而使圖面更簡潔清晰,而且給分析回路功能及標注回路標號也帶來了方便,在實際施工、檢修中也便于工程技術人員辨認。圖1?24所示為分開表示法示例。

圖1?23 集中表示法示例

圖1?24 分開表示法示例

3 半集中表示法

為了使設備和裝置的電路布局清晰、易于識別,把同一個項目(通常用在具有機械功能聯系的元器件)中某些部分的圖形符號在簡圖上集中表示,把某些部分的圖形符號在簡圖中分開布置,并用機械連接符號(虛線)把它們連接起來,稱為半集中表示法。在半集中表示法中,機械連接線可以彎折、分支和交叉,如圖1?25所示。

圖1?25 集中表示法示例

4 項目代號表示方法

采用集中表示法和半集中表示法繪制的元件,其項目代號只在圖形符號旁標出并與機械連接線對齊,見圖1?23中的“SA1~3”。采用分開表示法繪制的元件,其項目代號應在項目的每一部分自身符號旁標注。必要時,對同一項目的同類部件(如各輔助開關、各觸點)可加注序號。標注項目代號時應注意。

◆項目代號的標注位置應盡量靠近圖形符號。

◆圖線水平布局的圖,項目代號應標注在符號上方。圖線垂直布局的圖,項目代號應標注在符號的左方。

◆項目代號中的端子代號應標注在端子位置的旁邊。

◆對圍框的項目代號應標注在其上方或右方。

1.4.3 元件端子及其表示方法

在電氣工程圖中有時為了簡化和便于識讀電氣圖通常采用元件端子表示方法來表示元件之間的連接關系。本節將對元件端子及其表示方法進行簡單的介紹。

1 端子和圖形符號

在電氣元器件中,用以連接外部導線的導電元器件,稱為端子。端子分為固定端子和可拆卸端子兩種,固定端子用圖形符號“”或“”表示,可拆卸端子則用“”表示。裝有多個互相絕緣并通常對地絕緣的端子的板、塊或條,稱為端子板或端子排。端子板常用加數字編號的方框表示,如圖1?26所示。

圖1?26 端子排表示法

2 以字母、數字符號標志接線端子的原則和方法

電氣元器件接線端子標記由拉丁字母和阿拉伯數字組成,如KM1、FU1。也可不用字母而簡化成1、1.1或1的形式。接線端子的符號標志方法,通常應遵守以下原則。

單個元器件

單個元器件的兩個端點用連續的兩個數字表示,圖1?27所示的兩個接線端子分別用1 和2表示;單個元器件的中間各端子一般用自然遞增數字表示,圖1?27所示的保護開關中間的接線端子用3和4表示。

圖1?27 單個接線端子標志示例

相同元器件

如果電氣圖中多處出現幾個相同的元器件組合成一個組,則各個元器件的接線端子可按下述方式標識。

◆在數字前冠以字母,例如標識三相交流系統設備進線端子的字母等,如圖1?28所示。

◆若電氣圖中不需要區別不同相序時,或者容易區分時,可用數字標識,如圖1?29所示。

圖1?28 相同元件標志示例1

圖1?29 相同元件標志示例2

同類元器件組

同類元器件組用相同字母標志時,可在字母前(后)冠以數字來區別,如圖1?30所示。

圖1?30 同類元器件組端子標志示例

3 電氣接線端子的標志

電氣圖中與特定導線相連的電氣接線端子標志用的字母符號見表1?5,標志示例見圖1?31。

表1?5 接線端標志字母

圖1?31 電氣和特定導線相連接線端子的標志示例

4 元件端子代號的表示方法

端子代號是完整的項目代號的一部分,當項目有接線端子標記時,端子代號必須與項目上端子的標記相一致。端子代號常采用數字或大寫字母,特殊情況下也可用小寫字母表示。在許多電氣圖上,電氣設備、元器件和設備不但標注項目代號,還應標注端子代號。端子代號可按以下3種方式進行標注。

◆電阻器、繼電器、模擬和數字硬件的端子代號應標在其圖形符號輪廓線的外面。

◆符號輪廓線內的空隙留作標注有關元件的功能和注解,如關聯符、加權系數等。

作為示例,以下列舉了電阻器、求和模擬單元、與非功能模擬單元、編碼器的端子代號的標注方法。如圖1?32~圖1?35所示。

圖1?32 元件端子示例1

圖1?33 元件端子示例2

圖1?34 元件端子示例3

圖1?35 元件端子示例4

對用于現場連接、試驗和故障查找的連接器件(如端子、插頭和插座等)的每一連接點都應標注端子代號。例如,多極插頭插座的端子代號的標注方法,如圖1?36所示。

在畫有圍框的功能單元或結構單元中,端子代號必須標注在圍框內,以免被誤解,如圖1?37所示。

圖1?36 插座和插頭的端子代號標注

圖1?37 圍框端子代號標志示例

1.4.4 連接線的一般表示方法

在電氣線路圖中,各元件之間都是采用導線連接的,起到傳輸電能、傳遞信息的作用,所以讀圖者對連接線的表示應掌握以下要點。

1 導線的一般符號

一般的圖線可表示單根導線,見圖1?38,它也可用于表示導線組、電線、母線、絞線、電纜、線路及各種電路(能量、信號的傳輸等),并可根據情況通過圖線粗細、加圖形符號及文字、數字來區分各種不同的導線,圖1?39所示的母線,圖1?40、圖1?41所示的電纜等。

圖1?38 單根導線

圖1?39 母線

圖1?40 電纜明敷

圖1?41 電纜暗敷

2 導線根數的表示方法

電氣圖中對于多根導線,可以分別畫出,如圖1?42所示,也可以只畫一根圖線,這樣使圖紙更加美觀,但需加標志。當用單線表示幾根導線或導線組時,為表示導線實際根數,可在單線上加小短斜線(45°)表示;根數較少時(2~3根),用短斜線數量代表導線根數;若多于4根,可在小短斜線旁加注數字表示,如圖1?43所示。

圖1?42 導線多根畫出法

圖1?43 導線數字標注法

3 導線特征標注法

電氣圖中表示導線特征的方法通常有以下幾種。

在橫線上面標出電流種類、配電系統、頻率和電壓等;在橫線下面標出電路的導線數乘以每根導線截面積(mm2),當導線的截面不同時,可用“+”將其分開,如圖1?44所示。

表示導線的型號、截面、安裝方法等,可采用短劃指引線,加標導線屬性和敷設方法,如圖1?45所示。該圖表示導線的型號為BLV(鋁芯塑料絕緣線);其中3根截面積為35mm2,1根截面積為16mm2;敷設方法為穿焊接鋼管,焊接管管徑為20mm,墻內暗敷。

表示電路相序的變換、極性的反向、導線的交換等,可采用交換號表示。如圖1?46所示。

圖1?44 多導線標注

圖1?45 導線集中標注

4 圖線粗細的表示方法

在電氣圖中有時為了更加突出或區分電路、設備、元器件及電路功能,圖形符號及連接線可用粗細不同的圖線來表示。常見的有發電機、變壓器、電動機的圓圈符號不僅在大小,而且在圖線寬度上與電壓互感器和電流互感器的符號應有明顯區別。一般而言,電源主電路、一次電路、電流回路、主信號通路等采用粗實線;控制回路、二次回路、電壓回路等則采用細實線,而母線通常比粗實線還寬一些。電路圖、接線圖中用于標明設備元器件型號規格的標注框線及設備元器件明細表的分行、分列線均用細實線。

5 連接線的分組和標記

電氣圖中有時候為了方便看圖,對多根平行連接線應按功能分組。若不能按功能分組,可任意分組,但每組不多于三根,組間距應大于線間距。有時候為了看出連接線的功能或去向,可在連接線上方或連接線中斷處做信號名標記或其他標記,如圖1?47所示。

圖1?46 相序變更

圖1?47 連接線標記

6 導線連接點的標記

導線連接點有“T”形和多線的“十”形連接點。對“T”形連接點可不加實心圓點,如圖1?48所示,也可加實心圓點,如圖1?49所示;對“+”形連接點加實心圓點,如圖1?50所示。導線綜合連接必須加連接點,如圖1?51所示。

圖1?48 不加連接點

圖1?49 加連接點

圖1?50 十字連接

圖1?51 導線綜合連接

凡交叉而不連接的兩條或兩條以上連接線,在交叉處不得加實心圓點,并應避免在交叉處改變方向,也不得穿過其他連接線的連接點,如圖1?52和圖1?53所示。

圖1?52 錯誤的連接方式

圖1?53 正確的連接方式

7 連接線的中斷和連續表示法

電氣圖中為了表示連接線的接線關系和去向,一般采用連續表示法和中斷表示法兩種方法。連續表示法是將表示導線的連接線用同一根圖線首尾連通的表示方法。中斷表示法則是將連接線中間斷開,用符號,而且通常是文字符號及數字編號標注其去向的方法,以下是兩種方法的簡單介紹。

連接線的連續表示方法

連續線既可用多線也可用單線表示。當圖線太多(例如4條以上)時,為了避免線條太多,使圖面清晰,易畫易讀,一般的處理方法是對于多條去向相同的連接線常用單線表示法,但單線的兩端仍用多線表示。導線組的兩端位置不同時,應標注兩端相對應的文字符號,如圖1?54所示。當多線導線組相互順序連接時,可采用圖1?55所示的表示方式。

當導線匯入用單線表示的一組平行連接線時,在匯入處應折向導線走向,其方向應能易于識別連接線進入或離開匯總線的方向,而且每根導線兩端應采用相同的標記號,如圖1?56所示,即在每根連接線的末端注上相同的標記符號。

圖1?54 兩端位置不同連接方式

圖1?55 兩端對應的連接方式

圖1?56 匯入導線的表示方法

在簡單的電氣圖中當需要表示導線的根數時,可按圖1?57表示。這種形式在動力、照明平面布置或布線圖中較為常見,這種布置方式更加簡單、清晰,便于在實際施工和檢修中向工程技術人員提供直觀的線路走向。

連接線的中斷表示方法

在電氣圖中為了簡化線路圖或使多張圖采用相同的連接方法,連接線一般采用中斷表示法。單去向相同的導線組一般在中斷處的兩端標以相應的文字符號或數字編號,如圖1?58示。

圖1?57 導線簡單布置表示方法

圖1?58 相同導線組的中斷表示方法

兩功能單元或設備、元器件之間的連接線,用文字符號及數字編號表示中斷,中斷表示法的標注采用相對標注法,即在本元件的出線端標注去連接的對方元件的端子號。如圖1?59所示,A元件的1 號端子與B元件的2 號端子相連接,而A元件的2號端子與B元件的1 號端子相連接。

另外在電氣連接線穿越圖線較多的區域,應將連接線中斷,在中斷處加相應的標記,如圖1?60所示。

圖1?59 中斷表示法的相對標注

圖1?60 穿越圖面連接線線的表示方法

在同張圖中斷處的兩端應給出相同的標記號,并給出導線連接線去向的標記號,如圖1?61中的M標記號。對于不同張的圖,應在中斷處采用相對標記法,即中斷處標記名相同,并標注“圖序號/圖區位置”,圖1?62所示的中斷點M標記名,在第5號圖紙上標有“20/A1”,它表示中斷處與第20號圖紙的A行1列處的斷點連接;而在第20號圖紙上標有“5/A5”,它表示中斷處與第5號圖紙的A行5列處的斷點相連。

圖1?61 中斷表示法示例5號圖紙

圖1?62 中斷表示法示例20號圖紙

8 電氣接線端子和導線線端的識別

與特定導線直接或通過中間電器相連的電氣接線端子,應按表1?6中的字母進行標記。

表1?6 電氣特定端子的標記和特定導線線端的識別

只有當這些接線端子或導體與保護導體或接地導體的電位不等時,才采用這些識別標記。例如,按照字母數字符號標記的電氣端子和特定導線線端的相互連接可按圖1?63所示的方式連接。

圖1?63 電氣設備端子與特定導線連接示意圖

9 絕緣導線的標記

在電氣圖中對絕緣導線進行標記的目的是為了用以識別電路中的導線和已經從其連接的端子上拆下來的導線。我國國家標準對絕緣導線的標記進行了規定,但電氣(如旋轉電機和變壓器)端子的絕緣導線除外,其他設備(如電信電路或包括電信設備的電路)僅作參考。補充標記用于對主標記做補充,它是以每一根導線或線束的電氣功能為依據進行標記的系統。補充標記可以用字母或數字表示,也可采用顏色標記或有關符號表示。補充標記分為功能標記、相位標記和極性標記等。

功能標記

功能標記是指分別考慮每一根導線的功能(例如,開關的閉合或斷開、位置的表示、電流或電壓的測量等)的補充標記,或者一起考慮幾種導線的功能(例如,電熱、照明、信號、測量電路)的補充標記。

相位標記

相位標記是指表明導線連接到交流系統中某一相的補充標記,相位標記采用大寫字母或數字或兩者兼用表示相序。交流系統中的中性線必須用字母N標明,同時,為了識別相序,以保證正常運行和有利于維護檢修,導線標注顏色如表1?7所示。

表1?7 交流系統及直流系統中裸導線涂色

極性標記

極性標記是標明導線連接到直流電路中某一極性的補充標記。用符號標明直流電路導線的極性時,正極用“+”標記,負極用“(?)”標記,直流系統的中間線用字母M標明。如可能發生混淆,則負極標記可使用放在括號內的連字符“(?)”表示。

保護導線和接地線的標記

電氣圖中在任何情況下,字母符號或數字編號的排列應便于閱讀。它們可以排成列,也可以排成行,并應從上到下、從左到右、靠近連接線或元器件圖形符號進行排列。

10 接線文件

在閱讀電氣圖時,還需了解接線文件。接線圖和接線表簡稱接線文件。接線文件提供了各個項目,如元器件、組件及裝置之間實際連接的信息,可用于設備的裝配、安裝及維修。接線文件包含識別每一連接點及所用導線或電纜的信息。對端子接線圖和端子接線表只顯示出一端。有些接線文件還包含以下內容。

◆導線或電纜種類的信息,如型號、牌號、材料、結構、規格、絕緣顏色、電壓額定值、導線數及其他技術數據。

◆導線號或電纜號或項目代號。

◆連接點的標記或表示方法,如項目代號、端子代號、圖形表示法及遠端標記。

◆鋪設方式、走向、端頭處理、捆扎、絞合及屏蔽等說明或方法。

◆導線或電纜長度。

◆信號代號或信號的技術數據。

◆需補充說明的其他信息。

在工廠控制系統的電路圖中,主電路的表示是為了便于研究主控系統的功能。通常,采用單線表示法表示主電路或其中的一部分,必要時也可采用多線表示法。例如,表示互感器的連接時,應采用多線表示法。

1.4.5 電氣元件觸點位置和工作狀態的表示方法

電氣元器件和設備的觸點按其操作方式分為兩類:一類是靠電磁力或人工操作的觸點(如接觸器、繼電器、開關、按鈕等的觸點);一類是非電和非人工操作的觸點(如非電繼電器、行程開關等觸點)。這兩類觸點在電氣圖上有不同的表示方法。

1 電氣元件觸點位置的表示方法

電磁力或人工操作的觸點

◆同一電路中,在加電和受力后,各觸點符號的動作方向應取向一致。

◆當元件受激時,水平連接的觸點,動作向上;垂直連接的觸點,動作向右。

◆在用分開表示法表示的電路中,當觸點排列復雜而且沒有保持功能時,在加電和受力后,觸點符號的動作方向可不強調一致,觸頭位置可靈活運用。

◆用動合觸點符號或動斷觸點符號表示的半導體開關應按其初始狀態即輔助電源已合的時刻繪制。

對非電和非人工操作的觸點

◆用圖形表示。

◆用操作器件的符號表示。

◆用注釋、標記和表格表示。

2 元器件工作狀態的表示方法

元器件的工作狀態是指元器件和設備的可動部分應表示在非激勵或不工作的狀態或位置。主要有以下幾種工作狀態。

◆繼電器和接觸器在非激勵的狀態,其觸頭狀態是非電下的狀態。

◆斷路器、負荷開關和隔離開關在斷開位置。

◆溫度繼電器、壓力繼電器都處于常溫和常壓狀態。

◆帶零位的手動控制開關在零位置,不帶零位的手動控制開關在圖中規定的位置。

◆機械操作開關在非工作狀態或位置時的情況及機械操作開關在工作位置時的對應關系,一般表示在觸點符號的附近或另附說明。

◆多重開閉器件的各組成部分必須表示在相互一致的位置上,而不管電路的工作狀態。

◆事故、備用、報警等開關或繼電器的觸點應該表示在設備正常使用的位置,如有特定位置,應在圖中另加說明。

在電氣圖中一般對于元器件工作狀態的表示,還要將元器件技術數據、技術條件和說明進行標注。元器件的技術數據(如型號、規格等)一般標注在圖線符號的近旁。當元件垂直布置時,技術數據標在元件的左邊;當元件水平布置時,技術數據標在元件的上方。符號外邊給出的技術數據應放在項目代號的下面。

對于繼電器、儀表、集成塊等矩形符號或簡化外形的符號,則可標在方框內。另外,技術數據也可用表格的形式給出。“技術條件”或“說明”的內容應書寫在圖樣的右側,當注寫內容多于一處時,應按阿拉伯數字順序編號。如圖1?64~圖1?71所示。

圖1?64 整流橋標注表示方法

圖1?65 電容內容多于一處標注表示方法

圖1?66 電容水平標注表示方法

圖1?67 電容垂直標注表示方法

圖1?68 電阻水平標注表示方法

圖1?69 電阻垂直標注表示方法

圖1?70 變壓器標注表示方法

圖1?71 芯片塊標注表示方法

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