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第二章 电气识图电气控制系统是由电动机和若干电气元件按照一定要求连接组成，以便完成生产过程控制特定功能的系统。为了表达生产机械电气控制系统的组成及工作原理，同时也便于设备的安装、调试和维修，而将系统中各电气元件及连接关系用一定的图样反映出来，在图样上用规定的图形符号表示各电气元件，并用文字符号说明各电气元件，这样的图样叫做电气图。常用的电气图包括：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图，这三种图相互依存、相互联系，又各有不同的用途，能够正确识读某电气控制系统电气图，才能对该系统的工作原理和系统的构成有很好地了解，才能正确应用和维护该系统。同样在设计某电气控制系统时，只有正确绘制电气图，才能构成完整的控制系统，详尽准确地表达设计意图，完成所要求的控制功能。第一节 学习目的和要求一、学习目的1.了解电气图的分类。2.熟悉各电器元件规定的图形符号相应的文字符号。3.熟悉电气原理图的绘制方法。4.熟练掌握电气原理图的识读二、参考课时第一章授课内容总学时理论学时实训学时第一节电气图的常用符号12第二节电气图的绘制第三节电气原理图的识读1合 计422三、学习要求1. 能了解电气图的分类几各种图的含义和作用，及明确电气原理图的重要性。2懂得统一图形符号、文字符号和各种标记的重要性。3学会绘制电气原理图，掌握绘制原则、图面区域的划分及有关注意事项。4学会分析电气原理图，熟练掌握识图要点、识图步骤。第二节 学习与训练指导本章要点l 学习电气图的分类l 重点学习电气原理图的绘制。l 学习电气原理图的识读原则。本章难点l 电气图的绘制特点。本章主要学习电气图的统一符号以及电气图的定义和分类，着重掌握电气原理图的绘制原则和识读要点。一、重点内容：（一） 电气图中的统一符号学习本章后应正确理解和熟练记忆一部分常用低压电器的图形符号和文字符号的国家统一标准。1图形符号用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号含有符号要素、一般符号和限定符号。符号要素是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形结合才构成一个设备或概念的完整符号；一般符号用以表示一类产品和此类产品特征的一种简单的符号；限定符号是一种加在其他符号上提供附加信息的符号。运用图形符号绘制电气图时应注意： 符号尺寸大小、线条粗细依国家标准可放大与缩小，但在同一张图样中，统一符号的尺寸应保持一致，各符号之间及符号本身比例应保持不变。 标准中示出的符号方位，在不改变符号含义的前提下，可根据图面布置的需要旋转，或成镜像位置，但是文字和指示方向不得到置。 大多数符号都可以附加上补充说明标记。 对标准中没有规定的符号，可选取GB4728电气图常用图形符号中给定的符号要素、一般符号和限定符号，按其中规定的原则进行组合。 2文字符号用于电气技术领域中技术文件的编制，也可以标注在电气设备、装置和元器件上或近旁，以表示电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特性。文字符号包括基本文字符号、辅助文字符号。基本文字符号有单字母符号与双字母符号两种：单字母符号按拉丁字母顺序将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个专用单字母符号表示；双字母符号由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，且以单字母符号在前，另一个字母在后的次序排列。辅助文字符号辅助文字符号用来表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征。3接线端子标记方法包括对三相交流电源、电动机主电路、控制电路、电动机绕组的标记方法。 （二） 电气图的绘制电气图一般分为电气系统图和框图、电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图、功能图等。本章重点学习常用的电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图这三种图的定义和作用。特别着重于掌握其中的电气原理图的绘制原则、绘制方法及有关事项。简单了解电器元件布置图、电气安装接线图的主要内容及绘制原则。1电气原理图是为了便于阅读和分析控制线路工作原理而绘制的。其主要形式是把一个电气元件的各部件以分开的形式进行绘制，因此电路结构简单、层次分明，适用于研究和分析控制系统的工作原理。其绘制原则、绘制方法及有关事项如下：（1）电气原理图中的电器元件按未通电、没有受外力作用时的状态、没有发生机械动作时的位置而绘制。（2）主电路、控制电路和辅助电路应分开绘制。主电路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图的右侧，控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。（3）使触点动作的外力方向必须是：当图形垂直放置时为从左到右，即垂线左侧的触点为常开触点，垂线右侧的触点为常闭触点；当图形水平放置时为从下到上，即水平线下方的触点为常开触点，水平线上方的触点为常闭触点。（4）动力电路的电源电路绘成水平线，受电的动力装置（电动机）及其保护电器支路应垂直与电源电路。（5）为读图方便，图中自左而右或自上而下表示操作顺序，并尽可能减少线条和避免线条交叉（6）图中有直接电联系的交叉导线的连接点（即导线交叉处）要用黑圆点表示。无直接电联系的交叉导线，交叉处不能画黑圆点。（7）原理图上应标明各个电源的电压值、极性或频率和相数；某些元件、器件的特性；不常用的电器的操作方式和功能。（8）在原理图的上方将图分成若干图区，并标明该区电路的用途与作用；在继电器、接触器线圈下方列有触点表，以说明线圈和触点的从属关系。电气安装接线图是为安装电气设备和电气元件进行配线或检修电气故障服务的。在图中显示出电气设备中各个元件的实际空间位置与接线情况。接线图是根据电器位置布置最合理、连接导线最方便且最经济的原则来安排的。故障维修时通常由原理图分析电路原理、判断故障，由接线图确定故障部位。（1）按国标规定，所有器件的接线端子和互联端子必须位于维修台之上至少0.2m初，以便装拆导线。（2）图中一律用细实线绘制，并清楚地表明各电器元件的接线关系和接线走向。接线图的接线关系有两种画法： 直接接线法。直接画出两元件之间的接线。它适用于电气系统简单、电器元件少、接线关系简单的场合。 符号标准接线法。仅在电器元件接线端处标注符号，以表明相互连接关系。它适用于电气系统复杂、电器元件多、接线关系较为复杂的场合。（3）按规定清楚地标注配线导线的型号、规格、截面积和颜色。（4）接线板上各接点按接线号顺序排列，并将动力线、交流控制线、直流控制线等分类排开。3电器元件布置图表明了电气设备上所有电器元件的的实际位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料。电器元件布置图可根据电气设备的复杂程度集中绘制或分别绘制。（1）按国标规定，电气柜内电器元件必须位于维修台之上0.4 2m。（2）电气柜内按照用户要求制作的电气装置，最少要留出10%的备用面积，以供装置改进或局部修改。（3）电气柜的门上，除了人工控制开关、信号和测量部件外，不能安装任何器件。（4）电源开关最好安装在电气柜内右上方，其操作手柄应装在电气柜前面或侧面。电源开关上方最好不安装其他电器。（5）发热元件安装在电气柜内的上方，并注意将发热元件和感温元件隔开，以防误动作。（6）应尽量将外形与结构尺寸相同或相近的电气元件安装在一起，既便于安装和布线处理，又使电气柜内的布置整齐美观。（三） 电气原理图的识读熟练识读电气原理图，是掌握设备正常工作状态、迅速处理电气故障的必不可少的环节。本章重点学习电气原理图的读图步骤和读图方法，通过读图练习深化对电气原理图的识读过程，并掌握对常见故障的分析步骤和分析方法。在阅读电气原理图时，必须熟悉图中各器件符号和作用。阅读主电路时，应该了解主电路有哪些用电设备（如电动机、电炉等），以及这些设备的用途和工作特点。并根据工艺过程，了解各用电设备之间的相互联系，采用的保护方式等。在完全了解主电路的这些工作特点后，就可以根据这些特点再去阅读控制控制电路。阅读控制电路时，一般先根据主电路接触器主触点的文字符号，到控制电路中去找与之相应的吸引线圈，进一步弄清楚电机的控制方式。这样可将整个电气原理图划分为若干部分，每一部分控制一台电动机。另外控制电路以办事依照生产工艺要求，按动作的先后顺序，自上而下、从左到右、并联排列。因此读图时也应当自上而下、从左到右，一个环节、一个环节地进行分析。对于机、电、液配合得比较紧密的生产机械，必须进一步了解有关机械传动和液压传动的情况，有时还要借助于工作循环图和动作顺序表，配合电器动作来分析电路中的各种联锁关系，以便掌握其全部控制过程。最后阅读照明、信号指示、监测、保护等各辅助电路环节。对于比较复杂的控制电路，可按照先简后繁，先易后难的原则，逐步解决。因为无论怎样复杂的控制线路，总是由许多简单的基本环节所组成。阅读时可将他们分解开来，先逐个分析各个基本环节，然后再综合起来全面加以解决。概括地说，阅读的方法可以归纳为：从机到电、先“主”后“控”、化整为零、连成系统。 二、难点分析： 电气图不同于制造行业的加工图纸，它只是一种简图，不是严格按照几何尺寸和绝对位置测绘的，而使用规定的图形符号、文字符号和图线来表示系统的组成及连接关系。电气图的主要描述对象是电器元件和连接线。连接线可用单线法或多线法表示，两种表示法在同一张图上可以混用。电器元件在图中可以采用集中表示法、半集中表示法、分开表示法来表示。集中表示法是把同一个电器元件的各组成部分的图形符号绘制在一起的方法。分开表示法是把同一个电器元件的各组成部分的图形符号分开布置，有些部分绘制在主电路，有些部分则绘制在控制电路。半集中表示法介于上述两种方法之间，在图中将一个电器元件的某些部分的图形符号分开绘制，并用虚线表示其相互关系。绘制电气图时一般采用机械制图规定的基本线条中的四种如表21所示，线条的粗细应一致，有时为了区别某些电路功能，可以采用不同粗细的线条，如主电路用粗实线表示，而辅助电路用细实线表示。电气图在保证图面布置紧凑、清晰、使用方便的前提下，图样幅面应按照国家标准推荐的两种尺寸系列，即基本幅面尺寸系列和加长幅面尺寸系列来选取，如表22所示。表21 图线及其应用序号图线名称 一般应用 1 实线基本线，简图主要内容用线，可见轮廓线，可见导线 2 虚线辅助线，屏蔽线，机械连接线，不可见轮廓线，不可见导线，计划扩展内容用线 3 点划线分界线，结构围框线，分组围框线 4 双点划线辅助围框线表22 电气图幅面尺寸系列基本幅面尺寸系列 加长幅面尺寸系列 代 号 尺寸 / mm 代 号 尺寸 / mm A0 841 X 1189A3 X 3420 X 891 A1594 X 841A3 X 4 420 X 1189 A2420 X 594A4 X 3297 X 630 A3297 X 420A4 X 4297 X 841 A4210 X 297A4 X 5 297 X 1051电气图中的图形符号和文字符号必须符合最新国家标准。图形符号在同一张图中，同一符号的尺寸应保持一致，各符号间及符号本身比例应保持不变。其符号方位可根据图面布置的需要旋转或成镜像位置。文字符号在图中不得倒置，基本文字符号不得超过两位字母，辅助文字符号不得超过三位字母，文字符号采用拉丁字母大写正体字。电气图中各电器接线端子用字母数字符号标记，三相交流电引入线采用L1、L2、L3、N、PE标记，直流系统的电源正、负线分别用L+、L标记。三相动力电路采用三相文字代号U、V、W的前面加上阿拉伯数字1、2、3等来顺序标记。控制电路采用阿拉伯数字编号标记。标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般按由上而下、从左至右的规律编号。凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所隔开的接线端点，都应标以不同的线号。三、学习方法：通过新旧国家标准的学习和比较，了解电气图形和文字符号的变化是存在的，但也是相对稳定的，电气图中根据国家标准，用统一的文字符号、图形符号及画法，是为了便于设计人员的绘图与现场技术人员、维修人员的识读。对照电气原理图的绘制原则，仔细研究书中电气原理图的实例，熟练掌握绘图过程中的有关事项，为控制线路设计的学习做好充分准备。研读电气原理图的读图要点和步骤，通过实例的分析，掌握读图的方法和故障分析的方法。四、训练要点：1熟记常用电气图形和文字符号。会将旧国标的电气图形和文字符号与新国标相对照。2按绘图原则绘制电气原理图，正确绘制动力电路的电源、主电路、控制电路和辅助电路。3会划分图区、正确标注相关符号和线号，会编制元器件清单。4识读电气原理图时，掌握电气原理图的主要部分是主电路和控制电路，主电路是从电源到电动机的电路，要了解主电路中有哪些是被控制的电动机和电器；控制电路是控制主电路工作的电路，识读时，应将控制电路从上到下、从左到右弄清每个环节，然后再分析各环节之间的联系；最后分析辅助电路。五、注意事项：实际应用中，电动机、各种电器元件的图形符号和文字符号应符合我国已颁布实施的有关国家标准，并且应当关注最新国家标准。电气原理图是用图形符号、文字符号、项目代号等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理，它结构简单、层次分明，适用于研究和分析电路工作原理、并可为寻找故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线图的依据，因此在设计部门和生产现场得到广泛应用，应当引起足够的重视。识读电气原理图时首先要弄清电气控制的基本要求和运行条件；在此基础上先读主电路，然后识读控制电路。特别注意图中所有电器的触点都是在线圈未通电或触点未受到机械外力作用时的状态，同一电器的各个部件在图中均用同一文字符号标注。第三节 习题与思考题选解一、教材中的习题解答2-1电气图中为什么要规定统一的文字符号和图形符号？答：为了便于设计人员的绘图与现场技术人员、维修人员的识读，必须根按照我国已颁布实施的有关国家标准，用统一的文字符号、图形符号及画法来绘制电气图。并且要随时关注最新国家标准中有关电器元件的文字符号与图形符号的更新，以便及时调整。2-2电气图分作哪几类？各有什么用途？答：将电气控制系统中各电气元件及连接关系用一定的图样反映出来，在图样上用规定的图形符号表示各电气元件，并用文字符号说明各电气元件，这样的图样叫做电气图，也称电气控制系统图。图中必须根据国家标准，用统一的文字符号、图形符号及画法，以便于设计人员的绘图与现场技术人员、维修人员的识读。常用的电气图包括：电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图。用图形符号、文字符号、项目代号等表示电路各个电气元件之间的关系和工作原理的图称为电气原理图。电气原理图结构简单、层次分明，适用于研究和分析电路工作原理、并可为寻找故障提供帮助，同时也是编制电气安装接线图的依据，因此在设计部门和生产现场得到广泛应用。根据电器元件的外形，并标出各电器元件的间距尺寸所绘制的图称电器元件布置图。电器元件布置图主要是表明电气设备上所有电器元件的的实际位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料，它不表达各电器的具体结构、作用、接线情况及工作原理。根据电路图及电器元件位置图绘制表示出各电气设备、电器元件之间的实际接线情况的图称电器安装接线图。电气安装接线图主要用于电气设备的安装配线、线路检查、线路维修和故障处理。在图中要并标注出外部接线所需的数据。2-3. 阅读电气原理图中的控制电路部分时，应当注意什么问题？答：控制电路有各种电器组成，主要用来控制主电路工作的。在阅读控制电路时，一般先根据主电路接触器主触点的文字符号，到控制电路中去找与之相应的吸引线圈，进一步弄清楚电机的控制方式。这样可将整个电气原理图划分为若干部分，每一部分控制一台电动机。另外控制电路以办事依照生产工艺要求，按动作的先后顺序，自上而下、从左到右、并联排列。因此读图时也应当自上而下、从左到右，一个环节、一个环节地进行分析。2-4. 电气原理图的阅读方法归纳起来是怎样的？如何理解其含义？答：概括地说，阅读电气原理图的方法可以归纳为：从机到电、先“主”后“控”、化整为零、连成系统这十六个字。也就是说对机、电、液配合得比较紧密的生产机械，必须进一步了解有关机械传动和液压传动的情况，有时还要借助于工作循环图和动作顺序表，配合电器动作来分析电路中的各种联锁关系，以便掌握其全部控制过程。还应当了解主电路有哪些用电设备（如电动机、电炉等），以及这些设备的用途和工作特点。并根据工艺过程，了解各用电设备之间的相互联系，采用的保护方式等，如各电动机是否有起动、反转、调速、制动等控制要求，需要哪些联锁保护，各电动机之间是否有起动和停止顺序方面的要求，了解主电路的这些工作特点后，根据这些特点再去阅读控制电路。控制电路由各种电器组成，可将整个控制电路划分为若干部分，每一部分控制一台电动机，读图时自上而下、从左到右，一个环节、一个环节地进行分析。最后再阅读照明、信号指示、监测、保护等各辅助电路环节，掌握整个设备的工作情况。对于比较复杂的控制电路，可按照先简后繁，先易后难的原则，逐步解决。因为无论怎样复杂的控制线路，总是由许多简单的基本环节所组成。阅读时可将他们分解开来，先逐个分析各个基本环节，然后再综合起来全面加以解决。2-5. 简述电气原理图分析的一般步骤。答： 结合典型线路分析电路，即按功能的不同分成若干局部电路。如果电路比较复杂，则可将与控制系统关系不大的照明电路、显示电路、保护电路等辅助电路暂时放在一边，先分析主要功能，再集零为整。结合基础理论分析电路，任何电气控制系统无不建立在所学的基础理论上，如电机的正反转、调速等是同电机学相联系的；交直流电源、电气元件以及电子线路部分又是和所学的电路理论及电子技术相联系的。应当应用所学的基础理论分析电路及控制线路中元件的工作原理。具体地说，电气原理图分析的一般步骤如下：第一、看电路图中的说明和备注，有助于了解该电路的具体作用。第二、划分电气原理图中的主电路、控制电路、辅助电路、交流电路和直流电路。第三、从主电路着手，根据每台电动机和执行器件的控制要求去分析控制功能。分析主电路时，采用从下往上看，即从用电设备开始，经控制元件，依次往电源看；分析控制电路时，采用从上往下，从左往右的原则，将电路化整为零分析局部功能。第四、再分析辅助控制电路、连锁保护环节等。最后，将各部分归纳起来全面掌握。二、补充习题及解答1绘制电气原理图时，各部分电路在图中的位置如何安排？答：电气原理图是为了便于阅读和分析控制线路工作原理而绘制的，主电路、控制电路和辅助电路应分开绘制，一般来说，主电路用垂直线绘制在图的左侧，控制电路用垂直线绘制在图的右侧，控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。 2在电气原理图中，各电器元件的触点如何绘制？答：通常绘制电气原理图时，所有电器元件的触点均按未通电、没有受外力作用时的状态、没有发生机械动作时的位置而绘制，如继电器、接触器的触点按线圈未通电时的状态绘制；按钮、行程开关的触点按不受外力作用时的状态绘制。使触点动作的外力方向必须是：当图形垂直放置时为从左到右，即垂线左侧的触点为常开触点，垂线右侧的触点为常闭触点；当图形水平放置时为从下到上，即水平线下方的触点为常开触点，水平线上方的触点为常闭触点。3电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图这三种图各有什么作用？三者之间有什么关系？答：电气原理图是为了便于阅读和分析控制线路工作原理而绘制的，电路结构简单、层次分明，适用于研究和分析控制系统的组成及工作原理,可为寻找故障提供帮助；电器元件布置图表明了电气设备上所有电器元件的的实际位置，为电气设备的安装及维修提供必要的资料；电气安装接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理，是为安装电气设备和电气元件进行配线或检修电气故障服务的。电气原理图和电器元件布置图是绘制电气安装接线图的依据，电气安装接线图便于设备的接线与调试；查找故障时，通常由电气原理图分析电路原理、判断故障，由电气接线图确定故障部位。第四节 实训范例 一、实训目的熟悉电气图的常用符号。了解电气原理图的组成。了解电气图中三个图之间的关系及绘图原则。 二、实训要求熟记电气图常用的图形符号与文字符号。能对电气原理图进行图面分区和接点标记。能根据给定的电气原理图绘制电器元件布置图。三、实训内容1电气图的图形符号与文字符号（1）在实训表21中画出两种时间继电器的线圈与两种触点的图形符号实训表21 时间继电器的线圈与触点的图形符号 线圈瞬时触点延时触点文字符号通电延时时间继电器KT断电延时时间继电器（2）在实训表22中画出电流继电器线圈与触点的图形符号实训表22 电流继电器的线圈与触点的图形符号线圈触点文字符号过电流继电器KI欠电流继电器（3）在实训表23中画出交流接触器线圈与触点的图形符号实训表23 交流接触器的线圈与触点的图形符号线圈主触点辅助触点文字符号接触器KM（）在实训表24中画出按钮和行程开关的图形符号，正确区分两种器件实训表24 按钮和行程开关的图形符号常开触点常闭触点复合触点文字符号按钮SB行程开关SQ按钮和行程开关的区别在于：按钮是靠手指按下时触点动作，松开手指后触点复位。而行程开关工作原理与其相似，只是其触头的动作不是靠手指的按压的手动操作，而是利用生产机械某些运动部件上的挡块碰撞或碰压使触头动作，以此来实现接通或分断某些电路，使之达到一定的控制要求。2如实训图2.1为某机床的电气原理图，要求： （1）试对该图进行图面分区和接线标记。 （2）绘制出电气元件位置图。 （3）列出元器件清单。 实训图2.1某机床的电气原理图答：（1）对该图进行图面分区和接线标记：A. 图区的划分：为了便于阅读查找，在图纸的下方（或上方）沿横坐标方向划分，并用数字1、2、3标明图区，再图区编号的上方表明该区的功能，如1图区所对应的是“电源开关”，使读者清楚地知道某个元件或某部分电路的功能，以便于理解整个电路的工作原理。B