工程制图与CAD应用 课件 第13章 电气电路设计案例

第13章电气电路设计案例掌握控制电气基本知识与制图标准，精通四大核心设计案例，打造从理论到实战的系统化设计能力。2026/6/20目录电气设计：从理论基础到工程案例解析01电气设计基础

掌握电气原理图识读与制图国标规范，系统夯实理论根基02仿声驱鼠器设计

实战简单电子电路的器件选型、原理图绘制与焊接调试03CA6140车床控制

精通机床主电路、控制回路设计及故障排查方法04变电与输电工程

解析电力系统一次/二次图纸绘制与供配电系统设计05别墅电气工程实战

掌握住宅照明、配电、安防与智能化系统的综合设计13.1电气设计基础本章将阐述电气原理图的基本知识、国家制图标准以及跨专业协同制图的要求，为后续案例学习奠定坚实基础。13.1.1电气原理图的基本知识电气原理图是阐述电气设备工作原理、元件功能及相互连接关系的专业技术图纸。它将系统拆解为主电路（动力传输）、控制电路（逻辑指令）、保护与配电电路等模块，是电气设计、安装调试与故障检修的核心依据。经典案例：点动控制的逻辑原理点动控制是最基础的电气控制方式：合上电源开关S，三相电源接入控制回路；按下按钮SB，接触器KM线圈得电吸合，其常开主触点闭合，电动机M接通电源运转；松开SB后，KM线圈失电释放，主触点断开，电机即刻停止。这一逻辑实现了“按压即运行、松开即停止”的简易控制。电气设计制图是工程技术交流的通用语言，必须严格遵循国家现行标准规范。统一的制图规则是保障图纸可读性、施工准确性与跨专业协同的核心基础，涵盖标准依据、图面表达及计量规范等关键维度。电气制图需严格对标四项核心国家标准，构建合规的技术基准：

1.GB/T50001-2017《房屋建筑制图统一标准》：确立建筑工程制图的通用规则与基础；

2.GB/T50786-2012《建筑电气制图标准》：专项规范建筑电气领域的图示方法与要求；

3.GB/T4728系列《电气简图用图形符号》：统一各类电气元件、线路的标准化图形表达；

4.GB/T5226.1-2019《机械电气设备通用技术条件》：规范设备电气设计的通用技术要求。国家现行标准依据1图面表达与计量需遵循三大关键规范，确保图纸标准化：

•图线宽度：主电路采用0.7mm粗线突出主干，控制线路用0.25mm细线区分层级，主次清晰；

•文字样式：标题推荐宋体或黑体，正文用标准工程字体，字高控制在2.5mm~8mm，适配打印与阅读；

•计量单位：严格使用法定符号（如m、kW），规范大小写书写，禁止非标单位与符号混用。图面表达与计量规范213.1.2电气设计制图标准（通用规范）电气设计制图需遵循严格的专业规范体系，建筑电气与机械电气因应用场景不同，在图纸编排逻辑、设备编号规则及图面表达细节上各有标准。熟练掌握这些差异化规范，是确保工程图纸规范性、可读性与施工准确性的核心前提。核心遵循《建筑电气工程施工质量验收规范》等国标，图纸编排需严格按“设计说明→系统图→平面图→详图”的逻辑递进，保证读图的连贯性。配电箱编号采用层级化规则：照明配电箱标注为k-mAL-n，动力配电箱标注为k-mAP-n，其中k代表楼号、m代表楼层、n为同层同类型箱体的顺序号，该规则可清晰定位箱体的物理位置与功能属性，便于施工与后期运维识别。01建筑电气制图规范1以工业设备控制为核心，图纸编排顺序为“设计说明→系统原理图→布置图→接线图”，层层拆解设备的控制逻辑与安装要求。设备编号侧重功能标识：电机控制箱标注为MC-n，PLC控制柜标注为PLC-n（n为顺序号），直观体现设备类型。图面线条有明确区分规范：主电路采用粗实线绘制，突出电力传输的核心路径；控制电路采用细实线绘制，清晰展现信号控制逻辑，让电气原理的主次关系一目了然。02机械电气制图规范213.1.2电气设计制图标准（专业规范）13.2仿声驱鼠器电路原理图设计本案例将基于AutoCADElectrical2026，从零构建一款利用“天敌驱避”原理的电子仿声驱鼠器电路。通过实战演练，掌握电气元件的选型调用、线路连接绘制、原理图标准化标注等核心设计流程，学习实用的工业电气绘图技巧。本电路专为仿声驱鼠设计，核心由时间控制、声音发生和功率放大三大功能单元组成。通过NE555产生周期性触发信号，驱动KD-605释放模拟猫叫音频，再经LM386进行功率放大，最终由扬声器输出，形成自动化的驱鼠声波系统。01.三大核心功能模块●时间控制：由NE555时基电路构成多谐振荡器，输出周期性脉冲信号，精准控制发声的启停间隔与频率。

●音源产生：采用KD-605专用语音芯片，内置固化的猫叫模拟信号，接收触发后直接输出音频电信号。

●功率放大：LM386音频放大器将微弱信号进行功率提升，确保输出功率足以驱动扬声器发出清晰响亮的声音。02.电路自动工作流程接通电源后，NE555振荡器率先启动，输出方波脉冲；脉冲信号触发KD-605芯片工作，释放预设的猫叫音频信号；该信号输入LM386的信号输入端，经内部功率放大后，从输出端输送至扬声器（喇叭），将电信号转化为声波，实现“触发-发声-放大-播放”的自动化闭环工作。13.2.1电路设计原理绘制电气原理图的核心在于精准选择与规范放置元件。从新建项目框架开始，我们需结合国标库调用标准器件，同时针对专用集成电路（IC）进行手动绘制或外部符号导入，确保电路设计的准确性与规范性，为后续布线打下坚实基础。01项目搭建与标准元件插入首先启动AutoCADElectrical，新建名为“电子仿生驱鼠器”的项目文件及对应图纸，确立绘图基准。随后直接从软件内置的GB国家标准元件库中，快速检索并插入电阻、电容、二极管、电磁继电器等通用基础元件，利用标准库资源提升绘图效率与规范性。02专用IC绘制与外部符号导入针对NE555定时器、KD-5605语音芯片、LM386功率放大器等非标集成电路，需依据器件手册的引脚定义与电气图形规范手动绘制元件符号，确保引脚功能与连接关系准确。对于报警器（喇叭）等特殊外设，可直接从外部源文件导入预设的专业电气符号，补充元件库的个性化需求。13.2.2绘制原理图：选择元件13.2.2绘制原理图：添加导线导线是连接电路元件的“血管”，决定了电流的流向与电路的功能逻辑。在绘制过程中，不仅要实现电气连接，更要兼顾图纸的规范性与可读性，通过合理的走线和标记，让原理图成为清晰易懂的工程语言。核心操作：从连线到标注的完整流程01线路连接：使用【导线】命令从电源端起，依次连接各元件引脚，形成闭合回路，确保电气逻辑无误。02布局优化：动态调整元件位置，避免导线交叉，让走线平直简洁，提升原理图的视觉清晰度与美观度。03标记完善：在导线交点添加T形标记，并为关键节点配置线号，为后续电路调试与生产提供清晰依据。13.3CA6140车床电气设计本案例聚焦工业级CA6140卧式车床的电气控制系统设计，深入解析主回路、控制回路与照明回路的协同设计逻辑，掌握分模块设计与系统整合的核心方法，提升复杂工业设备电气方案的综合设计与实操能力。13.3.1车床主回路设计主回路是车床电气系统的“动力心脏”，主要负责为车床主轴电机、进给电机等共计3台电机提供稳定的三相电源，并集成了短路保护、过载保护及通断控制功能，是实现车床机械动作的能源基础。01母线与电源引入

绘制三相主回路母线，确立电源输入与分配的基准路径，确保载流量满足电机需求。02核心元件选型与布局

依次插入隔离开关、熔断器、接触器主触点、热继电器及电机模型，规范元件间距。03连接与模块化封装

完成动力线路连接后，将整个主回路保存为自定义“回路块”，便于后续工程直接调用。图示为CA6140型普通车床的标准主回路电路图，清晰展示了三台电机独立的供电保护支路与控制逻辑，是机床电气设计中最基础且核心的部分。控制回路是车床电气系统的“神经中枢”，核心目标是实现主轴电机的正反转切换、运行自锁及电气互锁保护。它通过按钮、交流接触器、热继电器等低压元件的逻辑组合，精准控制主回路的通断时序；同时通过接触器常闭触点实现电气互锁，配合按钮机械互锁，从根本上杜绝正反转接触器同时吸合引发的电源短路风险，保障设备稳定与操作安全。01/控制回路设计实施步骤①模块植入：插入已验证的主回路图块，作为动力电源与过载保护的基础载体。

②电源引接：从主回路断路器下口引出AC220V控制电源，串接熔断器实现短路防护。

③逻辑组态：依次布置停止/正转/反转按钮、接触器线圈及热继电器常闭触点，构建控制链路。

④互锁闭环：接入接触器常闭辅助触点实现电气互锁，完成正反转控制的安全闭环设计。13.3.2车床控制回路设计13.3.3照明指示回路的设计照明指示回路是机床电气系统的“五官”，承担着设备电源状态显示与操作区域照明的关键作用。为确保操作安全，该回路需采用安全低压供电，通过控制变压器将380V电压降至36V以下，兼具功能性与安全性双重要求，是保障机床稳定运行的基础辅助回路。关键设计步骤与实施规范01回路集成：插入已完成的机床控制回路功能块，作为照明系统的电源接入与逻辑控制基础。02安全降压：配置控制变压器，将380V工频交流电转换为36V安全低压，符合机床电气安全标准。03元件部署：接入照明控制开关、防水防尘工作灯及电源指示灯，实现照明的手动分控与状态可视化。04布线调试：按原理图完成变压器、开关、灯具与指示灯的线路连接，测试回路电压与负载状态，确保运行稳定。13.4变电和输送电工程图设计本案例将视野从单个设备扩展到整个电力系统，学习如何绘制10kV架空线路平面图和10kV变电所系统单线图，理解电能的传输与分配过程，掌握电力工程图的核心设计逻辑与规范。13.4.1绘制10kV架空线路平面图该图展示电能从35/10kV变电站出发，通过架空线路传输并最终降压的全过程，清晰呈现电力传输的拓扑走向、杆塔分布与关键节点的空间布局关系。01杆塔布置与基础绘制依据现场勘测数据，使用标准电气图块绘制并精准布置直线杆、耐张杆、转角杆及终端杆等各类杆塔；明确标注杆塔的型号、呼称高与基础形式，确保杆塔组立位置与地形、地貌及周边环境相适配，为线路路径规划提供可靠的空间基础。02路径绘制与信息标注利用多段线工具绘制连续的线路路径，妥善处理转角、跨越、交叉等复杂工况；精准标注电杆编号、档距、导线型号、安全系数及相位排列等关键参数，同时补充接地装置、金具配置与防雷设施等注释，确保图纸信息完整、规范且可追溯。变电所系统单线图是电力设计的核心蓝图，它以简洁的单线形式，清晰展示了从10kV高压电源接入、变压器降压到0.4kV低压配电的全过程，是工厂与建筑电力供应的“脉络图”，也是施工与运维的重要依据。01.系统单线图的设计规范与要素绘制时需遵循电气制图标准：采用粗实线凸显汇流排与母线主干；精准布置隔离开关、断路器、变压器等核心设备符号；完整绘制高低压侧的连接回路，并标注设备型号、回路编号及额定电压电流等关键参数，确保图纸的规范性与实用性。02.图纸的核心作用与应用场景该图纸是变电所工程施工、设备安装的直接依据，也是后期运维管理的“导航图”。它帮助运维人员快速理解电能分配路径，高效排查电力故障，同时为系统的负荷调整、扩容改造及安全评估提供直观的可视化支撑，是保障电力系统可靠运行的基础。13.4.2绘制10KV变电所系统单线图13.5案例四：某别墅建筑电气工程图设计本案例将聚焦民用建筑领域，综合设计一个别墅项目的配电系统图、干线图、强电平面图和弱电平面图，全面掌握建筑电气设计流程。别墅电气设计的核心在于构建清晰的电力分配逻辑，配电系统图与干线图是电气设计的骨架，分别从横向回路分配与纵向楼层输送两个维度，奠定了用电安全与合理配置的基础。1配电系统图：全屋电力的总览规划展示从总进线到各分路的完整配电方案，涵盖总开关选型、漏电保护配置、分路断路器参数设定及各回路功能分配（如照明、空调、普通插座、厨房卫浴专用回路等）。它是全屋电力分配的“总纲”，决定了用电的安全性与负荷均衡性，需依据别墅户型面积、电器功率总和及未来扩容需求进行科学设计。系统图示例：直观呈现各回路的容量配置与保护参数，是电气施工的核心依据。2配电干线图：垂直空间的电力骨架呈现别墅垂直空间的电力分配层级，体现由底向上的电力递送逻辑，清晰连接首层总配电箱与各楼层分配电箱的干线走向、线缆规格及敷设方式。它解决了多层建筑中电力传输的损耗与压降问题，保障各楼层用电的稳定性，是实现分层控制与独立管理的关键图纸。干线图示例：清晰标注垂直布线的线缆型号与走向，确保多层电力输送稳定。13.5.1配电系统图与配电干线图电气平面设计是室内装修与建筑施工的核心环节，分为强电与弱电两大系统。强电系统承载电力输送与能源分配，保