第1章 电气工程制图概述 电气工程图是一类示意性图纸，它主要用来描述电气设备或系统的工作原理，以及有关组成部分的连接关系。在国家颁布的工程制图标准中，对电气工程图的制图规则做了详细的规定。本章将介绍电气工程图的基础知识、绘图的一般规则。通过本章的学习，读者将对电气工程和电气工程图有一个初步认识。 通过本章的学习，读者应了解和掌握以下内容： 了解电气工程图的分类与特点 熟悉电气工程CAD制图规范 了解电气符号的构成与分类 1.1 电气工程图的分类与特点 由于电气工程图的使用非常广泛，几乎遍布工业生产和日常生活的各个环节。本节根据电气工程的应用范围介绍电气工程的大致分类，并介绍其应用特点。 1.1.1 电气工程的分类 电气工程应用十分广泛，分类方法有很多种。电气工程图主要用来表现电气工程的构成和功能，描述各种电气设备的工作原理，提供安装接线和维护的依据。从这个角度来说，电气工程主要可以分为以下几类： 1. 电力工程 电力工程又分为发电工程、变电工程和输电工程3类，分别介绍如下： (1) 发电工程。根据不同电源性质，发电工程主要可分为火电、水电、核电这3类。发电工程中的电气工程指的是发电厂电气设备的布置、接线、控制及其他附属项目。 (2) 变电工程。升压变电站将发电站发出的电能进行升压，以减少远距离输电的电能损失；降压变电站将电网中的高电压降为各级用户能使用的低电压。 (3) 线路工程。用于连接发电厂、变电站和各级电力用户的输电线路，包括内线工程和外线工程。内线工程指室内动力、照明电气线路及其他线路。外线工程指室外电源供电线路，包括架空电力线路、电缆电力线路等。 2. 电子工程 电子工程主要是指应用于家用电器、广播通信、计算机等众多领域的弱电信号设备和线路。 3. 工业电气 工业电气主要是指应用于机械、工业生产及其他控制领域的电气设备，包括机床电气、工厂电气、汽车电气和其他控制电气。 4. 建筑电气 建筑电气工程主要是应用于工业和民用建筑领域的动力照明、电气设备、防雷接地等，包括各种动力设备、照明灯具、电器以及各种电气装置的保护接地、工作接地、防静电接地等。 1.1.2 电气工程图的组成 一般而言，一项电气工程的电气图通常由以下几部分组成。 1. 目录和前言 (1) 目录。目录是对某个电气工程的所有图纸编出目录，以便检索、查阅图纸，内容包括序号，图名、图纸编号、张数、备注等。 (2) 前言。前言包括设计说明、图例、设备材料明细表、工程经费概算等。 2. 电气系统图和框图 电气系统图和框图主要表示整个工程或者其中某一项目的供电方式和电能输送的关系，亦可表示某一装置各主要组成部分的关系。例如：电气一次主接线图、建筑供配电系统图、控制原理框图等。 3. 电路图 电路图主要表示某一系统或者装置的工作原理。如机床电气原理图、电动机控制回路图、继电保护原理图等。 4. 安装接线图 安装接线图主要表示电气装置的内部各元件之间以及其他装置之间的连接关系，便于设备的安装、调试及维护。 5. 电气平面图 电气平面图主要表示某一电气工程中的电气设备、装置和线路的平面布置。它一般是在建筑平面的基础上绘制出来的。常见的电气平面图主要有线路平面图、变电所平面图、弱电系统平面图、照明平面图、防雷与接地平面图等。 6. 设备布置图 设备布置图主要表示各种设备的布置方式、安装方式及相互间的尺寸关系，主要包括平面布置图、立面布置图、断面图、纵横剖面图等。 7. 设备元件和材料表 设备元件和材料表是把某一电气工程中用到的设备、元件和材料列成表格，表示其名称、符号、型号、规格和数量等。 8. 大样图 大样图主要表示电气工程某一部件的结构，用于指导加工与安装，其中一部分大样图为国家标准图。 9. 产品使用说明书用电气图 电气工程中选用的设备和装置，其生产厂家往往随产品使用说明书附上电气图，这种电气图也属于电气工程图。 10. 其他电气图 在电气工程图中，电气系统图、电路图、安装接线图和设备布置图是最主要的图。在一些较复杂的电气工程中，为了补充和详细说明某一方面，还需要一些特殊的电气图，例如逻辑图、功能图、曲线图、表格等。 1.1.3 电气工程图的特点 (1) 简图是电气工程图的主要表现。简图是采用标准的图形符号和带注释的框或者简化外形表示系统或设备中各组成部分之间相互关系的一种图。电气工程中绝大部分采用简图的形式。 (2) 元件和连接线是电气工程图描述的主要内容。一种电气设备主要由电气元件和连接线组成。因此，无论电路图、系统图，还是接线图和平面图都是以电气元件和连接线作为描述的主要内容。也正因为对电气元件和连接线有多种不同的描述方式，从而构成了电气图的多样性。 (3) 图形、文字和项目代号是电气工程图的基本要素。一个电气系统或装置通常由许多部件、组件构成，这些部件、组件或者功能模块称为项目。项目一般由简单的符号表示，这些符号就是图形符号。通常每个图形符号都有相应的文字符号。在同一个图上，为了区别相同的设备，需要设备编号。设备编号和文字符号一起构成项目代号。 (4) 电气工程图在绘制过程中主要采用功能布局法和位置布局法。功能布局法指在绘图时，图中各元件的位置只考虑元件之间的功能关系，而不考虑元件的实际位置的一种布局方法。电气工程图中的系统图、电路图采用的是这种方法。位置布局法是指电气工程图中的元件位置对应于元件的实际位置的一种布局方法。电气工程中的接线图、设备布置图采用的就是这种方法。 (5) 电气工程图具有多样性。不同的描述方法，如能量流、逻辑流、信息流、功能流等，形成了不同的电气工程图。系统图、电路图、框图、接线图就是描述能量流和信息流的电气工程图；逻辑图是描述逻辑流的电气工程图；功能表图、程序框图描述的是功能流。 1.2 电气工程CAD制图规范 本节根据国家标准GB/18135-2000《电气工程CAD制图规则》中常用的有关规定，介绍电气工程制图的规范。 1.2.1 图纸格式 图幅是指图纸幅面的大小，所有绘制的图形都必须在图纸幅面以内。GB/18135-2000《电气工程CAD制图规则》包含了电气工程制图图纸幅面及格式的相关规定，绘制电气工程图纸时必须遵照此标准。 1. 图纸幅面 图幅分为横式幅面和立式幅面，国标规定的机械图纸的幅面有A0~A4五种。绘制机械图纸时，应该优先采用表1-1中所规定的图纸基本幅面。 表1-1 图纸幅面及图框格式尺寸 幅面代号 A0 A1 A2 A3 A4 B×L 841×1189 594×841 420×594 297×420 210×297 e 20 10 c 10 5 a 25 必要时，可以使用加长幅面。加长幅面的尺寸，按选用的基本幅面大一号的幅面尺寸来确定。例如A2×3的幅面，按A1的幅面尺寸确定，即e为20(或c为10)，具体选择时可参考图1-1。 图1-1 图纸幅面尺寸 2. 图框 根据布图需要，图纸能横放，也能竖放。图纸四周要画出画框，以留出周边。图框分需要留装订边的图框和不留装订边的图框，这两种图框的尺寸如表1-1所示。图1-2和图1-3分别为这两种图框的图样示例。 (a) (b) 图1-2 留有装订边图样的图框格式 (a) (b) 图1-3 不留有装订边图样的图框格式 3. 标题栏 标题栏一般由名称及代号区、签字区、更改区及其他区组成，用于说明图的名称、编号、责任者的签名，以及图中局部内容的修改记录等。各区的布置形式有多种，而且不同的单位，其标题栏也各有自己的特色。本书根据幅面的大小推荐两种比较通用的格式，分别如图1-4和图1-5所示。 图1-4 设计通用标题栏(A0和A1幅面) 图1-5 设计通用标题栏(A2、A3和A4幅面) 1.2.2 图线 不同的机械图纸，对图线、字体和比例有不同的要求。国标对电气工程图纸的图线、字体和比例做出了相应的规定。 1. 基本图线 根据国标规定，在电气工程制图中常用的线型有实线、虚线、点画线、双点画线、波浪线、双折线等，如表1-2所示。 表1-2 15种基本线型的代号、型式及名称 代号No. 基 本 线 型 名 称 01 实线 02 虚线 03 间隔画线 04 点画线 05 双点画线 06 三点画线 07 点线 08 长画短画线 09 长画双短画线 10 画点线 11 双画单点线 12 画双点线 13 双画双点线 14 画三点线 15 双画三点线 2. 图线的宽度 图线的宽度应根据图形的大小和复杂程度，在下列系数中选择：0.18，0.25，0.35，0.5，0.7，1，1.4，2mm。 在电气工程图样上，图线一般只有两种宽度，分别称为粗线和细线，其宽度之比为2︰1。在通常情况下，粗线的宽度采用0.5或0.7 mm，细线的宽度采用0.25或0.35 mm。 在同一图样中，同类图线的宽度应基本保持一致；虚线、点画线及双点画线的画长和间隔长度也应各自大致相等。 1.2.3 字体 国标中对电气工程图中字体规定可归纳为如下几条。 (1) 书写字体必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。 (2) 字体的号数，即字体高度h，其公称尺寸系列为：1.8，2.5，3.5，5，7，10，14，20mm。 (3) 汉字应写成长仿宋体字，并采用国家正式公布推行的简化字。汉字的高度h不应小于3.5mm，其字宽一般为 h/(约0.7h)。 (4) 汉字书写的要点在于横平竖直，注意起落，结构均匀，填满方格。 (5) 字母和数字分为A型和B型。A型字体的笔画宽度d为字高(h)的1/14，B型字体笔画宽度为字高的1/10。在同一图样上只允许选用一种形式的字体。字母和数字可写成斜体或直体，但全图要统一。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75°。 1.2.4 比例 电气工程图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比称为比例。需要按比例绘制图样时，应从表1-3所规定的系列中选取适当的比例。 表1-3 常用比例 原值比例 1:1 缩小比例 (1:1.5) 1:2 (1:2.5) (1:3) (1:4) 1:5 1:10 1:2×10n (1:2.5×10n) (1:3×10n) (1:4×10n) 1:5×10n (1:6×10n) 放大比例 2:1 (2.5:1) (4:1) 5:1 1×10n:1 2×10n:1 (2.5×10n:1) (4×10n:1) 5×10n:1 为了能从图样上得到实物大小的真实概念，应尽量采用原值比例绘图。绘制大而简单的机件可采用缩小比例；绘制小而复杂的电气元件可采用放大比例。不论采用缩小或放大的比例绘图，图样中所标注的尺寸，均为电气元件的实际尺寸。 对于同一张图样上的各个图形，原则上应采用相同的比例绘制，并在标题栏内的“比例”一栏中进行填写。比例符号以“︰”表示，如1︰1或1︰2等。当某个图形需采用不同比例绘制时，可在视图名称的下方以分数形式标注出该图形所采用的比例。 1.3 电气符号的构成与分类 电气工程图中，各元件、设备、线路及其安装方法都是以图形符号、文字符号和项目符号的形式出现的。要绘制电气工程图，首先要了解这些符号的形式、内容和含义，以及它们之间的相互关系。 1.3.1 部分常用的电气符号 下面列出了一些在电气工程图中最常见的电气图形符号，请读者仔细阅读，熟悉这些电气元件的表达形式。 1. 电阻器、电容器、电感器和变压器 图 形 符 号 名称与说明 图 形 符 号 名称与说明 电阻器一般符号 电感器、线圈、绕组或扼流图 可变电阻器或可调电阻器 带磁芯、铁芯的电感器 滑动触点电阻器 带磁芯连续可调的电感器 极性电容器 双绕组变压器 可变电容器或可调电容器 在一个绕组上有抽头的变压器 2. 半导体管 图 形 符 号 名称与说明 图 形 符 号 名称与说明 二极管的符号 变容二极管 可发光二极管 PNP型晶体三极管 光电二极管 NPN型晶体三极管 稳压二极管 全波桥式整流器 3. 其他电气图形符号 图 形 符 号 名称与说明 图 形 符 号 名称与说明 熔断器 导线的连接 指示灯及信号灯 导线的不连接 扬声器 动合(常开)触点开关 蜂鸣器 动断(常闭)触点开关 接大地 手动开关 1.3.2 电气符号的分类 最新的《电气图形符号总则》国家标准代号为GB/T4728.1-1985，对各种电气符号的绘制做了详细的规定。按照这个规定，电气图形符号主要由以下13个部分组成： 1. 总则 内容包括《电气图形符号总则》的内容提要、名词术语、符号的绘制、编号的使用及其他规定。 2. 符号要素、限定符号和其他常用符号 内容包括轮廓和外壳、电流和电压种类、可变性、力运动和流动的方向、机械控制、接地和接地壳、理想电路元件等。 3. 导线和连接器件 例如电线，柔软和屏蔽或绞合导线，同轴导线；端子，导线连接；插头和插座；电缆密封终端头等。 4. 无源元件 例如电阻、电容、电感器；铁氧体磁芯、磁存储器矩阵；压电晶体、驻极体、延迟线等。 5. 半导体和电子管 例如二极管、三极管、晶体闸流管；电子管；辐射探测器件等。 6. 电能的发生和转换 例如绕组；发电机、发动机；变压器；变流器等。 7. 开关、控制和保护装置 例如触点；开关、热敏开关、接触开关；开关装置和控制装置；启动器；有或无继电器；测量继电器；熔断器、间隙、避雷器等。 8. 测量仪表、灯和信号器件 例如指示、计算和记录仪表；热电偶；遥测装置；电钟；位置和压力传感器；灯；喇叭和铃等。 9. 电信：传输和外围设备 例如交换系统和选择器；电话机；电报和数据处理设备；传真机、换能器、记录和播放机等。 10. 电信：传输 例如通信电路；天线、无线电台；单端口、双端口或多端口波导管器件、微波激射器、激光器；信号发生器、调制器、解调器、光纤传输线路等。 11. 建筑安装平面布置图 内容包括发电站、变电所、网络、音响和电视的分配系统、建筑用设备、露天设备、防雷设备等。 12. 二元逻辑器件 内容包括计算器和存储器等。 13. 模拟器件 内容包括放大器、函数器、电子开关等。 ?? ?? ?? ?? 10 11 1