电机及电气控制技术教案：第12讲

****学院单元教学设计****学年第**学期课程名称：电机与电气控制技术授课班级：****任课教师：所在系部及教研室：研室

第12讲标题：电气控制系统图与电路分析（2学时）授课班级上课时间上课地点多媒体教室教学目的掌握电气制图的基本规则、常用的图形符号和文字符号。教学目标能力（技能）目标知识目标能正确标注支路标号和接线端子标号；能正确绘制电气原理图、电气位置图和电气安装接线图。掌握常用电气元件的图形符号和文字符号；了解支路标号和接线端子标号的作用；掌握电气原理图、电气位置图和电气安装接线图的作用及绘制规则。重点难点及解决方法重点：电气制图的基本规则难点：绘制电气原理图、布置图、接线图解决方法：实例分析，培养学生的制图能力。参考资料【步骤一】说明主要教学内容、目的（时间：5分钟）文字符号、图形符号及制图规则的重要性，电气制图常用的文字符号、图形符号和制图规则。【步骤二】讲解新知识（时间：75分钟）一、电气控制系统图中的图形符号和文字符号电气控制系统图中，电气元件的图形符号和文字符号必须有统一的国家标准。我国1990年以前采用国家科委1964年颁布的“电工系统图图形符号”的国家标准（即GB312-64）和“电工设备文字符号编制通则”（GB315-64）的规定。近年来，随着国外先进技术和设备的不断进入，为了便于掌握引进的先进技术和设备以及加强国际交流，国家标准逐渐向国际电工协会（IEC）颁布的标准靠拢，并随国际电工协会标准的变化而不断更新。目前执行的是中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会在2008~2018年陆续颁布的“电气简图用图形符号”（即GB/T4728，包括13个部分，GB/T4728.1~GB/T4728.5为2018年颁布，GB/T4728.6~GB/T4728.13为2008年颁布）及2006~2008年逐渐颁布的“电气技术用文件的编制”[即GB/T6988，目前执行的包括2个部分，GB/T6988.1-2008（电气技术用文件的编制第1部分：规则）和GB/T6988.5-2006，（电气技术用文件的编制第5部分：索引）]。1.图形符号所有图形符号应符合GB/T4728：《电气简图用图形符号》的规定。当GB/T4728给出几种形式时，应尽可能采用优选形式，在满足需要的前提下，尽量采用最简单的形式，在同一图号的图中使用同一种形式。GB/T4728示出的符号方位在不改变符号含义的前提下，符号可根据图面布置的需要旋转，但文字和指示方向不得倒置。一般情况下按附录中的符号形式垂直画出，需要水平画出时逆时针方向旋转90º即可。2.文字符号在2005年以前，电气图中的文字符号应符合GB7159-87：《电气技术中的文字符号制订通则》。2005年10月，该标准被废止，并没有规定新的替代标准。参考标准使用GB/T20939-2007（即《技术产品及技术产品文件结构原则字母代码按项目用途和任务划分的主类和子类》）。此处有改动文字符号适用于电气技术领域中技术文件的编制，也可标注在电气设备、装置和元器件上或其近旁，以表示电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征。此处有改动文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。（1）基本文字符号有单字母符号和双字母符号两种。其中单字母符号是按拉丁字母将各种电气设备、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。如“C”表示电容器类，“R”表示电阻器类。双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成，其组合形式应以单字母符号在前，另一字母在后的次序列出。只有当用单字母符号不能满足要求，需要将大类进一步划分时，才采用双字母符号，以便更详细、更具体地表示电气设备、装置和元器件。如“F”表示保护器件类，而“FU”表示熔断器，“FR”表示具有延时动作的限流保护器件。（2）辅助文字符号辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及电路的功能、状态和特征的。如“SYN”表示同步，“L”表示限制，“RD”表示红色等。辅助文字符号也可放在表示种类的单字母符号后边组成双字母符号，如“SP”表示压力传感器，“YB”表示电磁制动器等。为了简化文字符号，若辅助文字符号由两个以上字母组成时，允许只采用其第一位字母进行组合，如“MS”表示同步电动机等。辅助文字符号还可以单独使用，如“ON”表示接通，“M”表示中间线，“PE”表示保护接地等。（3）补充文字符号的原则当规定的基本文字符号和辅助文字符号不够使用时，可按国家标准中规定的文字符号组成规律和以下原则予以补充。1）在不违背国家标准编制原则的条件下，可采用国际标准中规定的电气技术文字符号。2）在优先采用标准中规定的单字母符号、双字母符号和辅助文字符号前提下，可补充未列出的双字母符号和辅助文字符号。3）文字符号应按有关电气名词术语国家标准或专业标准中规定的英文术语缩写而成。对基本文字符号不得超过两位字母，对辅助文字符号一般不能超过三位字母。4）因拉丁字母“I”、“O”易于阿拉伯数字“1”和“0”混淆，因此，不允许单独做为文字符号使用。5）文字符号的字母采用拉丁字母大写正体字。二、电气控制系统图中的支路标号和接线端子标号1.支路标号电气控制系统中的支路，一般都应进行支路标号。控制支路标号一般由三位或三位以下的数字组成。主回路标号则由文字符号和数字组成。数字标号用阿拉伯数字，文字符号用汉语拼音字母。标注方法按“等电位”原则进行，即在回路中连于一点上的所有导线（包括接触连接的可拆卸线段），必须标以相同的支路标号；由线圈、绕组、触头或电阻、电容等元件所间隔的线段，均视为不同的线段，须标以不同的支路标号。对于其他设备引入本系统中的联锁支路，可按原引入设备的支路特征进行标号。在电气控制系统图中，支路标号的编排次序和标注位置按下述原则进行：在水平绘制的支路中，应尽量自左至右的顺次标号，标号一般注于表示连接导线的上方。在垂直绘制的支路中，应尽量自上至下的顺次标号。2.接线端子标号接线端子标号是指用以连接器件和外部导电件的标记。主要用于基本器件（如电阻器、熔断器、继电器、变压器、旋转电机等）和这些器件组成的设备（如电动机控制设备）的接线端子标记，也适用于执行一定功能的导线线端（如电源接地、机壳接地等）的识别。根据GB/T4026-2019：《人机界面标志标识的基本和安全规则设备端子和导体终端的标示》规定：交流系统三相电源导线和中性线用L1、L2、L3、N标号；直流系统电源正、负极导线和中间线用L+、L-、M标号；保护导体和保护接地线用PE标号；保护联结导线用PB标号。此处有改动此处有改动电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标记。电源后有分支时，在字母的后面加两位数字来区分，“各”位上的数字表示分支上的第几个点，“十”位上的数字表示第几个分支，如U21表示在第二个分支上U相上第一个支路标号点。带6个接线端子的三相电器，首端分别用U1、V1、W1标号；尾端用U2、V2、W2标号；中间抽头用U3、V3、W3标号。对于同类型的三相电源，其首端或尾端在字母U、V、W前冠以数字来区别，即1U1、1V1、1W1与2U1、2V1、2W1来标号两个同类三相电器的首端，而1U2、1V2、1W2与2U2、2V2、2W2为其尾端标号。控制电路接线端子采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成。标注方法也是按照“等电位”原则进行。三、电气图电气图一般分为电气原理图、电气位置图和电气安装接线图三种。1.电气原理图用规定的图形符号，按主电路与辅助电路相互分开并依据各电气元件动作顺序等原则所绘制的电路图，叫电气原理图。它包括所有电器元件的导电部件和接线端头，但并不按照电气元件实际布置的位置来绘制。原理图的用途是：详细理解电路、设备或成套装置及其组成部分的作用原理；为测试和寻找故障提供信息；作为编制接线图的依据。国家标准GB/T6988：国标需要补充年份。前面已有说明，该标准有5部分，不同年份颁布，前面已表述清楚《电气技术用文件的编制》规定了电路图的绘制规则：国标需要补充年份。前面已有说明，该标准有5部分，不同年份颁布，前面已表述清楚1）电路图应布局合理、清晰，准确地表达作用原理。2）需要测试和拆装外部引出线的端子，应用图形符号“空心圆”表示，电路图的连接点用“实心圆”表示。3）电路图在布局上采用功能布局法，同一功能电气相关件应画在一起。电路应按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。4）电路图中各电气元件，一律采用国家标准规定的图形符号绘出，用国家标准规定的文字符号标号。5）电路图中的元件、器件和设备的可动部分以在非激励或不工作的状态或位置来表示。如继电器和接触器在非激励的状态；断路器和隔离开关在断开位置；带零位的手动控制开关在零位位置，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置；机械操作开关，例如行程开关在非工作的状态或位置。6）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图纸上方（直流电源的正极）和下方（直流电源的负极）。多相电源电路，集中水平画在图纸上方，相序自上而下排列，中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接，控制触头连接在上方水平线与耗电元件之间。7）电路图中各元器件触头的图形符号一般垂直绘制，并以“左开右闭”为原则，即垂线左侧的触头为常开触头，垂线右侧的触头为常闭触头。2.电气位置图电气位置图是用来表示成套装置、设备或装置中各个项目位置的一种图。如机床上各电气设备的位置，机床电气控制柜上各电器的位置，都由相应的位置图来表示。图2-71为CW6132型车床电气设备安装位置图，图2-72为CW6132型车床控制盘电器位置图。3.电气安装接线图用规定的图形符号，按各电气元件相对位置绘制的实际接线图叫电气安装接线图。它表示成套装置、设备的连接关系，用于安装接线、电路检查、电路维修和故障处理。在实际应用中接线图通常需要与电路图和位置图一起使用。电气安装接线图分为单元接线图、互连接线图、端子接线图、电缆配置图等。单元接线图表示单元内部的连接情况，通常不包括单元之间的外部连接，但可给出与之有关系的互连图的图号。单元接线图通常应大体按各个项目的相对位置进行布置。互连接线图表示单元之间和设备的端子及其与外部导线的连接关系，通常不包括单元或设备的内部连接，但可提供与之有关的图号。端子接线图表示端子排内各端子与外部设备之间导线连接的图，也称为端子排图。与互连接线图的区别是可以包括端子与单元内部的接线关系。电缆配置图表示单元之间外部电缆的敷设，也可表示线缆的路径情况。总之，电气安装接线图是实际接线安装的依据和准则。它清楚地表示了各电气元件的相对位置和它们之间的电气连接，所以安装接线图不仅要把同一个电器的各个部件画在一起，而且各个部件的布置要尽可能符合这个电器的实际情况，但对尺寸和比例没有严格要求。各电气元件的图形符号、文字符号和支路标号，均应以原理图为准，并与原理图一致，以便查对。不在同一个控制箱内和不在同一块配电屏上的各电气元件之间的导线联接，必须通过接线端子进行；同一个控制箱内的各电气元件之间的接线可以直接相联。在电气安装接线图中，分支导线应在各电气元件接线端子引出。接线图上所表示的电气联接，一般并不表示实际走线的途径，施工时由操作者根据经验选择最佳走线方式。【步骤三】知识和能力的归纳