第一节 电气符号
电气符号包括图形符号、文字符号、项目代号及回路标号等。它们相互关联、互为补充,以图形和文字的形式从不同角度为电气图提供各种信息。在绘制电气图时,所有电气设备和电气元件都应使用国家标准符号,当没有国家标准符号时,可采用行业符号。只有弄清楚电气符号的含义、构成及使用方法,才能正确地识图。
一、图形符号
图形符号通常用于图样或其他文件以表示设备(如电动机)或概念(如接地)的图形、标记或字符。正确地、熟练地理解、绘制和识别各种电气图形符号是电气制图与识图的基本功。
1.图形符号的概念
(1)符号要素
图形符号通常由符号要素、一般符号和限定符号组成。
符号要素是一种具有确定意义的简单图形,通常表示电气元件的轮廓或外壳。它必须与其他图形符号组合,以构成表示一个设备或概念的完整符号,如接触器的动合主触头的符号(见图1.1.1(a)),就由接触器的触头功能符号(见图1.1.1(b))和动合触头(常开)符号(见图1.1.1(c))组合而成。符号要素不能单独使用,而是通过不同形式的组合后,即构成多种不同的图形符号。
图1.1.1 接触器动合主触头符号组成
(2)一般符号
一般符号用以表示某一类产品或此类产品特征的一种简单符号。一般符号可直接应用,也可加上限定符号使用,如“○”为电动机的一般符号,“-□-”为接触器或继电器线圈的一般符号。图1.1.2为一些常用元器件的一般符号。
图1.1.2 常用元器件的一般符号
(3)限定符号
限定符号是指用来提供附加信息的一种加在其他图形符号上的符号。它可以表示电量的种类、可变性、力和运动的方向、(流量与信号)流动方向等。限定符号一般不能单独使用。但一般符号有时也可用作限定符号。由于限定符号的应用,使得图形符号更具有多样性。例如,在电阻器一般符号的基础上,分别加上不同的限定符号,则可得到可变电阻器、滑动变阻器、压敏(U)电阻器、热敏(θ)电阻器、光敏电阻器、碳堆电阻器、功率为1W的电阻器等,如图1.1.3所示。
图1.1.3 限定符号的应用示例
(4)方框符号
电气图形的符号还有一种方框符号,用以表示设备、元件间的组合及其功能。它既不给出设备或元件的细节,也不反映它们之间的任何关系,是一种简单的图形符号,通常只用于系统图或框图。方框符号的外形轮廓一般为正方形,如图1.1.4所示。
图1.1.4 方框符号的应用示例
2.图形符号的构成
实际用于电气图中的图形符号,通常由一般符号、限定符号、符号要素等组成。图形符号的构成方式有很多种,最基本和最常用的有以下几种。
(1)一般符号+限定符号
在如图1.1.5所示中,表示开关的一般符号(见图(a))分别与接触器的功能符号(见图(b))、断路器的功能符号(见图(c))、隔离器的功能符号(见图(d))、负荷开关的功能符号(见图(e))这几个限定符号组成接触器符号(见图(f))、断路器符号(见图(g))、隔离开关符号(见图(h))、负荷开关符号(见图(i))。
图1.1.5 一般符号与限定符号的组合
(2)符号要素+一般符号
在如图1.1.6所示中,屏蔽同轴电缆图形符号(见图(a))由表示屏蔽的符号要素(见图(b))和同轴电缆的一般符号(见图(c))组成。
图1.1.6 符号要素与一般符号的组合
(3)符号要素+一般符号+限定符号
图1.1.7(a)是表示自动增益控制放大器的图形符号,由表示功能单元的符号要素图(b)与表示放大器的一般符号图(c)、表示自动控制的限定符号图(d)及文字符号dB(作为限定符号)构成。
图1.1.7 符号要素、一般符号与限定符号的组合
以上是图形符号的基本构成方式,在这些构成方式的基础上加上其他符号即可构成电气图常用图形符号。
3.图形符号的使用规则
(1)图形符号表示的状态
图形符号所表示的状态均是在未得电或无外力作用时电气设备和电气元件所处的状态。例如,继电器、接触器的线圈未得电,其被驱动的动合触头处于断开位置,而动断触头处于闭合位置;断路器和隔离开关处于断开位置;带零位的手动开关处于零位位置,不带零位的手动开关处于图中规定的位置。
事故、备用、报警等开关应表示在设备正常使用时的位置,如在特定位置时,应在图上有说明。
机械开关或触头的工作状态与工作条件或工作位置有关。它们的对应关系应在图形符号附近加以说明,以利识图时能较清楚地了解开关和触头在什么条件下动作,进而了解电路的原理和功能,按开关或触头类型的不同,采用不同的表示方法。
① 对非电或非人工操作的开关或触头,可用文字、坐标图形或操作器件的简单符号来说明这类开关的工作状态。
用文字说明:在各组触头的符号旁用字母或数字标注,以表明其运行方式,然后在适当的位置用文字来注释字母或数字所代表的运行方式,如图1.1.8所示的文字说明置于图的右侧。采用这种方式时,要注意作为注释的字母或数字代号应与该开关或触头的端子代号相区别,注释的位置也应避免引起误解。如图1.1.8所示中的11—12、13—14、15—16、17—18为端子代号。
图1.1.8 开关或触头运行方式用文字说明
用坐标图形表示:其横坐标表示改变运行方式的条件,纵坐标表示触头的工作状态。如图1.1.9(a)所示,其横坐标表示转轮的位置(也可表示温度、速度、时间、角度),纵坐标上的“0”表示触头断开,“1”表示触头闭合。
图1.1.9 某行程开关触头位置的表示方法
用操作器件的简单符号表示:如图1.1.9(b)所示,当凸轮推动圆球时,触头在60°~180°之间闭合,240°~330°之间也闭合,在其他位置断开。如图1.1.9(c)所示,把凸轮画成展开式,箭头表示凸轮运行方式。
②对多位操作开关,如组合开关、转换开关、滑动开关,具有多个操作位置,其内部触头较多,在不同操作位置时,其触头的工作状态不同,开关的工作状态也不同。表示这类开关的图形符号必须反映出它们的工作状态与操作位置的关系,通常有两种表示方法。
第一种是多位开关触头图形符号表示法。如图1.1.10所示的5位控制器,有4对触头,用“—00—”表示;有5个位置,用数字表示。其中,“0”表示操作手柄在中间位置,两侧的数字“Ⅰ”、“Ⅱ”表示操作位置数,也可以根据实际情况标示成操作手柄转动位置的角度。数字上也可标注文字表示具体的操作(前、后、手动、自动)。纵向虚线手柄操作时的断合位置线,有“·”表示手柄转向该位置时的触头接通,无“·”表示触头不接通。例如,当手柄在“0”位置时,第一对触头和第四对触头下有“·”,表示这两对触头接通;当手柄在“1”位置时,只有第二对触头下有“·”,表示第二对触头接通。
图1.1.10 多位开关触头工作状态与工作位置的关系
图1.1.11 多位开关图形符号
第二种是图形符号与触头闭合表相结合的表示法。如图1.1.10所示的多位开关触头工作状态与工作位置的关系,可用如图1.1.11所示的图形符号与表1.1.1所示的触头闭合表来表示。表中,“+”表示触头接通,“-”表示触头未接通。
表1.1.1 触头闭合表
(2)图形符号的选择
① 有些设备或电气元件有几种不同的图形符号,可按需要选用,并应尽可能采用优选图形。但在同一套电气图中表示同一类对象时,应采用同一种形式。
② 当同种含义的图形符号有几种形式时,应以满足表达需要为原则。例如,一个双绕组的三相电力变压器的图形符号有如图1.1.12所示的多种表示方式。其中,图(a)是方框符号;图(b)是一般符号;图(c)和图(d)加有表示相数(线数)的限定符号,它们适用于用单线表示法画成的电气图;图(e)采用多线形式表达,加注了表示绕组连接方法的限定符号和联结组标号,可用于内容比较详细的多线表示的电气图;图(f)在图形符号旁详细地标注出了变压器的各项技术数据,成为图形符号的一个组成部分,为人们识图、了解变压器的规格提供了更多的信息。
图1.1.12 双绕组三相电力变压器的图形符号的表示方式
③ 有些结构复杂的图形符号除普通形以外,还有简化形。在满足需要的前提下,应尽量采用最简单的形式。
(3)图形符号的大小
图形符号的大小和线条的宽度并不影响符号的含义,因此可根据实际需要放大或缩小。当符号内部要增加标注内容以表达较多的信息时,该符号可以放大。当一个符号用来限定另一个符号时,则该符号常被缩小。但在符号放大或缩小时,符号之间及符号本身的比例应保持不变。如图1.1.13所示的三相同步发电机(GS)中的励磁机(G)符号,既可画得与发电机一样大,如图1.1.13(a)所示,也可以画得小一些,如图1.1.13(b)所示。
图1.1.13 图形符号的大小的示例
(4)图形符号的取向
为保持画面清晰,避免连线弯曲或交叉,在不改变图形符号含义和引起误解的前提下,可根据图面布置的需要旋转或镜像放置,如图1.1.14所示,但文字和指示方向不得倒置。如图1.1.15所示的热敏电阻和光电二极管符号,图(a)和图(c)是正确的,而图(b)和图(d)则是错误的。因为图(b)中,热敏电阻符号中的“θ”倒置了;图(d)中,光电二极管符号中的光指示方向(箭头)错了。图1.1.16中的接地符号,既可以正置或倒置,也可以横置,但其文字标记“E”,不论什么情况都必须正写。
图1.1.14 符号旋转或镜像放置示例
图1.1.15 文字和指示方向示例
图1.1.16 接地符号的方位
有方位规定的图形符号为数很少,其中在电气图中占重要位置的各类开关、触头,当符号呈水平布置时,应遵循下开上闭的原则;当符号呈垂直布置时,应遵循左开右闭的原则,如图1.1.17所示,并且静触头接电源侧,动触头接负荷侧。
图1.1.17 开关、触头符号的方位
(5)图形符号的引线
图形符号所带的连接线不是图形符号的组成部分,在大多数情况下,引线的位置仅作示例。在不改变符号含义的前提下,为绘图方便,引线可取不同的方向。例如,如图1.1.18所示的变压器、扬声器和整流器中的引线改变方向,都是允许的。
图1.1.18 图形符号引线方向改变示例
但是在某些情况下,图形符号引线的位置影响到符号的含义,则引线位置就不能随意改变,否则会引起歧义,如图1.1.19所示。电阻器图形符号的引线是从矩形两短边引出的,如图1.1.9(a)所示,若改变引线从矩形两长边引出的,如图1.1.19(b)所示,就变成接触器的图形符号了,意义完全不同。接触器图形符号的引线是从矩形两长边引出的,如图1.1.19(c)所示,若改变引线从矩形两短边引出,如图1.1.19(d)所示,就变成电阻器的图形符号了,意义也完全不同。因此,对容易引起误解、产生歧义的符号引线,不能随意改变其引线方向。
图1.1.19 引线位置改变引起歧义的示例
(6)其他
大多数图形符号都可以加上补充说明标记。
有些具体电气元件的图形符号由设计者根据国家标准的符号要素、一般符号和限定符号组合而成。国家标准未规定的图形符号,可根据实际需要,按突出特征、结构简单、便于识别的原则进行设计,但需要报国家标准局备案。当采用其他来源的符号或代号时,必须在图样和文件上说明其含义。
电气图中常用的图形符号见表1.1.2。
表1.1.2 电气图中常用的图形符号
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二、文字符号
文字符号是表示电气设备、装置、电气元件的名称、状态和特征的字符代码。在电气图中,一般标注在电气设备、装置、电气元件上或其近旁。
1.文字符号的用途
(1)为项目代号提供电气设备、装置和电气元件种类的字符代码和功能代码。
(2)作为限定符号与一般图形符号组合使用,以派生新的图形符号。
(3)在技术文件或电气设备中表示电气设备及电路的功能、状态和特征。
2.文字符号的构成
文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号两大类。文字符号可以用单一的字母代码或数字代码来表达,也可以用字母与数字组合的方式来表达。
(1)基本文字符号
基本文字符号主要表示电气设备、装置和电气元件的种类名称,分为单字母符号和双字母符号。
单字母符号用拉丁字母将各种电气设备、装置、电气元件划分为20大类,见表1.1.3的左边部分。每大类用一个大写字母表示,如“R”表示电阻器类,“S”表示开关选择器类。对于标准中未列入大类分类的各种电气元件、设备,可以用字母“E”来表示。
双字母符号由表1.1.3的左边部分所列的一个表示种类的单字母符号与另一个字母组成,其组合形式以单字母符号在前,另一字母在后的次序标出,见表1.1.3的右边部分。双字母符号可以较详细和更具体地表达电气设备、装置、电气元件的名称。双字母符号中的另一个字母通常选用该类电气设备、装置、电气元件的英文单词的首位字母,或常用的缩略语,或约定俗成的习惯用字母。例如,“G”表示电源类,“GB”表示蓄电池,“B”为蓄电池的英文名称(Bat-tery)的首位字母。
表1.1.3 常用基本文字符号
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标准给出的双字母符号若仍不够用时,则可以自行增补。自行增补的双字母代号,可以按照专业需要编制成相应的标准,在较大范围内使用;也可以用设计说明书的形式在小范围内约定俗成,只应用于某个单位、部门或某项设计中。
(2)辅助文字符号
电气设备、装置和电气元件的种类名称用基本文字符号表示,而它们的功能、状态和特征用辅助文字符号表示,通常用表示功能、状态和特征的英文单词的前一、二位字母构成,也可采用缩略语或约定俗成的习惯用法构成,一般不能超过三位字母。例如,表示“启动”,采用“START”的前两位字母“ST”作为辅助文字符号;表示“停止(STOP)”的辅助文字符号必须再加一个字母,为“STP”。
辅助文字符号也可放在表示种类的单字母符号后边组合成双字母符号,此时辅助文字符号一般采用表示功能、状态和特征的英文单词的第一个字母,如“GS”表示同步发电机,“YB”表示制动电磁铁等。
某些辅助文字符号本身具有独立的、确切的意义,也可以单独使用。例如,“N”表示交流电源的中性线,“DC”表示直流电,“AC”表示交流电,“AUT”表示自动,“ON”表示开启,“OFF”表示关闭等。常用的辅助文字符号见表1.1.4。
表1.1.4 常用的辅助文字符号
(3)数字代码
数字代码的使用方法主要有两种:
① 数字代码单独使用:数字代码单独使用时,表示各种电气元件、装置的种类或功能须按序编号,还要在技术说明中对代码的意义加以说明。例如,电气设备中有继电器、电阻器、电容器等,可用数字来代表电气元件的种类,如“1”代表继电器,“2”代表电阻器,“3”代表电容器。再如,开关有“开”和“关”两种功能,可以用“1”表示“开”,用“2”表示“关”。
电路图中,电气图形符号的连线处经常有数字,这些数字称为线号。线号是区别电路接线的重要标志。
② 数字代码与字母符号组合使用:将数字代码与字母符号组合起来使用,可说明同一类电气设备、电气元件的不同编号。数字代码可放在电气设备、装置或电气元件的前面或后面,若放在前面,则应与文字符号的大小相同,放在后面,则一般应作为下标。例如,3个相同的继电器可以表示为“1KA、2KA、3KA”或“KA1、KA2、KA3”。
3.文字符号的使用
① 在一般情况下,编制电气图及编制电气技术文件时,应优先选用基本文字符号、辅助文字符号及它们的组合。在基本文字符号中,应优先选取单字母符号。只有当单字母符号不能满足要求时,方可采用双字母符号。基本文字符号不能超过两位字母,辅助文字符号不能超过3位符号。
② 辅助文字符号可单独使用,也可将首位字母放在表示项目种类的单字母符号后面组成双字母符号。
③ 当基本文字符号和辅助文字符号不够用时,可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进行补充。
④ 由于字母“I”、“O”易与数字“1”、“0”混淆,因此不允许用这两个字母作为文字符号。
⑤ 文字符号可作为限定符号与其他图形符号组合使用,以派生出新的图形符号。
⑥ 文字符号一般标注在电气设备、装置或电气元件的图形符号上或其近旁。
⑦ 文字符号不适于电气产品型号编制与命名。
三、项目代号
在电气图上,通常用一个图形符号表示的基本件、部件、组件、功能单元、设备、系统等称为项目。项目有大有小,可能相差很多,大到电力系统、成套配电装置及发电机、变压器等,小到电阻器、端子、连接片等,都可以称为项目,因此项目具有广泛的概念。
项目代号是用以识别图、表图、表格中和设备上的项目种类,并提供项目的层次关系、种类、实际位置等信息的一种特定的代码,是电气技术领域中极为重要的代号。由于项目代号是以一个系统、成套装置或设备的依次分解为基础来编定的,用于建立图形符号与实物间一一对应的关系,因此可以识别、查找各种图形符号所表示的电气元件、装置和设备及它们的隶属关系、安装位置。
1.项目代号的组成
项目代号由高层代号、位置代号、种类代号、端子代号根据不同场合的需要组合而成。它们分别用不同的前缀符号来识别。前缀符号后面跟字符代码,字符代码可由字母、数字或字母加数字构成。其意义没有统一的规定(种类代号的字符代码除外),通常可以在设计文件中找到说明,大写字母和小写字母具有相同的意义(端子标记例外),但优先采用大写字母。一个完整的项目代号包括4个代号段,其名称及前缀符号见表1.1.5。
表1.1.5 项目代号段的名称及前缀符号
(1)高层代号
系统或设备中任何较高层次(对给予代号的项目而言)的项目代号被称为高层代号。由于各类子系统或成套配电装置、设备的划分方法不同,因此某些部分对其所属下一级项目就是高层。例如,电力系统对其所属的变电所,电力系统的代号就是高层代号,但对该变电所中的某一开关(如高压断路器)的项目代号,则该变电所代号就为高层代号。因此,高层代号具有项目总代号的含义,但其命名是相对的。
(2)位置代号
项目在组件、设备、系统或建筑物中实际位置的代号被称为位置代号。位置代号通常由自行规定的拉丁字母及数字组成,在使用位置代号时,应画出表示该项目位置的示意图。
(3)种类代号
种类代号是用于识别所指项目属于什么种类的一种代号,是项目代号中的核心部分。
(4)端子代号
端子代号是指项目(如成套柜、屏)内、外电路进行电气连接的接线端子的代号。电气图中端子代号的字母必须大写。
电气接线端子与特定导线(包括绝缘导线)相连接时,规定有专门的标记方法。例如,三相交流电动机的接线端子若与相位有关系时,则字母代号必须是“U、V、W",并且与交流三相导线“L1”“L2”“L3”一一对应。电气接线端子的标记见表 1.1.6。特定导线的标记见表1.1.7。
表1.1.6 电气接线端子的标记
表1.1.7 特定导线的标记
2.项目代号的应用
一个项目代号可以由一个代号段组成,也可以由几个代号段组成。通常,种类代号可以单独表示一个项目,而其余大多应与种类代号组合起来,才能较完整地表示一个项目。
为了根据电气图能够很方便地对电路进行安装、检修、分析或查找故障,在电气图上要标注项目代号。但根据使用场合及详略要求的不同,在一张图上的某一项目不一定都有4个代号段。如有的不需要知道设备的实际安装位置时,则可以省掉位置代号;当图中所有高层项目相同时,则可省掉高层代号,只需要另外加以说明。
在集中表示法和半集中表示法的图中,项目代号只在图形符号旁标注一次,并用机械连接线连接起来。在分开表示法的图中,项目代号应在项目每一部分旁都标注出来。
在不致引起误解的前提下,代号段的前缀符号也可省略。
四、回路标号(也称为回路线号)
电路图中用来表示各回路种类、特征的文字和数字标号统称回路标号。其用途为便于接线和查线。
1.回路标号的一般原则
(1)回路标号按照“等电位”的原则进行标注,即电路中连接在同一点上的所有导线具有同一电位,应标注相同的回路标号。
(2)由电气设备的线圈、绕组、电阻、电容、各类开关、触头等电气元件分隔开的线段,应视为不同的线段,标注不同的回路标号。
(3)在一般情况下,回路标号由3位或3位以下的数字组成。
2.直流回路标号
在直流一次回路中,用个位数字的奇、偶数来区别回路的极性,用十位数字的顺序来区分回路中的不同线段,如正极回路用11、21、31、…顺序标号。用百位数字来区分不同供电电源的回路,如电源A的正、负极回路分别标注101、111、121、131、…和101、112、122、132、…;电源B的正、负极回路分别标注201、211、221、231、…和201、212、222、232、…。
在直流二次回路中,正极回路的线段按奇数顺序标号,如1、3、5、…;负极回路用偶数顺序标号,如2、4、6、…。
3.交流回路标号
在交流一次回路中,用个位数字的顺序来区别回路的相别,用十位数字的顺序来区分回路中的线段。第一相按11、21、31、…顺序标号,第二相按12、22、32、…顺序标号,第三相按13、23、33、…顺序标号。对于不同供电电源的回路,也可用百位数字来区分不同供电电源的回路。
交流二次回路的标号原则与直流二次回路的标号原则相似。回路主要降压元件两侧的不同线段分别按奇数、偶数的顺序标号,如一侧按1、3、5、…标号,另一侧按2、4、6、…标号。
当要表明电路中的相别或某些主要特征时,可在数字标号的前面或后面增注文字符号,文字符号用大写字母,并与数字标号并列。在机床电气控制电路图中,回路标号实际上是导线的线号。
4.电力拖动、自动控制电路的标号
(1)主(一次)回路的标号
主回路的标号由文字标号和数字标号两部分组成。文字标号用来表示主回路中电气元件和线路的种类和特征,如三相交流电动机绕组用U、V、W表示;三相交流电源端用L1、L2、L3表示;直流电路电源正、负极导线和中间线分别用L+、L-、M标记;保护接地线用PE标记;数字标号由3位数字构成,用来区分同一文字标号回路中的不同线段,并遵循回路标号的一般原则。
主回路的标号方法如图1.1.20所示。三相交流电源端用L1、L2、L3表示,“1、2、3”分别表示三相电源的相别;由于电源开关 QS的两端属于不同线段,因此经电源开关 QS后,标号为L11、L12、L13。
图1.1.20 机床控制电路图中的线号标记
带9个接线端子的三相用电器(如电动机),首端分别用U1、V1、W1标记,尾端分别用U2、V2、W2标记,中间抽头分别用U3、V3、W3标记。
对于同类型的三相用电器,在其首端、尾端标记字母 U、V、W前冠以数字来区别,即用1U1、1V1、1W1与2U1、2V1、2W1来标记两个同类型的三相用电器的首端,用1U2、1V2、1W2与2U2、2V2、2W2来标记两个同类型的三相用电器的尾端。
电动机动力电路的标号应从电动机绕组开始,自下而上标号。以电动机M1的回路为例,电动机定子绕组的标号为1U1、1V1、1W1,热继电器FR的上接线端为另一组导线,标号为1U11、1V11、1W11;经接触器KM主触头的静触头,标号变为1U21、1V21、1W21;再与熔断器FU1和电源开关的动触头相接,并分别与L11、L12、L13同电位,因此不再标号。电动机M2主回路的标号可以此类推。由于电动机M1、M2的主回路公用一个电源,因此省去了标号中的百位数字。
若主电路为直流回路,则按数字标号个位数的奇偶性来区分回路的极性,正电源侧用奇数,负电源侧用偶数。
(2)辅助(二次)回路的标号
以压降元件为分界,其两侧的不同线段分别按标号个位数的奇、偶数来依序标号,压降元件包括继电器线圈、接触器线圈、电阻、照明灯和电铃等。有时回路较多,标号可连续递增两位奇、偶数,如“11、13、15、…”、“12、14、16、…”等。
在垂直绘制的回路中,标号采用自上至中、自下至中的方式标号,这里的“中”指压降元件所在的位置,标号一般标在连接线的右侧。在水平绘制的回路中,标号采用自左至中、自右至中的方式标号,这里的“中”同样指压降元件所在的位置,标号一般标在连接线的上方。在如图1.1.20所示垂直绘制的辅助电路中,KM为压降元件,因此它们上、下两侧的标号分别为奇、偶数。
五、常用新、旧名词术语对照
有些名词术语有多种表达方式,存在需要统一的问题,如“周波”应改为“周”,“自动开关”应改为“断路器”等。本书统一使用规范的表达方式,常用新、旧名词术语对照见表1.1.8。
表1.1.8 常用新、旧名词术语对照