电气控制电路图绘制技巧

电气控制系统图中的电气原理图、电气元件布置图、电气安装接线图等，以不同的表达方式反映同一工程问题的不同侧面，其间又有一定的对应关系，一般情况下需要对照起来阅读。

1.电气原理图

电气原理图习惯上称电路图，是电气控制系统图中最重要的工程图，国家标准规定，在绘制电气控制系统的电路图时，必须按其工作顺序排列，用图形和文字符号详细表示控制装置、电路的基本构成和连接关系，并不反映电气元件的实际尺寸和安装位置。绘制电气控制电路图，是为了便于阅读和分析电路，按照简明、清晰、易懂的原则，根据电气控制系统的工作原理进行绘制。图中包括所有电气元件的导电部分和接线端子，但并不反映电气元件的实际结构。电气控制系统的电路图一般分为主电路和辅助电路两个部分。主电路是电气控制电路中强电流通过的部分，是由电动机以及与它相连接的电气元件（如组合开关或断路器、接触器的主触点、热继电器的热元件、熔断器等）所组成的电路图。辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路。辅助电路中通过的电流较小。控制电路是由按钮、接触器、继电器的电磁线圈和辅助触点以及热继电器的触点等组成。这种电路能够清楚地表明电路的功能，对于分析电路的工作原理十分方便。在实际的电气控制电路图中，主电路一般比较简单，电气元件数量较少；而辅助电路比主电路要复杂，电气元件也较多，有的辅助电路是很复杂的，由多个单元电路组成。每个单元电路中又有若干个小支路，每个小支路中有1个或几个电气元件。这样复杂的控制电路分析起来是比较困难的，要求有坚实的理论基础和丰富的实践经验。

在电气控制系统的电路图中，主电路图与辅助电路图是相辅相成的，其控制作用实际上是由辅助电路控制主电路。对于不太复杂的电气控制电路，主电路和辅助电路可绘制在同一张图上。

下面结合CA6140型卧式车床电气控制电路图（见图2-1），说明电路图的绘制原则和特点。

1）在电气控制系统的电路图中，主电路和辅助电路应分开绘制。电路图可水平或垂直布置。垂直布置时，电源线水平面，其他电路垂直画，控制电路中的耗能元件画在电路的最下端。水平布置时，电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如线圈、电磁铁、信号灯等）画在电路的最右端。

当电路垂直（或水平）布置时，电源电路一般画成水平（或垂直）线，三相交流电源相序LI、L2、L3由上到下（或由左到右）依次排列画出，中线N和保护地线PE画在相线之下（或之右）。直流电源则按正端在上（或在左）、负端在下（或在右）画出。电源开关要水平（或垂直）画出。

主电路，即每个受电的动力装置（如电动机）及保护电器（如熔断器、热继电器的热元件等）应垂直电源线画出。主电路可用单线表示，也可用多线表示。

控制电路和信号电路应垂直（或水平）画在两条或几条水平（或垂直）电源线之间。电器的线圈、信号灯等耗电元件直接与下方（或右方）PE水平（或垂直）线连接，而控制触点连接在上方（或左方）水平（或垂直）电源线与耗电元件之间。

图2-1 CA6140型卧式车床电气控制电路图

无论主电路还是辅助电路，均应按功能布置，各电气元件一般应按生产设备动作的先后顺序从上到下或从左到右依次排列，可水平布置或垂直布置。看图时，要掌握控制电路编排上的特点，也要一列列或一行行地进行分析。

2）电路图涉及大量的电气元件（如接触器、继电器开关、熔断器等），为了表达控制系统的设计意图，便于分析系统工作原理，在绘制电气控制电路图时所有电气元件不画出实际外形，而采用统一的图形符号和文字符号来表示。同一电气元件的不同部分（如线圈、触点）分散在图中，如接触器主触点画在主电路中，接触器线圈和辅助触点画在控制电路中，为了表示是同一电气元件，要在电器的不同部分使用同一文字符号来标明。对于几个同类电气元件，在表示名称的文字符号后面加上一个数字序号，以示区别。如图2-1中的接触器KM和中间继电器KA1、KA2，热继电器FR1、FR2，按钮SB、SB1、SB2、SB3，熔断器FU1、FU2、FU3、FU4等。

3）在电路图中，所有电器的可动部分均按原始状态画出，即对于继电器、接触器的触点，应按其线圈不通电时的状态画出；对于手动电器，应按其手柄处于零位时的状态画出；对于按钮、行程开关等主令电器，应按其未受外力作用时的状态画出。

具有循环运动的机械设备，应在电路图上绘出工作循环图。转换开关、行程开关等应绘出动作程序及触点工作状态表。由若干元件组成的具有特定功能的环节，可用虚线框括起来，并标注出环节的主要作用，如速度调节器、电流继电器等。

对于电路和电气元件完全相同并重复出现的环节，可以只绘出其中一个环节的完整电路，其余相同环节可用虚线方框表示，并标明该环节的文字符号或环节的名称。该环节与其他环节之间的连线可在虚线方框外面给出。

对于外购的成套电气装置，如稳压电源、电子放大器、晶体管、时间继电器等，应将其详细电路与参数标在电路图上。

4）应尽量减少线条数量和避免线条交叉。各导线之间有电联系时，应在导线交叉处画实心圆点。根据图面布置需要，可以将图形符号旋转绘制，一般按逆时针方向旋转90°，但其文字符号不可倒置。

根据电路图的简易或复杂程度，既可完整地画在一起，也可按功能分块绘制，但整个电路的连接端，应统一用字母或数字加以标志，这样可方便地查找和分析其相互关系。

5）在电气控制系统的主电路中，线号由文字符号和数字标号构成。文字符号用来标明主回路中电气元件和电路的种类和特征，如三相电动机绕组用U、V、W表示。数字标号由二位数字构成，并遵循回路标号的一般原则。即三相交流电源的引入线采用L1、L2、L3来标记，1、2、3分别代表三相电源的相别，中性线用N表示。经电源开关后标号变为L11，L12，L13，由于电源开关两端属于不同的线段，因此加一个十位数“1”。电源开关之后的三相交流电源主电路分别按U、V、W顺序标志，分级三相交流电源主电路采用文字代号U、V、W的前面加阿拉数字1、2、3等标记，如1U、1V、1W及2U、2V、2W等。各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数字表示电动机代号，十位数字表示该支路各接点的代号，U21为电动机M1支路的第二个接点代号，依次类推。电动机定子3组首端分别用U、V、W标记，尾端分别用U′、V′、W′标记。双绕组的中点则用U″、V″，W″标记。

电动机动力电路应从电动机绕组开始自下而上标号。对图2-1所示三电动机控制电路，以电动机M1的电路为例，电动机定子绕组的标号为U1，V1、W1（或首端用U1、V1、W1，表示，尾端用U1′、V1′、W1′表示），在热继电器FR1的上触点的另一组线段，标号为U11，V11，W11，再经接触器KM1的上触点，与三相电源线相连，并分别与L1、L2、L3同电位，因此不再用标号。电动机M2、M3回路的标号可依次类推。这个电路的各回路因共用一个电源，省去了标号中的百位数字。

若主电路是直流回路，则按数字标号的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。

辅助回路的标号采用阿拉伯数字编号，一般由三位或三位以下的数字组成。标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般由上而下编号，凡是被线圈、绕组、触点或电阻、电容等元件所间隔的线段，都应标以不同的电路标号。无论是直流还是交流的辅助回路，标号的标注都有以下两种方法。

一种是先编好控制回路电源引线线号，“1”通常标在控制线的最上方，然后按照控制回路从上到下、从左到右的顺序，以自然序数递增，每经过一个触点，线号依次递增，电位相等的导线线号相同，接地线作为“0”号线。如图2-1所示。

另一种是以压降元件为界，其两侧的不同线段分别按标号的个位数的奇偶性来依序标号。有时回路中的不同线段较多，标号可连续递增到两位奇偶数，如“11、13、15”，“12、14、16”等。压降元件包括接触器线圈、继电器线圈、电阻、照明灯和电铃等。在垂直绘制的回路中，线号采用自上而下或自上至中、自下至中的方式编号，这里的“中”指压降元件所在位置，线号一般标在连接线的右侧。在水平绘制的电路中，线号采用自左而右或自左至中、自右至中的方式，这里的“中”同样是指压降元件所在位置，线号一般标注于连接线的上方。

无论哪种标号方式，电路图与接线图上相应的线号应一致。

6）在电路图中一般将图分成若干个图区，以便阅读查找。在电路图的下方（或右方）沿横坐标（或纵坐标）方向划分图区，并用数字1，2，3，…（或字母A，B，C，…）标明，同时在图的上方（或左方）沿横坐标（或纵坐标）方向划分图区，分别用文字标明该图区电路的功能和作用，使读者能清楚地知道某个电气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。如图2-1所示，1区对应的为“电源开关”QS。

电路图中的接触器、继电器的线圈与受其控制的触点的从属关系（即触点位置）应按下述方法标明：

在每个接触器线圈的文字符号KM的下面画两条竖直线（或水平线），分成左、中、右（或上、中、下）3栏，把受其控制而动作的触点所处的图区号数字，按表2-2规定的内容填上。对备而未用的触点，在相应的栏中用记号“×”标出或不标出任何符号。接触器线圈符号下的数字标记见表2-2。

表2-2 接触器线圈符号下的数字标记

在每个继电器线圈的文字符号KT下面画一条竖直线（或水平线），分成左、右（或上、下）2栏，把受其控制而动作的触点所处的图区号数字，按表2-3规定的内容填上，同样，对备而未用的触头在相应的栏中用记号“×”标出或不标出任何符号。继电器线圈符号下的数字标记见表2-3。

表2-3 继电器线圈符号下的数字标记

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电路图中触点文字符号下面的数字表示该电器线圈所处的图区号。如图2-1所示在图区4标有KA2，表示中间继电器KA2的线圈在图区9。

7）在电路图上一般还要标出各个电源电路的电压值、极性或频率及相数。对某些元器件还应标注其特性，如电阻、电容的数值等。不常用的电器，如位置传感器、手动开关等，还要标注其操作方式和功能等。在完整的电路图中，有时还要标明主要电气元件的型号、文字符号、有关技术参数和用途。例如电动机的用途、型号、额定功率、额定电压、额定电流、额定转速等。全部电气元件的型号、文字符号、用途、数量、安装技术数据，均应填写在元件明细表内。

2.电气元件布置图

电气元件布置图主要是用来表明电气设备上所有电机、电器的实际安装位置，电器位置图的设计依据是电路图，是按电气元件的实际安装位置绘制的，根据电气元件布置最合理、连接导线最经济等原则来安排。为生产机械电气控制设备的制造、安装、维修提供必要的资料。以机床电器布置图为例，它主要由机床电气设备布置图、控制柜及控制板电气设备布置图、操纵台及悬挂操纵箱电气设备布置图等组成。电器布置图可按电气控制系统的复杂程度集中绘制或单独绘制。但在绘制这类图时，机床轮廓先用细实线或点划线表示，所有能见到的以及需要表示清楚的电气元件、设备，均用粗实线绘制出简单的外形轮廓，如图2-2和表2-4所示。

图2-2 CA6140型卧式车床电器位置图

表2-4 位置代号索引

控制柜（或控制箱）内电器板（又称配电板）上电气元件的布置应注意以下问题：

1）体积大和较重的电气元件应安装在电器板的下面，而发热元件应安装在电器板的上面。

2）强电弱电分开并注意弱电信号的屏蔽，防止干扰。

3）需要经常维护、检修、调整的电气元件的安装位置不宜过高或过低，要保证日常维护的方便性。

4）电气元件的布置应考虑整齐、美观、对称。外形尺寸与结构类似的电器安放在一起，以利加工、安装和配线。

5）电气元件布置不宜过密，要留有一定的间距，若采用板前走线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线和维护。线槽应平整、无扭曲变形，内壁应光滑、无毛刺。线槽接口应平直、严密，槽盖应齐全、平整、无翘角。并列安装时，槽盖应便于开启。线槽的连接应连续无间断。每节线槽的固定点不应少于两个。在转角、分支处和端部均应有固定点，并紧贴墙面固定。断路器和漏电断路器等元件的接线端子与线槽直线距离30mm。连接元件的铜接头过长时，应适当放宽元件与线槽间的距离。用于连接电气柜进线的开关或熔断器座的排列位置要考虑进线的转弯半径距离。接触器和热继电器的接线端子与线槽直线距离30mm。其他载流元件与线槽直线距离30mm。控制端子与线槽直线距离20mm。动力端子与线槽直线距离30mm。中间继电器和其他控制元件与线槽直线距离20mm。

图2-3所示为某机床电器板上电器位置示意图（图中单位为mm）。由于电器位置图本质上反映了电器安装板的工作图特征，是设计和加工电器板（电器安装板）的重要依据，所以每个电气元件的安装尺寸及其公差范围，应严格按照有关国家标准和电器安装说明书确定，各电器之间要设计有足够的间距，以保证各电器的顺利安装。每个电器的代号应与电路图一致。在电器位置图设计中，还要根据进出线的数量和采用导线规格，选择进出线方式，并选用适当接线端子板或接线插件，按一定顺序标上进出线的接线号。

图2-3 某机床电器板上电器位置示意图

3.安装接线图

电气控制电路安装接线图，是为了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。在图中可显示出电气设备中各元件的空间位置和接线情况，可在安装或检修时对照原理图使用。它是根据电器位置布置、依据合理经济等原则安排的，表明电气设备各单元之间的接线关系，要标出所需的数据，如接线端子号，连接导线参数等，以便于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。安装接线图与电路图在绘图上有很大区别。电气控制电路图以表明电气设备、装置和控制元件之间的相互控制关系为出发点，使人能明确分析出电路工作过程为目标。电气安装接线图以表明电气设备、装置和控制元件的具体接线为出发点，以接线方便、布线合理为目标。

电气安装接线图常与电气控制电路图、电气元件布置图配合使用。它有以下特点：

1）图中表示的电气元件、部件、组件、成套装置都尽量用简单外形轮廓表示（如圆形、方形、矩形等），必要时可用图形符号表示。各电气元件位置应与电器位置图中基本一致。

在电气安装接线图中，电气设备、装置和电气元件都是按照国家规定的电气图形符号绘出，而不考虑其真实结构。各电气元件的图形符号、文字符号等均与电气控制电路图一致。

2）电气安装接线图必须标明每条线所接的具体位置，每条线都有具体明确的线号。

3）每个电气设备、装置和电气元件都有明确的位置，并应与实际安装位置一致，而且将每个电气元件的不同部件都画在一起，并用虚线框起来，如一个接触器是将其线圈、主触点、辅助触点都绘制在一起，并用虚线框起来。有的电气元件用实线框图表示出来，其内部结构全部略去，只画出外部接线，如半导体集成电路在电路图中只画出集成块的外部接线，在实线框内只标出电气元件的型号。

4）不在同一控制箱和同一配电板上的各电气元件的连接是经接线端子板连接的，电气互联关系以线束表示，连接导线应标明导线参数（型号、规格、数量、截面积、颜色等），一般不标注实际走线途径。各电气元件的文字符号及端子板编号应与电气控制电路图一致，并按电气控制电路图和穿线管尺寸的接线进行连接。在同一控制箱或同一块配电板上的各电气元件之间的导线可直接连接。

5）走线相同的多根导线可用单线表示。

6）用连续的实线表示端子之间实际存在的导线。当穿越图面的连接线较长时，可将其中断，并在中断处加注相应的标记。

7）电气接线图一律采用细线条，走线方式有板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线。对于简单电气控制部件，电气元件数量较少，接线关系不复杂，可直接画出元件间的连线。但对于复杂部件，电气元件数量多，接线较为复杂，一般是采用走线槽方式连线，只需在各电气元件上标出接线号，不必画出各元件间的联线。

8）部件的进出线除大截面导线外，都应经过接线板，不得直接进出。

图2-4所示为根据图2-1电气原理图绘制的接线图，它表示机床电气设备各个单元之间的接线关系，并标注出外部接线所需的数据，根据机床设备的接线图就可以进行机床电气设备的总装接线。对某些较为复杂的电气设备，电气安装板元件较多时，还可以画出安装板的接线图。对于简单设备，仅画出接线图就可以了。实际工作中，接线图常与电气原理图结合起来使用，CA6140型车床的电气安装接线如图2-4所示。

图2-4表明了该电气设备中电源进线、按钮板、照明灯、行程开关、电动机与机床安装板接线端之间的连接关系，标注了所采用的包塑金属软骨的直径和长度，也有标注连接导线的根数、截面积及颜色等。其他元件与安装板的连接关系这里不再赘述。

图2-4 CA6140型车床电气安装接线图