1.1 知识训练
电气工程图的特点：电气工程图的主要表现形式是简图，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。电气图大多以简图的形式绘制。它描述的主要内容是元件和连接线。通过电气元件与连接线的连接构成电路图、系统图、平面图等。电气图的基本要素是图形符号、文字和项目代号。它的布局方法包括功能布局法和位置布局法。所谓功能布局法：是指在绘图时，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关系的一种布局方法。例如系统图和电路图就是采用这种方法绘制的；所谓位置布局法：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。例如接线图和设备布置图就是采用这种方法绘制的。另外，它还具有多样性。不同的描述方法形成了不同的电气工程图。系统图、电路图、框图、布置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；功能图、程序框图是描述功能流的电气工程图。
知识训练一 电气工程图的种类及特点
电气工程图是表示电气系统、装置和设备各组成部分的功能、用途、原理、装接和使用信息的一种工程设计文件。主要用来阐述电气工程的构成和功能，描述电气装置的工作原理，提供安装和维护使用的信息，辅助电气工程研究和指导电气工程实际施工等的技术文件。它是电气工程中各部门进行沟通、交流信息的载体，各种类别的电气工程图都有某些联系和共同点，不同类别的电气工程图适用不同的场合，其表达工程含义的侧重点也不相同。对于不同专业和在不同场合下，只要是按照同一种用途绘成的电气工程图，不仅在表达方法与方式上必须是统一的，而且在图的分类与属性上也应该一致。根据电气工程的规模不同，该项工程的电气图的种类和数量也不同。电气工程的电气图通常装订成册，包含以下内容：
1.目录和前言
目录类似图书的目录，便于检索图样和资料系统化，它主要由序号、图样名称、编号、张数等构成。
前言中一般包括设计说明、图例、设备材料明细表、工程经费概算等。设计说明的主要目的在于阐述电气工程设计的依据、基本指导思想与原则，图样中未能清楚表明的工程特点、安装方法、工艺要求、特殊设备的安装使用说明，以及有关的注意事项等的补充说明。图例就是图形符号，一般在前言中只列出本图样涉及的一些特殊图例，通常图例都有约定俗成的图形格式，可以通过查询国家标注和电气工程手册获得。设备材料明细表列出该电气工程所需的主要电气设备和材料的名称、型号、规格和数量，可供实验准备、经费预算和购置设备材料时参考。工程经费概算用于大致统计该套电气工程所需的费用。可以作为工程经费的预算和决算的重要依据。
2.电气系统图
系统图是一种简图，由符号或带注释的框绘制而成，用来概略表示系统、分系统、成套装置或设备的基本组成、相互关系及其主要特征，为进一步编制详细的技术文件提供依据，供操作和维修时参考。电气系统图用于表示整个工程或工程中某一项目的供电方式和电能输送的关系，也可以表示某一装置各主要组成部分的关系。例如，一个电动机的供电关系，则可以采用如图1-1所示的电气系统图。
图1-1 三相电路主回路
系统图对布图要求很高，强调布局清晰，以利于识别过程和信息的流向。基本的流向应该是自左至右或自下至上。只有某些特殊情况下方向例外，例如用于表达非电气工程中的电气控制系统或者电气控制设备的系统图和框图，可以根据非电过程的流程图绘制，但是图中的控制信号应该与过程的流向相互垂直，以利识别。
3.电路图
电路图主要表示某一系统成套装置的电气工作原理。它是用图形符号绘制，并按工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成部分的连接关系，侧重表达电气工程的逻辑关系，而不考虑其实际位置的一种简图。电路图的用途很广，可以用于详细地理解电路、设备或成套装置及其组成部分的作用原理，分析和计算电路特性，为测试和寻找故障提供信息，并作为编制接线图的依据，简单的电路图可以直接用于接线。
电路图的布图突出表示功能的组合和性能。每个功能都应以适当的方式加以区分，图层信息流及各级之间的功能关系，其中使用的图形符号，必须具有完整形式，元件画法简单而且符合国家规范。电路图应根据使用对象的不同需要，标注相应的各种补充信息，特别是应该尽可能考虑给出维修所需的各种详细资料。
4.电气接线图
接线图是主要用于表示电气装置内部各元件之间及其与外部其他装置之间的连接关系的一种简图，便于安装接线及维护。有单元接线图、互连接线图端子接线图、电力电缆配置图等类型。
接线图中的每个端子都必须注出元件的端子代号，连接导线的两端子必须在工程中统一编号。接线布图时，应大体按照各个项目的相对位置进行布置，连接线可以用连续线方式画，也可以用断线方式画。
5.电气平面图
电气平面图表示电气工程中电气设备、装置和线路的平面布置，一般是在建筑平面图的基础上绘制出来的。常见的电气工程平面图有线路平面图、变电所平面图、照明平面图、弱电平面图、防雷与接地平面图等，如图1-2所示。
图1-2 某变电所平面布置图局部
6.设备布置图
设备布置图主要表示各种电气设备和装置的布置形式、安装方式及相互位置之间的尺寸关系，通常由平面图、立面图、断面图、剖面图等组成。
7.大样图
大样图用于表示电气工程某一部分、构件的结构，用于指导加工与安装，部分大样图为国家标准图。
8.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，这些也是电气工程图的组成部分。
9.电气工程图的一般特点
图形符号、文字符号和项目代号是构成电气图的基本要素。
图形符号、文字符号和项目代号是构成电气图的基本要素，一些技术数据也是电气图的主要内容。电气系统、设备或装置通常由许多部件、组件、功能单位等组成。一般用一种图形符号描述和区分这些项目的名称、功能、状态、特征、相互关系、安装位置、电气连接等，不必画出它们的外形结构。
在同一张图上，同类设备只用一种图形符号，例如各种开关元件都用同一个符号表示。为了区分同一类设备中不同元器件的名称、功能、状态、特征以及安装位置，还必须在符号旁边标注文字符号。有时还要标注一些技术数据。
电气工程图属于专业工程图，其区别与机械工程图、建筑工程图的主要特点归纳为以下几点。
①简图是电气工程图的主要形式。简图是采用图形符号和带注释的框或简化外形表示系统或设备中各组成部分之间按照相互关系的一种图，不同形式的简图其侧重点不同。简图并不是指内容“简单”，而是指形式的“简化”，它是相对于严格按几何尺寸、绝对位置等绘制的机械图、建筑图而言的。电气工程图中的系统图、电路图“接线图”、平面布置图等都是简图。
②元件和连接线是电气图描述的主要内容。
一种电气装置主要由电气元件和连接线构成，因此无论何种电气工程图都是以电气元件和连接线为描述的主要内容。因为对元件和连接线的描述方法不同，所以构成了电气图的多样性。
连接线在电路图中的表示方法通常有三种，单线法、多线法和混合表示法。两根或两根以上的连接线只用一条图形表示的方法，称为单线法；每根连接线或导向均用一条图层表示的方法，称为多线表示法；在同一图形中，单线和多线同时使用的方法称为混合表示法。
③电气元件在电路图中的三种表示方法。
在电气工程图的绘制过程中，用于电气元件的表示方法可分别采用集中表示法、半集中表示法、分开表示法。
集中表示法是把一个元器件各组成部分的图形符号绘制在一起的方法；半集中表示法是介于集中表示法和分开表示法之间的一种表示法。其特点是，在图中把一个项目的某些部分的图形符号分开布置，并用机械连接线表示出项目中各部分的关系。其目的是得到清晰的电路布局。这里，机械连接线一般用虚线表示。它可以是直线，也可以是折弯、分支或交叉。
④连接线去向的表示方法。
在接线图和某些电路图中，通常要求表示连接线的两端各引向何处。表示连接线去向一般有连续线表示法和中断线表示法。
⑤电气工程图的布局方法。
在完成电气工程图的绘制过程中，通常采用功能布局法和位置布局法。功能布局法是指在绘图过程中，只考虑便于看出它们所表示的元器件之间的功能关系，而不考虑实际位置的一种布局方法。例如电气系统图、电路原理图都是采用这种布局方法绘制的。
所谓位置布局法，是指在绘图过程中，电气图中的元器件符号的布置对应该元件的实际安装位置的布局方法。例如接线图、平面图等。
⑥对能量流、信息流、逻辑流、功能流的不同描述方法，构成了电气图的多样性，不同的电气工程图采用不同的描述方法。因为在某一个电气系统或电气装置中，各种元器件、设备、装置之间，从不同角度，不同方面去考察，存在着不同的关系。能量流主要表示电流的传递过程和流向；信息流主要表示系统中信号的流向、传递和反馈；逻辑流主要表示弱电系统相互间的逻辑关系；功能流主要表示设备相互间的功能控制关系。
在电气技术领域内，往往需要从不同的目的出发，对上述4种物理流进行研究和描述，而作为描述这些物理流的工具之一——电气图，也需要采用不同的形式。这些不同的形式，从本质上揭示了各种电气图内在的特征和规律。实际上，将电气图分成若干种类，从而构成了电气图的多样性。
知识训练二 电气工程CAD制图的一般规范
电气工程设计部门设计、绘制图样，施工单位按图样组织工程施工，所以图样必须有设计和施工等部门共同遵守的一定格式和一些基本规定，本节简要介绍国家标准GB/T18135—2000《电气工程CAD制图规则》中常用的有关规定。
1.图纸的格式和幅面尺寸
（1）图纸的格式。
一张图纸的完整图面是由边框线、标题栏、会签栏和绘图区组成的。其格式如图1-3所示。
图1-3 图纸的格式
（2）幅面尺寸。
图纸的幅面就是由边框线所围成的绘图图面。幅面尺寸共分五等：A0～A4，具体的尺寸。绘制图样时，图纸幅面尺寸应优先采用表1-1中规定的基本幅面。
表1-1 图纸的基本幅面及图框尺寸 代号B×Lace mm
其中，a、c、e为留边宽度。图纸幅面代号由“A”和相应的幅面号组成，即A0～A4。基本幅面共有5种，其尺寸关系如图1-4所示。
图1-4 基本幅面的尺寸关系
幅面代号的几何含义，实际上就是对0号幅面的对开次数。如A1中的“1”，表示将全张纸（A0幅面）长边对折裁切一次所得的幅面；A4中的“4”，表示将全张纸长边对折裁切四次所得的幅面，如图1-4所示。
必要时，允许沿基本幅面的短边成整数倍加长幅面，但加长量必须符合国家标准（GB/T 14689—93）中的规定。
图框线必须用粗实线绘制。图框格式分为留有装订边和不留装订边两种，如图1-5和图1-6所示。两种格式图框的周边尺寸a、c、e见表1-1。但应注意，同一产品的图样只能采用一种格式。
图1-5 留有装订边图样的图框格式
图1-6 不留装订边图样的图框格式
国家标准规定，工程图样中的尺寸以毫米为单位时，不需标注单位符号（或名称）。如采用其他单位，则必须注明相应的单位符号。本书的文字叙述和图例中的尺寸单位为毫米，均未标出。
（3）标题栏。
标题栏是用来确定图样的名称、图号、张次、更改和有关人员签署等内容的栏目，位于图样的下方或右下方。图中的说明、符号均应以标题栏的文字方向为准。
目前我国尚没有统一规定标题栏的格式，各设计部门标题栏格式不一定相同。通常采用的标题栏格式应有以下内容：设计单位名称、工程名称、项目名称、图名、图别、图号等。电气工程图中常采用图1-7所示的标题栏格式，可供读者借鉴。
图1-7 标题栏格式
学生在作业时，采用如图1-8所示的标题栏格式。
图1-8 作业用标题栏
（4）图幅的分区。
为了确定图中内容的位置及其他用途，往往需要将一些幅面较大的，内容复杂的电气图进行分区，以便在读图或更改图的过程中，迅速找到相应的部分，如图1-9所示。
图1-9 图幅的分区
图幅的分区方法是：等分图纸相互垂直的两边，分区的数目视图的复杂程度而定，但要求每边必须为偶数。每一分区一般不小于25mm，不大于75mm分区代号，竖边方向用大写拉丁字母编号，横边方向用阿拉伯数字编号，编号的顺序应从标题栏相对的左上角开始，自左向右，对分区中符号应以粗实线给出，其线宽不宜小于0.5mm。分区代号用字母和数字表示，字母在前，数字在后。
图纸分区后，相当于在图样上建立了一个坐标。电气图上的元件和连接线的位置可由此“坐标”而唯一确定下来。
（5）图线。
图线是指起点和终点间以任意方式连接的一种几何图形，它是组成图形的基本要素，形状可以是直线或曲线、连续线或不连续线。国家标准中规定了在工程图样中使用的六种图线，其形式、名称、宽度，以及应用示例见表1-2。
表1-2 常用图线的形式、宽度和主要用途
图线分为粗、细两种。以粗线宽度作为基础，粗线的宽度b应按图的大小和复杂程度，在0.5～2mm之间选择，细线的宽度应为粗线宽度的1/3。图线宽度的推荐系列为：0.18、0.25、0.35、0.5、0.7、1、1.4、2mm，若各种图线重合，应按粗实线、点画线、虚线的先后顺序选用线型。
（6）字体。
在图样上除了要用图形来表达机件的结构形状外，还必须用数字及文字来说明它的大小和技术要求等其他内容。电气图中的字体必须符合标准，一般汉字常用仿宋体、宋体，字母、数字用正体、罗马字体。
①基本规定。
在图样和技术文件中书写的汉字、数字和字母，都必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。字体的号数代表字体高度（用h表示）。字体高度的公称尺寸系列为：1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20mm。如需更大的字，其字高应按
的比率递增。汉字应写成长仿宋体字，并应采用国家正式公布的简化字。汉字的高度h应不小于3.5，其字宽一般为h/。字母和数字分A型和B型。A型字体的笔画宽度d＝h/14，B型字体的笔画宽度d＝h/10。在同一张图样上，只允许选用一种形式的字体。字母和数字可写成斜体和正体。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75°。
②字体示例。
汉字示例：
字母示例：
罗马数字：
数字示例：
（7）比例。
比例是指图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。大部分电气工程图是不按比例绘制的，只有某些位置图按比例绘制或部分按比例绘制。
绘制图样时，应优先选择表1-3中的优先使用比例。必要时也允许从表1-3中允许使用比例中选取。电气工程图采用的比例一般为1∶10、1∶20、1∶50、1∶100、1∶200、1∶500。
表1-3 绘图的比例
注：n为正整数。
（8）方位。
一般来说，电气平面图按上北下南，左西右东来表示建筑物和设备的位置和朝向。但外电总平面图中用方位标记（指北针方向）来表示朝向。
（9）安装标高。
在电气平面图中，电气设备和线路的安装标高是用标高来表示的，这与建筑制图类似。标高有绝对标高和相对标高两种。绝对标高是我国的一种高度表示方法，又称为海拔高度。相对标高是选定某一参考平面为零点而确定的高度尺寸。建筑工程图上采用的相对标高，一般是选定建筑物室外地平面±0.00m，标注方法为根据这个高度标注出相对高度。
在电气平面图中，也可以选择每一层地平面后楼面为参考面，电气设备和线路安装，敷设位置高度以该层地平面为基准，一般称为敷设标高。
（10）定位轴线。
电力、照明和电信平面布置图通常是在建筑物平面图的基础上完成的，由于建筑物平面图中建筑物都标有定位轴线，因此电气平面图也带有轴线。定位轴线编号的原则是：在水平方向采用阿拉伯数字，自左向右注写；在垂直方向采用拉丁字母由下往上注写，数字和字母组成分别用点画线引出。通过定位轴线可以帮助用户了解电气设备和其他设备的具体安装位置，使用定位轴线，可以很容易找到设备的位置，对修改、设计变更图样非常有利。
（11）详图。
电气设备中某些零部件、连接点等的结构、做法、安装工艺要求等，有时需要将这些部分单独放大，详细表示，这种图样称为详图。
电气设备中某些部分的详图可以画在同一张图样上，也可画在另一张图样上。为了将它们联系起来，需要使用一个统一的标记。标注在总图某位置上的标记称为详图索引标志；标注在详图位置上的标记称为详图标志。