作者：葛剑青
出版社：电子工业出版社
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电工经典电路300例试读：
前言
随着科学技术的进步，国民经济的发展，各行各业的电气化程度得到了广泛提高，所应用的电气设备、装置、控制电器技术越来越复杂，对电气电工的安装、调试及维修技术的要求也就越来越高，因此要求电工的技术水平也应进一步提高。由于实际工作的电气电工人员很难有进修和专业培训的机会，使得其应用知识、技术滞后，所以在实际工作中经常遇到不少的难题。为此，我们根据多年从事电工工作人员的实践经验，有针对性地收集了典型的电工电气控制、测量电路，编写整理了本书。本书所介绍的典型电路具有比较全面的应用性，技术先进、应用广泛。
本书内容有：电路图的识读（主要介绍如何读懂电气原理图、电气接线图、电气安装图，还有电气一次图、电气二次图、电子电路图等）；电动机工况转换控制电路；电动机降压启动电路；电动机电力制动电路；电动机常用保护电路；施工机械电路；电源自动控制电路；水位、温度自动控制电路；电动机的接线技巧；巧用变压器的接线；经验接线技巧；一般照明电路；广告彩灯电路；农用生产实用电路；自制简易小电器；家用电器控制小改造；电子电器控制电路；供电电源控制电路；单相电度表的接线；三相电度表的接线；电流表、电压表的接线等。
本书内容系统、完整、先进、实用，文字简明扼要、精练、通俗易懂，力图把当前常用、常见的电工电路介绍得准确到位，实现知识的更新。考虑到我国电力、电气、电器设备在生产、生活中的现状，本书还交叉介绍了一些应用比较普遍的电气电路。这是因为在相当多生产企业实际使用的设备中，20世纪80～90年代的产品仍占绝大多数。
本书由葛剑青主编，参加本书编写的还有徐鲁生、周伟、赵永超、辛星、辛长平、单茜，在此对他们表示感谢。同时，还向提供了一手资料的朋友表示真诚的感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在错误之处，恳请广大读者提出指正意见。
编者第1章 电路图的识读1.1 概论1.1.1 电路图
电工电气图是电工技术领域中各种图的总称，是电工进行技术交流和生产活动的共同“语言”。在电工电气图中，一般把描绘电源流经途径的图称为电路图。电路图表示出了系统、分系统、成套装置、设备等实际电路的细节。因为电路图采用国际标准（IEC）的图形符号和文字代号来代表各种实物元件，所以不必考虑其组成项目的实体尺寸、形状和位置。
电路图是电气技术人员进行计划备料、加工制造，维修人员进行安装、分析、查找电气设备故障的依据。通过对电路图的识读，能帮助工作人员了解电气设备的工作过程和原理，从而可以更好地使用、维护这些设备，并能在故障出现时迅速查找出故障的根源以进行维修。
电路图包括电气原理图、电气接线图、电气安装图，还有电气一次图、电气二次图等。本书所介绍的主要是常用常见的工业控制电路、电子控制电路和家用电器设备的电路图，还有一些是技术改造电路和自制电器电路的电路图，这些电路图起到了技术档案的作用，可随时供工作人员查阅、学习、应用。1.1.2 电路图的识读原则
识读电路图的首要原则是要先看明白，当对识读的电路图有了整体概念后，再分清是主电路还是辅助电路，是交流电路还是直流电路。在看主电路图时要依次从上往下看，即从用电设备开始，经过控制元件顺次而下；从左向右看，即先看电源再看各条回路，要看明白电路回路的构成，分析各回路上的电气控制信号要达到负载时为什么要通过这些电气元件。同时还要了解辅助电路与主电路之间的相关联系，通过看辅助电路与各元件之间的相互联系和控制关系及动作情况等掌握主电路的工作原理和动作过程。1.2 识读配电线路图1.2.1 变电站的一次系统图
变电站的一次系统图，是指由单线流过主电流或一次电流的某些电气设备按照一定顺序连成的电路图，也称一次主接线图。其中单线表示的是电气装置的一相连接方式，而忽略了其他两相，这是因为三相电力设备中的其他两相接线与这一相是相同的。变电站的一次系统图由供电电源、母线、变压器、配电站的配出回路、高低压开关和保护电器，还有常用的电缆电线几部分组成。
变电站的一次系统图能清楚地反映出电能输送、控制和分配的关系及设备的运行情况。它是供电规划、电气数据计算、设备选择、日常操作和回路切换的主要依据。通过查看一次系统图，能够了解整个电气工程的规模、电气工作量的大小，以及电气工程各部分的关系。1.2.2 一次系统图识读实例
在实际生活中，常见到的是单母线分段放射式供电系统，它由两个电源供电，比较适用于一、二级用电负荷的供电。如图1-1所示为6～10kV配变电一次系统图。图1-1 6～10kV配变电一次系统图
从图1-1可以看出，此配变电一次系统有二回路10kV电源进线，其中一回路工作电源由市电网供电，并通过电缆引入，再由图1-1下方引至高压配电柜中。因为电源引自地方变电站时，所以需要装有专用计量柜和进线开关。图中的1号柜为专用计量柜，通过高压配电柜中的电流互感器和电压互感器进行电能损耗的计量，供电业部门的计费及核算；2号高压配电柜为进线保护柜，当变、配电母线出现短路和过载时，进线保护柜中的断路器自动跳闸。另外一个回路工作电源为备用电源，其架空引入后由本企业变电站供给，其电能计量一般以电源出线开关的电度记录为准，或通过和电业部门的协议进行电力计费，因此这里只设置了进线保护柜，它同样对变、配母线进行短路保护和过载保护。
在配电母线上，引出了几路不同的配电回路。（1）两台10/0.4kV电力变压器。它们供给380V/220V低压负荷用电，接线方式为Y/Y0，由高压断路器进行高压侧的短路保护和过载保护。（2）三圈电压互感器柜。它的三个单相三绕组电压互感器的接线方式为Y/Y-L，其主要作用是测量和保护。三个单相三绕组电压互感器与三个线电压相连接可用于测量和作为低电压出口（用于高电压电动机）保护使用。三个辅助二次绕组接成开口三角形，构成零序电压过滤器，用于接地（绝缘）保护。电压互感器由熔断器保护。（3）电容器柜。它的作用是在高压侧进行无功集中补偿，将本系统的功率因数提高到电业部门所规定的数值，一般在0.95左右。当高压配电系统中带有高压电动机和容量较大的变压器时，多采用高压无功集中补偿方式，它的优点是可减少供电系统和输电线路的无功损耗，缺点是不能减少变压器和低电压电网中的无功功率。（4）高压引出线。它去往其他变电站或杆上变压器，也由高压断路器进行短路保护和过载保护。1.2.3 变电站的二次系统图
在供电系统中，凡是对一次设备进行操作控制、保护、测量的设备及各种信号装置，统称二次设备。二次设备按照一定的顺序连接起来的线路图称为二次系统图，也称辅助接线图。二次系统图是电气工程图的重要部分，是保证一次设备安全可靠运行的必备图纸。
二次设备的特点是工作电压低，电流小，工作电压等级一般为6.3～380V，直流或交流，耗能较小。此外，二次设备接线较复杂，连接导线多。采用的二次设备越多，连接的导线就越多，不像一次设备只在相邻的设备中连接，导线的数量也少。二次设备的连线不仅限于相邻的设备，而且可跨越较远的距离与其他地方的二次设备连接，并且相互间纵横交错，使得其出线和进线端子也都很多。
自动化程度越高，二次系统的接线也会越复杂。因此，读懂二次回路图对于配电系统的操作、控制、保护和日常维护都有着十分重要的意义。1.2.4 二次系统图识读实例
变压器过流保护整体式原理接线图如图1-2所示。该图中的二次设备有两相电流互感器TA、TA，两相电流继电器KA、KA和时间ac12继电器KT，还有一个信号继电器KS。图1-2 变压器过流保护整体式原理接线图
由图可知变压器过流保护的工作过程是：两相电流继电器KA的线圈KA、KA分别接于两相电流互感器TA、TA的二次回路中。当12ac变压器过载时，一次电流增加，二次电流也随之增加，当达到两相电流继电器KA的动作电流整定值时，其触点闭合，接通时间继电器KT的线圈回路。经时间继电器KT延时一段时间（整定时间）后，其通电延时动作触点闭合，接通信号继电器KS和断路用跳闸线圈，断路器跳闸，并通过信号继电器的触点接通信号回路，发出故障信号。
整体式原理接线图主要用于表示二次接线装置的工作原理和构成这套装置所需要的设备，既没有给出设备的内部接线、设备引出端的编号和导线编号，也没有给出与该图有关的电源、信号的具体接线。因此，整体式原理接线图不具备完整的使用价值，不能用于现场的安装接线与查找故障。特别是对于某些复杂的装置而言，其二次设备多、接线复杂，也不可能用这种图完全表达出来，因此在现场安装和排查故障时，实际上是不常使用整体式原理接线图的。
实际运行时最常使用的是展开式原理接线图。如图1-3所示为变压器过载保护展开式原理接线图。图1-3 变压器过载保护展开式原理接线图
在二次系统的查线、继电器保护、校验及故障处理时都要用到展开式原理接线图。展开式原理接线图是根据整体式原理接线图，将各个元件按照电气连接的关系分解成各组成部分，分别画在交流电流电路、交流电压电路、直流电路等各种回路中后绘制而成的。1.3 识读建筑电气图
建筑电气图是应用非常广泛的电气图，一般用来说明建筑电气工程的构成和功能，描述电气装置的工作原理。
建筑电气图的分类如下。（1）按照工程图纸表达的技术内容，建筑电气图可以分为照明、动力、变配电、通信、广播、闭路电视、防雷接地、消防安保、BA系统（楼宇设备管理系统）、综合布线等电气工程图。（2）按照工程图纸的性质和功能，建筑电气图又分为系统图、平面图、原理接线图、设备布置图、大样图等多种形式。（3）根据施工地点不同，建筑电气图也可以分为内线工程图和外线工程图。（4）按照使用的电压等级，建筑电气图还可以分成强电工程图和弱点工程图。
常见的建筑电气图分为目录、说明、图例、设备材料明细、电气系统图、电气平面图、设备布置图、安装接线图、电气原理图等。1.3.1 识读的基本要求
1.结合电工基础理论识读电气图
不管是变配电站（所、室）、动力系统，还是照明系统的设计，都离不开电工基础理论，因此，要想读明白电路的电气原理，必须具备一定的电工基础知识。
2.结合电器元件的结构和工作原理识读电气图
电路是由各种电器元件组成的，因此，在看电路图时，首先要清楚各电器元件的性能、相互的控制关系及在整个电路中的作用，然后才能够明白电路的工作原理。
在强电控制电路中，常用的低压电器元件主要有以下几种。（1）低压负荷开关。低压负荷开关适用于交流50Hz、额定电压至380V、直流电压至440V、额定电流至3000A的成套配电装置中，用于不频繁地手动接通和分断交、直流电路或作为隔离开关用。如图1-4（a）所示为开启式（刀开关）的外形；如图1-4（b）所示为开启式（刀开关）的结构。如图1-5（a）所示为半封闭式负荷开关的外形；如图1-5（b）所示为半封闭式负荷开关的结构。（2）低压自动断路器。低压自动断路器通称自动空气开关，是低压配电电网中主要的开关电器之一，它不仅可以接通和分断正常的负载电流及电动机的工作电流和过载电流，而且可以接通和分断短路电流。它主要在不频繁操作的低压配电线路或开关柜（箱）中作为电源开关使用，并对线路、电气设备及电动机等起保护作用，当它们发生严重的过电流、过载、短路、断相、漏电等故障时，低压自动断路器能自动切断线路，起到保护作用。如图1-6（a）所示为典型低压自动断路器的外形；如图1-6（b）所示为低压自动断路器的结构。图1-4 开启式（刀开关）图1-5 低压负荷开关（3）交流接触器。交流接触器一般用于交流50Hz或60Hz，主回路的额定工作电压为690V及以下，电流至630A的配电系统中，供远距离频繁地接通和分断电流之用，并适用于频繁地启动及控制电动机。如图1-7（a）所示为常用交流接触器的外形；如图1-7（b）所示为常用交流接触器的结构。图1-6 低压自动断路器图1-7 交流接触器（4）中间继电器。中间继电器适用于交流50Hz或60Hz、电压至380V，直流电压至220V的控制电路中，用来控制各种电磁线圈，以使信号放大或将信号同时传递给有关控制元件。它也可用来直接控制小容量电动机或其他电气执行元件。
中间继电器的结构和工作原理与交流接触器的结构和工作原理基本相同。它与交流接触器的主要区别是触点数目多，且触点容量小，只允许通过小电流。在选用中间继电器时，主要应考虑电压等级和触点数目。如图1-8（a）所示为常用中间继电器的外形；如图1-8（b）所示为常用中间继电器的结构。（5）电磁式时间继电器。电磁式时间继电器作为辅助元件用于自动装置中，以使被控元件达到所需要的延时。它还可在保护装置中用以实现主保护与后备保护的选择性配合。图1-8 中间继电器
电磁式时间继电器由电磁铁带动钟表延时机构来完成延时动作。每只继电器有两对瞬时转换接点，一对延时主接点。根据不同的规格可以安装一对滑动延时接点，其延时整定值可以等于或小于延时主接点的整定值。继电器盖子上可装设指针，以指示继电器的动作情况。如图1-9所示为电磁式交流时间继电器的外形；如图1-10所示为电磁式直流时间继电器的外形；如图1-11所示为常用时间继电器的结构。图1-9 电磁式交流时间继电器的外形图1-10 电磁式直流时间继电器的外形图1-11 常用时间继电器的结构（6）热继电器。热继电器是利用电流的热效应原理来工作的保护类电器，具有与电动机允许过载特性相接近的反时限保护特性。它主要用于电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行的保护，也常与接触器组合成电磁启动器。使用最多、最普遍的是双金属片式热继电器，它具有结构简单、体积小、成本低，以及在选用适当的热元件的基础上能够获得较好的反时限保护特性等优点。由于热继电器中的发热元件具有热惯性，所以它不同于过电流继电器和熔断器，不能用做瞬时过载保护，更不能用做短路保护。如图1-12（a）所示为典型热继电器的外形，如图1-12（b）所示为常用热继电器的结构。图1-12 热继电器（7）熔断器。低压熔断器（简称熔断器）是一种结构简单，使用方便，价格低廉的电路保护用电器，广泛应用于低压配电系统和控制系统中，主要用于短路保护和过载保护。将熔断器串接在被保护的电路中，当通过它的电流小于规定值时，其熔体相当于一根导线，可起到电气连接作用；当通过它的电流超过规定值（在电路发生严重过载或短路时）的一定时间后，其熔体就会自动熔化并切断电源，从而起到电路/电器的保护作用。熔断器还可以和其他电器组合构成各种组合式保护电器。另外，还有的熔断器具有熔断指示装置，当它熔断后便发出一定的指示信号，以提醒操作维修人员。如图1-13所示为螺旋式低压熔断器的外形；如图1-14所示为低压高分断能力熔断器的外形；如图1-15所示为常用熔断器的结构。图1-13 螺旋式低压熔断器的外形图1-14 低压高分断能力熔断器的外形图1-15 常用熔断器的结构（8）频敏变阻器。频敏变阻器适用于交流50Hz，转子最大电压为1000V，额定输出功率为2.2～240kW的绕线式感应电动机的转子回路中，主要供电动机进行短时启动、重复短时启动。根据负载机械设备的不同，频敏变阻器的负载可分为轻载、中载、重载和满载四种类型。如图1-16所示为BP系列频敏变阻器的外形。图1-16 BP系列频敏变阻器的外形
3.结合典型电路识读电气图
所谓典型电路，就是常见的基本电路，如电动机的启动、制动、正（反）转控制、继电器保护、联锁、时间和行程控制、整流和放大电路等。
一张复杂的电路图，细分起来无外乎是由若干典型电路所构成的。因此，熟悉各种典型电路，对于识读复杂的电路有相当大的帮助，不仅能在看图时分清主次环节，而且不易搞错。
4.结合电路图的绘制识读电气图
掌握了主电路、辅助电路在图纸上的位置，线条的粗细、单线和多线等特点，对识读电路图也会有很大帮助。1.3.2 识读建筑电气图的顺序
1.看标题栏和图纸目录
了解工程的名称、项目内容、设计日期等。
2.看图纸的总说明
看供电电源的来源、电压等级、线路敷设方式、设备安装方式、补充使用的非国标图形符号、施工时应注意的事项等。有些分项的局部问题是在各分项工程图纸上说明的，因此看分项工程图纸时要先看其设计说明。
3.看系统图
各分项工程图纸都包含系统图，如变配电工程的供电系统图、电力工程的电力系统图、电气照明的照明系统图及电缆及电视系统图等。看系统图的目的是了解系统的基本组成、主要电气设备、元件等的连接关系，还有它们的规格、型号、参数等，以掌握该系统的基本概况。
4.看电路图和接线图
了解各系统中用电设备的电气自动控制原理，可用来指导设备的安装和控制系统的调试工作。因为电路图多是采用功能布局法绘制的，所以看图时应依据功能关系从上至下或从左至右一个回路一个回路地阅读。若能熟悉电路中各电气元件的性能和特点，对读懂图纸将有很大的帮助。在进行控制系统的配线和调试工作中，还可以配合阅读接线图和端子图进行操作。
5.看平面布置图
平面布置图是建筑电气图纸中重要的图纸之一，如变配电站设备安装平面图、剖面图、电力平面图、防雷接地平面图等，它们都用来表示设备安装位置、线路敷设部位、敷设方法及所用导线电缆型号、规格、数量、管径大小，是安装施工、编制工程预算的主要依据图纸，必须熟读。
6.看安装大样图
安装大样图是按照机械制图方法绘制的，用来详细表示设备安装方法的图纸，也是用来指导施工和编制工程材料计划的重要图纸。它对于初学安装的人员来说尤为重要，甚至可以说是不可缺少的。安装大样图多采用的是全国通用的电气装置标准图集。
7.看设备材料表
设备材料表是提供该工程所使用的设备、型号、材料型号、规格和数量的表，是编制购置设备、材料计划的重要依据之一。1.3.3 建筑电气图识读实例
如图1-17所示为某建筑物的一层照明平面图，并附有施工说明。图1-17 某建筑物的一层照明平面图注：（1）电源为三相四线制380V/220V，来自室外架空电力线路，进户导线采用BLV-500-4×216mm，在室外埋设接地板，引出的接地线作为PE线随电源线引入室内。2（2）化学试验室、危险品仓库为Q-2级防爆要求，导线采用BLV-500-4×2.5mm。2（3）配线。电源进线及插座配线采用BLV-500-4×2.5mm穿φ20mm的普通水煤气管埋地暗敷；化学
试验室和危险品仓库照明采用普通水煤气管明敷，其余房间的照明导线穿电线管暗敷。
由图1-17可见，一层各房间内的灯具形式及数量依照房间的用途不同而不同。物理试验室装有4盏普通吊灯（是100W的白炽灯），采用吊链安装，安装高度为3.5m，用两只暗装单极开关控制，该试验室还暗装有两个三相插座。门厅装有一套花灯，内装9个60W白炽灯泡，吊链安装，安装高度为3.5m；门厅进门处吸顶装有一盏60W的球形灯，两侧分别装有壁灯，安装高度为3m，内装40W的白炽灯，这些灯分别由装在大门右侧的4个单极开关控制。化学试验室因为有防爆要求，所以安装有4盏隔爆灯，每盏灯内装有150W的白炽灯泡，管吊式安装，安装高度为3.5m，用两只防爆式单极开关控制，还安装有两个密闭防爆三相插座。危险品仓库安装有一盏防爆灯，灯泡为150W，吊管式安装，安装高度为2.5m，用一个单极防爆开关控制。
分析室对光线的要求高，安装有一盏三管荧光灯，灯管功率为40W，吊链式安装，安装高度为3m，用两只单极开关控制，还暗装有两个三相插座。浴室内安装有两盏防水防尘灯，灯泡功率为100W，吊管式安装，安装高度为3.5m，两盏灯用一个单极开关控制。化学试验室门前走廊上安装有两盏防水防尘灯，内装60W白炽灯泡，吸顶安装，用一个暗装单极开关控制。厕所、更衣室、③～⑥轴线走廊，楼梯及走廊两端出口处都安装有球形灯，内装60W白炽灯泡，吸顶安装。1.4 识读电子电路图1.4.1 普通电子器件与典型电子电路
1.普通电子器件（1）稳压二极管。稳压二极管是由硅材料制成的面接触型二极管，在电子电路中起稳定直流电压的作用。如图1-18、图1-19所示为稳压二极管在电路中的典型应用与外形。图1-18 稳压二极管在电路中的典型应用图1-19 稳压二极管的外形（2）整流二极管。整流二极管适合于公频引用，其通态压降低，V（顺向电压）分散性小，非常适合并联使用。如图1-20（a）F所示为普通整流二极管的外形；如图1-20（b）所示为常见整流二极管桥式整流电路。图1-20 整流二极管（3）发光二极管。发光二极管是一种把电能转变成光能的半导体器件，当给其PN结通以一定的电流时，就会发光。发光二极管多在各种电子设备中用做指示灯及数字显示装置。如图1-21（a）所示为常用发光二极管的外形；如图1-21（b）所示为发光二极管在温度报警电路中的应用。图1-21 发光二极管（4）场效应晶体管。场效应晶体管是利用半导体表面的外加电场效应来控制电特性的半导体元件。它有三个电极，即栅极G、漏极D、源极S，分别与普通三极管的基极b、集电极c、发射极e相对应。如图1-22（a）所示为场效应晶体管的分类；如图1-22（b）所示为场效应晶体管的外形与测试；如图1-22（c）所示为场效应晶体管的应用电路。（5）光电晶体管。光电晶体管是利用PN结的光电效应，将光信
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]