电气&电路基础知识介绍

电气&电路基础知识介绍目 录/Contents 1.电路基本图形、符号说明2.电气、电路常用接口（物理接口）说明与介绍3.常用连接器、端子介绍4.电路接线知识电路基本图形、符号说明读懂电路图首先应建立图形符号与电气设备或部件的对应关系以及明确文字标识的含义，才能了解电路图所表达的功能、连接关系以及工作流程。图形符号的种类和组成图形符号的种类和组成图表符号一般分为：限定符号、一般符号、方框符号、以及标记或字符。限定符号不能单独使用，必须同其他符号组合使用，构成完整的图形符号。如交流电动机的图表符号，由文字符号、交流的限定符号以及轮廓要素组成。延时过流继电器图形符号，由测量继电器方框符号要素，特性量值大于整定值时动作和延时动作的限定符号以及电流符号组成。方框符号一般用在使用单线表示法的图中，如系统图和框图中，由方框符号内带有限定符号以表示对象的功能和系统的组成，如整流器图表符号，由方框符号内带有交流和直流的限定符号以及可变性限定符号组成。电路基本图形、符号说明图形符号分类：图形符号分类：限定符号和常用的其他符号包括：电流和电压的种类，可变性，力或运动的方向，流动方向，特性量的动作相关性，效应或相关性，辐射信号波形，机械控制，操作方法，非电量控制，接地和接机壳等。导线和连接器件图形符号包括：导线，端子和导线的连接，连接器件，电缆附件等。无源元件图形符号包括：电阻器，电感器，电容器等。半导体和电子管图形符号包括：二极管，晶闸管，光电子，光敏器件等。电能的发生和转换图形符号包括：绕组连接的限定符号，内部连接的绕组，电机部件及类型变压器，电抗器，消弧线圈，制动电阻，串并补电容，变流器，原电池等。开关，控制和保护装置图形符号包括：触点开关，开关装置和起动器，有或无继电器，测量继电器，熔断器，间隙避雷器等。测量仪表灯和信号器件图形符号包括：指示积算和记录仪表，遥测器件，电钟，灯，喇叭和电铃等。电信图形符号包括：交换设备，电话机，传输信号发生器，变换器，放大器，光纤，光缆，光器件等。电力照明和电信布置图形符号包括：发电厂和变电所，电信局局和机房设施，线路，配线，电什，配电箱，控制台，控制设备，用电设备，插座，开关和照明灯照明引出线等。二进制逻辑单元图形符号包括：与输入输出和其他连接有关的限定符号，内部连接组合单元和时序单元等。模拟单元图的符号包括：模拟和数字信号识别用的限定符号，放大器，函数器，信号转换器，电子开关等。电路基本图形、符号说明部分电气图形符号电路基本图形、符号说明电气图形符号电路基本图形、符号说明电气图形符号（安全设备）熔断器断路器电机过载保护开关热过载继电器电路基本图形、符号说明漏电电流型断路器电压型漏电断路器安全开关电气图形符号（安全设备）电路基本图形、符号说明端子插针隔离端子插座电气图形符号（端子插头）电路基本图形、符号说明线圈常开触点常闭触点电气图形符号（线圈触点）电路基本图形、符号说明开关/按钮限位开关，机械的光栅接近开关电气图形符号（传感器开关和按钮）电路基本图形、符号说明变压器整流器电气图形符号（变压器和整流器）电路基本图形、符号说明信号灯信号设备，发声指示仪表电气图形符号（信号设备，发光和发声）电路基本图形、符号说明电机灯加热器电气图形符号（耗电设备）电路基本图形、符号说明阀闸耦合器电气图形符号（阀、闸和耦合器）电路基本图形、符号说明常用电气文字符号电路基本图形、符号说明电路基本图形、符号说明2.电气、电路常用接口说明与介绍电气、电路常用接口说明与介绍电路中7个常用接口类型简要分析我们知道，在电路系统的各个子模块进行数据交换时可能会存在一些问题导致信号无法正常、高质量地“流通”，例如有时电路子模块各自的工作时序有偏差(如CPU与外设)或者各自的信号类型不一致(如传感器检测光信号)等，这时我们应该考虑通过相应的接口方式来很好地处理这个问题。下面就电路设计中7个常用的接口类型的关键点进行说明一下：(1)TTL电平接口：这个接口类型基本是老生常谈的吧，从上大学学习模拟电路、数字电路开始，对于一般的电路设计，TTL电平接口基本就脱不了“干系”!它的速度一般限制在30MHz以内，这是由于BJT的输入端存在几个pF的输入电容的缘故(构成一个LPF)，输入信号超过一定频率的话，信号就将“丢失”。它的驱动能力一般最大为几十个毫安。正常工作的信号电压一般较高，要是把它和信号电压较低的ECL电路接近时会产生比较明显的串扰问题。(2)CMOS电平接口：我们对它也不陌生，也是经常和它打交道了，一些关于CMOS的半导体特性在这里就不必啰嗦了。许多人都知道的是，正常情况下CMOS的功耗和抗干扰能力远优于TTL。但是!鲜为人知的是，在高转换频率时，CMOS系列实际上却比TTL消耗更多的功率，至于为什么是这样，请去问半导体物理理论吧。由于CMOS的工作电压目前已经可以很小了，有的FPGA内核工作电压甚至接近1.5V，这样就使得电平之间的噪声容限比TTL小了很多，因此更加加重了由于电压波动而引发的信号判断错误。众所周知，CMOS电路的输入阻抗是很高的，因此，它的耦合电容容量可以很小，而不需要使用大的电解电容器了。电气、电路常用接口说明与介绍由于CMOS电路通常驱动能力较弱，所以必须先进行TTL转换后再驱动ECL电路。此外，设计CMOS接口电路时，要注意避免容性负载过重，否则的话会使得上升时间变慢，而且驱动器件的功耗也将增加(因为容性负载并不耗费功率)。(3)ECL电平接口：这可是计算机系统内部的老朋友啊!因为它的速度“跑”得够快，甚至可以跑到几百MHz!这是由于ECL内部的BJT在导通时并没有处于饱和状态，这样就可以减少BJT的导通和截止时间，工作速度自然也就可以提上去了。But，这是要付出代价的!它的致命伤：功耗较大!它引发的EMI问题也就值得考虑了，抗干扰能力也就好不到哪去了，要是谁能够折中好这两点因素的话，那么他(她)就该发大财了。还有要注意的是，一般ECL集成电路是需要负电源供电的，也就是说它的输出电压为负值，这时就需要专门的电平移动电路了。(4)RS-232电平接口：玩电子技术的基本没有谁不知道它的了(除非他或她只是电子技术专业的“门外汉”)。它是低速串行通信接口标准，要注意的是，它的电平标准有点“反常”：高电平为-12V，而低电平为+12V。So，当我们试图通过计算机与外设进行通信时，一个电平转换芯片MAX232自然是少不了的了。但是我们得清醒地意识到它的一些缺点，例如数据传输速度还是比较慢、传输距离也较短等。电气、电路常用接口说明与介绍(5)差分平衡电平接口：它是用一对接线端A和B的相对输出电压(uA-uB)来表示信号的，一般情况下，这个差分信号会在信号传输时经过一个复杂的噪声环境，导致两根线上都产生基本上相同数量的噪声，而在接收端将会把噪声的能量给抵消掉，因此它能够实现较远距离、较高速率的传输。工业上常用的RS-485接口采用的就是差分传输方式，它具有很好的抗共模干扰能力。(6)光隔离接口：光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，它的“好处”就是能够实现电气隔离，因此它有出色的抗干扰能力。在电路工作频率很高的条件下，基本只有高速的光电隔离接口电路才能满足数据传输的需要。有时为了实现高电压和大电流的控制，我们必须设计和使用光隔离接口电路来连接如上所述的这些低电平、小电流的TTL或CMOS电路，因为光隔离接口的输入回路和输出回路之间可以承受几千伏特的高压，足以满足一般的应用了。此外，光隔离接口的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源，否则的话还是有电气联系，也就不叫隔离了。(7)线圈耦合接口：它的电气隔离特性好，但是允许的信号带宽有限。例如变压器耦合，它的功率传输效率是非常高的，输出功率基本接近其输入功率，因此，对于一个升压变压器来说，它可以有较高的输出电压，但是却只能给出较低的电流。此外，变压器的高频和低频特性并不让人乐观，但是它的最大特点就是可以实现阻抗变换，当匹配得当时，负载可以获得足够大的功率，因此，变压器耦合接口在功率放大电路设计中很“吃香”。3.常用连接器、端子介绍常用连接器、端子介绍M8/M12预铸式连接器M8/M12现场可接线连接器后端锁紧M8/M12法兰连接器前端锁紧M8/M12法兰连接器M8/M12工业连接器常用连接器、端子介绍7/8预铸式连接器7/8现场可接线连接器7/8 T型头电源连接器7/8工业连接器7/8法兰连接器常用连接器、端子介绍两分支分线器紧凑型分线器常用连接器、端子介绍8针工业以太网连接器常用连接器、端子介绍线对板连接器常用连接器、端子介绍线对线连接器4.电路接线知识电路接线知识 电气图是用来阐述电气工作原理，描述电气产品的构造和功能，并提供产品安装和使用方法的一种简图主要以图形符号、线框或简化外表，来表示电气设备或系统中各有关组成部分的连接方式。看电气图的一般步骤看电气图的一般步骤1详看图纸说明拿到图纸后，首先要仔细阅读图纸的主标题栏和有关说明，如图纸目录、技术说明、电器元件明细表、施工说明书等，结合已有的电工知识，对该电气图的类型、性质、作用有一个明确的认识，从整体上理解图纸的概况和所要表述的重点。2看概略图和框图。由于概略图和框图只是概略表示系统或分系统的基本组成、相互关系及其主要特征，因此紧接着就要详细看电路图，才能搞清它们的工作原理。概略图和框图多采用单线图，只有某些380220V低压配电系统概略图才部分地采用多线图表示。3看电路图是看图的重点和难点电路图是电气图的核心，也是内容最丰富、最难读懂的电气图纸。看电路图首先要看有哪些图形符号和文字符号，了解电路图各组成部分的作用、分清主电路和辅助电路，交流回路和直流回路。其次，按照先看主电路，再看辅助电路的顺序进行看图。看主电路时，通常要从下往上看，即先从用电设备开始，经控制电器元件，顺次往电源端看。看辅助电路时，则自上而下、从左至右看，即先看主电源，再顺次看各条支路，分析各条支路电器元件的工作情况及其对主电路的控制关系，注意电气与机械机构的连接关系。通过看主电路，要搞清负载是怎样取得电源的，电源线都经过哪些电器元件到达负载和为什么要通过这些电器元件。通过看辅助电路，则应搞清辅助电路的构成，各电器元件之间的相互联系和控制关系及其动作情况等。同时还要了解辅助电路和主电路之间的相互关系，进而搞清楚整个电路的工作原理和来龙去脉。电路接线知识4电路图与接线图对照起来看接线图和电路图互相对照看图，可帮助看清楚接线图。读接线图时，要根据端子标志、回路标号从电源端顺次查下去，搞清楚线路走向和电路的连接方法，搞清每条支路是怎样通过各个电器元件构成闭合回路的。配电盘(屏)内、外电路相互连接必须通过接线端子板。一般来说，配电盘内有几号线，端子板上就有几号线的接点，外部电路的几号线只要在端子板的同号接点上接出即可。因此，看接线图时，要把配电盘(屏)内、外的电路走向搞清楚，就必须注意搞清端子板的接线情况。电路接线知识控制柜内布局图，实际柜子布局需要和图纸保持完全一致，个各个元器件需要标识清楚明白，走线规整等。控制柜内布局图电路接线知识由于一台自动化设备上面的元器件很多，为了接线方便和便于控制，有些元器件已经可以通过通讯的形式进行控制，这样的话我们就需要通过网线把这些设备串联起来，网络拓扑图可以很明确告知别人串接的设备和方式，便于快速定位设备网络走向。网络拓扑图电路接线知识和网络拓扑图一样，单线原理图也是表示控制柜、箱到具体设备的电缆走向。单线原理图电路接线知识主回路控制AC380电源分配电路接线知识主回路控制AC220电源分配电路接线知识PLC点位定义电路接线知识电气图其他一些识图细节电路接线知识电器柜、箱里面设备的部件列表，统计里面器件用量和种类等一些信息。电路接线知识电气接线规范电路接线知识柜体名称电气控制柜标准柜体总览如右表电路接线知识1.柜内标签标签张贴要求：与器件平齐，无歪斜，张贴牢靠，标签表面洁净，字体清晰，易于观察。具体说明见右表电路接线知识电路接线知识2.控制柜衬板安装2.1 按照设计图纸进行布局。2.2 线槽、导轨在打孔