Для ремонта и создания радиоэлектронных устройств собственными руками надо знать особенности специальной конструкторской документации. Сегодня изучим на практике очень интересный вопрос, что такое принципиальная электрическая схема, как и где её можно использовать и как правильно прочитать. Наша статья поможет вам самостоятельно решить различные практические вопросы, без привлечения сторонних специалистов, а значит, и лишних затрат.
Читайте в статье:
Виды электрических схем и назначение каждой
В следующих разделах рассказано о том, какие схемы бывают. Эти документы описывают функциональное назначение радиотехнических устройств и отдельных компонентов, алгоритмы работы. Их используют в процессе сборки, для поиска неисправностей и ремонта. Для удобства пользователей применяют специальное разделение на несколько групп.
Что такое структурная электрическая схема
Эта схема объясняет структуру устройства, целевое назначение отдельных компонентов и взаимные связи между ними. Такие чертежи создают на первичной стадии подготовки проекта. Отдельные блоки обозначают прямоугольниками, в которые вписывают название соответствующих функциональных компонентов. Стрелками указывают путь обработки исходного сигнала, ход иных рабочих процессов.
К сведению! Если в схеме есть много элементов, допустимо цифровое обозначение. К чертежу прилагают таблицу, в которую заносят данные о наименованиях.
Для объяснения сложных процессов дополнительно размещают значения электрических величин в контрольных точках, диаграммы, графики, иные материалы.
Функциональная электрическая схема: отличия и важные определения
Как видно по чертежу, разница с предыдущим типом документации заключается в более подробном представлении отдельных частей. На чертеже указывают не только функциональные узлы, но и отдельные электротехнические изделия. Общие данные дополняют картинками с формой сигналов, значениями силы тока и амплитуды напряжения, другими пояснениями.
Этим термином обозначают особую технологию создания чертежей. Несколько проводов в кабеле обозначают одной линией. На рисунке показан пример двухфазного электропитания жилого объекта недвижимости. Количество проводников отмечено косыми чёрточками и стандартными обозначениями L и N (фаза и рабочий нуль, соответственно). Отдельно указаны цепи заземления (PE). Такой приём снижает сложность чертежей, упрощает изучение сложных схем.
Как пользуются монтажной электрической схемой
Такие схемы дополняют сведениями о размещении (особенностях) отдельных функциональных компонентов. Указывают:
- высоту розеток над уровнем пола;
- необходимое исполнение выключателей для помещений с повышенной влажностью;
- козырьки и другие защитные средства при установке изделий на открытом воздухе.
В некоторых ситуациях комплект дополняют чертежами с описанием общестроительных и отделочных работ, инструкциями по проверке и наладке.
Что это такое: принципиальная электрическая схема
Такие чертежи отличаются максимальной информативностью, так как содержат описание всех элементов и электрических цепей. В этом примере приведена пояснительная записка, содержащая сведения о рабочем алгоритме и особенностях конкретного проекта. В таблицу занесены данные о марках насосов, особенностях иных компонентов. С помощью диаграммы уточнена функциональность контактной группы.
Объединённая схема
Подобные рисунки (чертежи) применяют для описания сложных устройств. Объединяют несколько типов схем с оформлением по действующим правилам.
Описание работы электрической схемы
Сначала рассмотрим относительно простые релейные схемы, в которых подразумевается только два значения переменной величины (единица или ноль). Для описания этих процессов удобно использовать математический стандартный аппарат. На первом рисунке изображён повторитель. Здесь значение на выходе (y) получается таким же, как и на входе (х) при включении реле. В последнем столбце приведены все возможные значения для этого устройства. Второй пример – инвертор. Это устройство выполняет обратную функцию.
В третьем – два реле установлены параллельно. Такое решение эквивалентно логической операции сложения. При включении каждого элемента отдельно или совместно на выходе появляется «1». На этих принципах создают сложнейшие микросхемы с миллионами транзисторных ключей, которые выполняют функции реле-выключателей. Делают укрупнённое описание таких устройств, которое объясняет механизм преобразования входных сигналов.
Относительно простые электрические принципиальные схемы содержат описание отдельных элементов. Для примера рассмотрим подробно проект сварочного аппарата. Главной задачей является поддержание оптимальной длительности импульсов тока, которые определяют качество создаваемых соединений.
Исходное состояние устройства изображено на рисунке. Контакты реле К1.1-3 разомкнуты. Обмотка электромагнитного привода этого элемента обесточена, так как она подключена к входной части диодного мостика. Тринистор VS1 закрыт. Конденсатор С1 разряжен через шунтирующий резистор R1.
Подачу напряжения обеспечивает SF1. Этот переключатель соединён механически с педалью, которую нажимает оператор при необходимости. Такое действие активизирует заряд конденсатора. Проходящий по цепи ток открывает VS1, замыкающий цепь питания диодного мостика. Срабатывает электромагнит реле (рабочий режим подтверждается световым сигналом EL 1).
Контактной группой подключается первичная обмотка трансформатора. Во вторичной – возникает импульс, который необходим для выполнения сварки. По мере заряда конденсатора уменьшается ток, закрывается ключ на основе тринистора. Система возвращается в исходное положение автоматически без дополнительных действий со стороны пользователя.
Переменным резистором регулируют длительность импульса. Плавкий предохранитель FU1 на 10 А выполняет защитные функции. Для гашения искр и продления срока службы контактной группы установлены последовательно: конденсатор С2 и резистор R3. Диод VD 1 предотвращает появление отрицательного напряжения на управляющем контакте электронного ключа. Эффективное охлаждение тринистора обеспечивает радиатор с активно излучающей площадью не менее10 см².
Обозначения на электрических схемах принципиальных: ГОСТ и международные стандарты
Отечественные нормативы основаны на применении ГОСТов (26975-86; 17021-88; 2.743-91; 2.708; 2710-81). За рубежом применяют DIN, IEC, иные международные, государственные и корпоративные стандарты. Общих правил нет, поэтому на практике используют разные УГО (Условные Графические Обозначения).
Контакты, герконы, переключатели, реле, антенны
Как правильно читать электрические схемы: типовые правила и полезные советы
После ознакомления с УГО и общими принципами можно приступить к изучению чертежей. Следующие данные помогут правильно понимать описание работы электрической схемы, упростят изучение её особенностей. Каждая радиодеталь отмечена латинскими буквами и цифрами. Нумерация выполняется по направлению сверху вниз, слева направо (по аналогии с написанием буквы «И»).
Если места достаточно, рядом указывают номинал. На крупных чертежах с мелкими обозначениями соответствующие записи заносят в сводную таблицу. В некоторых случаях приводится номинальное расчётное напряжение (для конденсаторов).
При отсутствии специальных пометок («пустой прямоугольник») подразумевается отсутствие ограничений. Это значит, что токи в цепи минимальны, подойдёт любая серийная деталь.
Любое электронное устройство подключено к источнику тока. Здесь применена батарея (3), которая обозначена GB1 с учётом полярности. Аналогичные пометки («+» и «-») ставят около конденсаторов электролитического типа. Специальным значком (2)отмечена контрольная точка. Тут при настройке надо получить указанный рядом параметр. В данном примере силу тока устанавливают в диапазоне от 0,4 до 0,3 мА.
«Звёздочкой» помечен резистор (4), номинал которого надо подобрать в процессе сборки для корректной работы определённого транзистора. Вместо этого можно применить деталь с переменным электрическим сопротивлением. В разрыв цепи коллектора подключают измерительный прибор для настройки оптимального тока.
Так обозначают общий провод (2). Не нужно путать его с заземлением. Это общий для конкретной схемы проводник, который может быть подключён к минусовому/плюсовому выводу источника питания. Относительно него выполняются все измерения при настройке и поиске неисправностей. Его часто подключают к шасси (корпусу) изделия при сборке. На электрической схеме три и большее количество соединений указывают жирной точкой (5).
Примеры популярных принципиальных электрических схем
Для примера рассмотрим несколько вариантов самых распространенных принципиальных электрических схем.
Схема принципиальная электрическая радиоприёмника Океан 209
Связь между тремя картинками, помещёнными в начале публикации, стала понятной.
Главный недостаток этой модели – отсутствие современного диапазона FM. Чтобы слушать любимые радиостанции, можно сделать модернизацию.
После подключения антенны настройкой L4 расширяют диапазон до нужных параметров. Изменяя положение сердечников L2 и L3 по стрелке штатного индикатора, устанавливают максимальную амплитуду сигнала отдельных станций.
Электрофон транзисторный Вега 109 стерео: схема электрическая принципиальная
Проигрыватель Арктур 006: схема электрическая принципиальная
Океан 205: схема электрическая принципиальная
Океан 214: схема электрическая принципиальная
Аппарат Алмаг 01: схема электрическая принципиальная с описанием рабочих процессов
Полезный эффект образует серия импульсов длительностью 2−3 мс. Аналогичную технику используют в профессиональных медицинских и профилактических учреждениях. Данная модель приспособлена для эксплуатации в домашних условиях. Её не надо дополнительно настраивать. В стандартной комплектации есть подробные инструкции о правильном воспроизведении рабочих процессов.
Применение электрических принципиальных схем помогает экономить время и деньги. В некоторых ситуациях старую технику не берут восстанавливать с долгосрочными гарантиями даже опытные мастера. После освоения соответствующих навыков такие задачи будут решены самостоятельно без лишних затрат. Комментарии к публикации можно использовать для получения ответов на дополнительные вопросы.
Для начинающих электронщиков важно понимать, как работают детали, как их рисуют на схеме и как разобраться в схеме электрической принципиальной. Для этого нужно сперва ознакомиться с принципом работы элементов, а как читать схемы электроники я расскажу в этой статье на примерах популярных устройств для начинающих.
Схема настольной лампы и фонарика на светодиоде
Схема - это рисунок на которых с помощью определенных символов изображаются детали схемы, линиями - их соединения. При этом, если линии пересекаются - то контакта между этими проводниками нет, а если в месте пересечения присутствует точка - это узел соединения нескольких проводников.
Кроме значков и линий на схеме изображены буквенные обозначения. Все обозначения стандартизированы, в каждой стране свои стандарты, например в России придерживаются стандарта ГОСТ 2.710-81.
Начнем изучение с простейшего - схемы настольной лампы.
Схемы не всегда читают слева направо и сверху вниз, лучше идти от источника питания. Что мы можем узнать из схемы, посмотрите в правую её часть. ~ - значит питание переменным током.
Рядом написано «220» - напряжением в 220 В. X1 и X2 - предполагается подключение в розетку с помощью вилки. SW1 - так изображается ключ, тумблер или кнопка в разомкнутом состоянии. L - условное изображение лампочки накаливания.
Краткие выводы:
На схеме изображено устройство, которое подключается к сети 220 В переменного тока с помощью вилки в розетку или других разъёмных соединений. Есть возможность отключения с помощью переключателя или кнопки. Нужно для питания лампы накаливания.
С первого взгляда кажется очевидным, но специалист должен уметь сделать такие выводы глядя на схему без пояснений, это умение даст возможность выносить диагноз неисправности и устранять её или же собирать устройства с нуля.
Перейдем к следующей схеме. Это фонарик с питанием от батарейки, в качестве излучателя в нём установлен .
Взгляните на схему, возможно, вы увидите новые для себя изображения. Справа изображен источник питания, так выглядит батарейка или аккумулятор, длинный вывод это плюс другое название - Катод, короткий - минус или Анод. У светодиода к аноду (треугольная часть обозначения) подключается плюс, а к катоду (на УГО выглядит как полоска) - минус.
Это нужно запомнить, что у источников питания и потребителей названия электродов наоборот. Две исходящие от светодиода стрелки дают вам понять, что этот прибор ИЗЛУЧАЕТ свет, если бы стрелки наоборот указывали на него - это был бы фотоприемник. Диоды имеют буквенное обозначение VDx, где х- порядковый номер.
Важно:
Нумерация деталей на схемах идет столбцами сверху вниз, слева направо.
Если к схеме добавить узел стабилизации, построенный , напряжение блока питания будет стабилизировано. При этом только от повышения питающего напряжения, при просадках ниже, чем Uстабилизации напряжение будет пульсирующем в такт с просадками. VD1 - это стабилитрон, они включаются в обратном смещении (катодом к точке с положительным потенциалом). Различаются по величине тока стабилизации (Iстаб) и напряжения стабилизации (Uстаб).
Краткие итоги:
Что мы можем понять из этой схемы? То, что . Подключается первичной стороной (входом) к сети переменного тока с напряжением 220 Вольт. На его выходе имеет два разъёмных соединения - «+» и «-» и напряжение 12 В, нестабилизорванное.
Давайте перейдем еще более сложным схемам и познакомимся с другими элементами электрических цепей.
Монтажные схемы - это чертежи, показывающие реальное расположение компонентов как внутри, так и снаружи объекта, изображённого на схеме. Такие схемы чертят для монтажа многих видов радиоаппаратуры и не только, с помощью монтажных схем например, собирают электрические шкафы. Монтажная схема представляет собой список радиодеталей, узлов и компонентов, но они не соединяются между собой дорожками, на выводах этих элементов указывается маршрут. Маршрут – это буквенно-цифровое обозначение на схеме, указывается на выводах элементов, указывает на то, с каким другим элементом эта цепь должна соединяться. Все монтажные схемы читаются одинаково, но инженеры их могут рисовать по разному. В данной статье мы научимся читать монтажные схемы и делать монтаж, все примеры буду приводить с электрическими шкафами.
Монтажные схемы
При монтаже удобно работать с двумя схемами, с монтажной и принципиальной электрической. Монтажная схема чертится после составления принципиальной, некоторые пункты при составлении монтажных схем могут упускаться, в таком случае можно обратиться к электрической схеме. Возьмем небольшой кусочек схемы и посмотрим как ее нужно читать, как правильно указывать маршрут и т.п., к примеру имеется вот такой кусочек монтажной схемы:
На схеме изображены 2 релюшки, какого они типа и на какое напряжение обычно указывается рядом с релюшками, или пишется в электрической схеме, т.е. если в монтажной схеме не написано (или может забыли написать) рабочее напряжение какого либо элемента, открываете электрическую схему, находите там этот элемент и смотрите. В данном случае у нас изображены 2 релюшки: KV8 и KV9, в кружочках, выше элемента указывается порядковый номер или номер элемента. А кружочки что внутри это как вы наверное уже поняли контактные площадки релюшек, если по другому, то посадочные места, контакты. Внутри кружочков так же пишется цифра, а буквами -А- и -В- означаются контакты для питания.
Контакты которые должны соединяться с другими элементами, выносятся полосками за край корпуса и с краю пишется маршрут, в нашем случае от элемента -40- отходит один контакт с маршрутом -41В-, данный маршрут говорит о том, что контакт номер –В- элемента номер -40- должен соединяться с контактом -В- элемента элемента -41-. Можно сказать, что контакты –В- релюшек -40- и -41- соединяются вместе. Что касается указаний маршрута на кембриках, то на элементе -40- на контакт -В- закручивается (т.к. у нас контакты релюшек с винтовыми клеммами) провод на который одет кембрик с надписью -41:В-, а на элементе -41- к контакту -В- одевается другой кембрик с маршрутом -40:В-.
Если выразиться попроще, то на кембриках (или кабельных маркерах) указываются обратные маршруты с соединяемыми элементами.
На некоторых элементах, например на тех же релюшках, могут быть пририсованы какие-нибудь радиоэлементы, ниже на схеме параллельно обмоткам релюшек нарисованы диоды:
Такие элементы, как правило на чертежах соединятся прямо с контактами БЕЗ указаний маршрутов – зачем писать маршрут когда и так понятно, что анод диода -VD5- соединяется с контактом –В- релюшки -К4-, а катод соединяется с контактом –А- того же элемента. На вывода таких элементов кембрики НЕ одеваются и маршрут соответственно тоже, не пишется. Если посмотрите внимательнее, то на схеме 2 увидите так называемую перемычку, которая соединяет контакты -А- элементов -30- и -31- (релюшек -К4- и -К5-) между собой. Такие перемычки обычно рисуют в тех случаях, когда проще провести линию между элементами, особенно если они располагаются рядом друг с другом, чем писать маршрут на схеме. Если бы элементы располагались в разных концах монтажной схемы, то рисовать длинную линию соединяющую эти два элемента не имеет смысла, проще указать маршрут. Думаю и тут понятно, что контакт -А- элемента -30- соединяется с контактом –А- элемента -31-. На схеме есть еще перемычка, которая соединяет контакты -11- и –А- элемента -30- между собой. В перемычках обычно не указывают маршрут, как на монтажной схеме, так и при монтаже этого участка схема, но новичкам все же советую не лениться и подписывать кембрики.
Монтаж схемы может выполняться разными проводами, например экранированным, силовым, обычным монтажным и т.п. или проводами у которых разное сечение. На монтажных схемах с краю обычно всегда пишут, какие провода нужно использовать для монтажа и какое у них сечение, пример ниже:
Ниже вы можете увидеть небольшой участок такой схемы, где указано, каким проводом делать монтаж этих цепей. Из схемы видно, что монтаж контактов 1,2,4 разъема Х13 должен выполняться проводом, с сечение которого 0.35мм2, а соединение (монтаж) контактов 9,15,16 выполняются проводом 0.75мм2 и т.д. Кстати, монтаж заземления выполняется проводом желто-зеленого цвета, так принято.
Обычно, большинство элементов на монтажных схемах легко читается и понимается, многие элементы (резисторы, конденсаторы, диоды, лампочки …) обозначаются стандартным образом.
Но часто, на монтажке рисуют элементы, посмотрев на которые не сразу понимаешь что это, в таких случаях смотрим на порядковый номер элемента и идем искать его на принципиальной электрической схеме. Вот, к примеру один из вариантов обозначения винтовых клеммников – согласитесь, сразу и не поймешь что это такое.
Ниже обозначение на монтажной схеме трехфазного трансформатора, то, что это возможно трансформатор, можно догадаться по надписям А,В,С (фазы).
Вот так может обозначаться трехполюсный автоматический выключатель
Они кстати могут быть самыми разными, есть автоматические выключатели на 10-20 ампер, а есть на большие токи (1000А и более) с магнитным приводом, который электрическим способом переключает автомат, при срабатывании которого раздается сильный треск и грохот.
В общем то, сложности возникают только в первое время, если вы устроились на какое то предприятие, консультируйтесь с работниками или инженером, с тем, кто рисовал монтажку.
Монтаж
Монтажник обычно занимается соединением деталей в корпусе шкафа между собой проводами. Но в обязанности некоторых входит и расстановка элементов внутри шкафа. Мы же будем рассматривать только соединение элементов между собой проводами. Прежде чем приступать к монтажу, прикиньте в голове, как будете прокладывать жгуты проводов внутри шкафа. Старайтесь не прокладывать много жгутов, если в монтажной схеме есть элементы, которые соединяются между собой экранированным проводом, то экранированные провода нужно прокладывать отдельно, а сами экраны нужно соединять с общим проводом или землей. Силовые провода желательно крепить после выполнения основного монтажа. Провода для монтажа обычно выдают в катушках или бобинах, разматывать их следует аккуратно и не нужно отрезать несколько концов, для удобства их помещают в специальные подставки для удобной размотки, и еще, не выкидывайте табличку которая прилагается к проводу, на табличке указывается сечение провода и некоторые другие параметры, если потеряете – в следующий раз будет тяжело определить параметры провода. Кембрики нужны для того, чтобы указывать на них маршрут, которые затем одеваются на концы проводов. Указание маршрутов необходимо для того, чтобы самому не запутаться в проводах, отпадает необходимость каждый раз прозванивать их в случае, если вы забыли какой провод куда идет. Кроме того, таким образом облегчается поиск неисправностей и ремонт устройства.
Фото из архива, вот так выглядело мое рабочее место:
Необходимые инструменты
Прежде чем приступить к монтажу приготовьте следующие инструменты:
Конечно, может пригодится еще что то, но как правило этого бывает достаточно. Самое главное, приступайте к работе с хорошим и бодрым настроением чтобы не допустить ошибок – электроника шуток не любит.
Перед началом монтажа внимательно изучите схему, монтаж стоит начинать с того участка, где стоит больше всего элементов, еще стоит обратить внимание на то, куда идут провода. Если с какого-то одного участка идет группа проводов на другой участок, нужно начинать с этого места. Если на двери шкафа имеются приборы и кнопки с регуляторами, то монтаж начинают с двери, от двери к корпусу шкафа делают петлю из получившегося жгута проводов, чтобы дверь нормально открывалась и закрывалась.
Монтаж может выполняться разными проводами, в монтажной схеме всегда указывают, какой провод нужно применять для данного участка схемы, делать монтаж проводом меньшего сечения чем указано в монтажной схеме не рекомендуется, т.к. провод меньшего сечения может не выдержать нужных токов и может расплавиться, оголиться. Никогда не снимайте изоляцию с провода больше, чем это нужно, это во первых не красиво, во вторых, может случайно коротнуть, если провода располагаются рядом. Если провода крепятся, скажем на релюшки или на клеммники с помощью винтов, прикиньте, как глубоко может войти провод под винт - вот столько и снимайте изоляцию. Вывода проводов, с которых сняли изоляцию, и которые крепятся на элементы в шкафу, всегда нужно залуживать! Как только зачистили и залудили один конец провода, берется кембрик, пишется на нем маршрут, после чего одевается на провод, а сам провод нужно припаять или прикрутить к элементу. На другой конец провода так же одевается кембрик с указанием обратного маршрута, затем конец провода завязывается в узел и провод можно бросить, этот конец провода нам пока не нужен. На первом этапе монтажа на все вторые концы проводов одеваются кембрики с указанием маршрутов, концы завязывают в узел, чтобы кембрик не вылетел и провод бросают. Когда закончите крепить концы проводов на определенном участке, получится небольшая косичка из проводов. Потом эта косичка аккуратно собирается и прокладывается по корпусу (по стенке) шкафа, провода прокладываются до того элемента, куда должны идти по монтажной схеме, т.е. с одного элемента до другого. По ходу прокладки, жгут может разветвляться и идти на другой элемент.
В конце концов должен образоваться пучок проводов с одетыми кембриками на концах. На рисунке выше показан пучок проводов около клеммников, провода отрезаются нужной длины, с них снимается изоляция, залуживаются, и крепятся на клеммники. И так со всеми проводами, которые по монтажной схеме должны идти на этот элемент.
Конечно, с монтажом простых бытовых устройств, например блоков питания или усилилелей ЗЧ все намного проще. Обычно при соединении узлов или плат между собой проводами в качестве маршрутов можно указывать шины питания, вход или выход, плюс или минус питания, указать напряжение и так далее.
Как только закончили основной монтаж, можно приступать к монтажу силовых цепей, на силовые провода так же одеваются кембрики и точно так же пишется маршрут. Чаще силовые провода используются для питающих цепей и на кембриках как правило указывается только фаза.
После того, как полностью закончили монтаж приступают к прозвонке цепей. НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ НЕ ВКЛЮЧАЙТЕ УСТРОЙСТВО БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПРОВЕРКИ И ПРОЗВОНКИ! Для прозвонки удобно использовать мультиметр с пищалкой. К примеру, в нижеприведенной схеме, если мы прикоснемся одним щупом мультиметра к контакту резистора -4:1-, а другим щупом к контакту лампочки с указанием маршрута -23:R12- - мультиметр должен запищать, если окажется что нет контакта, то мультиметр естественно будет молчать.
В таком случае нужно искать ошибку, возможно, вы один из концов провода прикрутили к другому элементу или вполне возможно, что просто нет механического контакта, особенно если зажимы винтовые. Поиск ошибок - процесс достаточно трудоемкий, лучше изначально все делать правильно и без ошибок, после монтажа участка цепи всегда перепроверяйте цепь. Если после прозвонки ошибок не нашли, то можно потихоньку приступать к запуску. Сначала, как правило просто подают питание, при этом автоматы отключены и платы могут быть вынуты с устройства, таким образом еще раз проверяют правильность монтажа и нету ли нигде короткого замыкания. После, можно проверить индикацию и пускатели путем принудительного включения, а так же другие вспомогательные элементы схемы. Конечно, разные устройства настраиваются и налаживаются по-разному, тут нельзя дать точных рекомендаций. Вообще, в мои обязанности входило только монтаж схемы, а настройку уже выполнял другой специалист. Во время первого запуска устройства прикасаться к корпусу и элементам категорически запрещается! Прежде чем лезть в устройство всегда нужно ПОЛНОСТЬЮ отключать питание.
Электрические схемы представляют собой графическое представление составных частей, взаимных соединений, связей электрических устройств, установок. Схемы помогают увидеть и понять, как работает электрическая установка или устройство. В случае ремонта, наличие схемы в разы облегчает поиск и устранение неисправности. Монтажные схемы не дают представления о работе устройства, они предназначены для его сборки. Умение читать различные электрические схемы важно как для новичков, так и для специалистов со стажем оно необходимо при сборке, монтаже и обслуживании, поиске неисправностей.
Виды и типы электрических схем, кодировка
В соответствии с ГОСТ 2.701-2008 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению» электрическим схемам присваивается кодовое обозначение вида буквой «Э».
В таблице приведены типы схем, регламентированные ГОСТом.
| Тип схемы | Определение | Код типа схемы |
| Структурная | Документ, определяющий основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи | 1 |
| Функциональная | Документ, разъясняющий процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия (установки) или изделия (установки) в целом | 2 |
| Принципиальная (полная) | Документ, определяющий полный состав элементов и взаимосвязи между ними и, как правило, дающий полное (детальное) представления о принципах работы изделия (установки) | 3 |
| Схема соединений (монтажная) | Документ, показывающий соединения составных частей изделия (установки) и определяющий провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода (разъемы, платы, зажимы и т.п.) | 4 |
| Подключения | Документ, показывающий внешние подключения изделия | 5 |
| Общая | Документ, определяющий составные части комплекса и соединения их между собой на месте эксплуатации | 6 |
| Расположения | Документ, определяющий относительное расположение составных частей изделия (установки), а при необходимости, также жгутов (проводов, кабелей), трубопроводов, световодов и т.п. | 7 |
| Объединенная | Документ, содержащий элементы различных типов схем одного вида | 0 |
Код чертежа состоит из буквы, в нашем случае это буква «Э» и цифровой части, определяющей тип, согласно таблице 1. К примеру, Э1 – схема электрическая структурная, Э5 – схема, показывающая внешние подключения изделия.
Стандарты схем по ГОСТу
Начинать нужно с изучения условных графических обозначений (УГО). Обозначения на чертежах имеют стандартный вид и регламентируются ГОСТами, например, ГОСТ 21.210-2014, ГОСТ 2.755-87, ГОСТ 2.721, ГОСТ 2.756-76 и рядом других. Стандарты изображений распространяются на все элементы, включая связи между ними, способы монтажа, прокладки и т.д.
В ряде случаев ГОСТ разрешает отклонения от стандартов. Например, при составлении структурных комбинированных схем, нередко применяют нестандартные, или приближённые к реальному изображения объектов, фотографии, сопровождая их описаниями с краткими пояснениями, как на схеме телефонного аппарата.
Но в целом, стандарты стараются соблюдать, чтобы не вносить разночтения и путаницу в документацию, особенно когда речь идёт о серьёзных проектах для промышленных предприятий.
Большие изображения разделяют на части, указывая ссылки на другие листы или обозначая связи. Начальное положение контактов реле, кнопок, катушек показано при отсутствии напряжения, это стандарт.
Рассмотрим сказанное выше на примере принципиальной релейной схемы управления конвейером.
Здесь имеются две функциональные части: силовая, состоящая из цепей питания двигателя и релейная, которая предназначена для управления силовой частью.
Силовая часть состоит из:
- Линии трёхфазного питания 380В 50Гц, с указанием ссылки на комплект чертежей «ЭМ», откуда это питание подаётся.
- Автоматического выключателя 2-QF.
- Контактора 2-КМ.
- Теплового реле 2-КК.
- Электродвигателя 2W.
Фазы обозначены латинскими буквами A, B, C. Поскольку используется трёхфазное питание, контакты автоматического выключателя и контактора соединены механически для одновременного включения/отключения всех трёх фаз.
Релейная часть содержит в себе:
- Автоматический выключатель питания 2-SF.
- Кнопки SB.
- Переключатель 2-SA.
- Реле времени 2-КТ.
- Реле 2-K1…2-K6.
- Источник питания 24В 2-GB.
- Сигнальные лампы 2-HL1… 2-HL4.
Соединительные линии обозначают электрические соединения между элементами. Пересекающиеся линии не соединены между собой. Как вариант отсутствие соединения обозначают символом дуги. На наличие соединения указывает точка в месте пересечения или примыкания.
Контакты реле, выключателей и других коммутационных устройств имеют два состояния:
- Нормально открытое, когда без включения реле контакт разомкнут.
- Нормально закрытое, когда без включения реле контакт замкнут.
Соответственно, когда на катушку реле или контактора будет подано напряжение, реле притянется и состояние контактов изменится на противоположное. Тоже самое произойдёт с кнопкой и автоматическим выключателем, при его включении, изменяется состояние контакта.
Чтение схем
Зависит от их построения и целей использования. Протекание тока в электрических цепях начинается и заканчивается в источнике питания. Если это источник постоянного тока, то от плюса к минусу, если переменного, то от фазного провода к нулевому или между фазами. Начинать читать можно как от источника питания так и от нагрузки. Силовая схема от источника читается так:
- При включении автомата 2-QF, сетевое напряжение подключается к разомкнутым контактам контактора 2-КМ.
- При отсутствии перегрева, контакт теплового реле 2-KK замкнут.
- После отрабатывания релейной части, включается катушка контактора 2-КМ.
- Контактор 2-КМ притягивается и своими контактами через тепловое реле подаёт питание на электродвигатель 2-W.
В обратном порядке схемы часто читают при поиске неисправностей. Например, у нас не включается двигатель.
- Проверяем наличие напряжения на двигателе 2-W. Напряжения нет.
- Проверяем тепловое реле 2-КК. Тепловое реле в норме, его контакты замкнуты.
- Проверяем, включен ли контактор 2-КМ. Контактор отключен.
С того места можно начинать поиск причин отключения контактора. Это может быть либо отключение автомата 2-QF, либо отключение катушки 2-КМ, которая включается релейной схемой. Таким образом, чтение электрических чертежей напоминает чтение книг, по пути протекания тока от элемента к элементу.
Релейная часть выглядит несколько сложнее, но если рассматривать её по частям и так же, двигаясь последовательно, шаг за шагом, то нетрудно понять логику её работы. Сложные схемы всегда состоят из нескольких отдельных функциональных узлов. Разобравшись с отдельными фрагментами и связями между ними, складывается полная картина работы всей схемы.
К примеру, в данной схеме есть узел опробования световой сигнализации. Он состоит из кнопки 2-SB4 и диодов, подключенных к сигнальным лампам HL. Кнопка подключена к «+» источника питания 24В 2-GB нормально разомкнутым контактом. Все лампы постоянно подключены к «-» источника питания. При нажатии кнопки, цепь замыкается через контакт 2-SB4, диоды, лампы. В результате чего все 4 лампы загораются. Таким образом визуально определяется их исправность. При отпускании кнопки цепь разрывается, лампы гаснут.
Аналогичным образом работает узел опробования звуковой сигнализации 2-HA1, 2-НА2 кнопкой 2-SB5. Несмотря на то, что эти узлы находятся на одном чертеже и связаны с другими частями, они являются отдельно функционирующими законченными цепями.
Основная схема управления собирает цепочки реле схода ленты, аварийного останова, готовности и после выдержки времени, определяемом реле времени 2-КТ, реле 2-К7 своим контактом включает силовой контактор 2-КМ, который запускает двигатель 2-W.
Знание графических обозначений, как алфавит для чтения книг, является основным условием чтения схем. Но одного только алфавита для чтения недостаточно, нужно уметь связывать буквы в слова, а слова в смысл. Понимание работы принципиальной схемы невозможно без понимания принципа работы устройств, из которых она собрана. Так, если человек не представляет, как работает электромагнитное реле или таймер, он не сможет понять, что произойдёт при подаче напряжения в ту или иную часть схемы. Таким образом, схемотехника неразрывно связана с изучением материальной части электрического оборудования.
Монтажные схемы
Выше была рассмотрена принципиальная схема. В частном случае, таком как монтаж, необязательно представлять, как она работает. С этой целью выпускаются специальные монтажные чертежи, на которых указано, какой провод какие выводы соединяет.
Провода с клеммами должны быть пронумерованы. При монтаже достаточно лишь внимательно следить, что с чем соединяется, чтобы правильно собрать устройство, установку.
Квалифицированный специалист должен уметь разбираться во всех типах чертежей. Несмотря на стандартизацию, существует огромное количество отличий и разнообразия правил построения электросхем, выпускаемых различными производителями, проектно-конструкторскими отделами. Очень важно знать принципы действия электрооборудования, устройств, из которых состоит схема. Умение читать и понимать схемы – процесс многогранный, требует терпения, времени.
Электрические схемы должны оформляться в соответствии с ГОСТ 2.702-75. В коде схемы ее вид обозначается буквой Э (электрическая). Тип схемы обозначается цифрами:
- 0 - объединенная
- 1 - структурная
- 2 - функциональная
- 3 - принципиальная
- 4 - монтажная
- 5 - подключений
- 6 - общая
- 7 - расположения
Получается, что в коде электрической принципиальной схемы должно находится обозначение - Э3.
Для того чтобы научиться читать принципиальные схемы необходимо понимать обозначения отдельных элементов , и научиться представлять как будет работать система в целом. Рассмотрим основные элементы и принципы построения принципиальных электрических схем .
Обозначение линий связи на электрических схемах
Отдельные элементы на электрических схемах соединяют сплошными линиями, которые могут символизировать различные кабели, каналы, шины, провода.
Пересечение не соединенных проводов изображается следующим образом:
В местах соединения линий связи ставят точку.
Нулевой провод обознается буквой N, а заземление - значком:
Контакты
Важным элементом электросхем являются переключающие контакты, или как их называют ключи. Наиболее распространены замыкающие, размыкающие и переключающие контакты , их обозначение показано на рисунке.
Для того, чтобы понять как будет работать система при переключении контакта необходимо мысленно переместить элемент контакта, от одной линии связи к другой.
Элементы управления
Реле применяется во многих электрических приводах.
При прохождении тока через обмотку реле, происходит переключение контакта, связь между реле управления и контактом может изображаться пунктирной линией.
Также связанные реле и контакт могут иметь одинаковое буквенное обозначение.
Реле времени по переднему и по заднему фронту обозначаются:
Геркон - переключающий контакт, срабатывающий при воздействии магнитного поля имеет следующую электрическую схему:
Исполнительные механизмы
И электромагниты наиболее распространенные исполнительные механизмы в электрических системах:
Источники энергии
Обозначение генератора - устройства, преобразующего механическую энергию в электрическую показано на рисунке.
Другие источники питания показаны на следующей картинке.
Сигнальные устройства
На электрических схемах достаточно часто обозначаются сигнальные устройства - лампы, светодиоды. Изображают эти устройства следующих образом:
Измерительные приборы
Наиболее часто на электрических схемах встречаются обозначения амперметра, вольтметра , или обобщенное обозначение измерительного прибора.
Общие элементы
Немногие схемы обходятся без таких элементов как резистор, конденсатор, диод . Обозначение этих устройств показано на следующей иллюстрации.
Обозначение тиристоров и операционных усилителей показано на рисунке.
Обозначение транзисторов на схеме
Электрическая схема транзисторов - элементов электрической системы способных управлять током в выходной цепи при воздействий входного сигнала, показана на рисунке.
Логические элементы
На электрических схемах можно встретить два способа обозначения логических элементов "И", "ИЛИ", "ДА", "НЕ".
Порядок чтения электросхемы
- Провести общее ознакомление с электрической схемой, прочитать все примечания, технические требования.
- Сопоставить обозначения элементов на электросхеме с .
- Найти на схеме источники питания, определить род тока.
- Найти на электрической схеме электродвигатели, определить их систему питания.
- Определить аппараты защиты электросистемы плавкие предохранители, автоматический выключатели и т.п., выявить область их работы.
- Выделить на электросхемесхеме элементы управления, определить какие цепи задействуются, или отключатся, коммутируются при переключении каждого узла управления.
- Провести анализ работы каждой электрической цепи электросхемы, выявить на ней основные и вспомогательные аппараты, определить условия их работы, при необходимости ознакомиться с технической документацией на электрические приборы.
- На основе анализа работы отдельных электрических цепей, сделать выводы о работе электрической системы в целом.
Мы рассмотрели основные обозначения элементов электропривода, зная которые вы сможете научиться читать некоторые электрические схемы. Безусловно, что для понимания работы сложных электросистем по схемам вам предстоит изучить и другие обозначения. Вы можете рассказать о том, какие обозначения вы хотели бы увидеть в комментариях к статье.
