Что представляют собой электрические схемы

Схемы электрические. Типы схем

Далее рассмотрим каждый тип схем более подробно применительно для электрических схем.
Основной документ: ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем.
Так, что же такое и с чем «едят» эти схемы электрические?
Нам даст ответ ГОСТ 2.702-2011: Схема электрическая — документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.

Схемы электрические в зависимости от основного назначения подразделяют на следующие типы:

Схема электрическая структурная (Э1)

На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.
Пример схемы электрической структурной:

Схема электрическая функциональная (Э2)

На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.
Пример схемы электрической функциональной:

Схема электрическая принципиальная (полная) (Э3)

На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении.
Пример схемы электрической принципиальной:

Схема электрическая соединений (монтажная) (Э4)

На схеме соединений следует изображать все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.д.), а также соединения между этими устройствами и элементами. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов должно примерно соответствовать их действительному размещению в устройстве или элементе.
Пример схемы электрической соединений:

Схема электрическая подключения (Э5)

На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа, около которых помещают данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей и (или) адреса). Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на принципиальной схеме изделия.
Пример схемы электрической подключений:

Схема электрическая общая (Э6)

На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии.
Пример схемы электрической общей:

Схема электрическая расположения (Э7)

На схеме расположения изображают составные части изделия, а при необходимости связи между ними — конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут расположены.
Пример схемы электрической расположения:

Схема электрическая объединенная (Э0)

На данном виде схем изображают различные типы, которые объединяются между собой на одном чертеже.
Пример схемы электрической объединенной:

Занятие 18. Понятие об электрических схемах

При разработке, монтаже и эксплуатации электрических устройств и установок необходимы электрические схемы.

Схема электрической цепи — это графическое изображение, содержащее условные обозначения элементов электрической цепи и показывающее соединения между ними. В практике различают схемы принципиальные, схемы соединений (монтажные) и др. Для расчета электрических цепей составляют также схемы замещения (расчетные).

• Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними. Она, как правило, дает детальное представление о принципах работы электрического изделия, установки.

• Схема соединений (монтажная) показывает соединения составных частей изделия, установки, определяет провода, жгуты, кабели, которыми эти соединения осуществляются, а также места их присоединения и ввода.

По принципиальной схеме изучают принципы работы изделий, установок; по схемам соединения осуществляют монтаж и присоединения их составных частей, те и другие схемы используют при наладке, регулировке, контроле, ремонте и эксплуатации изделий, установок.

• Схема замещения электрической цепи отображает свойства этой цепи при определенных условиях и применяется при расчетах.
• На схеме замещения изображают все элементы, влиянием которых на результаты расчета пренебречь нельзя, и указывают электрические соединения между ними, соответствующие принципиальной схеме.

Рис.18.1 Принципиальная электрическая схема электроустановки Рис.18.2. Схема замещения электрической цепи б) Источники электрической энергии. Источники электрической энергии являются необходимым элементом любой электрической цепи. Их разделяют на идеальные и реальные источники. В свою очередь, идеальные источники делятся на источники электродвижущей силы (ЭДС) и источники тока . Зависимость напряжения и на зажимах реального источника от тока iчерез источник может быть различной, В простейшем случае у источника постоянной э. д. с. эта зависимость выражается уравнением Из формулы следует, если r_o=0, то Источники ЭДС — это такие элементы электрической цепи, у которых напряжение на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, их внутреннее сопротивление равно нулю, их вольтамперные характеристики представляют собой прямые линии параллельные осиIРис.18.1 Электрическая схема источника ЭДС и его вольт-амперная характеристика. Идеальным источником токаназывается источник с, внутренним сопротивлением, равным бесконечности, и током, не зависящим от сопротивления нагрузки цепи, т. е. током, значение которого не зависит от значения напряжения и равно току короткого замыканияIкзисточника питания. На электрических схемах источники тока изображают в виде окружностей с двумя стрелками внутри, указывающими положительное направление тока, и написанной рядом с окружностью буквой I Вольтамперная характеристика идеального источника тока представляет собой прямую линию параллельную оси UРис.18.2 Электрическая схема идеального источника тока и его вольт-амперная характеристика в) Схемы замещения элементов электрических цепей Реальный источник электрической энергии может быть представлен двумя схемами замещения:

• последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления
• параллельным соединением источника тока и проводимости.

Рис.18.3. Схема замещения реального источника последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления Рис.18.4. Схема замещения реального источника параллельным соединением источника тока и проводимости Рис.18.5. Схема замещения реального источника а) параллельным соединением источника тока и проводимости б) последовательным соединением источника э.д.с. и сопротивления Все элементы электрической цепи условно можно разделить на активныеипассивные. Активным называется элемент, содержащий в своей структуре источник электрической энергии. К пассивным относятся элементы, в которых рассеивается (резисторы) или накапливается (катушка индуктивности и конденсаторы) энергия.

2.Разновидности электрических схем и их назначение.

1.Схема структурная(Э1) Определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи и служит для общего ознакомления с изделием. На структурной схеме раскрывается не принцип работы отдельных функциональных частей изделия, а только взаимодействие между ними.

2.Схема функциональная(Э2). Разъясняет определенные процессы протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Этой схемой пользуются при изучении принципов работы изделия, а также при его наладке, контроле. Ремонте. Функциональные схмы применяются, как правило, совместно с принципиальными, поэтому буквенно-цифровые обозначения элементов и устройств должны совпадать.

3.Схема принципиальная(Э3). Определяет полный состав элементов изделия и дает детальное представление о принцепе работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы и устройства.

4.Схема соединений(Э4). Показывает соединения составных частей изделия между собой, определяет провода, жгуты, кабели, а так же места их присоединения и ввода. Расположение элементов на схеме должно соответствовать действительному размещению элементов.

5.Схема подключения(Э5). Показывает внешние подключения изделия. На схеме должно быть изображено изделие, его входные и выходные элементы(разъемы, зажимы и т.п.) и подводимые к ним провода и кабели внешнего монтажа, указаны данные о подключении изделия.

6.Схема общая(Э6). Определяет составные части комплекса и соединение их между собой, используется при монтаже и наладке, а также при проектировании.

3. Требования предъявляемые к электрическим схемам управления.

Рекомендация списывающему заголовки пунктов желательно вынести в начале ответа на вопрос в виде списка и уже далее расписать подробно( кто напишет это в ответе, тот лохxD).

1.Соответствие тех. процессу и тех. заданию. Техническое задание связано с технологией работы объекта, автоматизации и его конструкцией. При проектировании новой САУ может возникать необходимость улучшения технологии и конструкции машин. Каждая электрическая схема должна создаваться по определенному техническому заданию. Техническое задание определяет: а)основные функции, которые должна выполнять САУ и как следствие ее блок-схему; б) технологические режимы работы объекта управления. в) количество, типы и мощность основных двигателей.

2.Простота и надежность управления. Простота схемы определяется а) минимальным количеством элементов схемы; б) минимальным числом контактов; в) однотипностью аппаратов и машин; г) наименьшим количеством и длиной соединительных проводов.

В свою очередь схема тем надежнее, чем она проще. Надежность схемы зависит от правильного выбора аппаратов и средств защиты, электрических и механических блокировок.

3.Гибкость и удобство управления. Система должна допускать простой и быстрый переход от автоматического управления к ручному(если он имеется) и обратно. Переход с одной программы на другую, переход от управления одним производственным процессом к другому. Аппараты должны быть размещены так, что бы оператор затрачивал на управление минимум времени и усилий.

4. Четкость действия при нормальных и аварийных условиях.При любом режиме САУ должна обеспечивать строгую последовательность работы машин и аппаратов. Должны отсутствовать ложные цели. Любое из повреждений(порча электронных ламп, приваривание контактов, обрыв проводов, повреждение цепи сигнализации) не должно вызывать возникновение аварии.

5.Удобство монтажа, эксплуатации, ремонта. На месте монтажа всего объекта устанавливаются машины блоки, панели ,станции управления и выполняются внешние соединения.

6.Минимальные габариты и стоимость. Стремление к сокращению габаритных размеров установки часто находится в противоречии с требованиями минимальной стоимости. Правильное решение принимается путем технико-экономического сравнения нескольких вариантов САУ.

7.Простота контроля исправности и удобства нахождения повреждения.С этой целью схема обычно секционируется, и отдельные секции питаются через свои предохранители и выключатели. Кроме того, применяется сигнализация, показывающая состояние той или иной машины.

8.Безопасность обслуживания.При проектировании современных устройств управления необходимо руководствоваться директивными материалами (ПУЭ и ПТБ). Чем больше опасность поражения человека током, тем ниже должно быть напряжение цепей управления, с которыми приходиться работать персоналу. Устройства, которые могут оказаться под напряжением при пробое изоляции и других повреждений должны быть заземлены или занулены. Для предупреждения об опасности предусматривается световая и звуковая сигнализация. Вращающиеся части машин и оборудования должны быть ограждены, а металлические части заземлены. Должны выполняться правила пожарной безопасности.

5.5.2 Схемы электрические структурные

Схема Э1 дает общее представление о системе (устройстве), его основных функциональных частях, их назначении и взаимосвязи. Она служит для общего ознакомления с системой (устройством). Структура электрической схемы на из­делие (устройство) показана Схематично на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 — Примерный состав электрической схемы на изделие

Функциональные части на Э1 изображаются в виде прямоугольников (квад­ратов) и отдельных УГО (динамик, кинескоп и др.). Наименование функцио­нальных частей вписывают без сокращения и переноса слов внутри прямоуголь­ников; все буквы — строчные, кроме первой прописной (рисунок 5.10). УГО и линии электрической связи выполняют одной толщиной, электрический поток обозначают стрелкой с развалом под углом 60°. Примеры структурных схем даны в приложении Б (рисунки Б.1 — Б.4).

5.5.3 Схемы электрические функциональные

Функциональная схема (шифр Э2) — это документ, разъясняющий проте­кающие определенные процессы в изделии (установке) или в отдельных его функциональных цепях. Правила выполнения схем Э2 даны в ГОСТ 2.702. При­меры функциональных схем даны на рисунке 5.11 и в приложении Б (рисунки Б.5 — Б.8).

Функциональная схема, по существу, является детализированной структур­ной схемой, так как подробно раскрывает функции отдельных элементов и устройств. Это наглядно раскрывается при сравнении структурных и функциональ­ных схем.

Рисунок 5.10 — Схема электрическая структурная телевизора с надписями функциональных частей

Рисунок 5.11 — Схема электрическая функциональная дистанционного питания станции К 3600

На схемах Э2 функциональные части можно изображать в виде условных графических обозначений или в виде прямоугольников. Функциональная часть в виде нескольких прямоугольников и отдельных электрических элементов может выделяться штрих-пунктирной линией с ее наименованием, которое дается спра­ва над изображением функциональной части.

Главное различие между структурной и функциональной схемами состоит в -ом, что функциональные части на функциональных схемах выполняются доста­точно подробно с изображением элементов, устройств, их взаимосвязи и указа­нием других характеристик с сохранением блоков других устройств (усилители, выпрямители, механические устройства в виде редуктора, верньера и т. д.). Рас­смотрение на схеме указанных сочетаний в пределах одной функциональной части вскрывает функции, т. е. показывает назначение и работу отдельных эле­ментов и устройств (блоков).

5.5.4 Схемы электрические принципиальные

Принципиальные схемы (ЭЗ) предназначены для получения детального представления о принципе работы устройства. Линии электрической связи и УГО элементов имеют одинаковую толщину (рисунок 5.12).

Допускается на одной схеме ЭЗ различные функциональные цепи выполнять линиями разной толщины. Элементы, входящие в устройство с собственной принципиальной схемой, выделяют на схеме утолщенной линией. Правила вы-юлнения схем ЭЗ даны в ГОСТ 2.702.

Условное буквенно-цифровое позиционное обозначение элементов, уст­ройств на схемах ЭЗ записывают в виде последовательности букв и цифр, как правило, сверху вниз и слева направо (справа или сверху от УГО). ГОСТ 2.710 предусматривает однобуквенное и двухбуквенное обозначения элементов, на­пример: D— схема интегральная;DA— аналоговая,DD— цифровая; Н — стройство индикационное и сигнальное;HL— лампа накаливания (осветитель­ная); НА — звонок;V— прибор электровакуумный и полупроводниковый;VL— электронно-лучевая трубка;VD— диод;VT— транзистор и т. д. На схемaxЭЗ характеристики входных и выходных цепей изделия, а также адреса внешних подключений рекомендуется записывать в виде таблиц.

К схеме ЭЗ обязательно выполняют перечень элементов как самостоятель­ный документ, на листах формата А4 с основной надписью (185 х 40 мм) или смещают эту таблицу над основной надписью схемы ЭЗ. Код перечня элементов обозначается шифром ПЭЗ. Перечень элементов располагается над основ­ной надписью схемы ЭЗ на расстоянии от нее не менее 12 мм.

Запись элементов в перечне производится группами в алфавитном порядке буквенных позиционных обозначений. Между отдельными группами рекоменду­ется оставлять несколько незаполненных строк для внесения изменений. Заго­ловки групп элементов не подчеркиваются. В перечне элементов они записываются сверху вниз в соответствии с их буквенным обозначением латинского алфавита (А, В, С, . см. таблицу 10.5.1).

В таблице 10.4 приведены УГО элементов, применяемых в схемах ЭЗ, кото­рые приведены в порядке их записи в перечень элементов.

Примеры схем ЭЗ и перечня элементов даны на рисунках Б.9 — Б. 10. Пра­вила оформления и условные обозначения элементов и устройств в графических документах регламентируются стандартами; выборочные сведения из стандартов приведены в разделе 10 пособия.

На электрических принципиальных схемах условно обозначается каждый элемент и, как правило, показывается процесс, протекающий в нем. Например, в трансформаторе — процесс индукции, в электровакуумных приборах — поток электронов с катода на анод. В плавком предохранителе имеется сопротивле­ние, перегорающее во время перегрузки и т. д.

Эти схемы описывают полную идею, точный смысл и принцип токопрохождения, но не отражают конструкцию реального устройства. Они являются необ­ратимыми плоскими изображениями, не дающими (в отличие от чертежей) ре­ального пространственного представления об изделиях и устройствах: телефон­ных, телеграфных, телевизионных, радиотехнических и др.

При начертании элементов и линий их взаимосвязи в этих схемах исходят из того, что они не обладают определенными параметрами. Например, изобра­жаемый провод не имеет значения диаметра и длины, а элементы изображены условно.

Установлены два способа начертания электрических принципиальных схем: совмещенный и разнесенный. Совмещенный способ (основной) является более распространенным. По этому способу составные части элементов изображают совместно, т. е. в непосредственной близости друг к другу.

Для упрощения начертания схем и их чтения элементы изображаются раз­несенным способом, т. е. один и тот же элемент в этом случае изображается по частям, в разных местах схемы. Условные графические обозначения (УГО) эле­ментов на схемах вычерчиваются в том положении, в котором они изображены в соответствующих стандартах. Допускается поворачивать изображение УГО элементов на 90° или 45°.

Рисунок 5.12 — Схема электрическая принципиальная имитатора сигналов взаимодействия станции «Никола Тесла»