Создание принципиальных схем. Обозначение элементов на принципиальных схемах
Чтение и составление принципиальных схем является неотъемлемой частью промышленного инженера. Стандарты на составление принципиальных схем и графическое отображение элементов активно использовались в СССР и других странах. Основой здесь была единая система конструкторской документации ЕСКД. В данной статье я хочу представить основные принципы и искусство составление принципиальных схем. При этом обращаю ваше внимания, что это не будет описание стандартов, я хотел бы представить сложившуюся практику, которая используется в обозначениях элементов и составления качественных принципиальных схем.
§1. Искусство составления принципиальной схемы.
Хороших схем мало. Создавать хорошую схему долго и нудно, потому что всегда надо помнить- что ты создаешь схему для человека, а не просто описываешь устройство по определенному стандарту. Большинство схем, которые созданы по ЕСКД, конструкторами и инженерами предприятий просто уродливы. Поэтому я называю составление принципиальной схемы искусством. Искусно созданная схема существенно облегчает работу с устройством. Поэтому советую перерисовывать схемы для устройств, которые вы обслуживаете постоянно.
Основные принципы составления принципиальных схем:
§2. Дефакто-виды промышленных принципиальных схем.
Сейчас используется два вида представления принципиальных схем:
Первый вид характерен для советского периода и предприятий, которые работают по старинке. Такая схема не удобна во всех отношениях. Главное найти большую плоскость, на которую её можно будет разложить. Через некоторое время она придет в полную негодность, а снять копию с неё довольно трудно. Представить понятно устройство на такой схеме не возможно. Удивляет упорство некоторых крупных предприятий, которые продолжают выпускать такие схемы. Второй вид более современный и активно применим, особенно в импортном оборудовании. Неудобство этих схем в том, что замучаешься листать такую схему. Причем большинство просто рисуют отдельно каждый элемент схемы на отдельном листе, а связь элементов показывают ссылками на листы и сигналы. Более продвинутые производители изображают на отдельных листах хотя бы цепь безопасности промышленного оборудования.
Потому если вы получили новый станок, то советую сразу прорисовать схему блокировки станка со всеми элементами, это существенно снизит время вывода оборудования из ступора. Схем, в которых соблюден баланс мелкого и крупного (важного и не важного) очень мало, производитель не утруждает себя в этом.
§3 Правила составления принципиальных схем.
Основные правила составления принципиальных схем:
Рис1.Принципиальная схема АОН (Входная/выходная часть)
Вот, к примеру, часть схемы АОН, здесь показаны входные и выходные сигналы и пути их прохождения. Микропроцессорная часть устройства здесь специально не показана, она вынесена на отдельный лист. А сигналы от микропроцессорной части показаны от шины. Общая шина этой схемы и микропроцессорной части считаются соединенными, хотя это несколько противоречит ЕСКД, но зато сразу все понятно, что куда и как.
§4. Графическое изображение соединений.
В принципиальных схемах разных отраслей имеются отличия в изображении отдельных элементов. Существуют свои традиции в изображение элементов принципиальных схем.
Можно выделит такие традиционные схемы :
Дальнейшее описание основано на схемах для аналоговых и цифровых устройств. Схемы электроснабжения и промышленного оборудования мы рассмотрим отдельно.
4.1 Соединительные линии.
Каждый провод шины должен быть иметь собственное наименование. Все провода в шине с одинаковыми наименованиями считаются одним проводом.
4.2 Соединение с общими проводами.
Все сигналы с одинаковым изображением и надписью считаются соединёнными. Используйте эти знаки для облегчения графического изображения. При этом для проводов питания соблюдайте правило: «ток должен течь сверху- вниз»
4.3 Специальные обозначения соединений.
Специальные обозначения используются для уточнения свойства соединений.
§5. Обозначение элементов на принципиальных схемах.
Каждый элемент принципиальной схемы обозначается буквенно-цифровым кодом. Существует множество вариантов обозначения, здесь я приведу наиболее распространённый, который соответствует ГОСТ 2.710-81 (СТ СЭВ 6300-88)
Правила обозначения элементов на схеме:
Обычно полный номинал элемента указывается в перечне, прилагаемом к принципиальной схеме, но ГОСТ 2.702-75 допускает упрощенное нанесение номинала элемента на принципиальную схему:
для резисторов:
для конденсаторов:
Но сложившаяся практика обозначения номиналов конденсаторов такая:
В некоторых схемах это используют и для резисторов ( но это не правильно)
Для обозначение типа элемента используется кодировка латинскими прописными буквами
Первая буква элемента обязательная и определяет типа элемента, вторая буква разбивает тип элементов на некоторое подмножество.
A -устройство (общее обозначение)
B- преобразователи неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) или наоборот аналоговые или многоразрядные преобразователи или датчики для указания или измерения
C- Конденсаторы
D- Схемы интегральные, микросборки
E- Элементы разные
F- Разрядники, предохранители, устройства защитные
G- Генераторы, источники питания
H- Устройства индикационные и сигнальные
K- Реле, контакторы, пускатели
L-Катушки индуктивности, дроссели
M- Двигатели
P- Приборы, измерительное оборудование. Примечание. Сочетание РЕ применять не допускается
Q- УВыключатели и разъединители в силовых цепях (энергоснабжение, питание оборудования и т.д.)
R- Резисторы
S- Устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерительных. Примечание. Обозначение SF применяют для аппаратов, не имеющих контактов силовых цепей
T- Трансформаторы, автотрансформаторы
U- Устройства связи. Преобразователи электрических величин в электрические
V- Приборы электровакуумные и полупроводниковые
W- Линии и элементы СВЧ. Антенны
X- Соединения контактные
Y- Устройства механические с электромагнитным приводом
Z- Устройства оконечные фильтры. Ограничители
Десять правил составления электрических принципиальных схем
Принципиальная схема — это схема электрических соединений, выполненная в развернутом виде. Она является основной схемой проекта электрооборудования производственного механизма и дает общее представление об электрооборудовании данного механизма, отражает работу системы автоматического управления механизмом, служит источником для составления схем соединений и подключений, разработки конструктивных узлов и оформления перечня элементов.
По принципиальной схеме осуществляется проверка правильности электрических соединений при монтаже и наладке электрооборудования. От качества разработки принципиальной схемы зависит четкость работы производственного механизма, его производительность и надежность в эксплуатации.
Десять правил составления электрических принципиальных схем
1. Составление принципиальной электросхемы производственного механизма проводится на основании требований технического задания . В процессе составления принципиальной схемы уточняются также типы, исполнения и технические данные электродвигателей, электромагнитов, конечных выключателей, контакторов, реле и т. п.
Напомним, что на принципиальной схеме все элементы каждого электрического устройства, аппарата или прибора показываются отдельно и размещаются для удобства чтения схемы в различных местах ее в зависимости от выполняемых функций. Все элементы одного и того же устройства, машины, аппарата и т. п. снабжаются одинаковым буквенно-цифровым обозначением, на пример: KM1 — контактор линейный первый, KT — реле времени и т. п.
2. На электрической принципиальной схеме показываются все электрические связи между входящими в нее элементами электрооборудования производственного механизма. На принципиальных схемах силовые цепи обычно размещают слева и изображают их толстыми линиями, а цепи управления помещают справа и чертят тонкими линиями.
Принципиальная схема проектируется с использованием существующих типовых узлов и схем автоматического управления электропроводами(например, схем магнитных контроллеров и защитных панелей — для кранов, схем узлов перехода от наладочного режима к автоматическому при помощи раздельных кнопок управления или переключателя режимов — для металлорежущих станков и т. д.).
3. Релейно-контактные схемы необходимо составлять с учетом минимальной загрузки контактов реле, контакторов, путевых выключателей и т. д., применяя для снижения коммутируемой ими мощности усилительные устройства: электромагнитные, полупроводниковые усилители и др.
4. Для повышения надежности работы схемы нужно выбрать наиболее простой вариант, имеющий наименьшее количество органов управления, аппаратов и контактов. Для этой цели следует, например, применять общие аппараты защиты для электродвигателей, не работающих одновременно, а также осуществлять управление вспомогательными приводами от аппаратов главного привода, если они работают одновременно.
5. Цепи управления в сложных схемах следует присоединять к сети через трансформатор, понижающий напряжение до 110 В. Это исключает электрическую связь силовых цепей с цепями управления и устраняет возможность ложных срабатываний релейно-контактных аппаратов при замыканиях, на землю в цепях их катушек. Относительно простые схемы электрического управления допускается присоединять непосредственно к питающей сети.
6. Подача напряжения на силовые цепи и цепи управления должна производиться посредством вводного пакетного выключателя или автоматического выключателя. При применении на металлорежущих станках или других машинах только двигателей постоянного тока в схеме управления следует использовать также аппаратуру постоянного тока.
7. Различные контакты одного и того же электромагнитного аппарата (контактора, реле, командоконтроллера, путевого выключателя и др. рекомендуется по возможности подключать к одному полюсу или фазе сети. Это позволяет осуществить более надежную работу аппаратов (отсутствует вероятность пробоя и замыкания по поверхности изоляции между контактами). Из этого правила следует, что один вывод катушки всех электрических аппаратов по возможности нужно подключать к одному полюсу цепи управления.
8. Для обеспечения надежной работы электрооборудования должны быть предусмотрены средства электрической защиты и блокировки. Электрические машины и аппараты защищаются от возможных коротких замыканий. и недопустимых перегрузок. В схемах управления электроприводами станков, молотов, прессов, мостовых кранов обязательна нулевая защита для устранения возможности самозапуска электродвигателей при снятии и последующей подаче напряжения питания.
Электрическая схема должна быть построена так, чтобы при перегорании предохранителей, обрыве цепей катушек, приваривании контактов не возникало аварийных режимов работы электропривода. Кроме того, схемы управления должны иметь блокировочные связи для предотвращения аварийных режимов при ошибочных действиях оператора, а также для обеспечения заданной последовательности операций.
9. В сложных схемах управления необходимо предусмотреть сигнализацию и электроизмерительные приборы, позволяющие оператору (станочнику, крановщику) наблюдать за режимом работы электроприводов. Сигнальные лампы обычно включаются на пониженное напряжение: 6, 12, 24 или 48 В.
10. Для удобства эксплуатации и правильного монтажа электрооборудования зажимы всех элементов электроаппаратов, электрических машин (главные контакты, вспомогательные контакты, катушки, обмотки и др.) и провода на схемах маркируются.
Участки (зажимы элементов схемы и соединяющие их провода) цепей постоянного тока положительной полярности маркируются нечетными числами, а отрицательной полярности — четными числами. Цепи управления переменного тока маркируются аналогично, т. е. все зажимы и провода, присоединяемые к одной фазе, маркируются нечетными числами, а к другой фазе — четными.
Общие точки соединений нескольких элементов на схеме имеют один и тот же номер. После прохождения цепи через катушку, контакт, сигнальную лампу, резистор и т. п. номер изменяется. Для выделения отдельных видов цепей индексация производится так, чтобы цепи управления имели номера от 1 до 99, цепи сигнализации — от 101 до 191 и т. д.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Принципиальные электрические схемы: как их читать?
Одним из основных навыков, обязательных для людей, работающих в сфере обслуживания электронной и электрической техники, является способность понимать принципиальные электрические схемы. Актуальность их эксплуатации обусловлена необходимостью четко различать узлы и цепи, обозначая все элементы графически. Но перед начинающими специалистами в отношении принципиальных схем часто встает вопрос: какихчитать?
Характеристика принципиальных электросхем
В самом общем смысле схема является определенным документом, который выполнен графически. Посредством специализированных условных обозначений и графических изображений на этом документе представляются части какого-либо предмета и устанавливающиеся между ними связи.
В принципиальных электрических схемах отображаются детали, контакты и электрические связи устройств. Поскольку именно такие графические изображения определяют полный состав элементов электроприбора или электросистемы, их принято считать наиболее функциональными.
На вышеуказанном графе присутствуют различные линейные, буквенные и цифровые обозначения, благодаря которым профессионал безошибочно сможет охарактеризовать и понять структуру какой-либо установки.
Основным требованием к принципиальной электрической схеме является максимально удобное чтение изображения, которое достигается посредством:
• распределения элементов плана по функциональным группам;
• отсутствия резких изломов и большого количества пересечений при изображении цепей;
• расположения групп узлов сверху вниз и слева направо;
• вычерчивания наименее важных деталей вокруг основной схемы;
• пропорционального отображения всех элементов по документам стандартизации;
• соответствия положения деталей на бумаге их реальному положению в режиме отключенного питания.
Элементы электроцепи
Для того, чтобы правильно читать принципиальные схемы, необходимо разбираться в иерархии элементов электрических изделий. Выделяются:
1. Цепи главной схемы. Их составляют части, которые вырабатывают и преобразовывают основной поток электроэнергии. С помощью этих деталей сигнал транслируется на оборудование системы конечного энергоснабжения.
2. Вторичные цепи схемы. В них находятся узлы с мощностью, не превышающей 1 киловатт. Они выполняют функции контроля, учета и измерения расхода электроэнергии, а также управляют работой приборов.
Общую совокупность элементов графического чертежа традиционно разделяют на 3 группы:
• детали, передающие энергию по цепи от источника к получателю;
• сигнальные генераторы и блоки питания;
• приемники и другие энергопреобразователи.
ВАЖНО! Соблюдение иерархической структуры с учетом пропорций способствует созданию схемы, комплексно отображающей все детали и соединения любой электроустановки.
Чтение принципиальных электрических схем
Каждый специалист в сфере электричества и электроники умеет кодировать и декодировать принципиальные электрические схемы. Чтобы научиться читать последние, необходимо запомнить стандартные знаковые обозначения элементов, присущих электроустройствам. Основные среди них: буквенные и цифровые обозначения, проводные линии, групповые линиисвязи, механические и экранированные линии связи, пунктирные и штрихпунктирные линии, коаксиальныепровода.
Распространенные знаки в принципиальных схемах
Групповая линия связи. Чтобы минимизировать наличие повторяющихся в схеме линий, обозначающих электрические связи, их объединяют в некий «жгут»,создающий групповую линию связи, которая графически выглядит следующим образом:
Такая линия изображается значительно толще, чем любые другие проводники, присутствующие в схеме. Чтобы четко понимать направление проводников, их нумеруют.
Разъемные соединения. Поскольку все электроприборы состоят из блоков, для их соединения используются разъемы:
• XP1 — вилка;
• XS1 — розетка.
Вместе они обозначаются как X1 (X2).
Механически связанные элементы. Переменные резисторы, имеющие выключатель, на принципиальной схеме обозначаются буквенно циферным сочетанием. Связь между этими деталями изображается посредством пунктирной линии.
Резисторы:
• R1 — резистор переменный;
• SA1 — выключатель.
Электрический контакт между указанными элементами отсутствует. Свое применение переменные резисторы с механическими связями находят, например, в портативных радиоприемниках.
Подобный принцип функционирования характерен и для электромагнитного реле: ток подается на обмотку самого реле, за счет чего контакты могут замыкаться и размыкаться. Но здесь есть одна особенность.
Из-за того, что обмотка и контакты реле могут находиться слишком далеко друг от друга на принципиальной схеме, пунктирную линию могутне изображать. В этом случае рядом с изображением контактов прописывают принадлежность к реле с помощью символа K1 и отображают номерной знак группы контактов, например, K1.1 или K1.2, как на графе ниже.
Экранирование. Многие из узлов электроаппаратуры чувствительны к воздействующим на них электромагнитным полям, которые находятся поблизости. Чтобы обеспечить защиту от подобного «вмешательства», электрические узлы помещают в экран, то есть экранируют.
Обычно на схеме экран изображают штрихпунктирной линией и соединяют ее с общим проводом.
Экранированные линии связи наглядно можно представить следующим образом:
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: