Содержание:

Каждая электрическая схема состоит из множества элементов, которые, в свою очередь, также включают в свою конструкцию различные детали. Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. Даже обычный утюг состоит из нагревательного элемента, температурного регулятора, контрольной лампочки, предохранителя, провода и штепсельной вилки. Другие электроприборы имеют еще более сложную конструкцию, дополненную различными реле, автоматическими выключателями, электродвигателями, трансформаторами и многими другими деталями. Между ними создается электрическое соединение, обеспечивающее полное взаимодействие всех элементов и выполнение каждым устройством своего предназначения.

В связи с этим очень часто возникает вопрос, как научится читать электрические схемы, где все составляющие отображаются в виде условных графических обозначений. Данная проблема имеет большое значение для тех, кто регулярно сталкивается с электромонтажом. Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы.

Виды электрических схем

Для того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область.

Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и , полнолинейные и развернутые. Каждая из них имеет свои специфические особенности.

К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию. Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования. Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки.

Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы.

Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.

На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования. Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети. К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план.

В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие.

Обозначения в электрических схемах

В каждой электрической цепи имеются устройства, элементы и детали, которые все вместе образуют путь для электрического тока. Они отличаются наличием электромагнитных процессов, связанных с электродвижущей силой, током и напряжением, и описанных в физических законах.

В электрических цепях все составные части можно условно разделить на несколько групп:

1. В первую группу входят устройства, вырабатывающие электроэнергию или источники питания.
2. Вторая группа элементов преобразует электричество в другие виды энергии. Они выполняют функцию приемников или потребителей.
3. Составляющие третьей группы обеспечивают передачу электричества от одних элементов к другим, то есть, от источника питания - к электроприемникам. Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.

Каждому устройству, элементу или детали соответствует условное обозначение, применяющееся в графических изображениях электрических цепей, называемых электрическими схемами. Кроме основных обозначений, в них отображаются линии электропередачи, соединяющие все эти элементы. Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями. Места их соединений представляют собой узлы, обозначаемые на электрических схемах в виде точек. Существуют замкнутые пути движения тока, охватывающие сразу несколько ветвей и называемые контурами электрических цепей. Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров.

Большинство цепей состоят из различных электротехнических устройств, отличающихся различными режимами работы, в зависимости от значения тока и напряжения. В режиме холостого хода ток в цепи вообще отсутствует. Иногда такие ситуации возникают при разрыве соединений. В номинальном режиме все элементы работают с тем током, напряжением и мощностью, которые указаны в паспорте устройства.

Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически. На рисунках видно, что каждому элементу или прибору соответствует свой условный значок. Например, электрические машины могут изображаться упрощенным или развернутым способом. В зависимости от этого строятся и условные графические схемы. Для показа выводов обмоток используются однолинейные и многолинейные изображения. Количество линий зависит от количества выводов, которые будут разными у различных типов машин. В некоторых случаях для удобства чтения схем могут использоваться смешанные изображения, когда обмотка статора показывается в развернутом виде, а обмотка ротора - в упрощенном. Таким же образом выполняются и другие .

Также осуществляются упрощенным и развернутым, однолинейным и многолинейным способами. От этого зависит способ отображения самих устройств, их выводов, соединений обмоток и других составных элементов. Например, в трансформаторах тока для изображения первичной обмотки применяется утолщенная линия, выделенная точками. Для вторичной обмотки может использоваться окружность при упрощенном способе или две полуокружности при развернутом способе изображения.

Графические изображения других элементов:

• Контакты. Применяются в коммутационных устройствах и контактных соединениях, преимущественно в выключателях, контакторах и реле. Они разделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие, каждому из которых соответствует свой графический рисунок. В случае необходимости допускается изображение контактов в зеркально-перевернутом виде. Основание подвижной части отмечается специальной незаштрихованной точкой.
• . Могут быть однополюсными и многополюсными. Основание подвижного контакта отмечается точкой. У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. Выключатели различаются по типу воздействия, они могут быть кнопочными или путевыми, с размыкающими и замыкающими контактами.
• Плавкие предохранители, резисторы, конденсаторы. Каждому из них соответствуют определенные значки. Плавкие предохранители изображаются в виде прямоугольника с отводами. У постоянных резисторов значок может быть с отводами или без отводов. Подвижный контакт переменного резистора обозначается в виде стрелки. На рисунках конденсаторов отображается постоянная и переменная емкость. Существуют отдельные изображения для полярных и неполярных электролитических конденсаторов.
• Полупроводниковые приборы. Простейшими из них являются диоды с р-п-переходом и односторонней проводимостью. Поэтому они изображаются в виде треугольника и пересекающей его линии электрической связи. Треугольник является анодом, а черточка - катодом. Для других видов полупроводников существуют собственные обозначения, определяемые стандартом. Знание этих графических рисунков существенно облегчает чтение электрических схем для чайников.
• Источники света. Имеются практически на всех электрических схемах. В зависимости от назначения, они отображаются как осветительные и сигнальные лампы с помощью соответствующих значков. При изображении сигнальных ламп возможна заштриховка определенного сектора, соответствующего невысокой мощности и небольшому световому потоку. В системах сигнализации вместе с лампочками применяются акустические устройства - электросирены, электрозвонки, электрогудки и другие аналогичные приборы.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Она является основой разработок любых электронных устройств и электрических цепей. Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем.

Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат. То есть устройство или цепь должны в полном объеме выполнять назначенные им функции. Для правильного чтения принципиальной схемы необходимо, прежде всего, ознакомиться с условными обозначениями всех ее составных частей. Каждая деталь отмечена собственным условно-графическим обозначением - УГО. Обычно такие условные знаки отображают общую конструкцию, характерные особенности и назначение того или иного элемента. Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали.

Гораздо сложнее работать с компонентами, представленными транзисторами, симисторами, микросхемами и т.д. Сложная конструкция таких элементов предполагает и более сложное отображение их на электрических схемах.

Например, в каждом биполярном транзисторе имеется минимум три вывода - база, коллектор и эмиттер. Поэтому для их условного изображения требуются особые графические условные знаки. Это помогает различить между собой детали с индивидуальными базовыми свойствами и характеристиками. Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура - п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами.

Условные изображения очень часто дополняются уточняющей информацией. При внимательном рассмотрении, можно увидеть возле каждого значка латинские буквенные символы. Таким образом обозначается та или иная деталь. Это важно знать, особенно, когда мы только учимся читать электрические схемы. Возле буквенных обозначений расположены еще и цифры. Они указывают на соответствующую нумерацию или технические характеристики элементов.

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ» ФАКУЛЬТЕТ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

схемы электрические

правила выполнения

Санкт-петербург

Введение

В рамках дисциплины «Компьютерное моделирование» предстоит разработать комплект схем созданного ранее вычислительного устройства. Схемы должны быть оформлены в соответствии с правилами ГОСТ.

Выполнение схемы в соответствии с ГОСТ подразумевает:

Использование штампа в соответствии с ГОСТ 2.104;

Использование графических обозначений по ГОСТ 2.721 и ГОСТ 2.743;

Расположение УГО и изображение линий электрической взаимосвязи по ГОСТ 2.702;

Расстановку условных буквенно-цифровых обозначений в соответствии с ГОСТами 2.702 и 2.710;

Соответствие схемы её виду и типу по ГОСТ 2.701;

Рассмотрению подлежит ГОСТ 2.702 «Правила выполнения электрических схем», поскольку устройство является электронным.

Рассматриваемый стандарт распространяется на все электрические схемы и устанавливает правила их выполнения.

ГОСТ 2.702 является одним из образующих единую систему конструкторской документации (ЕСКД), комплекс ГОСТ, устанавливающих взаимосвязанные правила, требования и нормы по разработке и оформлению конструкторской документации.

Термины и определения

Линия взаимосвязи : Отрезок линии, указывающий на наличие связи между функциональными частями изделия.

Обозначение элемента (позиционное обозначение): Обязательное обозначение, присваиваемое каждой части объекта и содержащее информацию о виде части объекта, ее номер и, при необходимости, указание о функции данной части в объекте.

Устройство : Совокупность элементов, представляющая единую конструкцию.

Функциональная группа : Совокупность элементов, выполняющих в изделии определенную функцию и не объединенных в единую конструкцию.

Функциональная цепь : Совокупность элементов, функциональных групп и устройств с линиями взаимосвязей, образующих канал или тракт определенного назначения.

Функциональная часть : Элемент, устройство, функциональная группа.

Элемент схемы : Составная часть схемы, которая выполняет определенную функцию в изделии и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное назначение и собственные условные обозначения.

Схема электрическая : Документ, содержащий в виде условных обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрического тока, и их взаимосвязи.

Типы схем и их код

Все виды и типы схем, установленные ГОСТ, в коде имеют свое обозначение в соответствии с ГОСТ 2.701, которое формируется из буквы, обозначающей вид, и цифры, обозначающей тип схемы.

Рассмотрению подлежит только вид «Электрические», поэтому в кодировке схемы будут иметь букву «Э».

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

Структурные – схемы, предназначенные для изображения всех основных функциональных частей изделия в виде УГО и основных взаимосвязей между ними.

Пример схемы электрической структурной приведен на рисунке 1. Схема содержит в себе функциональные части изделия (шифраторы клавиатур для ввода шестнадцатеричных и десятичных чисел, узел, аннулирующий результат ввода при нажатии двух клавиш одновременно) в виде УГО и линии взаимосвязи, указывающие направление протекание процесса, в данном случае данные поступают на шифраторы клавиатур, с них поступают на узел блокировки, с которого выходят для дальнейших преобразований.

Рисунок 1.

Функциональные – схемы, предназначенные для разъяснения процессов, протекающих в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. На схеме изображаются функциональные части изделия, участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями.

Пример схемы электрической функциональной приведен на рисунке 2. Отличием схемы функциональной от структурной является то, что на функциональной электрической схеме процессы, требующие пояснения, разворачиваются до функциональных частей (элементов, устройств, функциональных групп).

В данном случае требуется разъяснить, каким образом данные поступают на шифратор шестнадцатеричной клавиатуры и на узел блокировки двойного нажатия. Для этого линия, входящая в шифратор, и узел блокировки были развернуты.

Рисунок 2.

Принципиальные – схемы, предназначенные для изображения всех электрических элементов и устройств, необходимых для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

Пример схемы электрической принципиальной приведен на рисунке 3. Схема принципиальная, в отличие от функциональной или структурной, не предназначена для изображения протекающих процессов, а используется для изображения всех составляющих устройства.

На данной схеме изображены все логические элементы, участвующие в процессах преобразования позиционного кода в двоичный и формирования сигнала, оповещающего о правильности ввода (разрешено только одно нажатие), и линии электрической взаимосвязи между ними.

Рисунок 3.

Соединений – схемы, предназначенные для изображения всех устройств и элементов, входящих в состав изделия, их входные и выходные элементы, а также соединения между этими устройствами и элементами.

Пример схемы электрической соединений приведен на рисунке 4. В отличие от принципиальной схемы, где изображаются все функциональные части изделия и связи между ними, на схеме соединений изображают все входящие в изделие устройства без разворачивания их до функциональных частей, но разворачивают все входные и выходные элементы и изображают соединения между ними.

На данном примере показано, каким образом в изделии (вычислительном устройстве) соединяются между собой составляющие (шифраторы клавиатур, арифметическое устройство и устройство вывода).

Рисунок 4.

Подключения – схемы, предназначенные для изображения изделия, его входных и выходных элементов, и подводимых к ним концов проводов и кабелей внешнего монтажа.

Пример схемы электрической подключения приведен на рисунке 5. Схема подключения отличается от схемы соединений тем, что на ней изображается не соединение входящих в состав изделия устройств, а входные и выходные элементы изделия, предназначенные для подключения ко внешним устройствам, не входящим в изделие.

Рисунок 5.

Общие – схемы, предназначенные для изображения вех устройств и элементов, входящих в комплекс, а также проводов, жгутов и кабелей, соединяющих эти устройства и элементы.

Пример схемы электрической подключения приведен на рисунке 6.

Рисунок 6.

Расположения – схемы, предназначенные для изображения составных частей изделия, а при необходимости связи между ними – конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут размещены.

Пример схемы электрической подключения приведен на рисунке 7. В данном примере на схеме изображены составные части системы охлаждения (радиаторы и блок, крепящийся к процессору) и корпус системного блока, к которому они прикреплены.

Рисунок 7.

Рассмотрению в рамках данного курса подлежат структурная, функциональная и принципиальная схемы, поскольку являются основными и обязательными, остальные типы схем будут проходиться и выполняться по желанию студента.

Спецификация на приборы и средства автоматизации выполняется по форме, представленной в табл. 3. Эта форма может быть рекомендована только для учебных работ.

В правой графе "Номер позиции" указывают позицию прибо­ров и средств автоматизации по схеме автоматизации. В графе "Наименование и краткая характеристика" указывается название при­бора, его технические характеристики и особенности. Например, датчик для измерения гидростатического давления (уровня). В графе "Тип прибора" указывается марка прибора, например, Метран-150-L. В графе "Примечание" при необходимости указывают "Поставляется в комплекте", "Разработка специального конструкторского бюро" или "Разработка ИГХТУ" и так далее.

Рис. 14. Развернутая схема автоматизации теплообменника

Приборы и средства автоматизации, указанные в спецификации, следует группировать по параметрам или по функциональному признаку.

Таблица 3

Спецификация на приборы и средства автоматизации

Описание схемы автоматизации

Описание схемы автоматизации предполагает объяснения в сжатой форме, какие задачи по автоматизации данного технологиче­ского объекта были поставлены и каким образом решены. Подроб­ное описание того, как проходит сигнал от точки измерения через функ­циональные блоки до места приложения управляющего воздействия (регулирующего органа), нужно сделать только для тех контуров, которые являются:

– наиболее ответственными;

– сложными, работа которых требует пояснения.

3.2. Принципиальные электрические схемы

Принципиальные схемы составляют на основании схем автоматизации, исходя из заданных алгоритмов функционирования отдельных узлов контроля, сигнализации, автоматического управления и общих технических требований, предъявляемых к автоматизированному объекту.

Разработка принципиальных электрических схем всегда содержит определенные элементы творчества и требует умелого применения электрических цепей и типовых функциональных узлов, оптимальной компоновки их в единую систему с учетом удовлетворения предъявляемых к схемам требований, а также возможного упрощения и минимизации схем. Схема должна обеспечивать высокую надежность, простоту и экономичность, четкость действий при аварийных режимах, удобство оперативной работы, эксплуатации, четкость оформления.

Данная схема должна обеспечивать электроснабжение всех электроприемников (ПЛК-программно-логических контроллеров, ПЭВМ, датчиков, преобразователей, вторичных приборов, регулирующих устройств и т.д.)

Согласно ПУЭ (изд.7 от 08.07.2002г.) надежность электроснабжения приемников подразделяется на три категории. Электроприемники первой категории - электроприемники, электроснабжение которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, брак продукции, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемникивторой категории – электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям оборудования.Третья категория – все остальные электроприемники, не попадающие под определения первой и второй категорий. Электроприемники первой и второй категории должны иметь два независимых источника электроснабжения с автоматическим вводом резерва (АВР) в случае выхода из строя первого источника. АВР должен привести к бесперебойности электроснабжения схемы. Для объектов, отнесенных к третьей категории достаточно иметь один ввод. Если на объекте имеются потребители различных категорий, то для электропитания следует применять схему электроснабжения по высшей категории. Можно порекомендовать применение следующих модификаций АВР: УАВР-ЩАП12, УАВР-ЩАП23, УАВР-Я8301, УАВР-Я8302,SUE3000,ASCO300,ASCO7000.

В зависимости от напряжения электроприемников применяются однофазные или трехфазные схемы электропитания. Если в проектируемом объекте отсутствуют электроприемники, требующие напряжения 380В, схема электропитания строится однофазной. Для питания приборов напряжением постоянного тока 24В или 36В применяются специальные блоки питания, либо понижающие трансформаторы с выпрямителями после них.

Графическое оформление принципиальных электрических схем

Графические обозначения элементов схем устанавливаются группой стандартов «Обозначения условные графические в схемах»: ГОСТ 2.721-74 (обозначения общего применения) и рядом других ГОСТов. Общие правила выполнения схем определяются стандартами: ГОСТ 2.701-84 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению»; ГОСТ 2.702-75 «Правила выполнения электрических схем»; ГОСТ 2.708-81 «Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники».

В тех случаях, когда возникает необходимость в применении каких-либо графических изображений, не предусмотренных стандартами, допускается применять нестандартизованные графические обозначения, приводя при этом необходимые пояснения на схеме. Условные графические обозначения элементов, размеры которых в стандартах не установлены, изображаются на схемах в размерах, в которых они выполнены в соответствующих стандартах на условные графические обозначения.

Допускается все значения пропорционально уменьшать, однако при этом просвет между двумя соседними линиями условного графического обозначения должен быть не менее 1 мм. Размеры условных графических обозначений можно и увеличить, если это, например, необходимо для вписывания в них поясняющих знаков.

Обозначение цепей

Обозначение участков цепей служит для их опознания и может также отражать их функциональное назначение в электрической схеме. Требования к обозначению цепей принципиальных электрических схем определены ГОСТ 2.709-72. Согласно этому стандарту все участки электрических цепей, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин, резисторами и другими элементами, должны иметь разное обозначение. Участки цепей, проходящие через разъемные, разборные или неразборные контактные соединения, должны иметь одинаковое обозначение.

Для обозначения участков цепей принципиальных электрических схем применяют арабские цифры и прописные буквы латинского алфавита. Цифры и буквы, входящие в обозначение, следует выполнять одним размером шрифта.

Чтение принципиальных схем и особенно эксплуатация электрических установок значительно упрощаются, если при разработке схемы производить обозначение цепей по функциональному признаку в зависимости от их назначения. Так, например, может быть рекомендовано для цепей управления, регулирования и измерения использовать группу чисел 1-399, для цепей сигнализации 400-799, для цепей питания 800-999. Вместо групп цифр функциональная принадлежность цепей принципиальной схемы может быть выражена и условно принятыми буквами.

Общие цепи питания переменным током маркируются буквами, обозначающими фазы (например А800, В801 и т.д.). Нулевой провод маркируется с добавлением буквы N.

Силовые цепи постоянного тока обозначаются: нечетными числами – участки цепей положительной полярности, четными – участки цепей отрицательной полярности.

Последовательность обозначений должна быть от ввода источника питания к потребителю, а разветвляющиеся участки обозначают сверху вниз в направлении слева направо.

На рис. 15 представлен пример принципиальной электрической схемы распределительной сети. Схема выполнена с применением АВР – А1, для питания датчиков с унифицированным токовым выходным сигналом применен блок питания для преобразования сетевого напряжения 220В в стабилизированное напряжение 24В – А2. Можно порекомендовать применение следующих модификаций блоков питания: Метран-602, Метран-604, Метран-608, Метран-602-Ех, БП КАРАТ-22, БП-96. Для защиты электропотребителей применены выключатели автоматические - QF, например ВА-47-29. Схема дополняется перечнем элементов принципиальной электрической схемы распределительной сети, где предусмотрено позиционное обозначение, наименование, краткая характеристика и количество блоков питания датчиков с унифицированным выходным сигналом, блоков питания контроллера, выключателей автоматических и т.д. (табл. 4).

Таблица 4

Перечень элементов принципиальной электрической схемы распределительной сети

Занятие 3

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ

Методические указания

Процесс разработки электротехнической аппаратуры условно делят на несколько этапов: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация. Практически на каждом этапе проектирования возникает необходимость графически изобразить устройство какого-либо прибора или системы, показав только его составные части и связи между ними. Действительная геометрическая форма и размеры элементов, а также их действительное расположение в конструкции в этом случае для разработчика, не имеют существенного значения.

Стандартами ЕСКД предусмотрен графический конструкторский документ под названием «Схема» и разработаны правила его оформления. По ГОСТ 2.102-68 схема определяется как конструкторский документ, на котором в виде условных графических изображений или обозначений показаны составные части изделия и связи между ними. Разработанная таким образом схема становится директивой для конструирования изделия, его изготовления и контроля.

В эксплуатации по схемам изучают принцип действия изделия и протекающие в нем процессы. Поэтому значение условностей и правил графического оформления схем следует рассматривать как неотъемлемую часть общей подготовки специалиста в области инженерной графики.

Из всех видов схем при проектировании электротехнической аппаратуры наибольшее распространение имеют электрические схемы различных типов, прежде всего, электрические принципиальные схемы, основные правила выполнения чертежей которых излагаются в настоящих методических указаниях.

Цель работы – ознакомить студентов с правилами графического оформления конструкторского документа «Схема электрическая принципиальная».

Основные задачи работы:

1. Ознакомить студента с типами электрических схем (ГОСТ 2.- 2011).

2. Ознакомить студента с основными правилами выполнения электрических принципиальных схем (ГОСТ 2.701-2008).

3. Ознакомить студента с разделом ЕСКД «Обозначения условные графические в схемах» (ГОСТ 2.721-74 и др.)

Студент должен:

1. Выполнить схему с наименьшим количеством изломов и пересечений линий электрической связи.

2. Вычертить электрические элементы, показанные условно.

3. Обозначить схему, элементы схемы, входные и выходные цепи.

4.Обозначить последовательно или параллельно соединенные одинаковые элементы.

5. Выполнить перечень элементов.

Работу необходимо выполнить на формате A3 чертежной бумаги. Разрешается пользоваться трафаретами «Элементы электрических схем». Базой для выполнения работы являются теоретические знания, полученные при изучении инженерной графики; элементарные понятия из области электротехники, полученные в общеобразовательной школе; навыки пользования справочной литературой; графические навыки, приобретенные при изучении инженерной графики.

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СХЕМАХ

Термины, определения. В основе построения схем лежит принцип разделения изделия и его схемы на структурные единицы, между которыми устанавливают взаимно однозначное соответствие, что достигается применением адекватных условных графических обозначений или изображений и указанием на схеме характеристик функциональных частей изделия и процессов.

Согласно ГОСТ 2.701-2008 структурными единицами изделия могут быть:

Элемент схемы – составная часть схемы, которая выполняет определенную функцию в изделии и не может быть разделена на части, имеющие самостоятельное назначение (резистор, трансформатор, насос, распределитель, муфта и т.п.);

Устройство – совокупность элементов, представляющая единую конструкцию (блок, плата, шкаф, механизм, разделительная панель и т. п.), которая может и не иметь определенного функционального назначения;

Функциональная группа – совокупность элементов, выполняющих в изделии определенную функции и не объединенных в одну конструкцию;

функциональная часть – элемент, устройство, функциональная группа;

функциональная цепь – линия, канал, тракт определенного назначения (канал звука, видео канал, тракт СВЧ и т. п.);

Установка – условное наименование объекта энергетических сооружениях, на который выпускается схема, например, главные цепи;

Линия взаимосвязи – отрезок линии, указывающий на наличие связи между функциональными участками изделий.

Каждую функциональную часть изделия характеризуют:

Наименование, указывающее на ее конкретную функцию в изделии и характер протекающих в ней процессов;

Параметры реализуемых физических процессов.

Элементы и устройства, кроме того, характеризуют тип и технические данные, определяющие их конкретные конструктивные (форму, размеры, способы крепления и подключения и т. п.) и эксплуатационные (допустимые токи, напряжения, давление и т.п.) свойства.

Виды и типы схем . В соответствии с ГОСТ 2.701-84 все схемы в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, подразделяют на виды, представленные в табл. 1. В зависимости от основного назначения схемы подразделяют на типы, представленные в табл. 2.

Схемы структурные разрабатывают при проектировании изделий (установок), предшествующих разработке схем других типов, и пользуются ими для общего ознакомления с изделием (установкой).

Схемами функциональными пользуются для изменения принципов работы изделий (установок), а также при их наладке контроле и ремонте.

Схемы принципиальные применяют для изучения принципов работы изделий (установок), а также при их наладке контроле и ремонте. Они служат основанием для разработки других конструкторских документов, например, схем соединений (монтажных) и чертежей.

Схемами соединений (монтажными) пользуются при разработке других конструкторских документов, в первую очередь чертежей, определяющих прокладку и способы крепления проводов, жгутов, кабелей или трубопроводов в изделии (установке), а также для осуществления присоединений и при контроле, эксплуатации и ремонте изделий (установок).

Схемы подключения используют при разработке других конструкторских документов, а также для осуществления подключений изделий и при их эксплуатации.

Схемы общие служат для ознакомления с комплексами, а также при их контроле и эксплуатации. Схему общую на сборочную единицу допускается разрабатывать при необходимости.

Схемами расположения пользуются при разработке других конструкторских документов, а также при эксплуатации и ремонте изделий (установок).

Обозначение схем. Каждой схеме присваивают шифр, состоящий из буквы, определяющей вид схемы, и цифры, обозначающей тип схемы. Например, схема электрическая принципиальная обозначается ЭЗ, схема гидравлическая принципиальная – ГЗ, схема электрическая соединений – Э4 и т.д.

Некоторые общие требования к выполнению схем. Комплект (номенклатура) схем на изделие (установку) должен быть минимальным, но содержать сведения в объеме, достаточном для проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта изделия (установки).

Форматы листов схем выбирают в соответствии с требованиями, установленными ГОСТ 2.301-68 и ГОСТ 2.004-79; при этом основные форматы являются предпочтительными. Выбранный формат должен обеспечить компактное выполнение схемы, не нарушая ее наглядности и удобства пользования ею.

Схемы выполняются без соблюдения масштаба, действительное пространственное расположение составных частей изделий (установки) не учитывают или учитывают приближенно.

Графические обозначения элементов (устройств, функциональных групп) и соединяющие их линии связи располагают на схеме таким образом, чтобы обеспечить наилучшее представление о структуре изделия и взаимодействии его составных частей.

Расстояние (просвет) между двумя соседними линиями графического обозначения, должно быть не менее 1,0 мм. Расстояние между соседними параллельными линиями связи должно быть не менее 3,0 мм. Расстояние между отдельными условными графическими обозначениями должно быть не менее 2,0 мм.

При выполнении схем применяют, как правило, условные графические обозначения, установленные стандартами ЕСКД, а также обозначения, построенные на их основе. При необходимости применяют нестандартные условные графические обозначения.

Условные графические обозначения элементов изображают в размерах, установленных в стандартах условных графических обозначений.

При необходимости все размеры графических обозначений допускается пропорционально изменять.

Графические обозначения на схемах выполняют линиями той же толщины, что и линия связи.

Условные графические обозначения элементов на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, кратный 90о, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. Допускается условные графические обозначения – поворачивать на угол, кратный 45°, или изображать зеркально повернутыми. В последнем случае не должен нарушаться смысл или удобочитаемость обозначения.

Условные графические обозначения, содержащие цифровые или буквенно-цифровые обозначения, допускается поворачивать против часовой стрелки только на угол 90о или 45°.

Линии связи выполняют толщиной от 0,2 до 1,0 мм в зависимости от форматов схемы и размеров графических обозначений. Рекомендуемая толщина линий от 0,3 до 0,4 мм.

Линии связи должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее количество углов и взаимных пересечений. В отдельных случаях допускается применять наклонные отрезки линий связи, длину которых следует по возможности ограничивать.

Перечень элементов помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа. На схемах допускается, помещать различную текстовую информацию (технические данные элементов и устройств, диаграммы, таблицы, необходимые технические указания и т. п.). Такая информация может быть расположена:

Рядом с графическими обозначениями;

Внутри графических обозначений;

Над линиями связи;

В разрыве линий связи;

Рядом с концами линий связи;

На свободном поле схемы (по возможности над основной надписью).

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ

Общие сведения . Схема электрическая принципиальная – конструкторский документ, на котором в виде условных графических изображений или обозначений показаны все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы разъемы, зажимы и т. п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

Условные графические изображения некоторых электрических и радиоэлементов приведены в приложении.

Принципиальная схема отражает полный состав частей изделия и все связи между ними, поэтому она дает детальное представление о принципе работы изделия. Принципиальная схема – самая важная среди всех типов схем.

Являясь результатом теоретической и исследовательской разработки изделия, она служит заданием для его конструирования, а также используется при изготовлении изделия, его наладке, контроле и ремонте.

Выполнение принципиальной схемы. При выполнении электрических принципиальных схем следует, прежде всего, руководствоваться общими требованиями к выполнению схем, некоторые из них изложены выше. Здесь приводятся дополнительные правила и рекомендации для выполнения электрических принципиальных схем.

Принципиальные схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении. В технически обоснованных случаях допускается отдельные элементы схемы изображать в выбранном рабочем положении с указанием на поле схемы режима, для которого изображены эти элементы.

Элементы и устройства изображают на схемах совмещенным или разнесенным способом.

При совмещенном способе составные части элементов или устройств изображают на схеме в непосредственной близости друг к другу. На рис. 1 изображен совмещенным способом электрический элемент «реле», включающий в себя катушку и контакты.

Рис. 1. Совмещенный способ изображения электрического элемента.

При разнесенном способе составные части элементов и устройств изображают на схеме в разных местах таким образом, чтобы отдельные цепи изделия были изображены наиболее наглядно (рис. 2).

Рис. 2. Разнесенный способ изображения электрических элементов

Разнесенным способом допускается изображать все и отдельные элементы или устройства.

Позиционные обозначения элементов. Каждый элемент или устройство, входящие в изделие и изображенные на схеме, должны иметь позиционное обозначение в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Позиционные обозначения элементам (устройствам) следует присваивать в пределах изделия (установки).

Позиционное обозначение элемента (устройства) состоит из одной или двух букв, присвоенных группе элементов (устройств) изделия, и порядкового номера, присваиваемого каждому элементу (устройству) в пределах группы, например C1, С2 и т.д.; KM1, КМ2 и т. д., начиная с единицы.

Буквенные коды элементов устанавливает ГОСТ 2.710-81. Коды некоторых элементов приведены в приложении А.

Порядковые номера элементов присваивают в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз в направлении слева направо (рис. 3). Если в изделии имеется только один элемент с данным кодом, то его порядковый номер в позиционное обозначение этого элемента не включают.

В случае, когда изделие содержит только один вид элемента, принадлежащего к некоторой группе, для его обозначения используют только первую (обязательную) букву кода, присвоенного данной группе элементов.

Позиционные обозначения проставляют на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов (устройств) с правой стороны или над ними.

Рис. 3.Фрагмент электрической принципиальной схемы

Нельзя отделять позиционное обозначение от условного графического обозначения элемента линиями взаимосвязи.

Характеристики элементов схемы. В некоторых случаях (например, в принципиальных схемах на полупроводниковую интегральную микросхему) около условных графических и позиционных обозначений указывают номиналы резисторов и конденсаторов. При этом допускается применять упрощенный способ обозначения единиц измерений (рис. 4):

для резисторов

от 0 до 999 Ом – без указания единиц измерения (3,6; 10; 180 и т.д.);

от 1 ∙ 10 3 до 999 ∙ 10 3 Ом в килоомах с обозначением единицы измерения строчной буквой к (12к; 180к и т.д.)

от 1 ∙ 10 6 до 999 ∙ 10 6 0м в мегаомах с обозначением единицы измерения прописной буквой М (2,7М; 100М и т.д.);

свыше 1 ∙ 10 9 Ом – в гигаомах с обозначением единицы измерения прописной буквой Г(1Г; 2,7Г и т.д.);

для конденсаторов

от 0 до 9999 ∙ 10 -12 Ф – в пикофарадах без указания единиц измерения;

от 1 ∙ 10 -8 до 9999 ∙ 10 -6 Ф – в микрофарадах без указания единиц измерения. При этом емкость записывают либо в виде десятичной дроби (0,05; 0,15; 0,5 и т.д.), либо в виде целого числа с нулем через запятую (1,0; 10,0; 500,0 и т.д.).

Рис. 4.Упрощенный способ обозначения единиц измерений около условных графических обозначений

Важным параметром резистора является номинальная рассеиваемая мощность, т.е. мощность, которая рассеивается на резисторе длительное время без вреда для его работоспособности. Номинальную рассеиваемую мощность указывают на схемах условными знаками внутри символа резистора. Например, мощность 62 мВт обозначают тремя наклонными чертами; 0,125 Вт – двумя; 0,25 Вт – одной; 0,5 Вт – чертой, параллельной большим сторонам прямоугольника; а мощности 1, 2,5 Вт и более – соответствующими римскими цифрами (рис. 5)

Рис. 5.Условное обозначение мощности рассеивания резисторов

Для электролитических и оксидно-полупроводниковых конденсаторов, кроме номинального значения емкости, указывают также допустимое напряжение в вольтах (рис. 3). Значение напряжения проставляется после значения емкости через знак «×» (умножения) с указанием единицы измерения, например 10,0x6В – конденсатор емкостью 10 микрофарад с допустимы напряжением 6 вольт.

Полные данные об элементах приводят в перечне элементов, связь которого со схемой обеспечивается с помощью позиционных обозначений элементов.

Таблица входных (выходных) данных. Характеристики входных и выходных цепей изделия (частоту, напряжение, силу тока и др.) рекомендуется записывать в таблицы, помещаемые взамен условных графических обозначений входных и выходных элементов – разъемов, плат и т.д. На рис. 6 (а) приведены размеры таблицы входных (выходных) данных и пример заполнения. В графе «Конт» указываются номера контактов разъема, в графе «Цепь» записываются характеристики электрических цепей изделий. Для удобства изображения схемы таблицу можно выполнять зеркально повернутой, как это показано на рис. 6 (б).

Каждой таблице присваивают позиционное обозначение элемента, взамен условного графического обозначения которого она помещена.

Над таблицей допускается указывать условное графическое обозначение контакта – гнезда или штыря.

Условности и упрощения выполнения схем. При наличии в изделии нескольких одинаковых (по наименованию типу и номиналу) элементов, соединенных параллельно, рекомендуется вместо изображения всех элементов параллельного соединения (рис. 7, а) изображать только одну ветвь, указав

количество ветвей при помощи обозначения ответвления (рис. 7, б, в). Около графических обозначений элементов, изображенных условно в одной ветви, проставляют их позиционные обозначения, при этом должны быть учтены все элементы, входящие в это параллельное соединение.

При наличии в изделии трех и более одинаковых (по наименованию, типу и номиналу) элементов, соединенных последовательно, рекомендуется вместо изображения всех последовательно соединенных элементов (рис. 8, а) изображать только первый и последний элементы, показывая электрические связи между ними штриховыми линиями. При присвоении элементам позиционных обозначений должны быть учтены элементы, не изображенные на схеме.

Рис. 6.Таблица входных (выходных) данных: а – пример заполнения таблицы;

б – вариант зеркально отраженной таблицы

Рис. 7. Изображение нескольких одинаковых элементов, соединенных параллельно:

а) действительное; б) условное; в) размеры условного обозначения

Над штриховой линией при этом указывают общее количество одинаковых элементов. Например, пять одинаковых резисторов, соединенных последовательно, изобразятся так, как показано на рис. 8, б.

Перечень элементов. Все сведения об элементах, входящих в состав изделия и изображенных на схеме, записывают в перечень элементов, который помещают на первом листе схемы или выполняют в виде самостоятельного документа.

Рис. 8. Изображение нескольких одинаковых элементов, соединенных

последовательно: а – действительное, б – условное

Продолжение перечня элементов помещают слева от основной надписи, повторяя головку таблицы.

При выпуске перечня элементов в виде самостоятельного документа его шифр должен состоять из буквы П (перечень) и шифра схемы к которой выпускают перечень. Например, шифр перечня элементов к электрической принципиальной схеме будет ПЭЗ. Перечень элементов в этом случае выполняют на формате А4 с основной надписью по ГОСТ 2.104-68 (форма 2 и 2а).

Рис. 9. Форма таблицы перечня элементов

В графах перечня указывают следующие данные:

в графе «Поз. обозначение» – позиционное обозначение элемента, устройства или обозначение функциональной группы;

в графе «Наименование» – наименование элемента (устройства) в соответствии с документом, на основании которого этот элемент (устройство) применен, и обозначение этого документа (основной конструкторский документ, государственный стандарт, технические условия), например, резистор МЛТ-0,5-300 кОм ±5% ГОСТ 7113-76;

в графе «Примечание» – технические данные, не содержащиеся в его наименовании (при необходимости).

Перечень элементов заполняется сверху вниз группами в алфавитном порядке буквенных позиционных обозначений. Если на схеме применяют позиционные обозначения, составленные из букв латинского и русского алфавитов, то в перечень вначале записывают элементы с позиционными обозначениями, составленными из букв латинского алфавита, а затем из русского алфавита.

В пределах каждой группы, имеющей одинаковые позиционные обозначения, элементы располагают по возрастанию порядковых номеров.

Элементы одного типа, имеющие одинаковые электрические параметры, записывают в перечень одной строкой, если они имеют последовательные порядковые номера. Если таких элементов два, то в графу «Поз. обозначение» записывают позиционные обозначения этих элементов. Если таких элементов больше двух, то записывают только позиционные обозначения с наименьшим и

наибольшим порядковыми номерами, разделяя их многоточием, например Р 1, Р 2; C1...C5. В графе «Кол.» указывают при этом общее количество элементов.

Если в группу входит несколько элементов с одинаковым наименованием, то его не записывают на каждой строке, а выносят в виде заголовка. Заголовок записывают в графу «Наименование» и подчеркивают. Между заголовком и началом перечисления оставляют одну свободную строку, между группами элементов – одну-две строки (рис. 10).

Рис. 10. Пример оформления группы элементов в перечне элементов

В заголовок может быть внесено обозначение документа, если на его основании применены все перечисляемые элементы (рис. 11). Пример заполнения перечня элементов показан на рис. 12.

Рис. 11. Пример оформления заголовка группы элементов

Рис. 12. Фрагмент перечня элементов

4. УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

Задание. В качестве задания студент получает схему электрическую принципиальную изделия, которая правильно отражает составные части изделия, электрические процессы, протекающие в нем, но требует оформления в соответствии с ГОСТ ЕСКД.

Вычерчивание схемы по предложенному заданию рекомендуется выполнять в такой последовательности:

1. Компоновка листа. На формате A3 чертежной бумаги, расположенном горизонтально, провести рамку, выделить место для основной надписи и перечня элементов.

На оставшемся поле формата расположить схему так, чтобы расстояния от ее границ до рамки формата были одинаковыми. Условные графические изображения элементов должны быть равномерно распределены в пределах схемы.

2. Вычертить схему с наименьшим количеством изломов и пересечений линий электрической связи.

3. Вычертить последовательно или параллельно соединенные одинаковые элементы.

4. Присвоить элементам буквенно-цифровые обозначения.

5. Выполнить таблицу входных и выходных цепей.

6. Выполнить таблицу перечня элементов.

7. Заполнить основную надпись.

8. Схему, выполненную в тонких линиях, представить преподавателю для проверки. При правильном выполнении схемы преподаватель дает разрешение на оформление схемы, ставит подпись в графе «Провер.».

9. Оформление схемы. Исправить ошибки и обвести схему. После этого представить схему преподавателю для окончательной проверки.

Варианты заданий в приложении А