 |
Техника чтения электрических схем
|
|
|
|
Техника построения и чтения электрических схем
Астана-2005
МИНИСТЕРСТВО Сельского хозяйства Республики КАЗАХСТАН
КАЗАХСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. С. СЕЙФУЛЛИНА
Сорокин В.Г., Ногай А.С., Ансабекова Г.Н.,
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
«Техника построения и чтения электрических схем»
для энергетических специальностей: 2102, 2104, 2105.
Астана - 2005
Рассмотрено и одобрено «Утверждаю»
К изданию на заседании учебно- Председатель УМС Казахского методического совета Казахского государственного агротехнического
государственного агротехнического университета им. С.Сейфуллина
университета им. С. Сейфуллина __________ _______________
Протокол № __от______________ (Подпись) (Ф. И. О.)
“___” ____________ 2005 г.
Авторы:
Сорокин В.Г. – доцент, зав. кафедрой электроэнергетики и управления Каз АТК
Ногай А.С. профессор кафедры электроснабжения.
Ансабекова Г.Н.- ст. преподаватель кафедры электроснабжения
Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями учебного плана и временной типовой учебной программы дисциплины «Электротехнические чертежи» и включают все необходимые сведения для освоения данного курса.
Учебное пособие предназначено для студентов по специальностям 2102, 2104, 2105 на русском языке.
Рецензенты:: Пястолова И.А., к.т.н., доцент кафедры эксплуатации электрообрудования Казахского Государственного Агротехнического Университета им. С. Сейфуллина
Нурахметов Т.Н.., профессор кафеды радиоэлектроники Евразийского Национального университета им. Л.Гумилева
Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры Электроснабжения.
Протокол № _ 2_ __ от “_ 30_ _ “__ 09_ _______2005 г.
|
|
|
Рассмотрено и одобрено методической комиссией энергетического факультета.
Протокол № _3___ от “_ 16 __ “__ 10_ _____2005 г.
© Казахский Государственный Агротехнический Университет им. С. Сейфуллина
Введение
В современных условиях насыщенности всех отраслей народного хозяйства и быта (независимо от форм собственности) электротехническими изделиями, установками, приборами, средствами связи, ЭВМ и даже электрическими игрушками значительно повысились требования к правилам их четкого, унифицированного начертания и чтения всех видов электротехнических чертежей. Надо сказать, что современные электроустановки настолько сложны, что ни изготовить, ни эксплуатировать, ни ремонтировать их «на память» без чертежа практически невозможно. Такими чертежами и являются электротехнические схемы.
Если чертеж, называемый языком техники, является международным средством передачи технической информации, то условно-графические и буквенные обозначения, утвержденные межгосударственным стандартом, являются международным алфавитом языка чертежей.
Конструкторские (проектные) документы подразделяются на графические (чертежи и схемы) и текстовые (пояснительные записки, расчеты, технические условия спецификации и т.д.)
Разумеется, что разработкой такой документации занимаются опытные специалисты электротехнического профиля.
В процессе обучения, по данной дисциплине, на первом курсе и курсового, дипломного проектирования на последующих курсах, студент приобретает практические навыки, накопит справочный материал по элементам, узлам и блокам электротехнических изделий, научится свободно читать электрические схемы и схемы автоматизации, а также использовать это в практической деятельности.
Основы этих знаний необходимы для всех технических специальностей и специализаций инженерных факультетов.
|
|
|
Целью данного учебного пособия является возможность систематизировать основы знаний по электротехническим дисциплинам, научить правилам электротехнического черчения, приобрести первоначальный справочный информационный материал, а также освоить основы техники чтения электрических схем и схем автоматизации.
Общие сведения
При научных, конструкторских разработках и проектных работах, а также при наладке, монтаже, эксплуатации и ремонте электротехнических установок и проектов электрификации основным унифицированным нормативным документом являются электрические схемы, которые регламентируются международными и государственными стандартами, чаще всего входящими в «Единую систему конструкторской документации» (ЕСКД) ГОСТ 2721-74, 2752-74, 2755-87. Так, например ГОСТ 2702-75, Правила выполнения электрических схем.
В соответствии с государственными и международными стандартами основные виды и типы схем, применяемые в проектах электрификации и электротехнических изделий согласно ГОСТ 2701-84, нумеруются соответствующими шифрами, состоящими из букв и цифр (см. таблицу 1), которые проставляются в штампе чертежа.
Таблица 1. Основные виды и типы схем, применяемые в проектах электрификации
| № | Вид схемы | Шифр | № | Вид схемы | Шифр |
| Электрическая | Э | Структурная | |||
| Гидравлическая | Г | Функциональная | |||
| Пневматическая | П | Принципиальная | |||
| Энергетическая | Р | Соединение (монтажная) | |||
| Оптическая | Л | Подключение | |||
| Кинематическая | К | Общая | |||
| Газовая | Х | Расположение | |||
| Автоматизация | А | Объединенная | |||
| Комбинирование | С |
Например, в штампах чертежей курсового, дипломного проекта «Схема принципиальная электрическая, шифруется АБВГ.ХХХХХХ 25/Э3, а схема соединений автоматических устройств, видов которых в комплексе несколько, шифруется как АБВГ.ХХХХХХ 253 А4.2 А4 и т.п.
Электротехнические схемы выполняются на листах (форматах) следующих размеров: А0-841*1189; А1-594*841; А2-420*594; А3-297*420; А4-210*297-ГОСТ 2.301-68
Электротехнические схемы разрабатываются и поставляются для использования, как правило, комплектно. Например: - типовой комплект: структурная, функциональная, принципиальная и монтажная схемы.
|
|
|
В совокупности электротехнические схемы должны содержать информативность достаточную для проектирования, изготовления, монтажа, настройки, эксплуатации и ремонта изделия и вместе с тем должны быть рациональными, компактными и удобными в чтении. Поэтому необходимо понимать их смысл (формулировку), знать приёмы черчения и правила их чтения. Основные термины и определения даны в таблице 2.
Таблица 2. Термины и определения
| Термин | Определение |
| 1.Элемент схемы | Составная часть схемы, которая выполняет определенную функцию и не может быть разделена на части (резистор, трансформатор, транзистор, микросхема и т.д.). |
| 2.Устройство | Совокупность элементов. Представляющих единую конструкцию (блок, плата, шкаф, механизм). |
| 3.Функциональная группа | Совокупность элементов, выполняющих в изделии определенную функцию и не объединенных в одну конструкцию. |
| 4.Функциональная цепь | Линия, канал, система шин одного функционального назначения. |
| 5.Позиционное обозначение | Условное обозначение, присвоенное каждому элементу и его порядковый номер среди всех элементов схемы. |
Типы электротехнических схем
Структурные схемы
Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи (например, см. рис. 1.1).
Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников.
Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии, для чего в каждой части указывают наименование функций и делают поясняющие (указательные) надписи и параметры.
На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Функциональные схемы
Функциональная схема разъясняет определенные процессы функционирования управления как электрические, так и технологические, протекающие в системе и устройстве в целом, так и в отдельных частях и элементах.
Более подробно эти схемы будут рассмотрены как функционально-технологические схемы автоматизации во 2 части книги.
Принципиальные схемы
Принципиальная (полная) схема – схема, определяющая полный состав элементов, узлов и связей между ними, а также элементов, которыми начинаются и заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы, клеммы и т.п.) и дающая детальное представление о принципах работы изделия (установки).
Основные требования стандартов к правилу выполнения принципиальных схем, закреплены в ГОСТ 2.710-81, ГОСТ 2.755-87, ГОСТ 2.721-74, ГОСТ 34.201-89, ГОСТ 21.403-80.
Схемы вычерчиваются для приборов, аппаратов и систем, находящихся в отключенном (обесточенном) состоянии.
Справочный графический материал электротехнических схем, как правило, не соответствует масштабам и общему виду элемента, и поэтому в стандартны, вводят требования к черчению элементов в виде условно-графических изображений и нанесении условно буквенно-цифровых обозначений, что, естественно вносит определенные трудности при изучении.
Для того чтобы осмысленно читать схемы необходимо уяснить, что на ней изображено. Для этого следует: знать терминологию и понимать систему построения графических и буквенно-цифровых условных обозначений элементов схем; знать, в каких случаях применяются то или иное обозначение.
Условные графические обозначения образуются из простейших геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по системе, предусмотренной стандартом, дает возможность легко изобразить все, что требуется: аппарат, приборы, электрические машины, линии механической и электрической связи, виды соединений обмоток, род тока, характер и способы регулирования и т.п.
Построить условные графические обозначения, значит, для каждого элемента предусмотреть специальный знак, но тогда потребовались бы десятки тысяч сложных знаков. Так как с каждым днем появляются новые элементы и аппараты, новые способы соединения и заранее предусмотреть обозначения на все случаи было бы невозможно. Условные обозначения были бы сложны как для изображения, так и для чтения.
|
|
|
Для упрощения изображения и чтения стандарты и правила допускают в схемах достаточно понятные фрагменты чертить без детализации (блоки, жгуты, разъемы, логические элементы и т.п.), либо применять дополнительные общепринятые изображения.
Для изучения и использования в процессе образования предлагается следующий справочный материал: условно-буквенных обозначений и условно-графических изображений.
Условно буквенные и цифровые обозначения в электрических схемах присваиваются всем элементам, устройствам и функциональным группам в виде однобуквенных и двухбуквенных кодов с цифрами ГОСТ 2.710-81 (рекомендуется применять двухбуквенные коды).
Буквенно-цифровые обозначения предназначены для записи кодом сведений об элементах, устройствах либо нанесенными на чертежи, либо используется как информация в текстовых документах.
В электрических схемах позиционное обозначения элемента состоит из трех частей, имеющих самостоятельное смысловое значение и записываемых без разделительных знаков и пробелов (буквы латинского алфавита) см. табл. 3
В первой части одной буквой (однобуквенный код) или нескольких букв (двухбуквенный код) указывают вид элементов, например, R-резистор, РА-амперметр.
Во второй части указывают номер элемента среди ему подобных (R1,R1,C1,C2,HL1,HL2 и т.д.). Допускается к номеру устройства добавлять через точку условный номер изображаемой части устройства, (например, KV1.5- пятый контакт реле KV1). Однако, обычно при выполнении принципиальных электрических схем, в том числе и при разнесенном способе выполнения, различным однотипным элементам, например, контактам одного устройства (реле и т.п.), не присваивают особых позиционных обозначений; они имеют тоже обозначение, что и устройство, которому они принадлежат. Так, все контакты реле KV будут иметь позиционное обозначение KV1. Первая и вторая части позиционного обозначения являются обязательными.
В третей части указывается функциональное назначения элементов (R1F-резистор R1, используемый как защитный).
Двухбуквенные коды для указания функционального назначения элементов приведены в таблице 3.
Таблица 3. Позиционное обозначение элементов схемы (буквенные коды)
| Примеры видов элементов | Код |
| Приборы измерительные: | P |
| Амперметр | PA |
| Счетчик активной энергии | PI |
| Счетчик реактивной энергии | PK |
| Омметр | PR |
| Регистрирующий прибор: | PS |
| Вольтметр | PV |
| Ваттметр | PW |
| Выключатели и разъединители в силовых цепях: | Q |
| Выключатель автоматический | QF |
| Короткозамыкатель | QK |
| Разъединитель (концевой выключатель) | QS |
| Трансформаторы, автотрансформаторы: | T |
| Трансформатор тока | TA |
| Электромагнитный стабилизатор | TS |
| Трансформатор напряжения | TV |
| Конденсаторы | C |
| Генераторы, источники питания: | G |
| Батарея | GB |
| Двигатели | M |
| Катушки индуктивности, дроссели, реакторы | L |
| Разрядники, Предохранители, устройства защиты: | F |
| Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия | FA |
| Дискретный элемент защиты по току инерционного действия | FP |
| Предохранитель плавкий | FU |
| Дискретный элемент защиты по напряжению, разрядник | FV |
| Элементы разные: | E |
| Нагревательный элемент | EK |
| Лампа осветительная | EL |
| Реле, контакторы, пускатели: | K |
| Реле токовое | KA |
| Реле указательное | KH |
| Реле электротепловое | KK |
| Контактор, магнитный пускатель | KM |
| Реле времени | KT |
| Реле напряжения | KV |
| Устройство (усилитель, блок, приборы) | AA |
| Преобразователи неэлектрических величин в электричестве | BA |
| Устройство индикации | MA |
| Интегральные схемы: аналоговые, цифровые | DA,DD |
| Транзисторы | VT |
| Диоды | VD |
| Тиристор | VS |
| Выключатель-переключатель | SA |
| Выключатель кнопочный | SB |
При необходимости на схеме маркируют участки электрических цепей для опознания участков цепей, и может отражать их функциональное назначение в схеме. Участки цепи, разделенные размыкающими или замыкающими контактами приборов, обмотками реле, резисторами и другими элементами, имеют разную маркировку. Участки цепи, разделенные разъемными или неразборными контактными соединениями, должны иметь одинаковую маркировку. Для выявления различий участков цепей разрешается добавлять к маркировке числа или другие обозначения, например, 75-4 (участок 4 принадлежит цепи управления двигателей 75).
Маркировку проставляют последовательно от ввода источника питания нагрузки, а разветвляющиеся участки цепи – сверху вниз и слева направо. Силовые цепи переменного тока маркируют буквами, обозначающими фазы, и последовательными числами (А, В, С, А1, В1, С1 и т.д.).
Входные выходные силовые цепи постоянного тока маркируют с указанием полярности: плюс «+», минус «-». Участки цепей положительной полярности маркируют четными числами, отрицательной полярности – нечетными. Цепи управления (пуска и остановка электрических двигателей, сигнализации, защиты, блокировки, измерения) маркируют последовательными арабскими цифрами.
Последовательность чисел допускается устанавливать в пределах функциональной цепи. Маркировка может быть проведена числами с учетом функциональных признаков цепей, что упрощает чтение схемы, например:
Цепи измерения, управления, регулирования……………….от 1 до 399
Цепи сигнализации…………………………………………….от 400 до 799
Цепи питания…………………………………………………...от 800 до 999
Маркировку, (число) проставляют около концов или в середине участка цепи (при вертикальном расположении цепи – слева от изображения участка цепи, при горизонтальном – над изображением участка).
Для дополнительной информации о принципе работы узлов и отдельных устройств принципиальную схему дополняют таблицами, примечаниями, циклограммами. В качестве иллюстрации такой информации может служить таблица 4.
Таблица 4. Циклограмма.
| Контакт | Время в минутах | Назначение контакта | ||||||||||||
| К1 | Управление двигателем КЭП | |||||||||||||
| К2 | Управление мешалкой | |||||||||||||
| К3 | Управление вентилятором | |||||||||||||
| К4 | Управление клапаном 1 | |||||||||||||
| К5 | Управление клапаном 2 | |||||||||||||
| К6 | Управление клапаном 3 |
Условно графические изображения элементов выполняют линиями толщиной от 0,2 до 1 мм. (в зависимости от формата листа и функциональной значимости). Так, например, для общих силовых цепей можно использовать линии толщиной 1 мм, для силовых цепей отдельных потребителей – толщиной до 0,6 мм, для цепей управления – толщиной 0,2-0,4 мм. Условно графические изображения основных элементов приведены в таблице 5.
Таблица 5. Условно графические изображения электротехнических схем
| Наименование | Условное изображение |
| Обозначение общего применения | |
| Провод отдельный | 
|
| Пересечение проводов, линий связи А) без соединения В) с электрическим соединением | А)  В) 
|
| Кабель, жгут | 
|
| Экранизированная линия |  
|
| Направление сигнала электрического | |
| Механическая связь |  
|
| Токосъемное подвижное устройство для ЭПС А) общее обозначение В) управляемый ноитограф | А)  В) 
|
| Допустимое изображение цепей трехфазных симметричных систем (однолинейное изображение) | |
| А) заземление В) корпус | А)  В) 
|
| Контакт А) разборного В) неразборного соединения С) разъем штепсельный | А)  В)  С) 
|
| Электрические машины | |
| Машина электрическая А)общее обозначение В) при обозначении ротора и статора (однолинейное изображение) | А)  В) 
|
| Машина асинхронная с фазным ротором | 
|
| Машина асинхронная двухфазная | 
|
| Машина постоянного тока | 
|
| Машина постоянного тока со смешанным возбуждением | 
|
| Катушка индуктивности, дроссели, трансформаторы | |
| Обмотка катушки индуктивности, дросселя, трансформатора | 
|
| Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником | 
|
| Реактор | 
|
| Трансформатор однофазный с ферромагнитным сердечником А) основное изображение В) допустимое изображение | А)  В) 
|
| Трансформатор трехфазный А) общее обозначение В) трехобмоточный | А)  или  В) 
|
| Автотрансформатор А) трехфазный В) однофазный |   
|
| Трансформатор тока измерительный | 
|
| Трансформатор напряжения измерительный А) однофазный В) трехфазный | А)  В) 
|
| Сердечник (магнитопровод) А) ферромагнитный В) диамагнитный | А) В) 
|
| Устройства коммутационные и контактные соединения | |
| Выключатель силовой высоковольтный | 
|
| Разъединитель высоковольтный | 
|
| Короткозамыкатель | 
|
| Катушка реле, контактора и магнитного пускателя А) общее обозначение В) теплового реле | А)  В) 
|
| Контакт коммутационного устройства А) замыкающий В) размыкающий | А)  В) 
|
| Штепсельная розетка А) открытой проводки В) закрытой проводки | А)  В) 
|
| Контакт с механической связью (путевой выключатель, реле давления) |  
|
| Контакт теплового реле | 
|
| Выключатель трехполюсный А) без автоматического возврата В) с автоматическим возвратом | А)  В) 
|
| Контакт замыкающий с замедлителем (контакт реле времени) А) при срабатывании В) при возврате | А)  В) 
|
| Контакт А) переключающий В) со средним положением | А)  В) 
|
| Контакт силовой цепи | 
|
| Выключатели кнопочный нажимной А) замыкающий контакт В) размыкающий контакт | А)  В) 
|
| Контакт электротеплового реле (при разнесенном способе) | 
|
| Переключатель однополюсный, трехпозиционный (галетный) | 
|
| Переключатели со сложной коммутацией | 
|
| Резисторы, конденсаторы | |
| Резистор постоянный | 
|
| Резистор переменный а) параметрический в) потенциометр с) реостат d) подстрочный е) терморезистор | А)  В)  С) 
D)  Е) 
|
| Электронагреватель | 
|
| Конденсатор постоянной емкости А) общее изображение В) полярный С) электролитический | А)  В)  С) 
|
| Разрядник | 
|
| Предохранитель плавкий | 
|
| Приборы | |
| Прибор А) интегрирующий (счетчик электрической энергии) В) регистрирующий | А)  В) 
|
| Прибор электроизмерительный показывающий (например, амперметр) | 
|
| Сигнальная аппаратура | |
| Лампа накаливания А) осветительная и сигнальная В) светильник | А)  В) 
|
| Газонаполненные индикаторы А) лампа низкого давления В) газоразрядный знаковый индикатор |  
|
| Вторичные источники питания и их элементы | |
| Род тока и назначение A) постоянный B) однофазный переменный C) трехфазный переменный промышленной частоты D)переменный повышенной частоты | А)  В)  С)  D) 
|
| Элемент гальванический или аккумуляторный |  или 
|
| Блок питания | 
|
| Схемы соединения диодов мостовые A) однофазная B) трехфазная | A) 
В) 
|
| Стабилитроны а) односторонние в) двухсторонние | А)  В) 
|
| Элементы электронных схем | |
| А) диод B) тиристор C) светодиод D) оптрон | A)  B)  C)  D) 
|
| Транзисторы типа A) р-п-р b) п-р-п | A)  B) 
|
| Однопереходный транзистор | 
|
| Униполярные транзисторы полевой A) п-канальный B) р-канальный | A)  B) 
|
| МДП – транзистор | 
|
| Элементы интегральной электронной техники | |
| Базовый элемент | 
|
| Схемы логические A) повторителя B) инвертора (НЕ) C) сложения (ИЛИ) D) умножения (И) | A)  B)  C)  D) 
|
| Биполярная ячейка (триггер) | 
|
| Дешифратор | 
|
| Счетчик цифровой | 
|
| Усилитель операционный | 
|
Практически любая принципиальная электрическая схема строится на базе элементарных цепей и типовых узлов. Это значительно облегчает разработку построение и чтение схемы любой сложности.
Отдельные цепи принципиальных электрических схем рекомендуется изображать горизонтальными (вертикальными) линиями (строками) в последовательности сверху вниз (слева направо), определяемой порядком связей и срабатывания установленных в них элементов. Такой способ выполнения схем называют строчным. Для облегчения нахождения элементов на схеме строки нумеруют: 1,2,3,4 и т.д. (см. на рис. 2)
Коммутирующие устройства (контакты, реле, кнопочные выключатели и т.д.) на схемах, как правило, должны изображаться в положении, соответствующим отсутствию тока во всех цепях схемы и внешних принудительных сил. Если в схеме приняты другие положения таких устройств, это следует оговорить в примечании. Контакты сигнализирующих и регулирующих приборов изображают при рациональном значении их параметров.
Рис 1.2 Пример обозначения строчных цепей.
Если схема сложна, для облегчения ее чтения с правой стороны строк следует дать поясняющие надписи, например: «Двигатель включен» и т.п.
Устройства на схемах могут изображаться совмещенным и разнесенным способом (рис 3). При совмещенном способе составные части устройств (например, катушка и контакты реле К1) изображают близко друг к другу. При разнесенном способе составные части располагают в разных местах схемы так, чтобы отдельные части цепи были изображены более наглядно. Разрешается некоторые устройства в схеме показывать разнесенным способом, а остальные (конструктивно более сложные) – совмещенным. Допускается также (в случае, если вся схема выполнена разнесенным способом) на свободном поле листа дать графические обозначения отдельных устройств, выполненные совмещенным способом (рис 1.3).
а)
б)
Рис 1.3. Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем:
а) – совмещенный способ изображения элементов; б) – разнесенный способ изображения элементов: А1 – контактор; А2 – кнопочная станция; А3 – реле тепловой защиты; КМ – магнитный пускатель: КК1, КК2 – контакты реле тепловой защиты (А3).
Таким образом мы познакомились с техникой черчения схем электроустановок (см. табл. 2). Комплекс электроустановок для передачи транспорта, распределения (электроснабжения) электроэнергии называют электрическими сетями. Они имеют комплекс воздушных и кабельных линий, подстанций, распределительных устройств, токопроводов и т.д. Электросети до 1000В и свыше 1000В.
Подстанции обеспечивают преобразование и распределение электроэнергии. Для этого на территории подстанции расположено технологическое электрическое оборудование соединенное в соответствии с главной электрической принципиальной схемой. Пример которой смотри на рис.4.
Рис.4. Схема подстанции 110кВ с отделителями и короткозамыкателями.
Техника чтения электрических схем
Чтение принципиальной схемы начинают с определения назначения устройства, состава его схемы (силовая часть, блока управления, защиты и т.д.) и ознакомления с перечнем элементов, для чего находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.
Затем определяют систему электропитания как устройства в целом, так и составных частей: электродвигателей, обмоток магнитных пускателей, реле, электромагнитов, комплексных приборов, регуляторов отдельных элементов и т.п. Для этого находят на схеме все источники питания (род тока, номинальное напряжение, фазировку в цепях переменного тока и полярность в цепях постоянного тока и т.п.). Выявляют по схеме общие коммутационные аппараты, а также аппараты защи
|
|
|
