Методичні поради до вивчення теми
Принципова схема – це схема електричних з'єднань|сполук|, виконана в розгорненому вигляді|виді|. Вона є|з'являється| основною схемою проекту електроустаткування|електрообладнання| виробничого механізму і дає загальне уявлення про електроустаткування|електрообладнання| даного механізму, відображає|відбиває| роботу системи автоматичного управління механізмом, служить джерелом для складання схем з'єднань|сполук| і підключень, розробки конструктивних вузлів і оформлення переліку елементів.
Принципові електричні схеми є|з'являються| підставою|заснуванням| для розробки інших документів проекту: монтажних схем і таблиць щитів і пультів|пульт-панелей|, схем з'єднання|сполуки| зовнішніх проводок, схем підключення і ін.
При розробці систем автоматизації технологічних процесів зазвичай|звично| виконують принципові електричні схеми самостійних елементів, установок або дільниць системи, що автоматизується, наприклад схему управління засувкою, схему автоматичного і дистанційного управління насосом, схему сигналізації рівня в резервуарі і тому подібне.|тощо|
По принциповій схемі здійснюється перевірка правильності електричних з'єднань|сполук| при монтажі і наладці електроустаткування|електрообладнання|. Від якості розробки принципової схеми залежить чіткість роботи виробничого механізму, його продуктивність і надійність в експлуатації.
Складовою частиною дисципліни “Автоматизація виробничих процесів” є вивчення принципових електричних схем обладнання, апаратів, пристроїв. Уміння читати електричні схеми, оцінювати по них роботу пристрою, дозволяє майбутнім спеціалістам стати провідними фахівцями галузі.
В залежності від основного призначення схеми поділяються на наступні типи: принципові, структурні, функціональні, з'єднань (монтажні), підключення, загальні, розташування і сполучення.
Принципова електрична схема подає повний склад елементів і зв'язків між ними і, як правило, дає детальне представлення про принципи роботи обладнання. Схемою користуються для вивчення принципів роботи обладнання, а також при його налагодженні, технічному обслуговуванні, контролі і ремонті.
Елементи на схемі зображаються умовними графічними позначеннями, що, в основному, виконуються лініями тієї ж товщини, що і лінії електричного зв'язку.
Схема будується для обладнання, що знаходиться у вимкненому положенні. Усунути навіть елементарні несправності неможливо без технічного опису, складовою частиною якого є принципова електрична схема.
На принциповій схемі приводяться всі елементи, що входять в обладнання. Дані про елементи записуються в перелік, що розміщують на схемі чи оформляють як самостійний документ. У переліку елементи позначаються тими ж буквами і цифрами, що і на схемі. У ньому вказують кількість елементів і їхнє найменування. При необхідності в графі "Примітка" приводяться основні технічні дані.
Клеми котушок, контактів, двигунів і інших елементів схеми маркуються буквами, цифрами чи буквами і цифрами. Так, клеми що вводяться на схемах устаткування позначають буквами А, В, С у відповідності з назвами фаз проводів трифазної системи. Клеми магнітних пускачів, що з'єднані з ввідними клемами, позначаються цими буквами. Інші клеми контактів магнітних пускачів позначаються цими ж буквами і цифрою 1 (А1, В1, С1). Клеми однакового позначення з'єднуються один з одним електричними проводами.
Уміння студентів орієнтуватися в роботі пристроїв по принципових електричних схемах із застосуванням знань, отриманих при вивченні дисциплін, дозволяє більш глибоко засвоїти матеріал, що викладається на лекціях. Крім того, щорічно випускається значна кількість нового і модернізується старе устаткування, ефективне використання якого неможливо без знання його принципу дії.
Десять|десятеро| правил складання електричних принципових схем
1. Складання принципової електросхеми виробничого механізму проводиться на підставі вимог технічного завдання|задавання|. В процесі складання принципової схеми уточнюються також типи, виконань і технічних даних електродвигунів, електромагнітів, кінцевих|скінченних| вимикачів, контакторів, реле і тому подібне|тощо|
Нагадаємо, що на принциповій схемі всі елементи кожного електричного пристрою|устрою|, апарату або приладу показуються окремо і розміщуються для зручності читання схеми в різних місцях|місце-милях| її залежно від виконуваних функцій. Всі елементи одного і того ж пристрою|устрою|, машини, апарату і тому подібне|тощо| забезпечуються однаковим буквено-цифровим позначенням, на приклад|зразок|: KM1| — контактор лінійний перший, KT| — реле часу і тому подібне|тощо|
2. На електричній принциповій схемі показуються всі електричні зв'язки між вхідними в неї елементами електроустаткування|електрообладнання| виробничого механізму. На принципових схемах силові ланцюги|цепи| зазвичай|звично| розміщують зліва|ліворуч| і змальовують|зображають| їх товстими лініями, а ланцюги|цепи| управління поміщають справа і креслять тонкими лініями.
Принципова схема проектується з використанням існуючих типових вузлів і схем автоматичного управління електропроводами.
3. Релейно-контактні схеми необхідно складати з урахуванням|з врахуванням| мінімального завантаження|загрузки| контактів реле, контакторів, путніх вимикачів і т. д., застосовуючи для зниження комутованої ними потужності підсилювальні пристрої|устрої|: електромагнітні, напівпровідникові підсилювачі і ін.
4. Для підвищення надійності роботи схеми потрібно вибрати найбільш простий варіант, що має найменшу кількість органів управління, апаратів і контактів. Для цієї мети|цілі| слід|прямує|, наприклад, застосовувати спільні|загальні| апарати захисту для електродвигунів, що не працюють одночасно, а також здійснювати управління допоміжними приводами від апаратів головного|чільного| приводу, якщо вони працюють одночасно.
5. Ланцюг|цепу| управління в складних схемах слід приєднувати до мережі|сіті| через трансформатор, що знижує напругу|напруження| до 110 В. Це виключає електричний зв'язок силових ланцюгів|цепів| з|із| ланцюгами|цепами| управління і усуває можливість|спроможність| помилкових спрацьовувань релейно-контактних апаратів при замиканнях в ланцюгах заземлення|цепах| їх котушок|катушок|. Відносно прості схеми електричного управління допускається приєднувати безпосередньо до мережі живлення|почувати||сіті|.
6. Подача напруги|напруження| на силові ланцюги|цепи| і ланцюги|цепи| управління повинна проводитися|виробляти| за допомогою ввідного пакетного вимикача або автоматичного вимикача.
7. Різні контакти одного і того ж електромагнітного апарату (магнітного пускача (контактора), реле, командоконтролера, вимикача та ін. рекомендується по можливості підключати до одного полюса або фази мережі|сіті|. Це дозволяє здійснити надійнішу роботу апаратів (відсутня вірогідність|ймовірність| пробою і замикання по поверхні ізоляції між контактами). З|із| цього правила виходить, що одне виведення котушки|катушки| всіх електричних апаратів по можливості потрібно підключати до одного полюса ланцюга|цепу| управління.
8. Для забезпечення надійної роботи електроустаткування|електрообладнання| мають бути передбачені засоби|кошти| електричного захисту і блокування. Електричні машини і апарати захищаються від можливих коротких замикань і неприпустимих|недопустимих| перевантажень.
Електрична схема має бути побудована|спорудити| так, щоб при перегоранні запобіжників, обриві|урвищі| ланцюгів|цепів| котушок|катушок|, приварюванні контактів не виникало аварійних режимів роботи електроприводу. Крім того, схеми управління повинні мати блокувальні зв'язки для запобігання аварійним режимам при помилкових діях оператора, а також для забезпечення заданої послідовності операцій.
9. У складних схемах управління необхідно передбачити сигналізацію і прилади електровимірювань, що дозволяють операторові спостерігати за режимом роботи електроприводів. Сигнальні лампи зазвичай|звично| включаються на знижену напругу|напруження|: 6, 12, 24 або 48 В.|ст.|
10. Для зручності експлуатації і правильного монтажу електроустаткування|електрообладнання| затиски всіх елементів електроапаратів, електричних машин (головні|чільні| контакти, допоміжні контакти, котушки|катушки|, обмотки| і ін.) і дроту|проводу| на схемах маркіруються.
Ділянки (затиски елементів схеми і дроти|проводи|, що сполучають|з'єднують| їх) ланцюгів|цепів| постійного струму|току| позитивної полярності маркіруються непарними числами, а негативній|заперечній| полярності – парними числами. Ланцюги|цепи| управління змінного струму|току| маркіруються аналогічно, тобто всі затиски і дроти|проводи|, що приєднуються до однієї фази, маркіруються непарними числами, а до іншої фази - парними.
На принципових електричних схемах в умовному вигляді|виді| змальовують|зображають| прилади, апарати, лінії зв'язку між окремими елементами, блоками і модулями цих пристроїв|устроїв|.
Таблиця 6
Графічні позначення, що застосовують в електричних схемах
№ |
Позначення |
Назва |
ДСТ |
|
|
Обмотка |
2.723-68 |
|
|
Трансформатор |
2.722-68 |
|
|
Статор, обмотка статора |
2.722-68 |
|
|
Статор з трьохфазною обмоткою, сполученою в трикутник |
2.722-68 |
|
|
Статор з трьохфазною обмоткою, сполученою в зірку |
2.722-68 |
|
|
Запобіжник |
2.728-74 |
|
|
Резистор постійний |
2.728-74 |
|
|
Елемент нагрівальний |
2.728-74 |
|
|
Конденсатор постійної ємності |
2.728-74 |
|
|
Діод |
2.730-73 |
|
|
Лампа розжарювання |
2.732-68 |
|
|
Лампа газорозрядна |
2.732-68 |
|
|
Пускач для газорозрядних ламп |
2.732-68 |
|
|
Струм постійний |
2.750-68 |
|
|
Струм змінний |
2.750-68 |
|
|
Струм постійний і змінний |
2.750-68 |
|
|
Котушка електромеханічного пристрою |
2.756-76 |
|
|
Вимикач кнопочний |
2.755-74 |
|
|
Перемикач багатополюсний |
2.755-74 |
|
|
Контакт з механічним зв’язком |
2.755-74 |
|
|
Вимикач багатополюсний |
2.755-74 |
|
|
Заземлення |
2.751-73 |
|
|
Корпус (машини, пристрою) |
2.751-73 |
У загальному випадку принципові схеми містять|утримують|:
1) умовні зображення принципу дії того або іншого функціонального вузла системи автоматизації;
2) пояснюючі написи|надписи|;
3) частки|частини| окремих елементів (приладів, електричних апаратів) даної схеми, використовувані в інших схемах, а також елементи пристроїв|устроїв| з|із| інших схем;
4) діаграми перемикань контактів багатопозиційних пристроїв|устроїв|;
5) перелік використовуваних в даній схемі приладів, апаратура;
6) перелік креслень, що відносяться до даної схеми, спільні|загальні| пояснення і примітки|тлумачення|.
Принципові схеми систем контролю і управління за призначенням можуть підрозділятися на схеми управління, технологічного контролю і сигналізації, автоматичного регулювання і живлення|харчування|. Принципові схеми по видах можуть бути електричними, пневматичними, гідравлічними і комбінованими. В даний час|нині| найбільш широке застосування|вживання| знаходять|находять| електричні і пневматичні схеми. Для читання принципових схем необхідно знати алгоритм функціонування схеми, розуміти принцип дії приладів, апаратів, на базі яких побудована|спорудити| принципова схема.
1. Читання принципової схеми завжди починають із загального ознайомлення з|із| нею і переліком елементів, знаходять|находять| на схемі кожен з них, читають всі примітки|тлумачення| і пояснення.
2. Визначають систему електроживлення електродвигунів, обмоток| магнітних пускачів, реле, електромагнітів, комплектних приладів, регулювальників|регуляторів| і тому подібне|тощо| Для цього знаходять|находять| на схемі всі джерела живлення|харчування|, виявляють по кожному з них рід струму|току|, номінальну напругу|напруження|, фазування в ланцюгах|цепах| змінного струму|току| і полярність в ланцюгах|цепах| постійного струму|току| і зіставляють|співставляють| отримані|одержувати| дані з|із| номінальними даними використовуваної апаратури.
Виявляють по схемі спільні|загальні| комутаційні апарати, а також апарати захисту: автомати, запобіжники, реле максимального струму|току| і мінімальної напруги|напруження| і тому подібне|тощо| Визначають по написах|надписах| на схемі, таблицям або приміткам|тлумаченням| установки| апаратів і, нарешті|урешті|, оцінюють зону захисту кожного з них.
Ознайомлення з|із| системою електроживлення може знадобитися для: виявлення причин порушення живлення|харчування|; визначення черговості, в якій слід на схему подавати живлення|харчування| (це не завжди байдуже); перевірки правильності фазування і полярності (неправильне фазування може, наприклад, в схемах резервування привести до короткого замикання, зміни напряму|направлення| обертання електродвигунів, пробою конденсаторів, порушення розділення|поділу| ланцюгів|цепів| за допомогою діодів, відмові поляризованих реле і т. п.); оцінки наслідків перегорання кожного запобіжника.
3. Вивчають всілякі ланцюги|цепи| кожного електроприймача: електродвигуна, обмотки магнітного пускача, реле, приладу і тому подібне.|тощо| Але|та| електроприймачів в схемі багато і далеко не байдуже, з якого з|із| них починати|починати| читання схеми – це визначається поставленим завданням|задачею|. Якщо потрібно визначити по схемі умови її роботи (або перевірити, чи відповідають вони заданим), то починають з основного електроприймача, наприклад з електродвигуна засувки. Подальші|наступні| електроприймачі виявляться самі собою.
Наприклад, для пуску електродвигуна потрібно включити магнітний пускач. Отже, наступним|таким| електроприймачем має бути обмотка магнітного пускача. Якщо в її ланцюг|цеп| входить контакт проміжного реле, треба розглядувати|розглядати| ланцюг|цеп| його обмотки і тому подібне.|тощо| Але|та| може бути і інше завдання|задача|: якийсь елемент схеми відмовив, наприклад не горить певна сигнальна лампа. Тоді першим електроприймачем буде саме вона.
Дуже поважно підкреслити, що якщо не дотримуватися при читанні схеми певної цілеспрямованості, то можна витратити багато часу, нічого не вирішивши.
Отже, вивчаючи вибраний електроприймач, треба прослідити|прослідкувати| всі можливі його ланцюги|цепи| від полюса до полюса (від фази до фази, від фази до нуля|нуль-індикатора| залежно від системи живлення|харчування|). При цьому треба, по-перше, виявити всі контакти, діоди, резистори і т. п., що входять в ланцюг|цеп|.
Особливо підкреслимо, що не можна розглядувати|розглядати| декілька ланцюгів|цепи| відразу. Потрібно спочатку вивчити, наприклад, ланцюг|цеп| включення|приєднання| обмотки магнітного пускача «Вперед» при місцевому управлінні, встановивши, в якому положенні|становищі| мають бути елементи, що входять в цей ланцюг|цеп| (перемикач режимів в положенні|становищі| «Місцеве управління», магнітний пускач «Назад» відключений), що потрібно зробити, щоб|аби| включити обмотку магнітного пускача (натискувати|натискати| вимикач кнопковий «Вперед»), і тому подібне.|тощо| Потім слід в думках відключити|відключати| магнітний пускач. Розгледівши|розглядати| ланцюг|цеп| місцевого управління, в думках переводять|переказують| перемикач режимів в положення|становище| «Автоматичне управління» і вивчають наступний|такий| ланцюг|цеп|.
Ознайомлення з|із| кожним ланцюгом|цепом| електричної схеми має на меті:
а) визначити умови дії, які виконує схема;
б) виявити помилки; наприклад, в ланцюзі|цепі| можуть бути сполучені|з'єднані| послідовно контакти, які ніколи одночасно не мають бути замкнуті;
в) визначити можливі причини відмови. У несправний|непоправний| ланцюг|цеп|, наприклад, входять контакти трьох апаратів. Розглядуючи|розглядати| кожен з них, легко виявити несправний|непоправний|. Такі завдання|задачі| виникають при наладці і усуненні неполадок в процесі експлуатації;
г) встановити елементи, в яких можуть бути порушені тимчасові залежності або в результаті|внаслідок| неправильного регулювання, або через неправильну оцінку проектувальником реальних умов експлуатації.
Типовими недоліками|нестачами| є|з'являються| дуже|занадто| короткі імпульси (керований механізм не встигає|устигає| завершити початий цикл), дуже|занадто| довгі імпульси (керований механізм, завершив| цикл, починає|починає| його повторювати), порушення необхідної черговості перемикання (наприклад, вентилі і насос включаються не в тій черговості, як належить|як треба|, або між операціями не дотримуються достатні інтервали);
д) виявити апарати, яким можуть бути задані неправильні уставки|; типовий приклад|зразок| — неправильна уставка| струмового реле в схемі управління засувкою;
е) виявити апарати, комутаційна здатність|здібність| яких недостатня для комутованих ланцюгів|цепів|, або номінальну напругу|напруження| нижче необхідного, або робочі струми|токи| ланцюгів|цепів| більше номінальних струмів|токів| апарату і тому подібне.|тощо|
Типові приклади|зразки|: контакти термометра електроконтакта безпосередньо введені|запроваджувати| в ланцюг|цеп| магнітного пускача, що абсолютно|цілком| неприпустимо|недопустимий|; у ланцюзі|цепі| напруги|напруження| 220 В застосований діод на зворотну напругу|напруження| 250 В, що не достатньо|досить|, оскільки|тому що| він може опинитися під напругою|напруженням| 310 В (К2-220 В); номінальний струм|тік| діода 0,3 А, але|та| він включений в ланцюг|цеп|, через який проходить струм|тік| 0,4 А, що викличе|спричинятиме| неприпустимий|недопустимий| перегрів|перегрівання|; сигнальна комутаторна лампа 24 В, 0,1 А включена на напругу|напруження| 220 В через додатковий резистор типа|типу| ПЕ-10 опором 220 Ом. Лампа світитиме нормально, але|та| резистор згорить, оскільки|тому що| потужність, що виділяється в нім, приблизно удвічі|вдвічі| вище номінальної;
ж) виявити апарати, схильні до дії комутаційних перенапружень|перенапруг|, і оцінити|оцінювати| заходи захисту від них (наприклад контури, що гасять);
з) виявити прилади, на роботу яких можуть робити неприпустимий|недопустимий| вплив суміжні ланцюги|цепи|, і оцінити|оцінювати| засоби|кошти| захисту від впливів;
и) виявити можливі помилкові ланцюги|цепи| як в нормальних режимах, так і під час перехідних процесів, наприклад перезаряд конденсаторів, надходження|вступ| в чутливий електроприймач енергії, що звільнилася|визволяла| при відключенні індуктивності, і тому подібне|тощо| ;
к) оцінити|оцінювати| наслідки порушення ізоляції по черзі в кожній точці схеми. Наприклад, якщо кнопки приєднані до нульового робочого провідника, а обмотка пускача - до фазного (необхідно включати навпаки), то при підключенні кнопкового вимикача «Стоп» до провідника заземлення пускач неможливо буде відключити|відключати|. Якщо замкнеться на землю|грунт| дріт|провід| після|потім| кнопкового вимикача «Пуск», станеться самовключення| пускача;
л) оцінити|оцінювати| призначення кожного контакту, діода, резистора, конденсатора, для чого виходять з припущення|гадки|, що даний елемент або контакт відсутній, і оцінюють, до яких це приведе наслідкам.
4. Встановлюють поведінку схеми при частковому відключенні живлення|харчування|, а також при його відновленні. Це найважливіше питання, на жаль, часто недооцінюють, тому одним з основних завдань|задач| читання схеми є|з'являється| перевірка: чи зможе пристрій|устрій| прийти з|із| будь-якого проміжного стану|достатку| в робоче і чи не стануться при цьому непередбачені|непредбачувані| оперативні перемикання. Саме тому стандарт наказує|пропонує| змальовувати|зображати| схеми в припущенні|гадці|, що живлення|харчування| відключене, а апарати і їх частки|частини| (наприклад, якорі реле) не схильні до примусових дій. З цього початкового|вихідного| положення|становища| і потрібно аналізувати схеми. Велику допомогу при аналізі схем надають тимчасові діаграми взаємодії, що відображають|відбивають| динаміку роботи схеми, а не тільки|лише| якийсь сталий її стан|достаток|.