Типы электрических схем

При разработке силовых, осветительных сетей и автоматических систем управления применяют различные виды и типы электрооборудования, проводок, приборов и средств автоматизации, соединяемые с объектом управления и между собой по определённым схемам. В зависимости от используемого оборудования. приборов и средств автоматизации (электрических, пневматических, гидравлических и т.п.) разрабатываются различные схемы их соединений..

В соответствии с ГОСТ 2.701-76 схемы разделяются на следующие виды и типы:

Виды схем:

1. Электрические – Э;

2. Гидравлические – Г;

3. Пневматические – П;

4. Кинематические – К;

5. Комбинированные – С.

Типы схем:

1. Структурные – 1;

2. Функциональные – 2;

3. Принципиальные – 3;

4. Соединений – 4;

5. Подключений – 5;

6. Общие – 6;

7. Расположения – 7.

Электрической схемой называют упрощённое наглядное изображение связей между отдельными элементами электрической цепи, выполненное с помощью условных графических обозначений и позволяющие понять принцип действия электрической установки.

Структурные – отражают укрупнённую структуру системы управления и взаимосвязи между пунктами контроля и управления объектов. Основные элементы изображаются в виде прямоугольников, связи между элементами показывают стрелками, направленными от воздействующего элемента на воздействуемый.

Функциональная схема – отражает функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, сигнализации, управления и регулирования технологического процесса и определяющие оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Принципиальные схемы – отражают с достаточной полнотой состав элементов, вспомогательной аппаратуры и связей между ними, входящих в отдельный узел автоматизации и дающих детальное представление о принципе его работы. На основание принципиальных схем разрабатывают схемы внешних и внутренних соединений.

Схемы соединений – показывает сведения о внутренних соединениях изделия.

Схема подключения – содержит сведения о соединениях между отдельными элементами электроустановок и рабочих механизмов.

Схемы общие – содержат общие и специальные сведения по проекту.

Схема расположения – поясняет расположение аппаратов в пространстве, содержит сведения о путях и способах прокладки электропроводки.

Из 7 типов электрических схем основными являются принципиальные схемы, отражающие с достаточной полнотой и наглядностью взаимные связи между отдельными элементами, входящими в состав установки и дающие исчерпывающие сведения о принципе ее работы.

Принципиальные схемы служат основанием для разработки схем соединений и подключений, составления спецификации и заявок на оборудование, приборы и аппараты на стадии подготовки к монтажу. На стадии монтажа, наладки и эксплуатации установки принципиальная схема является основным руководящим техническим документом.

По назначению принципиальные схемы разделяют на схемы силовых цепей (цепи главного тока), схемы вспомогательных цепей (цепи управления, контроля, сигнализации), совмещенные схемы. При совмещенном начертании схем цепи главного тока выделяют более жирными линиями.

Принципиальные схемы могут выполняться совмещенными разнесеннымспособами. Совмещенные изображения (рис.2.3,а) применяют в схемах, при этом все части каждого прибора располагают в непосредственной близости и заключают обычно в прямоугольный и круглый контур, выполненный тонкой линией. Чаще всего принципиальные схемы выполняют разнесенным способом (рис.2.3,б), при котором условные графические обозначения составных частей приборов располагают в различных местах, но таким образом, чтобы отдельные цепи были изображены наиболее наглядно. Принадлежность различных частей к одному и тому же аппарату устанавливается позиционным обозначением. Отдельные элементы оборудования (рубильники, предохранители, электромагнитные пускатели, реле, резисторы, конденсаторы и т.п.) соединяют между собой проводами и кабелями, пользуясь схемами соединений, представляющими собой документ, прилагаемый заводом изготовителем электроустановки или аппарата, содержащий сведения о внутреннихсоединениях изделия. На схемах соединений приборы и аппараты изображают упрощенно в виде прямоугольников, над которыми изображена окружность, разделенная горизонтальной чертой. Цифры в числителе указывают порядковый номер изделия, в знаменателе проставляется буквенно-цифровое обозначение элемента по ГОСТ 2.710-81 (см.рис.2.4).

Рисунок 2.3. Принципиальные электрические схемы управления электропроводами: а) совмещенные; б) разнесенные.

Рисунок2.4. Электрическая схема соединений.

Электрическое, как и технологическое оборудование, устанавливают на опорные основания (например, в цехах), пользуясь схемами, изображенными на планах зданий и сооружений и чертежами,- называемыми в этом случае схемами расположения. Схема расположения поясняют расположение аппаратов в пространстве и содержат сведения о путях и способах прокладки проводов (рис.2.5)

Рисунок 2.5. Схема расположения.

Сведения о соединениях между собой отдельных устройств (шкафов, пультов, панелей управления, клемм элементов электроустановки) и особенностях выполнения таких соединений содержат схемы подключения(рис.2.6).

Рисунок 2.6. Схема подключений.

Коммутирующие аппараты на схемах изображают в отключенном состоянии (т.е. при отсутствии тока в обмотках реле, контакторов, электромагнитных пускателей и т.п. и внешних принудительных сил, воздействующих на отдельные аппараты).

Для опознавания участков цепи и составления схем соединений, цепи в принципиальных схемах маркируют. Силовые цепи переменного тока маркируются буквами, обозначающими фазы, и последовательными числами. Так, цепи трехфазного переменного тока маркируют буквами А, В, С, N, цепи двухфазного тока - А, В; В, С; С, А - и однофазного тока - А,N; В,N; С,N.

В схемах постоянного тока участкам цепей с положительной по­лярностью присваивают нечетные числа, а с отрицательной - четные. Входные и выходные участки цепи маркируют с указанием полярности: плюс (+) и минус (-), а средний проводник - буквой Nили М. Цепи постоянного тока могут маркироваться последовательными числами.

Цепи управления, защиты, сигнализации, автоматики, измерения маркируются последовательными числами в пределах изделия.

На схемах маркировку проставляют у концов или в середине участка цепи, слева от изображения вертикальной цепи и над изображением горизонтальной цепи.

Схемы соединения могут иметь либо графический методначертания, когда провода, жгуты и кабели, соединяющие зажимы аппаратов показывают на схеме отдельными линиями (аналогично тому, как вы­полняется принципиальная схема совмещенным способом (см.рис.2.3,а), линии одного направления допускается изображать одной утолщенной, которая у мест присоединения ответвляется на отдель­ные линии, либо, в случае затруднения их чтения, адресный метод, при котором линии, изображающие провода, жгуты и кабели, обрывают вблизи мест присоединения (рис.2.4). У зажимов аппаратов при этом показывают лишь отрезки проводов, на полках которых записывают в виде дроби, в которой в числителе - порядковый номер изделия или его буквенно-цифровое обозначение; в знаменателе - номер контакта, например 1/3 или ИМ/3.

В местах присоединения жил проводов и кабелей к аппаратам на схемах соединений изображают выводные зажимы в виде окружностей, внутри которых проставляют их маркировку (заводскую или специально присвоенную).

При высоком уровне автоматизации и большом количестве аппаратуры в схеме, монтаж электрических проводок выполняют по схемам соединений, которые составляют в виде таблиц, где записывают сведения о проводах и адреса присоединения, таблица 2.3.

Чтобы прочитать схему, необходимо знать:

1) условные обозначения, определяемые ГОСТ 2.751-73, ГОСТ 2.755-74, ГОСТ 2.756-76;

2) принцип действия отдельных аппаратов, входящих в состав установки;

3) свойства последовательного и параллельного соединения контактов и других элементов схем.

При чтении схем следует соблюдать определенную последовательность:

- определить источник электропитания и основные пути энергии от источника к потребителю;

- расчленить схему на простейшие цепи;

- уяснить роль каждого элемента, входящего в отдельные простейшие цепи;

- рассмотреть условия взаимодействия аппаратов, входящих в состав электроустановки.

Таблица 2.3Соединения проводок.

Проводник	Откуда идет	Куда поступает	Данные проводов	Примечание
Передняя стенка
60 К 4/8 К 5/17 ПВ 1х1
58 К 4/17 К 5/8
59 К 4/ ХТ/ 3
21 И/5 ХТ/ 7

Начинать надо с рассмотрения цепи основного аппарата, управ­ляющего работой потребителя. Потом определить, контакты каких ап­паратов входят в эту цепь и как они влияют на работу основного аппарата. Затем следует рассмотреть цепи аппаратов, управляющих этими контактами и т.д.

Рассмотрим в качестве примера работу схемы, изображенной на рис.2.3. Наибольшей наглядностью в чтении (лучше прослеживаются отдельные цепи) обладает схема, выполненная разнесенным способом (рис.2.3,б). Из схемы видно, что электродвигатель (М) питается от сети 380/220 В с частотой 50 Гц. Защите электрической цепи от ко­роткого замыкания осуществляется автоматическим выключателемQF. Дистанционный пуск и остановка- электромагнитным пускателем (КМ), снабженным электротепловым реле (КК) для защиты его от перегру­зок. Управление электродвигателем осуществляется кнопками "пуск" и "стоп" (SВ).

При нажатии SВ (кнопка "пуск" с замыкающим контактом) и вклю­ченном автоматическом выключателеQFобразуется замкнутая элект­рическая цепь: зажим С1-размыкающий контакт с самовозвратомSВ (кнопка "стоп"), замыкающий контактSВ, катушка электромагнитного пускателя КМ, размыкающий контакт электротеплового реле КК, нуле­вой провод сетиN. В электромагните КМ создается магнитное поле. Якорь, притягиваясь к сердечнику, увлекает траверсу, на которой закреплены подвижные главные и блокировочные контакты. Силовые контакты КМ замыкают цепь главного тока (электродвигатель включа­ется), а блокировочный замыкающий контакт КМ шунтирует кнопку "пуск", так как она с пружинным самовозвратом и замкнута лишь на нажатии (поэтому блокировочный контакт КМ часто называют контак­том самопитания).

Для остановки электродвигателя следует нажать кнопку SВ с размыкающими контактами ("стоп"). При этом обесточивается катушка КМ, главные контакты электромагнитного пускателя разомкнутся и отключат электродвигатель. Защита электродвигателя от перегрузок осуществляется тепловым реле КК, работающим следующим образом. При превышении заданного значения электрического тока в цепи пи­тания электродвигателя сработает тепловое реле КК и своим размыкающим контактом разомкнет цепь питания катушки электромагнитного пускателя, что в свою очередь приведет к размыканию его главных контактов и электродвигатель отключится.

Схемой предусмотрена также световая сигнализация работы электродвигателя. При неработающем электродвигателе горит сиг­нальная лампа НL2, при работающем- НLI.

Последовательность чтения структурных схем:

• На рассматриваемом чертеже читаем все надписи;

• Выясняем значение всех незнакомых условных обозначений и изображений;

• Последовательно рассматривают агрегатные щиты контроля и производств, диспетчерские щиты и пульты;

• Определяют виды и направления оперативной связи между пунктами контроля и управления.

• Выясняют наличие связей рассматриваемой структуры управления с другими уровнями управления.

Условные буквенные и графические обозначения на электрических принципиальных схемах

При выполнении схем применяют следующие графические обозначения:

1) условные графические обозначения, установленные в стандартах Единой системы конструкторской документации, а также построенные на их основе;

2) прямоугольники;

3) упрощенные внешние очертания (в том числе аксонометрические).

При необходимости применяют нестандартизованные условные графические обозначения.

При применении нестандартизованных условных графических обозначений и упрощенных внешних очертаний на схеме приводят соответствующие пояснения.

Условные графические обозначения, для которых установлено несколько допустимых (альтернативных) вариантов выполнения, различающихся геометрической формой или степенью детализации, следует применять, исходя из вида и типа разрабатываемой схемы в зависимости от информации, которую необходимо передать на схеме графическими средствами. При этом на всех схемах одного типа, входящих в комплект документации, должен быть применен один выбранный вариант обозначения.

Применение на схемах тех или иных графических обозначений определяют правилами выполнения схем определенного вида и типа.

Условные графические обозначения элементов изображают в размерах, установленных в стандартах на условные графические обозначения.

Размеры условных графических обозначений, а также толщины их линий должны быть одинаковыми на всех схемах для данного изделия (установки).

Примечания:

1. Все размеры графических обозначений допускается пропорционально изменять.

2. Условные графические обозначения элементов, используемых как составные части обозначений других элементов (устройств), допускается изображать уменьшенными по сравнению с остальными элементами (например, резистор в ромбической антенне, клапаны в разделительной панели).

Графические обозначения на схемах следует выполнять линиями той же толщины, что и линии связи.

Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, кратный 90°, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. Допускается условные графические обозначения поворачивать на угол, кратный 45, или изображать зеркально повернутыми.

Если при повороте или зеркальном изображении условных графических обозначений может нарушиться смысл или удобочитаемость обозначения, то такие обозначения должны быть изображены в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах.

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 изломов и взаимных пересечений.

В отдельных случаях допускается применять наклонные отрезки линии связи, длину которых следует по возможности ограничивать.

3. Линии связи, переходящие с одного листа или одного документа на другой, следует обрывать за пределами изображения схемы без стрелок.

Рядом с обрывом линии связи должно быть указано, обозначение или наименование, присвоенное этой линии (например, номер провода, номер трубопровода, наименование сигнала или его сокращенное обозначение и т.п.), и в круглых скобках номер листа схемы и зоны при ее наличии при выполнении схемы на нескольких листах, например, лист 5 зона А6 (5, А6), или обозначение документа, при выполнении схем самостоятельными документами, на который переходит линия связи.

Линии связи должны быть показаны, как правило, полностью. Линии связи в пределах одного листа, если они затрудняют чтение схемы, допускается обрывать. Обрывы линий связи заканчивают стрелками. Около стрелок указывают места обозначений прерванных линий, например, подключения, и (или) необходимые характеристики цепей, например, полярность, потенциал, давление, расход жидкости и т.п.

Элементы (устройства, функциональные группы), входящие в изделие и изображенные на схеме, должны иметь обозначения в соответствии со стандартами на правила выполнения конкретных видов схем.

Обозначения могут быть буквенные, буквенно-цифровые и цифровые. Обозначения элементов (устройств, функциональных групп), специфических для определенных отраслей техники, должны быть установлены отраслевыми стандартами.

Оборудование и установки на планах силовой и осветительной сети представляются в соответствии с ГОСТ 21.614-84 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах». Основные условные графические изображения на планах силовой и осветительной сети представлены в таблице 2.4, а условные обозначения электрических аппаратов в таблице 2.4.

Размеры изображений приводятся на чертежах в масштабе 1:100. При выполнении изображений в других масштабах, размеры изображений следует изменять пропорционально размеру чертежа, при этом размер (диаметр или сторона) условного изображения электрооборудования должна быть не менее 1,5 мм. Размеры изображений щитов, шкафов, пультов, ящиков, электротехнических устройств и электрооборудования открытых распределительных устройств следует принимать по их фактическим размерам в масштабе чертежа. Допускается увеличивать их размер для возможности изображения всех труб с проводкой, подходящих к ним.

Таблица 2.4. Условные графические изображения на планах силовой и осветительной сети.

№	Наименование	Изображение	Размеры
I. Электропроводки.
1. Обозначение линий электропроводки.
1.1	Общее изображение		Толщина 1 мм
1.2	Трёхпроводная линия
1.3	Линия напряжением 36 В
1.4	Линия заземления, зануления
2. Открытая прокладка электропроводки.
2.1	Открытая прокладка кабеля
2.2	Тросовая электропроводка
2.3	Прокладка проводки в лотке
2.4	Прокладка проводки в коробе
2.5	Прокладка проводки под плинтусом
3. Проводка в трубах.
3.1	Общее обозначение
3.2	Открытая прокладка
3.3	Скрытая прокладка
4	Проводка уходит на более высокую отметку или приходит с высокой
5	Проводка уходит на более низкую отметку или приходит с низкой
II. Оборудование.
1	Коробка ответвительная		D=5 mm
2	Коробка вводная
3	Коробка, ящик протяжной
4	Коробка, ящик с зажимами		3×6 mm
5	Щиток магистральный рабочего освещения		5×10 mm
6	Щиток групповой рабочего освещения		5×10 mm
7.1	Шкаф, панель с односторонним обслуживанием
7.2	Шкаф, панель с двухсторонним обслуживанием
8.1	Выключатель, общее обозначение		D=2 mm
8.2	Выключатель для открытой установки с IP 20, IP23: Однополюсный Двухполюсный Трёхполюсный
8.3	Выключатель для скрытой проводки: Однополюсный Двухполюсный Трёхполюсный
8.4	Выключатель для открытой установки с IP 44, IP55: Однополюсный Двухполюсный Трёхполюсный
8.5	Переключатели с IP 20, IP23
9.1	Штепсельная розетка открытая двухполюсная с IP 20, IP23		R=5 mm
9.2	Штепсельная розетка открытая двухполюсная сдвоенная с IP 20, IP23		R=5 mm
9.3	Штепсельная розетка скрытая двухполюсная		R=5 mm
9.4	Штепсельная розетка открытая двухполюсная сдвоенная		R=5 mm
9.5	Штепсельная розетка открытая двухполюсная с IP 44, IP55		R=5 mm
9.6	Штепсельная розетка с защитным контактом с IP 44, IP55		R=5 mm
10.1	Светильник с лампой накаливания		D=5 mm
10.2	Светильник с лампой накаливания на тросе		D=5 mm
10.3	Светильник с лампой накаливания на кронштейне		D=5 mm
10.4	Светильник с ГЛНД		2.5×10 mm
10.5	Светильник с ГЛВД		D=5 mm
10.6	Люстра
10.7	Прожектор
11.1	Патрон стеновой
11.2	Патрон подвесной
12	Магнитный пускатель		4×4 mm
13	Автоматический выключатель		4×4 mm
14.1	Пост кнопочный на 1 кнопку		4×4 mm
14.2	Пост кнопочный на 2 кнопку		4×8 mm
14.3	Пост кнопочный на 3 кнопку		4×12 mm
15	Электродвигатель с к. з. ротором		Dmax=20 mm Dmin=10 mm

Таблица 2.5. Условные обозначения электрических аппаратов.

Графическое обозначение	Буквенное обозначение	Значение
	TV	Однофазный силовой трансформатор
	TV	Однофазный автотрансформатор
	TA	Измерительный трансформатор тока
	M	Трёхфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
	M	Трёхфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором
	EK	Трёхфазный электронагревательный элемент косвенного электронагрева
	EK	Трёхфазный электронагревательный элемент прямого электронагрева
	KA KM KV KT KL	Электромагнитная катушка реле тока Электромагнитная катушка магнитного пускателя Электромагнитная катушка реле напряжения Электромагнитная катушка реле времени Электромагнитная катушка промежуточного реле
	KK	Нагревательный элемент теплового реле
	KK	Размыкающий контакт теплового реле
	QF	Силовой трёхфазный автоматический выключатель
	QS	Трёхфазный рубильник
	KM	Силовые контакты магнитного пускателя
	SF	Однофазный автоматический выключатель в цепи управления
	SA	Выключатель, разъединитель
	SB	Кнопка управления – пуск
	SB	Кнопка управления – стоп
	EL	Лампа накаливания осветительная
	HL	Лампа накаливания сигнальная
	R	Резистор
	FU	Плавкий предохранитель
	HA	Прибор звуковой сигнализации
	LL	Дроссель
	VD	Полупроводниковый диод
	C	Пластинчатый конденсатор
	KT	Замыкающий контакт реле времени с замедлением при срабатывании
	KT	Замыкающий контакт реле времени с замедлением при возврате
	KT	Замыкающий контакт реле времени с замедлением при срабатывании и возврате

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