Умение работать с электрическими схемами – важная часть составляющей квалификации электрика, инженера и других специалистов, связанных с электротехникой и электроникой. В различных ситуациях требуются разные виды схем, и важно осознавать, какую информацию можно дать при разработке или получить при монтаже, ремонте и эксплуатации для различных видов чертежей электроустановок.
- Что представляют собой электрические схемы
- Маркировка электросхем
- Классификация электрических схем и их назначение
- Структурная
- Функциональная
- Принципиальная
- Монтажная
- Подключения
- Общая
- Схема расположения
- Объединенная
- Чем отличаются схемы
- Принципиальная от монтажной
- Структурная от функциональной
- Однолинейная от принципиальной
- Основные принципы построения схем
Что представляют собой электрические схемы
Электрическая схема представляет собой чертеж электроустановки или электронного узла, на которой показаны элементы, входящие в состав изделия. На ранних стадиях развития электротехники компоненты схемы рисовались так, как они выглядели. Это было наглядно, но достаточно сложно и трудоемко.
С развитием этой области техники установки стали содержать все больше элементов, поэтому рисовать подробно каждую деталь стало нерационально. Изображения постепенно упрощались, а потом элементам стали присваивать условные графические обозначения (УГО), которым, впрочем, дается легкоузнаваемый вид. Вместо рисунка проводов электрические связи на чертежах показаны линиями.
Маркировка электросхем
При разработке схемы конкретного устройства ему присваивается уникальный номер, например, ПМБ65.10.00.00. Так как на одну электроустановку может быть составлено несколько электрических схем, то к общему названию добавляется буквенно-цифровой индекс. Это требование содержится в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД), в ГОСТ 2.701-89. Обозначения типов схем по теме обзора начинаются с букв:
- Э – электрическая;
- Р— энергетическая;
- С – комбинированная.
Второй символ в обозначении схемы – цифра.
| Тип схемы | Цифра |
|---|---|
| Структурная | 1 |
| Функциональная | 2 |
| Принципиальная | 3 |
| Монтажная | 4 |
| Подключения | 5 |
| Общая | 6 |
| Расположения | 7 |
| Объединенная | 0 |
Например, схема электрическая принципиальная должна иметь полный индекс ПМБ65.10.00.00 Э3, а схема электрическая монтажная – ПМБ65.10.00.00 Э4.
Федеральный закон «О стандартизации в Российской Федерации» от 29.06.2015 N 162-ФЗ в статье 4 устанавливает принцип добровольности применения стандартов (за исключением нескольких областей). Это означает, что следование требованиям ЕСКД не является обязательным. Тем не менее, рекомендуется придерживаться указанных норм, так как они устоялись в течение долгого времени и облегчают работу со схемами.
Классификация электрических схем и их назначение
Каждый тип схем имеет свое назначение, и предназначен для различных этапов проектирования, монтажа и эксплуатации электроустановок.
Структурная
На этом типе чертежа электроустановку или электронное устройство изображают в виде структурных частей, указывают взаимосвязь между ними. Схема должна давать наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. Каждый блок может быть изображен в виде общепринятого условно-графического обозначения или в виде прямоугольника с поясняющей надписью (или с добавлением таблицы со списком блоков).
Функциональная
Этот вид электрических схем описывает функциональные возможности системы. С ее помощью можно изучить процессы, происходящие в схеме или в ее отдельных узлах. Направления протекания процессов указываются стрелками, соединяющие функциональные блоки.
Принципиальная
Этот вид схем еще называется полной схемой. В ней отображаются все элементы электроустановки и полные связи между ними. Такой чертеж дает полное представление о работе изделия. Он разрабатывается на основе структурной и функциональной схем (если есть необходимость в их создании).
Во многих случаях этот чертеж электроустановки является главным, Остальные виды лишь дополняют ее или создаются на ее основе (кроме структурной и функциональной).
Монтажная
Эта категория электрических чертежей особенно востребована на этапе производства электроустановки. В ней указывается компоновка изделия, фактическое расположение модулей, трассы прокладки связей и т.п.
Монтажная схема разрабатывается после разработки принципиальной.
Подключения
Электротехническое устройство редко бывает полностью автономным. Чаще всего оно подключено к какому-то внешнему оборудованию. Как минимум, это внешний источник электропитания. Также к основному модулю могут быть подключены периферийные устройства, датчики и т.п. Сигнал может передаваться на другие модули для последующей обработки. При конструировании изделия просчитывается количество разъемов, длина и количество проводов, кабелей, жгутов и т.п. Все это указывается на схеме подключения.
Если устройство состоит из нескольких блоков, то схема подключения содержит информацию о соединении между ними. Основные узлы обычно изображается в виде прямоугольников, а условно-графическими обозначениями пользуются для указания терминалов, а также, по необходимости, входных и выходных цепей.
Общая
На общей схеме показывают части электроустановки и связи между ними. Здесь полностью указываются кабели, жгуты и т.п. – с марками, сечениями и количеством жил. При составлении общей схемы надо стараться располагать отдельные блоки так, чтобы они соответствовали натурному расположению друг относительно друга, но, если это невозможно, от этого правила можно отступать (при этом отступления указывать в примечаниях).
Схема расположения
Эту схему еще называют топологической. На ней указывают расположение частей электроустановки относительно друг друга, другого оборудования или строительных осей в помещении, на площадке, расположение электронных компонентов на печатной плате и т.п. Также на этом виде чертежа указывается трассы прокладки связей (кабели, провода и т.п.). При разработке схемы подбирается оптимальная расстановка шкафов, выключателей и т.п. для минимизации длины связей и удобства обслуживания. С помощью этой схемы производится расчет нужного количества проводов и кабелей. В процессе эксплуатации схема расположения позволяет быстро и безошибочно найти нужный блок или элемент.
Объединенная
Иногда удобно и наглядно, когда на одном чертеже выполнена схема, содержащая информацию из разных типов схем. Такая схема называется объединенной. В качестве примера показан чертеж, на котором дана информация по соединению и подключению блоков, входящих в электроустановку.
Чем отличаются схемы
В некоторых случаях начинающим, да и опытным специалистам не всегда понятно, в чем различие разных видов схем, ведь информация на них достаточно схожа.
Принципиальная от монтажной
Принципиальная схема дает наиболее полное понятие о соединении всех компонентов электроустановки, но из нее невозможно понять, как будут располагаться при монтаже элементы, указанные на чертеже. Кроме того, на принципиальной схеме не всегда указывают монтажные и установочные изделия – кабельные каналы, хомуты, световую арматуру и т.п. Все это обозначается на монтажной схеме. Глобально же оба вида электрических чертежей дополняют друг друга на этапе сборки, эксплуатации и ремонта оборудования.
Структурная от функциональной
Структурная схема показывает разбивку установки на физические блоки, а функциональная – разбивку по узлам, в которых происходят определенные процессы, разъяснения этих процессов и представляет собой аналитическую модель устройства. Структурная схема может как в целом совпадать с функциональной, так и отличаться от нее. Если каждый блок, входящий в структуру изделия, выполняет строго одну функцию, то чертежи совпадают. Если в физическом модуле происходит несколько процессов или за один процесс отвечают несколько модулей, то схемы будут отличаться.
Однолинейная от принципиальной
При создании принципиальных схем электрических сетей, где используется переменный трехфазный ток, практически всегда возникает ситуация, когда нанесение на схему всех трех фаз загромождает схему, затрудняет ее восприятие, а дополнительной информации не дает. Потому что связи на каждой фазе дублируются связями на двух других фазах.
Поэтому в энергетике зачастую принципиальные схемы вычерчивают в упрощенном, однолинейном виде. Вместо трех линий рисуется одна, и УГО элементов (разъединителей, выключателей и т.п.) также выполняют в однофазном исполнении. Такая схема системы электроснабжения получается более наглядной, и несет в себе достаточное количество информации, например, для диспетчерских целей.
На однолинейных схемах показывают только силовые цепи и лишь главные связи между электротехническими узлами.
Основные принципы построения схем
Принципы построения схем несколько различаются в зависимости от категории. Так, большую часть чертежей выполняют без соблюдения масштаба (за исключением схем расположения и, в определенной мере, монтажных). На некоторых схемах реальное взаиморасположение структурных блоков тоже не важно, а для монтажных и схем расположения этот момент критичен.
Для каждой установки или изделия при разработке выбирается минимально необходимое количество типов схем.
На схеме электрической принципиальной принято располагать входные цепи слева, а выходные справа. На однолинейных схемах электроснабжения принято, чтобы вводы находились сверху, а фидеры, отходящие к потребителям — снизу. На однолинейных схемах сетей это правило не уместно.
Если расположить все входы и выходы каноническим способом не получается, от этого правила можно отступать.
На структурной схеме все блоки располагаются так, чтобы связи между ними проходили по кратчайшему расстоянию и, по возможности, без пересечения. Натурное взаимное расположение блоков в структурном чертеже не учитывается, а также не учитывается физическое деление (на одной плате может быть больше одного блока или один блок может располагаться на нескольких платах).
При составлении любой схемы следует добиваться чтобы расстояние между УГО составляло не менее 2 мм, а между параллельными линиями связи – не менее 3 мм. Если применяются нестандартные УГО, то на схеме об этом надо сделать примечания (так же, как в случае обозначения элементов прямоугольниками).
Для удобства чтения допускается выполнять схемы на нескольких листах.
Существуют и другие требования к выполнению различных видов электрических схем. С ними можно ознакомиться, обратившись к стандартам ЕСКД. И пусть сейчас применение стандартов добровольно, соблюдение сложившихся требований добавит профессионализма чертежам и ускорит повышение квалификации.
