Elektrický schematický diagram – grafické znázornění skutečného nebo navrženého elektronického nebo elektrického zařízení. Toto schéma ukazuje všechny prvky obsažené v zařízení a elektrická spojení mezi těmito prvky.
Studiem obvodu můžete pochopit princip fungování jednotlivých uzlů a zařízení jako celku. Seznámení s obvodem, jeho studium a analýza jsou povinné před zahájením jakékoli práce s elektrickým zařízením – seřízení, odstraňování závad, oprava. A i vývoj uzlu vždy začíná diagramem.
Základní prvky schémat elektrických obvodů
Každá součástka aplikovaná na obvod má své vlastní konvenční grafické označení – UGO. Ve většině případů nese prvky podobnosti se skutečnou elektrickou součástkou. Proto, když víme, jak součást vypadá nebo jak je uspořádána, je snadné si zapamatovat UGO základních elektrických zařízení.
Například, když víte, jak vypadá dynamická reproduktorová hlava (reproduktor), je snadné si zapamatovat její UGO nebo dokonce odhadnout z jejího obrysu. Mnoho UGO neodpovídá ani tak svému vzhledu, jako spíše uspořádání prvků. Kondenzátor se tedy obecně skládá ze dvou desek oddělených dielektrickou vrstvou. To se odráží v jeho konvenčním grafickém označení.
V konvenčním grafickém označení induktoru lze snadno rozpoznat závity skutečné cívky.
Pokud má cívka jádro, je to na papíře naznačeno čárou probíhající podél závitů. Když to víme, je snadné si zapamatovat konvenční grafické označení transformátoru, který má několik vinutí na jednom jádru.
První rezistory byly navinuty z drátu s vysokým měrným odporem. To se projevuje u rezistorů UGO ve tvaru spirály, i když označení ve tvaru obdélníku je dnes běžnější a konstrukce rezistorů se od té doby poněkud změnila.
Variabilní odpory jsou doplněny stylizovaným obrázkem motoru, který je k dispozici v designu reostatu.
Označení diody ve schématech zdůrazňuje její jednosměrné vedení. Směr šipky ukazuje směr toku proudu (v podmíněném směru od kladného pólu zdroje napájení k zápornému).
UGO tranzistorů také zobrazuje jejich vnitřní strukturu. Šipka ukazuje směr proudu v obvodu emitoru.
Konvenční grafické označení elektromagnetického relé také obsahuje snadno rozpoznatelné konstrukční prvky:
- cívka;
- kontaktní skupina (jedna nebo více).
Pokud jsou cívka a kontakty ve schématu umístěny blízko sebe, mohou být spojeny tečkovanou čarou, která označuje mechanické spojení mezi těmito konstrukčními součástmi. Jsou-li mezi cívkou a kontakty další prvky, mechanické spojení se obvykle nezobrazuje a číslování skupin kontaktů odpovídá číslování cívky relé.
Konvenční grafická označení mikroobvodů jsou velmi různorodá. V závislosti na funkčním účelu mohou mít různý tvar. Například operační zesilovač může být zobrazen jako trojúhelník a logické hradlo jako obdélník s odpovídajícím symbolem.
Jak však rostla složitost mikroobvodů, bylo stále obtížnější zobrazit jejich vnitřní strukturu na papíře a v současnosti jsou multifunkční mikroobvody (řadiče, FPGA atd.) jednoduše označeny obdélníkem označujícím účel pinů.
Dříve byl obrys UGO všech prvků regulován ESKD (GOST 2.302-68). V současné době je použití GOST v souladu s federálním zákonem FZ-162 „O normalizaci v Ruské federaci“ dobrovolné. Proto velikost a styl mnoha označení nyní nemusí odpovídat ESKD, ale obecný přístup stále zůstává a UGO jsou stále rozpoznatelné.
Vedle grafického obrázku se na diagram použije také písmenný index prvku:
- L – pro induktory;
- pro tranzistory – VT nebo Q;
- pro kondenzátory – C;
- pro rezistory – R;
- pro diody – D nebo VD.
Ostatní prvky mají také své vlastní písmenové indexy. Ve většině případů je ve schématu zahrnuto více než jedna instance každého prvku, takže k názvu písmene je také přidáno sériové číslo – R1, R2, R3, C1, C2 atd. Hodnoty každého prvku lze také aplikovat na obvod. Často se to provádí vedle označení součásti, ale nominální hodnoty mohou být uvedeny také jako samostatný seznam.
Všechny prvky v reálném obvodu jsou spojeny pomocí vodičů. Graficky jsou vodiče označeny přímkami. Obvykle jsou aplikovány na diagram ve formě přísně vodorovných nebo přísně svislých čar. Ale v některých případech (zavedené principy kreslení, například multivibrátory) lze čáry kreslit pod úhlem 45 stupňů.
Ne vždy je možné nakreslit vodiče tak, aby se nekřížily. Pak vyvstává otázka – existuje v místě křižovatky spojení? Aby nedošlo k záměně, je uzel, ke kterému jsou vodiče připojeny, označen tečkou. Pokud není připojení, bod není nastaven nebo je podmíněně zobrazeno přemostění jednoho vodiče jiným.
Pokud má obvod velký počet vodičů vedených většinou paralelně, jsou někdy spojeny do sběrnic. Pneumatika je zobrazena jako jedna zesílená čára. Průvodčí do autobusu nastupují a vystupují pod svými čísly – pod jakým číslem průvodčí nastupoval do autobusu, pod kterým z něj vystoupil. S tímto přístupem je obvod méně zaplněn vodiči a je snáze čitelný.
Některé obvody ve schématech mohou být zobrazeny samostatně. Mezi ně patří především společný vodič – sběrnice, jejíž potenciál je v tomto obvodu brán jako nulová úroveň. U tohoto vodiče jsou uvedeny všechny režimy prvků a napájecí napětí. Je označen speciálním znakem a je vyznačen na schématu v místě připojení prvků k vodiči nulové úrovně. V zahraniční odborné literatuře je tento vodič označen písmenným indexem GND.
Totéž platí pro napájecí napětí (nebo pro několik, pokud je obvod napájen různými napěťovými úrovněmi). Často se zobrazuje pouze v těch bodech, kde je přímo aplikován. Bylo to provedeno proto, aby nebylo schéma zahlceno a aby bylo snazší číst.
Jako příklad jsou uvedeny dva diagramy. Na levém obrázku je nulový vodič zobrazen samostatně a vpravo – stejný obvod, pouze společný vodič je spojitý. Okruh se okamžitě stal vizuálně složitějším, objevily se křížící se vodiče. Při jeho čtení se zvyšuje pravděpodobnost chyb a je obtížnější mu porozumět – jednotlivé uzly ztratily svůj obvyklý vzhled.
Čtení a pochopení elektrických schémat
Jakékoli zařízení nějakým způsobem interaguje s vnějším světem – připojuje se ke zdroji energie, přijímá elektromagnetické vlny prostřednictvím antény a také vysílá signál v určité formě do prostoru – ve formě elektrického signálu nebo ve formě zvuku. nebo světelný signál. Za dobrou formu se považuje umístění vstupu zařízení nalevo a výstupu napravo. Toto pravidlo neplatí vždy. V níže uvedeném schématu jsou vstupy a výstupy vlevo.
První věc, kterou musíte udělat, když začínáte pracovat s obvodem, je určit, kde jsou umístěny vstupní signály a kde jsou výstupní signály. Ve většině případů to stačí k pochopení účelu zařízení a obecného principu jeho fungování. Obrázek ukazuje schéma přijímače detektoru. Vstupem je anténa, výstupem reproduktor, který vydává zvukové vlny.
Dalším příkladem je napájecí zdroj. Zde je vstupem konektor pro připojení k síti a výstupem je nízké napětí pro spotřebitele.
Je třeba mít na paměti, že i to nejsložitější schéma se skládá z relativně jednoduchých úseků nebo řetězců, jejichž obrys se postupem času stává snadno rozpoznatelným. Při prvním pohledu na schéma se člověk musí mentálně pokusit rozdělit jej na elementární uzly. Pokud to pro nedostatek zkušeností zatím není možné, musíme se nejprve pokusit najít známé oblasti. Chcete-li analyzovat zbytek obvodu, musíte si přečíst popis, pokud existuje. Po prostudování popisu byste se měli pokusit zapamatovat si dříve neznámé řetězce a uzly, abyste je mohli použít v budoucnu.
Jako příklad uvažujme jednoduchý nízkofrekvenční zesilovač. Ve schématu je jeho vstup (signál z externího zdroje) umístěn tak, jak má být, vpravo. Následuje oddělovací kondenzátor C1, po kterém signál vstupuje do zesilovacího stupně se společným emitorem na tranzistoru VT1. Je snadné vidět, že další sekce je stejná kaskáda na VT2, která je vizuálně snadno zapamatovatelná, pouze telefonní kapsle BF1 slouží jako zátěž.
Je užitečné sledovat směr proudu v obvodu. V tomto případě proud teče ze vstupu na výstup a postupně se zvyšuje. Uvážíme-li složitější zesilovač a jeho rozdělení na stupně, můžete vidět, že na jednom místě jde část proudu z výstupu koncového stupně na T3 zpět na vstup přes obvod C5R6R7. Takto je implementována zpětná vazba.
Chyby, kterých je třeba se vyvarovat
Hlavní chyby, kterých se začátečníci dopouštějí, jsou většinou:
- neschopnost rozlišovat mezi průsečíky vodičů s nebo bez připojení;
- zmatek v hodnotách prvků.
Hlavním problémem nezkušených specialistů je neschopnost izolovat jednotlivé funkční bloky od obecného schématu. Tato problematika jde ale ruku v ruce s úrovní kvalifikace a postupně odeznívá souběžně s nárůstem odborných dovedností.
Praktická aplikace získaných znalostí při čtení schémat elektrických obvodů
V první řadě je důležité vědět, jak se vyrábí obvody při navrhování elektrických a elektronických zařízení. Nejprve se budoucí uzel aplikuje na papír, poté se analyzuje, opravuje, vylepšuje – a teprve poté je implementován do hardwaru. Pohodlí a rychlost následujících fází vývoje a implementace závisí na tom, jak je schéma správně sestaveno. Pokud je budoucí zařízení uvedeno na papír nesprávně, vývojový tým neporozumí myšlenkám designéra a po chvíli bude sám zmaten ve svých vlastních nápadech. Problémy mohou nastat již ve fázi vytváření maketového vzorku.
Hotové schéma musí být předáno výrobě. Na jeho základě bude vypracována příslušná dokumentace, například schéma zapojení, deska plošných spojů atd. Ti, kteří to dělají, musí také umět číst diagramy – jakákoli chyba může přinést značné finanční potíže.
Po výrobě přechází zařízení do seřízení. Elektronické a elektrické seřizovače také musí umět číst schémata a závisí na tom jejich úspěch.
Hotová jednotka během provozu vyžaduje pravidelné seřizování nebo opravu. A tady se neobejdete bez schopnosti číst elektrické obvody – bez zvládnutí umění čtení dokumentace byste se této práce ani neměli ujmout.
Jinými slovy, schopnost pracovat s obvody (číst, analyzovat, provádět změny atd.) je nezbytná pro každého, kdo pracuje v oblasti elektroniky a elektrotechniky. V těchto oblastech jde o základní dovednost. Číst diagramy by samozřejmě měli umět i ti, kteří se považují za amatéry a dělají to pro radost.
Lze shrnout, že schopnost číst schémata je povinnou dovedností ve všech fázích práce s elektrickými zařízeními. Alegoricky řečeno, obvody v elektrotechnice jsou analogy not v hudbě. Bez znalosti not se nelze naučit hrát na hudební nástroje a bez znalosti nákresů není možné stát se alespoň kvalifikovaným specialistou.
Schopnost číst diagramy je neoddělitelně spjata s obecnou úrovní rozvoje profesionála. Bez znalostí v oblasti elektrotechniky a elektroniky nelze přijít na to, jak konkrétní uzel funguje, nelze vysledovat směr toku proudu a jak každý konkrétní úsek obvodu převádí původní signál. Proto je rozvoj dovednosti čtení diagramů nemožný bez růstu kvalifikace. Jak se získávají nové znalosti, umění číst elektrické obvody se bude rozvíjet samo.
Dešifrování digitálního a písmenného značení SMD rezistorů
Co je indukčnost, v čem se měří, základní vzorce
Jak jsou prvky konvenčně označeny na elektrických schématech?
Co je schéma jednolinkového napájení a jaké jsou požadavky na jeho návrh
Čtení elektrických schémat je nezbytnou dovedností pro reprezentaci provozu elektrických sítí, uzlů a také různých zařízení. Ani jeden specialista nebude pokračovat v instalaci zařízení, dokud se neseznámí s regulačními průvodními dokumenty.
Schematické diagramy umožňují vývojáři předat uživateli kompletní zprávu o produktu v komprimované podobě pomocí podmíněně grafických symbolů (UGO). Aby nedocházelo k záměnám a plýtvání při montáži podle výkresů, jsou v jednotném systému projektové dokumentace (ESKD) zahrnuta alfanumerická označení. Všechna schémata zapojení jsou vyvinuta a aplikována v plném souladu s GOST (21.614, 2.722-68, 2.763-68, 2.729-68, 2.755-87). GOST popisuje prvky, poskytuje dekódování hodnot.
Čtení plánů
Schéma zapojení zobrazuje všechny prvky, části a sítě, které tvoří výkres, elektrické a mechanické spoje. Odhaluje plnou funkčnost systému. Všechny prvky jakéhokoli elektrického obvodu odpovídají označení umístěným v GOST.
K výkresu je přiložen seznam dokumentů, ve kterém jsou předepsány všechny prvky a jejich parametry. Komponenty jsou uvedeny v abecedním pořadí s přihlédnutím k číselnému řazení. Seznam dokumentů (specifikace) je uveden na samotném výkresu nebo je vyveden jako samostatné listy.
Pořadí studia výkresů
Jak správně číst elektrická schémata a porozumět informacím uvedeným na výkresu? Stačí být schopen navigovat v podmíněných grafických označeních GOST, to je základ každého vyvinutého projektu.
Nejprve je určen typ výkresu. Podle GOST 2.702-75 každý grafický dokument odpovídá individuálnímu kódu. Všechny elektrické výkresy mají písmeno “E” a odpovídající digitální hodnotu od 0 do 7. Kód “E3” odpovídá schématu elektrického obvodu.
Čtení schématu zapojení:
- Vizuálně se seznamte s předloženým výkresem, věnujte pozornost uvedeným poznámkám a technickým požadavkům.
- Najděte na schematickém obrázku všechny součásti uvedené v seznamu dokumentu;
- Určete zdroj napájení systému a typ proudu (jednofázový, třífázový);
- Najděte hlavní uzly a určete jejich zdroj energie;
- Seznamte se s prvky a zařízeními ochrany;
- Prostudovat metodu kontroly uvedenou v dokumentu, její úkoly a algoritmus akcí. Porozumět posloupnosti akcí zařízení při spouštění, zastavování, zkratu;
- Analyzujte činnost každé části řetězce, určete hlavní součásti, pomocné prvky, prostudujte technickou dokumentaci uvedených částí;
- Na základě prostudovaných dat dokumentu udělejte závěr o procesech probíhajících v každém článku řetězce zobrazeného na výkresu.
Znáte-li posloupnost akcí, alfanumerické symboly, můžete číst jakýkoli elektrický obvod.
Grafické symboly
Schéma zapojení má dvě varianty – jednořádkové a plné. Na jednolinkové se kreslí pouze silový vodič se všemi prvky, pokud se hlavní síť v jednotlivých doplňcích neliší od standardní. Dvě nebo tři lomítka aplikovaná na drátové vedení označují jednofázovou nebo třífázovou síť. Celá síť je vykreslena v plném rozsahu a v elektrických obvodech jsou připevněny obecně uznávané symboly.
Schéma jednolinkového elektrického obvodu, jednofázová síť
Typy a význam čar
- Tenké a tlusté plné čáry – na výkresech zobrazuje čáry elektrické, skupinové komunikace, čáry na prvcích UGO.
- Přerušovaná čára – označuje stínění vodiče nebo zařízení; označuje mechanické spojení (motor – převodovka).
- Tenká tečkovaná čára má zvýraznit skupiny několika komponent, které tvoří části zařízení nebo řídicího systému.
- Pomlčka se dvěma tečkami – linka se odpojuje. Zobrazuje rozpis důležitých prvků. Označuje objekt vzdálený od zařízení, který je spojen s mechanickým nebo elektrickým systémem.
Síťové spojovací vedení jsou zobrazeny v plném rozsahu, ale podle norem je lze odříznout, pokud narušují normální pochopení obvodu. Přerušení je označeno šipkami, vedle jsou hlavní parametry a charakteristiky elektrických obvodů.
Tučná tečka na řádcích označuje spojení, pájení vodičů.
Elektromechanické součástky
Schematické znázornění elektromechanických vazeb a kontaktů
A – UGO cívky elektromechanického prvku (magnetický startér, relé)
B – tepelné relé
C – cívka přístroje s mechanickým blokováním
D – sepnutí kontaktů (1), rozpojení (2), spínání (3)
F – označení spínače (nožového spínače) na elektrickém obvodu UGO některých měřicích přístrojů. Úplný seznam těchto prvků je uveden v GOST 2.729 68 a 2.730 73.
Prvky elektrických obvodů, zařízení
| Číslo na obrázku | popis | Číslo na obrázku | popis |
|---|---|---|---|
| 1 | Elektroměr | 8 | elektrolytický kondenzátor |
| 2 | Ampérmetr | 9 | Dioda |
| 3 | Voltmetr | 10 | Světelná dioda |
| 4 | Teplotní senzor | 11 | Diodový optočlen |
| 5 | Rezistor | 12 | Obrázek npn tranzistoru |
| 6 | Reostat (variabilní odpor) | 13 | Pojistka |
| 7 | Kondenzátor |
Časová relé UGO, tlačítka, spínače, koncové spínače se často používají při vývoji elektrických obvodů pohonu.
Schematické znázornění pojistky. Při čtení elektrického obvodu byste měli pečlivě zvážit všechny čáry a parametry výkresu, aby nedošlo k záměně účelu prvku. Například pojistka a rezistor mají drobné rozdíly. Ve schématech je silové vedení znázorněno procházející pojistkou, rezistor je nakreslen bez vnitřních prvků.
Obrázek jističe v plném schématu
Kontaktní spínací zařízení. Slouží jako automatická ochrana elektrické sítě před nehodami, zkraty. Ovládá se mechanicky nebo elektricky.
Jistič na schématu jednoho vedení
Transformátor je ocelové jádro se dvěma vinutími. Existují jednofázové a třífázové, stupňovité a sestupné. Dělí se také na suché a olejové, podle způsobu chlazení. Výkon se pohybuje od 0.1 MVA do 630 MVA (v Rusku).
Označení proudových transformátorů na úplném (a) a jednolinkovém (c) obvodu
Grafické označení elektrických strojů (EM)
Elektromotory jsou v závislosti na typu schopny více než jen spotřebovávat energii. Při vývoji průmyslových systémů se používají motory, které při bez zátěže generují energii do sítě, čímž snižují náklady.
A – Třífázové elektromotory:
1 – Asynchronní s rotorem nakrátko
2 – Asynchronní s rotorem nakrátko, dvourychlostní
3 – Asynchronní s fázovým rotorem
4 – Synchronní elektrické motory; generátory.
B – DC komutátorové motory:
1 – s buzením vinutí z permanentního magnetu
2 – Elektrický stroj s budicí cívkou
Ve spojení s elektromotory schémata znázorňují magnetické spouštěče, softstartéry a frekvenční měnič. Tato zařízení slouží ke spouštění elektromotorů, hladkému chodu systému. Poslední dva prvky chrání síť před „stahováním“ napětí v síti.
Magnetický startér UGO ve schématu
Spínače plní funkci spínacího zařízení. Podle potřeby deaktivujte a povolte určité části sítě.
Grafické symboly v elektrických obvodech mechanických spínačů
Podmíněné grafické označení zásuvek a vypínačů v elektrických obvodech. Jsou zahrnuty v rozvinutých výkresech elektrifikace domů, bytů a průmyslových odvětví.
Zvonek na elektrickém schématu dle norem UGO s uvedenou velikostí
Rozměry UGO v elektrických schématech
Na diagramech jsou použity parametry prvků obsažených ve výkresu. Jsou napsány kompletní informace o prvku, kapacita pokud se jedná o kondenzátor, jmenovité napětí, odpor pro rezistor. To se provádí pro pohodlí, aby nedošlo k chybě během instalace, abyste neztráceli čas výpočtem a výběrem součástí zařízení.
Někdy nominální údaje neuvádějí, v tomto případě na parametrech prvku nezáleží, můžete vybrat a nainstalovat odkaz s minimální hodnotou.
Přijímané rozměry UGO jsou předepsány v GOST normy ESKD.
Rozměry v ESKD
Velikosti grafických a abecedních obrázků ve výkresu, tloušťka čar by se neměly lišit, ale je přípustné je ve výkresu proporcionálně měnit. Pokud jsou v symbolech na různých elektrických obvodech GOST prvky, které nemají informace o rozměrech, pak se tyto součásti provádějí ve velikostech odpovídajících standardnímu obrazu UGO celého obvodu.
Prvky UGO, které jsou součástí hlavního produktu (zařízení), lze kreslit v menší velikosti oproti ostatním prvkům.
Označení písmen
Spolu s UGO je pro přesnější definici názvu a účelu prvků aplikováno na schémata písmenné označení. Toto označení se používá pro odkazy v textových dokumentech a pro kreslení na objekt. Pomocí písmenného označení se určí název prvku, pokud to není zřejmé z výkresu, technické parametry, množství.
Navíc je u písmenného označení označeno jedno nebo více čísel, obvykle vysvětlují parametry. Doplňkový písmenný kód označující nominální hodnotu, model, doplňkové údaje je předepsán v průvodních dokumentech, případně je zobrazen v tabulce na výkresu.
Chcete-li se naučit číst elektrické obvody, není nutné znát zpaměti všechna písmenná označení, grafické obrázky různých prvků, stačí navigovat v příslušných ESKD GOST. Norma zahrnuje 64 dokumentů GOST, které odhalují hlavní ustanovení, pravidla, požadavky a označení.
Hlavní označení použitá na diagramech podle normy ESKD jsou uvedena v tabulkách 1 a 2.
