Электрическая принципиальная схема цепи это

1.2. Электрическая цепь и ее элементы

Электрическая цепь – совокупность устройств (элементов), предназначенных для направленного движения электрических зарядов (электрического тока) и связанных с ним электромагнитных процессов.

Электрическая цепь служит для генерирования, передачи и преобразования электрической (электромагнитной) энергии и сигналов.

Основные элементы электрической цепи – источники, приемники и линии передачи.

Источник электрической энергии и сигналов – устройство, преобразующее различные виды энергии неэлектромагнитной природы в электромагнитную (гальванический элемент, аккумулятор, электромеханический генератор).

Приемник электрической энергии и электрических сигналов – устройство, преобразующее электрическую энергию в другие виды энергии (электротермические устройства, электрические лампы, резисторы, электрические двигатели).

Линия передачи электрической энергии и электрических сигналов – проводники (материалы, среды, имеющие свободные заряды) и электромагнитные поля, с помощью которых осуществляется передача электрической энергии и сигналов от источников к приемникам.

Кроме того, элементами электрической цепи могут быть преобразовательные, коммутационные и измерительные устройства (приборы).

Преобразователь электрической энергии – устройство, преобразующее параметры (напряжение, ток, их форму, величину, частоту) электромагнитной энергии (трансформаторы, выпрямители, инверторы, преобразователь частоты).

Коммутационные устройства предназначены для изменения режима работы электрической цепи: отключение и включение источников, приемников, изменения параметров участков цепи. Это контакторы, переключатели, выключатели, разъединители.

Измерительные устройства – приборы для измерения различных параметров электромагнитных процессов, протекающих в электрической цепи (амперметры, вольтметры, ваттметры и т.д.).

Схема электрической цепи – графическое изображение электрической цепи, содержащее условные изображения ее элементов и показывающее соединение этих элементов.

ЕСКД «Обозначения условные графические в схемах». ГОСТ 2.721-74 – 2.758-81.

Приемники, источники:

–элемент гальванический;

–лампа накаливания;

–генератор постоянного тока электромеханического типа;

–резистор;

–потенциометр;

–реостат;

–катушка индуктивности;

–конденсатор.

Коммутационные устройства:

–нормально разомкнутый контакт;

–нормально замкнутый контакт;

–переключающий контакт.

Показывающие приборы (A, V, W):

Преобразовательные устройства:

–воздушный трансформатор;

–диодный мост (двухполупериодный выпрямитель);

–инвертор.

Принципиальная схема электрической цепи – схема электрической цепи, изображающая соединение реальных элементов этой цепи.

Пример. Простейшая электрическая цепь – гальванический элемент, соединенный с лампой накаливания через выключатель с помощью соединительных проводов. Для измерения напряжения и тока в цепь включены вольтметр и амперметр.

Функциональная (структурная, блок-схема) – схема электрической цепи, изображающая соединение отдельных блоков сложной электрической цепи, выполняющих определенные функции (усиление, выпрямление, инвертирование т.д.)

Двухполюсник – часть электрической цепи, которая рассматривается относительно двух каких-либо зажимов.

Четырехполюсник – часть электрической цепи, имеющая два входных и два выходных зажима.

Активная цепь – часть электрической цепи, в которой действуют источники электрической энергии.

Пассивная цепь – часть электрической цепи, в которой нет источника электрической энергии.

Схема замещения электрической цепи

Ни функциональная, ни принципиальная схемы электрических цепей не отражают количественную сторону электромагнитных процессов, которые имеют место в элементах цепи и которые определяют режим работы этой цепи независимо от конструкции и физической природы этих элементов.

Схема замещения(расчетная математическая модель, эквивалентная)электрической цепи–схема электрической цепи, изображающая соединения абстрактных, идеальных элементов, с достаточным приближением отображающих электромагнитные процессы в электрической цепи.

В теории электрических цепей реальные элементы, из которых составляется электрическая цепь, заменяются абстрактными идеальными элементами с определенными свойствами.

Какие же это элементы? И какие электромагнитные процессы они отражают?

Источник

Виды электрических схем, их отличия и назначение

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

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.

Образец чертежа электроустановки XIX века

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).

Электрическая структурная схема телевизионного приемника

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.

Функциональная схема детекторного приемника

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).

Схема электрическая принципиальная электронного модуля

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.

Монтажная схема электрического щита

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.

Схема подключения устройства плавного пуска

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.

Схема межблочных соединений

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.

Схема расположения электрооборудования в котельной

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.

Объединенная схема системы контроля

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.

Принципиальная (слева) и монтажная (справа) схемы модуля управления электродвигателем

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.

Элементы в многолинейном и однолинейном изображении

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.

Источник