Как собирать электрические схемы. Принципиальные электрические схемы

Здравствуйте, друзья! Сегодня мы рассмотрим один из этапов проектирования электрических устройств – составление электрических схем . Однако рассматривать их мы будем очень поверхностно, поскольку многое из того, что необходимо для проектирования, нам еще неизвестно, а минимальные знания уже необходимы. Тем не менее, эти начальные знания помогут нам в дальнейшем при чтении и составлении электрических схем. Тема довольно скучная, но правила есть правила и их необходимо соблюдать. Итак…

Что же такое электрическая схема? Какие они бывают? Зачем нужны? Как их составлять и как их читать? Начнем с того, какие же вообще схемы существуют. Для того, чтобы унифицировать составление технической документации (а схемы есть ни что иное, как часть этой документации) в нашей стране, Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29 августа 1984 г. № 3038 был введен Государственный Стандарт (ГОСТ) «Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению», иначе именуемый ГОСТ 2.701-84, которому должны подчиняться любые схемы, выполненные вручную или автоматизированным способом, изделий всех отраслей промышленности, а также электрические схемы энергетических сооружений (электрических станций, электрооборудования промышленных предприятий и т. п.). Этим документом определены следующие виды схем:

• электрические;
• гидравлические;
• пневматические;
• газовые (кроме пневматических);
• кинематические;
• вакуумные;
• оптические;
• энергетические;
• деления;
• комбинированные.

Нас в первую очередь будет интересовать самый первый пункт – электрические схемы, которые составляются для электрических устройств. Однако ГОСТ определено так же несколько типов схем в зависимости от основного назначения:

• структурные;
• функциональные;
• принципиальные (полные);
• соединений (монтажные);
• подключения;
• общие;
• расположения;
• объединенные.

Сегодня мы рассмотрим электрические принципиальные схемы и основные правила их составления. Остальные виды схем имеет смысл рассматривать после того, как будут изучены электрические компоненты, и обучение подойдет к этапу проектирования сложных устройств и систем, тогда другие виды схем будут иметь смысл. Что же такое электрическая принципиальная схема и зачем она нужна? Согласно ГОСТ 2.701-84 схема принципиальная – схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними и, как правило, дающая детальное представление о принципах работы изделия (установки). Такие схемы, например, поставлялись в документации к старым советским телевизорам. Это были огромные листы бумаги формата А2 или даже А1, на которых указывались абсолютно все составляющие телевизора. Наличие такой схемы существенно облегчало процесс ремонта. Сейчас такие схемы практически не поставляются с электронными приборами, потому как продавец надеется, что пользователю проще будет выкинуть прибор, чем его ремонтировать. Такой вот маркетинговый ход! Но это уже тема для отдельного разговора. Итак, принципиальная схема устройства необходима, во-первых, для того, чтобы иметь представление о том, какие элементы входят в состав устройства, во-вторых, как эти элементы соединены между собой и, в-третьих, какие характеристики имеют эти элементы. Так же, согласно ГОСТ 2.701-84 принципиальная схема должна давать понимание принципов работы устройства. Приведем пример такой схемы:

Рисунок 7.1 – Усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, с термостабилизацией рабочей точки. Схема электрическая принципиальная

Однако перед нами встаёт небольшая проблема: а никаких, собственно, электронных элементов мы и не знаем… Что, например, за прямоугольники или параллельные черточки нарисованы на рисунке 7.1? Что обозначают надписи C2, R4, +Eпит? Рассмотрение электронных компонентов мы начнём через урок и постепенно узнаем основные характеристики каждого из них. И обязательно изучим принцип работы этого устройства с таким страшным названием по его принципиальной схеме. Сейчас же мы изучим основные правила рисования принципиальных электрических схем. Вообще правил много, но в основном они направлены на увеличение наглядности и понятности схемы, поэтому со временем запомнятся. Знакомиться с ними будем по мере необходимости, чтобы сразу не забивать голову лишней, пока не нужной информацией. Начнём с того, что каждый электрический компонент на электрической схеме обозначается соответствующим условным графическим обозначением (УГО). УГО элементов мы будем рассматривать параллельно с самими элементами, либо вы можете сразу посмотреть их в ГОСТ 2.721 – 2.768.

Правило 1. Порядковые номера элементам (устройствам) следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов (устройств), которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, R1, R2, R3 и т.д., C1, C2, С3 и т.д. Не допускается пропуск одного или нескольких порядковых номеров на схеме.

Правило 2. Порядковые номера должны быть присвоены в соответствии с последовательностью расположения элементов или устройств на схеме сверху вниз в направлении слева направо. При необходимости допускается изменять последовательность присвоения порядковых номеров в зависимости от размещения элементов в изделии, направления прохождения сигналов или функциональной последовательности процесса.

Правило 3. Позиционные обозначения проставляют на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов и (или) устройств с правой стороны или над ними. Кроме того, не допускается пересечение позиционного обозначения линиями связи, УГО элемента или любыми другими надписями и линиями.

Рисунок 7.2 – К правилу 3

Правило 4. Линии связи должны состоять из горизонтальных и вертикальных отрезков и иметь наименьшее количество изломов и взаимных пересечений. В отдельных случаях допускается применять наклонные отрезки линий связи, длину которых следует по возможности ограничивать. Пересечение линий связи, которого не удаётся избежать, выполняется под углом 90°.

Правило 5. Толщина линий связи зависит от формата схемы и размеров графических обозначений и выбирается из диапазона 0.2 – 1.0мм. Рекомендуемая толщина линий связи – 0.3 – 0.4мм. В пределах схемы все линии связи должны быть изображены одинаковой толщины. Допускается использование нескольких (не более трех) различных по толщине линий связи для выделения функциональных групп в пределах изделия.

Правило 6. 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.

Правило 7. При указании около условных графических обозначений номиналов элементов (резисторов, конденсаторов) допускается применять упрощенный способ обозначения единиц измерения:

Рисунок 7.3 – К правилу 7

Правило 8. Расстояние между линиями связи, между линей связи и УГО элемента, а так же краем листа должно быть не менее 5мм.

Для начала этих восьми правил вполне достаточно, чтобы научиться правильно составлять простые электрические принципиальные схемы. В мы рассматривали источники питания электрических схем, в частности, «сухие» элементы и аккумуляторные батареи, а в уроке 6 была рассмотрена лампа накаливания в качестве потребителя электрической энергии. Давайте исходя из описанных выше правил попробуем составить простейшую принципиальную схему, состоящую из трех элементов: источника (аккумуляторная батарея), приемника (лампа накаливания) и выключателя. Но сначала приведем УГО этих элементов:

А теперь последовательно включим эти элементы, собрав электрическую цепь:

Рисунок 7.4 – Первая принципиальная электрическая схема

Контакт SA1 называется нормально разомкнутым контактом, потому что в изначальном положении он разомкнут и ток через него не течет. При замыкании SA1 (например, это может быть выключатель, которым мы все зажигаем дома свет) лампа HL1 загорится, подпитываясь энергией батареи GB1, и гореть она будет до тех пор, пока не разомкнется ключ SA1, либо не кончится заряд аккумулятора.
Данная схема абсолютно точно и наглядно показывает последовательность соединения элементов и тип этих элементов, что исключает ошибки при сборке устройства на практике.
На сегодня пожалуй всё, еще один ужасно скучный урок на этом закончен. До скорых встреч!

Для чтения принципиальных схем необходимо знать алгоритм функционирования схемы, понимать принцип действия, аппаратов, электрооборудования на базе которых построена принципиальная схема.

Принципиальная электрическая схема - первый рабочий документ, на основании разрабатывают схемы автоматики, релейной защиты, управления и прочие

1. Чтение принципиальной схемы всегда начинают с общего ознакомления с нею и перечнем элементов, находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.

2. Выявляют по схеме напряжения, коммутационные аппараты и их нормальное нерабочее положение, а также другие устройства. Определяют по надписям на схеме их типы и виды, их назначение

3. Знакомятся с системой электропитания для выявления причин нарушения питания; определения очередности, в которой следует на схему подавать питание; оценки последствий отключений выключателей в нормальном и аварийном режиме.

4. Изучают всевозможные цепи питания каждого электроприемника: электродвигателя, РУ, силового щита, линии электропередач и пр.

Очень важно подчеркнуть, что если не придерживаться при чтении схемы определенной целенаправленности, то можно затратить много времени, ничего не решив.

Итак, изучая выбранный электроприемник, надо проследить все возможные его цепи питания от источника.

Учебный материал 2.

Вопрос 2.Условные графические и буквенные обозначения

№ ГОСТа	наименование	Графическое обозначение	Обозначение с размером	Буквенное обозначение
ГОСТ 2.755-87	Выключатель автоматический			QF
Предохранитель плавкий			FU
Контактор, магнитный пускатель			КМ
Разъединитель			QS
ГОСТ 2.721-74	Шина с отпайкой	или	-толщина линии 0,3 мм
ГОСТ 2.755-87	Рубильник			QS
	Счетчик активной электрической энергии			Р..
ГОСТ 2.723	Трансформатор тока с одной вторичной обмоткой.	или	Диаметр окружности 6 мм	ТА
ГОСТ 2.723	Резистор, сопротивление		Размеры прямоугольника 4х8	R
ГОСТ 2.732	Лампа накаливания осветительная и сигнальная. Общее обозначение.		Диаметр окружности 10 мм	ЕL
	Заземление
ГОСТ 2.755-87	Выключатель нагрузки			QW
	Кабельная линия
	Разрядник, ОПН			FV
ГОСТ 2.755-87	Выключатель силовой высоковольтный			Q
Трансформатор силовой			Т
амперметр		Диаметр окружности 10 мм	РА
Источник электрической энергии, генератор переменного тока			G

Лист с заданием 2.

Напишите названия аппаратов и их буквенное обозначение

наименование	Графическое обозначение	Буквенное обозначение
	или
	или

Вопрос 3.Схемы принципиальные электрические ТП 6(10)/0,4 кВ

Рис. 3.2.1. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.

Вопросы по схеме:

1. перечислите основные элементы схемы

3. назовите источники питания

4. назовите электропиемники

7. сколько разрядников установлено на подстанции

8. сколько предохранителей установлено на подстанции

9. сколько автоматов устоновлено на подстанции

10. опишите принцип работы схемы (нужно рассказать как питаются линии №1-n, линия освещения в нормальном и аварийном режиме)

Вариант описания работы схемы: РУ 6(10) кВ трансформаторной подстанции состоит из разъединителя на входе марки РЛНД с заземляющим ножом со стороны ТП, разрядников FV1-FV3 , выключателя нагрузки QW1 с ззаземляющим ножом со стороны трансформатора и предохранителями FU1-FU3.

РУ-0,4 кВ состоит их трех фазных и одной нулевой рабочей шины, автоматических воздушных выключателей Q1-Q n , разрядников FV4-FV6 , контактора освещения КМ1 , трансформаторов тока ТА1-ТА3

Разъединитель коммутирует только бестоковые цепи при осуществлении обслуживания и ремонтов подстанции.

Разрядники защищают оборудование подстанции от атмосферных перенапряжений, вызванных грозой.

Выключатель нагрузки с предохранителями коммутирует токовые цепи высокого напряжения ТП в нормальном и аварийных режимах; автоматические воздушные выключатели коммутируют токовые цепи низкого напряжения ТП в нормальном и аварийных режимах.

Для учета электрической энергии в РУ-0,4 кВ установлен счетчик электрической энергии РI 1, подключаемый на ввод в РУ после Q1 через трансформаторы тока ТА1-ТА3.

Линия освещения подключается на шины 0,4 кВ через автомат и контактор, для возможности автоматического управления освещением.

Электрическая связь между аппаратами ТП осуществляется со стороны ВН шинами различного профиля; со стороны НН- от трансформатора до распределительных шин: или токопроводом, или шинами; от распределительных шин до ЭП- кабельными выходами.

Нуль трансформатора соединен с нулевой распределительной шиной, для возможности получения фазного напряжения.

Рис. 3.2.2. Схема принципиальная электрическая трехлинейная двухтрансформаторного ТП.

Вопросы по схеме:

1. перечислите основные элементы схемы и укажите их количество

2. назовите линии связи аппаратов и устройств

3. назовите источники питания

4. назовите электропиемники

5. назовите первичное напряжение трансформатора

6. назовите возможное вторичное напряжение

7. опишите принцип работы схемы

Рис. 3.2.3. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.

Вопросы по схеме:

1. сравните рисунок 3.2.1 и 3.2.3

2. перечислите основные элементы схемы РУ высшего напряжения и назовите их количество

3. перечислите основные элементы схемы РУ низшего напряжения и назовите их количество

4. назовите источники питания

5. назовите электропиемники

8. опишите принцип работы схемы

Рис. 3.2.4. Схема принципиальная электрическая трехлинейная однотрансформаторного ТП.

Вопросы по схеме:

2. перечислите основные элементы схемы, назовите их количество

3. расшифруйте абривиатуру

4. назовите источники питания

5. назовите электропиемники

6. назовите первичное напряжение трансформатора

7. назовите возможное вторичное напряжение

8. попытайтесь понять как работает управление уличным освещением

9. опишите принцип работы схемы

Рис. 3.2.5. Схема принципиальная электрическая однолинейная двухтрансформаторного ТП.

Вопросы по схеме:

1. -изучите все обозначения и надписи на схеме

2. -перечислите основные элементы схемы РУ ВН

3. -перечислите основные элементы схемы РУ НН

4. -каково назначение QS7. QS8?

5. -что обозначает линия соединяющая рабочие ножи и ножи заземления QS

6. -для чего нужен QF3?

7. -назовите первичное напряжение трансформатора

8. -назовите возможное вторичное напряжение

9. -сколько отходящих линий можно присоединить к ТП

10. -в чем разница между трехлинейной и однолинейной схемой

11. -опишите принцип работы схемы

Рис. 3.2.5. Схема принципиальная электрическая трансформаторной подстанции.

Лист с заданием 3.

1. Составьте план в соответствии с которым будете описывать работу схемы рис.3.2.5

2. Опишите работу схемы рис 3.2.5.

Учебный материал 3.

Вопрос 3. . Схемы принципиальные электрические 35-330/6 (10) кВ

Рис. 3.2.6. Схема принципиальная электрическая РУ-35 кВ.

Задание;

1. Сколько блоков содержит РУ?

2. Изучите все надписи и найдите их на схеме

3. Перечислите все оборудование и аппараты, назовите их количество и назначение

4. Опишите схему

Рис. 3.2.7. Схема принципиальная электрическая КРУ-6(10) кВ.

Вопросы по схеме:

1. изучите все обозначения и надписи на схеме

2. перечислите основные элементы схемы и назовите их количество

3. найдите распределительные шины

4. сколько секций содержат шины?

5. назовите источники питания

6. назовите назначение каждой ячейки

7. Что такое секция?

8. Что такое камера?

9. что такое ячейка?

Задание: ЧТО ЭТО?

А ЭТО???

Лист с заданием 4. «Проверка степени усвоения изученной информации»

Опишите работу схемы

Рис. 3.2.8. Схема принципиальная электрическая РУ-35 кВ двухтрансформаторной ТП

Домашнее задание

1.Составить схему однотрансформаторной подстанции с учетом следующих данных: источник питания: воздушная линия 110 кВ. Электроприемники: 2 электродвигателя с номинальным напряжением 10 кВ, две отходящие ВЛ-10.

Литература

1.Конюхова Е.А.Электроснабжение объектов.-М.:Издательство «Мастерство», 2002

Терминологический словарь

Выключатель- приспособление для выключения и включения электрического тока(сл. Ушакова)

Заземляющий нож- контакт аппарата соединенный с землей

Камера- изолированное помещение специального назначения

Отходящая линия- ВЛ или КЛ присоединенная к ТП-переносит электрическую энергию потребителю

Ограничитель перенапряжений- дополнительные, повышенные напряжения, вызванные прямым попаданием молнии в ЭУ или частыми коммутациями отводит в землю

Предохранитель- отключает повышенный ток путем перегорания плавкой вставки

Разъединитель- коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения участков электрической сети свыше напряжением1 кВ, находящихся без напряжения.

Секция- часть какого-либо устройства, например часть шин РУ

Трансформатор тока- измерительный трансформатор электрический, предназначенный для подключения через него токовых цепей стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля.

Трансформатор напряжения- измерительный трансформатор электрический, предназначенный для через него цепей напряжения стандартных измерительных приборов и устройств автоматического управления и контроля.

Шина- медная, алюминиевая, реже стальная полоса, служащая для распределения электрической энергии

Ячейка- небольшой (минимальный) элемент РУ

Учимся читать принципиальные электрические схемы

О том, как читать принципиальные схемы я уже рассказывал в первой части . Теперь хотелось бы раскрыть данную тему более полно, чтобы даже у новичка в электронике не возникало вопросов. Итак, поехали. Начнём с электрических соединений.

Не секрет, что в схеме какая-либо радиодеталь, например микросхема может соединяться огромным количеством проводников с другими элементами схемы. Для того чтобы высвободить место на принципиальной схеме и убрать "повторяющиеся соединительные линии" их объединяют в своеобразный "виртуальный" жгут - обозначают групповую линию связи. На схемах групповая линия связи обозначается следующим образом.

Вот взгляните на пример.

Как видим, такая групповая линия имеет большую толщину, чем другие проводники в схеме.

Чтобы не запутаться, куда какие проводники идут, их нумеруют.

На рисунке я отметил соединительный провод под номером 8 . Он соединяет 30 вывод микросхемы DD2 и 8 контакт разъёма XP5. Кроме этого, обратите внимание, куда идёт 4 провод. У разъёма XP5 он соединяется не со 2 контактом разъёма, а с 1, поэтому и указан с правой стороны соединительного проводника. Ко 2-му же контакту разъёма XP5 подключается 5 проводник, который идёт от 33 вывода микросхемы DD2. Отмечу, что соединительные проводники под разными номерами электрически между собой не связаны, и на реальной печатной плате могут быть разнесены по разным частям платы.

Электронная начинка многих приборов состоит из блоков. А, следовательно, для их соединения применяются разъёмные соединения. Вот так на схемах обозначаются разъёмные соединения.

XP1 - это вилка (он же "Папа"), XS1 - это розетка (она же "Мама"). Всё вместе это "Папа-Мама" или разъём X1 (X2 ).

Также в электронных устройствах могут быть механически связанные элементы. Поясню, о чём идёт речь.

Например, есть переменные резисторы, в которые встроен выключатель. Об одном из таких я рассказывал в статье про переменные резисторы . Вот так они обозначаются на принципиальной схеме. Где SA1 - выключатель, а R1 - переменный резистор. Пунктирная линия указывает на механическую связь этих элементов.

Ранее такие переменные резисторы очень часто применялись в портативных радиоприёмниках. При повороте ручки регулятора громкости (нашего переменного резистора) сначала замыкались контакты встроенного выключателя. Таким образом, мы включали приёмник и сразу той же ручкой регулировали громкость. Отмечу, что электрического контакта переменный резистор и выключатель не имеют. Они лишь связаны механически.

Такая же ситуация обстоит и с электромагнитными реле . Сама обмотка реле и его контакты не имеют электрического соединения, но механически они связаны. Подаём ток на обмотку реле - контакты замыкаются или размыкаются.

Так как управляющая часть (обмотка реле) и исполнительная (контакты реле) могут быть разнесены на принципиальной схеме, то их связь обозначают пунктирной линией. Иногда пунктирную линию вообще не рисуют , а у контактов просто указывают принадлежность к реле (K1 .1) и номер контактной группы (К1.1 ) и (К1.2 ).

Ещё довольно наглядный пример - это регулятор громкости стереоусилителя. Для регулировки громкости требуется два переменных резистора. Но регулировать громкость в каждом канале по отдельности нецелесообразно. Поэтому применяются сдвоенные переменные резисторы, где два переменных резистора имеют один регулирующий вал. Вот пример из реальной схемы.

На рисунке я выделил красным две параллельные линии - именно они указывают на механическую связь этих резисторов, а именно на то, что у них один общий регулирующий вал. Возможно, вы уже заметили, что эти резисторы имеют особое позиционное обозначение R4.1 и R4.2 . Где R4 - это резистор и его порядковый номер в схеме, а 1 и 2 указывают на секции этого сдвоенного резистора.

Также механическая связь двух и более переменных резисторов может указываться пунктирной линией, а не двумя сплошными.

Отмечу, что электрически эти переменные резисторы не имеют контакта между собой. Их выводы могут быть соединены только в схеме.

Не секрет, что многие узлы радиоаппаратуры чувствительны к воздействию внешних или "соседствующих" электромагнитных полей. Особенно это актуально в приёмопередающей аппаратуре. Чтобы защитить такие узлы от воздействия нежелательных электромагнитных воздействий их помещают в экран, экранируют. Как правило, экран соединяют с общим проводом схемы. На схемах это отображается вот таким образом.

Здесь экранируется контур 1T1 , а сам экран изображается штрих-пунктирной линией, который соединён с общим проводом. Экранирующим материалом может быть алюминий, металлический корпус, фольга, медная пластина и т.д.

А вот таким образом обозначают экранированные линии связи. На рисунке в правом нижнем углу показана группа из трёх экранированных проводников.

Похожим образом обозначается и коаксиальный кабель. Вот взгляните на его обозначение.

В реальности экранированый провод (коаксиальный) представляет собой проводник в изоляции, который снаружи покрыт или обмотан экраном из проводящего материала. Это может быть медная оплётка или покрытие из фольги. Экран, как правило, соединяют с общим проводом и тем самым отводят электромагнитные помехи и наводки.

Повторяющиеся элементы.

Бывают нередкие случаи, когда в электронном устройстве применяются абсолютно одинаковые элементы и загромождать ими принципиальную схему нецелесообразно. Вот, взгляните на такой пример.

Здесь мы видим, что в схеме присутствуют одинаковые по номиналу и мощности резисторы R8 - R15. Всего 8 штук. Каждый из них соединяет соответствующий вывод микросхемы и четырёхразрядный семисегментный индикатор. Чтобы не указывать эти повторяющиеся резисторы на схеме их просто заменили жирными точками.

Ещё один пример. Схема кроссовера (фильтра) для акустической колонки. Обратите внимание на то, как вместо трёх одинаковых конденсаторов C1 - C3 на схеме указан лишь один конденсатор , а рядом отмечено количество этих конденсаторов. Как видно из схемы, данные конденсаторы необходимо соединить параллельно , чтобы получить общую ёмкость 3 мкФ.

Аналогично и с конденсаторами C6 - C15 (10 мкФ) и C16 - C18 (11,7 мкФ). Их необходимо соединить параллельно и установить на место обозначенных конденсаторов.

Следует отметить, что правила обозначения радиодеталей и элементов на схемах в зарубежной документации несколько иные. Но, человеку, получившему хотя бы базовые знания по данной теме разобраться в них будет гораздо проще.

Электрическая схема являет собой детальный рисунок с указанием всех электронных деталей и комплектующих, которые связаны проводниками. Знание принципа функционирования электрических цепей является залогом грамотно собранного электроприбора. То есть сборщик должен знать, как обозначаются на схеме электронные элементы, какие значки, буквенные или цифровые символы им соответствуют. В материале разберемся в ключевых обозначениях и основах, как научиться читать электрические принципиальные схемы.

Любая электрическая схема включается ряд деталей, состоящих из более мелких элементов. Приведем в качестве примера электрический утюг, который содержит внутри нагревательный элемент, датчик температуры, лампочки, предохранители, а также имеет провод с вилкой. В прочих бытовых приборах предусмотрена усовершенствованная конфигурация с автоматическими выключателями, электромоторами, трансформаторами, а между ними имеются соединители для полноценного взаимодействия компонентов прибора и выполнения предназначения каждого из них.

Поэтому часто возникает проблема, как научиться расшифровывать электрические схемы, в которых содержатся графические обозначения. Принципы чтения схем важны для тех, кто занимается электромонтажом, ремонтом бытовой техники, подключением электрических устройств. Знание принципов чтения электросхем необходимо, чтобы понимать взаимодействие элементов и функционирования приборов.

Виды электрических схем

Все электрические схемы представлены в виде изображения или чертежа, где наряду с оборудованием указаны звенья электроцепи. Схемы отличаются по назначению, на основании чего разработана классификация разных электрических схем:

• первичные и вторичные цепи.

Первичные цепи создаются для подачи основного электрического напряжения от источника тока к потребителям. Они генерируют, трансформируют и распределяют при передаче электроэнергию. Такие цепи предполагают наличие основной схемы и цепей для различных нужд.

Во вторичных цепях напряжение не выше 1 кВт, они используются для обеспечения задач автоматики, управления и защиты. Благодаря вторичным цепям выполняется контроль расхода и учета электроэнергии;

• однолинейные, полнолинейные.

Полнолинейные схемы разработаны для применения в трехфазных цепях, они отображают подсоединенные по всем фазам устройства.

Однолинейные схемы показывают только приборы на средней фазе;

• принципиальные и монтажные.

Принципиальная общая электрическая схема подразумевает указание только ключевых элементов, на ней не указываются второстепенные детали. Благодаря этому схемы просты и понятны.

На монтажных схемах нанесено более детальное изображение, поскольку именно такие схемы используются для фактического монтажа всех элементов электросети.

Развернутые схемы с указанием второстепенных цепей помогают выделить вспомогательные электрические цепи, участки с отдельной защитой.

Обозначения в схемах

Электрические схемы состоят из элементов и комплектующих, обеспечивающих протекание электрического тока. Все элементы разделяются на несколько категорий:

• устройства, генерирующие электроэнергию – источники питания;
• преобразователи электротока в иные виды энергии – выступают потребителями;
• детали, ответственные за передачу электроэнергии от источника к приборам. Также в данную категорию включены трансформаторы и стабилизаторы, обеспечивающие стабильность напряжения в сети.

Для каждого элемента предусмотрено конкретное графическое обозначение на схеме. Помимо ключевых обозначений, на схемах указываются линии передачи электроэнергии. Участки электроцепи, по которым идет одинаковый ток, называются ветвями, а в местах их соединения на схеме ставятся точки для обозначения соединительных узлов.

Контур электроцепи предполагает замкнутый путь движения электротока по нескольким ветвям. Наиболее простая схема состоит из одного контура, а для более сложных приборов предусмотрены схемы с несколькими контурами.

На электрической схеме каждому элементу и соединению соответствует значок или обозначение. Для отображения выводов изоляции применяются однолинейные и многолинейные схемы, число линий в которых определяется числом выводов. Иногда для удобства чтения и понимания схем применяются смешанные рисунки, к примеру, изоляция статора описана развернуто, а изоляция ротора – в общем виде.

Обозначения трансформаторов в электрических схемах рисуются в общем или развернутом виде, однолинейным и многолинейным методами. Непосредственно от детализации изображения зависит метод отображения на схеме приборов, их выводов, соединений и узлов. Так, в трансформаторах тока первичная обмотка отражается толстой линией с точками. Вторичная обмотка может отображаться окружностью при стандартной схеме или двумя полуокружностями в случае развернутой схемы.

Прочие элементы отображаются на схемах следующими обозначениями:

• контакты разделяются на замыкающие, размыкающие и переключатели, которые обозначаются разными знаками. При необходимости контакты могут быть указаны в зеркальном отражении. Основание подвижной части указывается как незаштрихованная точка;
• выключатели – их основанию соответствует точка, а для автоматических выключателей прорисовывается категория расцепителя. Выключатель для открытой установки, как правило, имеет отдельное обозначение;
• предохранители, резисторы постоянного сопротивления и конденсаторы. Предохранительные элементы изображаются в виде прямоугольника с отводами, постоянные резисторы могут быть обозначены с отводами или без. Подвижный контакт рисуется стрелкой. Электролитические конденсаторы обозначаются в зависимости от полярности;
• полупроводники. Простые диоды с р-п-переходом показываются в виде треугольника и перекрестной линией электроцепи. Треугольник обозначает анод, а линия – катод;
• лампу накаливания и другие осветительные элементы обычно обозначают

Понимание данных значков и обозначений делает чтение электрических схем простым. Поэтому прежде чем приступать к электромонтажу или разборке бытовых приборов, рекомендуем ознакомиться с основными условными обозначениями.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема электроцепи отображает все детали и звенья, между которыми протекает ток через проводники. Такие схемы являются базой для разработки электрических приборов, поэтому чтение и понимание электрических схем является обязательным для любого электрика.

Грамотное понимание схем для начинающих дает возможность понять принципы их составления и правильного соединения всех элементов в электрической цепи для достижения ожидаемого результата. Чтобы правильно читать даже сложные схемы, необходимо изучить основные и второстепенные изображения, условные знаки элементов. Условные знаки обозначают общую конфигурацию, специфику и назначение детали, что позволяет составить полноценную картину прибора при чтении схемы.

Начинать ознакомление со схемами можно с небольших приборов, таких как конденсаторы, динамики, резисторы. Более сложны для понимания схемы полупроводниковых электронных деталей в виде транзисторов, симисторов, микросхем. Так в биполярных транзисторах предусмотрены как минимум три вывода (базовый, коллектор и эмиттер), что требует большего количества условных обозначений. Благодаря большому количеству разных знаков и рисунков можно выявить индивидуальные характеристики элемента и его специфику. В обозначениях зашифрована информация, позволяющая выяснить структуру элементов и их особые характеристики.

Часто условные обозначения имеют вспомогательные уточнения – возле значков имеются латинские буквенные обозначения для детализации. С их значениями также рекомендуется ознакомиться перед началом работы со схемами. Также возле букв часто имеются цифры, отображающие нумерацию или технические параметры элементов.

Итак, чтобы научиться читать и понимать электрические схемы, нужно ознакомиться с условными обозначениями (рисунками, буквенными и цифровыми символами). Это позволит получать информацию из схемы касательно структуры, конструкции и назначения каждого элемента. То есть для понимания схем нужно изучить основы радиотехники и электроники.

Как научиться читать принципиальные схемы

Те, кто только начал изучение электроники сталкиваются с вопросом: «Как читать принципиальные схемы?» Умение читать принципиальные схемы необходимо при самостоятельной сборке электронного устройства и не только. Что же представляет собой принципиальная схема? Принципиальная схема – это графическое представление совокупности электронных компонентов, соединённых токоведущими проводниками. Разработка любого электронного устройства начинается с разработки его принципиальной схемы.

Именно на принципиальной схеме показано, как именно нужно соединять радиодетали, чтобы в итоге получить готовое электронное устройство, которое способно выполнять определённые функции. Чтобы понять, что же изображено на принципиальной схеме нужно, во-первых знать условное обозначение тех элементов, из которых состоит электронная схема. У любой радиодетали есть своё условное графическое обозначение – УГО . Как правило, оно отображает конструктивное устройство или назначение. Так, например, условное графическое обозначение динамика очень точно передаёт реальное устройство динамика . Вот так динамик обозначается на схеме.

Согласитесь, очень похоже. Вот так выглядит условное обозначение резистора .

Обычный прямоугольник, внутри которого может указываться его мощность (В данном случае резистор мощностью 2 Вт, о чём свидетельствует две вертикальные черты). А вот таким образом обозначается обычный конденсатор постоянной ёмкости.

Это достаточно простые элементы. А вот полупроводниковые электронные компоненты, вроде транзисторов, микросхем, симисторов имеют куда более изощрённое изображение. Так, например, у любого биполярного транзистора не менее трёх выводов: база, коллектор, эмиттер. На условном изображении биполярного транзистора эти выводы изображены особым образом. Чтобы отличать на схеме резистор от транзистора, во-первых надо знать условное изображение этого элемента и, желательно, его базовые свойства и характеристики. Поскольку каждая радиодеталь уникальна, то в условном изображении графически может быть зашифрована определённая информация. Так, например, известно, что биполярные транзисторы могут иметь разную структуру: p-n-p или n-p-n . Поэтому и УГО транзисторов разной структуры несколько отличаются. Взгляните...

Поэтому, перед тем, как начать разбираться в принципиальных схемах, желательно познакомиться с радиодеталями и их свойствами. Так будет легче разобраться, что же всё-таки изображено на схеме.

На нашем сайте уже было рассказано о многих радиодеталях и их свойствах, а также их условном обозначении на схеме. Если забыли – добро пожаловать в раздел «Старт» .

Кроме условных изображений радиодеталей на принципиальной схеме указывается и другая уточняющая информация. Если внимательно посмотреть на схему, то можно заметить, что рядом с каждым условным изображением радиодетали стоят несколько латинских букв, например, VT , BA , C и др. Это сокращённое буквенное обозначение радиодетали. Сделано это для того, чтобы при описании работы или настройки схемы можно было ссылаться на тот или иной элемент. Не трудно заметь, что они ещё и пронумерованы, например, вот так: VT1, C2, R33 и т.д.

Понятно, что однотипных радиодеталей в схеме может быть сколь угодно много. Поэтому, чтобы упорядочить всё это и применяется нумерация. Нумерация однотипных деталей, например резисторов, ведётся на принципиальных схемах согласно правилу «И». Это конечно, лишь аналогия, но довольно наглядная. Взгляните на любую схему, и вы увидите, что однотипные радиодетали на ней пронумерованы начиная с левого верхнего угла, затем по порядку нумерация идёт вниз, а затем снова нумерация начинается сверху, а затем вниз и так далее. А теперь вспомните, как вы пишите букву «И». Думаю, с этим всё понятно.

Что же ещё рассказать о принципиальной схеме? А вот что. На схеме радом с каждой радиодеталью указывается её основные параметры или типономинал. Иногда эта информация выносится в таблицу, чтобы упростить для восприятия принципиальную схему. Например, рядом с изображением конденсатора, как правило, указывается его номинальная ёмкость в микрофарадах или пикофарадах. Также может указываться и номинальное рабочее напряжение, если это важно.

Рядом с УГО транзистора обычно указывается типономинал транзистора, например, КТ3107, КТ315, TIP120 и т.д. Вообще для любых полупроводниковых электронных компонентов вроде микросхем, диодов, стабилитронов, транзисторов указывается типономинал компонента, который предполагается для использования в схеме.

Для резисторов обычно указывается всего лишь его номинальное сопротивление в килоомах, омах или мегаомах. Номинальная мощность резистора шифруется наклонными чёрточками внутри прямоугольника. Также мощность резистора на схеме и на его изображении может и не указываться. Это означает, что мощность резистора может быть любой, даже самой малой, поскольку рабочие токи в схеме незначительны и их может выдержать даже самый маломощный резистор, выпускаемый промышленностью.

Вот перед вами простейшая схема двухкаскадного усилителя звуковой частоты. На схеме изображены несколько элементов: батарея питания (или просто батарейка) GB1 ; постоянные резисторы R1 , R2 , R3 , R4 ; выключатель питания SA1 , электролитические конденсаторы С1 , С2 ; конденсатор постоянной ёмкости С3 ; высокоомный динамик BA1 ; биполярные транзисторы VT1 , VT2 структуры n-p-n . Как видите, с помощью латинских букв я ссылаюсь на конкретный элемент в схеме.

Что мы можем узнать, взглянув на эту схему?

Любая электроника работает от электрического тока, следовательно, на схеме должен указываться источник тока, от которого питается схема. Источником тока может быть и батарейка и электросеть переменного тока или же блок питания.

Итак. Так как схема усилителя питается от батареи постоянного тока GB1, то, следовательно, батарейка обладает полярностью: плюсом «+» и минусом «-». На условном изображении батареи питания мы видим, что рядом с её выводами указана полярность.

Полярность. О ней стоит упомянуть отдельно. Так, например, электролитические конденсаторы C1 и C2 обладают полярностью. Если взять реальный электролитический конденсатор , то на его корпусе указывается какой из его выводов плюсовой, а какой минусовой. А теперь, самое главное. При самостоятельной сборке электронных устройств необходимо соблюдать полярность подключения электронных деталей в схеме. Несоблюдение этого простого правила приведёт к неработоспособности устройства и, возможно, другим нежелательным последствиям. Поэтому не ленитесь время от времени поглядывать на принципиальную схему, по которой собираете устройство.

На схеме видно, что для сборки усилителя понадобятся постоянные резисторы R1 - R4 мощностью не менее 0,125 Вт. Это видно из их условного обозначения.

Также можно заметить, что резисторы R2* и R4* отмечены звёздочкой * . Это означает, что номинальное сопротивление этих резисторов нужно подобрать с целью налаживания оптимальной работы транзистора. Обычно в таких случаях вместо резисторов, номинал которых нужно подобрать, временно ставится переменный резистор с сопротивлением несколько больше, чем номинал резистора, указанного на схеме. Для определения оптимальной работы транзистора в данном случае в разрыв цепи коллектора подключается миллиамперметр. Место на схеме, куда необходимо подключить амперметр указано на схеме вот так. Тут же указан ток, который соответствует оптимальной работе транзистора.

Напомним, что для замера тока, амперметр включается в разрыв цепи.

Далее включают схему усилителя выключателем SA1 и начинают переменным резистором менять сопротивление R2* . При этом отслеживают показания амперметра и добиваются того, чтобы миллиамперметр показывал ток 0,4 - 0,6 миллиампер (мА). На этом настройка режима транзистора VT1 считается завершённой. Вместо переменного резистора R2*, который мы устанавливали в схему на время наладки, ставится резистор с таким номинальным сопротивлением, которое равно сопротивлению переменного резистора, полученного в результате наладки.

Каков вывод из всего этого длинного повествования о налаживании работы схемы? А вывод таков, что если на схеме вы видите какую-либо радиодеталь со звёздочкой (например, R5* ), то это значит, что в процессе сборки устройства по данной принципиальной схеме потребуется налаживать работу определённых участков схемы. О том, как налаживать работу устройства, как правило, упоминается в описании к самой принципиальной схеме.

Если взглянуть на схему усилителя, то также можно заметить, что на ней присутствует вот такое условное обозначение.

Этим обозначением показывают так называемый общий провод . В технической документации он называется корпусом. Как видим, общим проводом в показанной схеме усилителя является провод, который подключен к минусовому "-" выводу батареи питания GB1. Для других схем общим проводом может быть и тот провод, который подключен к плюсу источника питания. В схемах с двуполярным питанием, общий провод указывается обособленно и не подключен ни к плюсовому, ни к минусовому выводу источника питания.

Зачем "общий провод" или "корпус" указывается на схеме?

Относительно общего провода проводятся все измерения в схеме, за исключением тех, которые оговариваются отдельно, а также относительно его подключаются периферийные устройства. По общему проводу течёт общий ток, потребляемый всеми элементами схемы.

Общий провод схемы в реальности часто соединяют с металлическим корпусом электронного прибора или металлическим шасси, на котором крепятся печатные платы.

Стоит понимать, что общий провод это не то же самое, что и "земля". "Земля " - это заземление, то есть искусственное соединение с землёй посредством заземляющего устройства. Обозначается оно на схемах так.

В отдельных случаях общий провод устройства подключают к заземлению.

Как уже было сказано, все радиодетали на принципиальной схеме соединяются с помощью токоведущих проводников. Токоведущим проводником может быть медный провод или же дорожка из медной фольги на печатной плате. Токоведущий проводник на принципиальной схеме обозначается обычной линией. Вот так.

Места пайки (электрического соединения) этих проводников между собой, либо с выводами радиодеталей изображаются жирной точкой. Вот так.

Стоит понимать, что на принципиальной схеме точкой указывается только соединение трёх и более проводников или выводов. Если на схеме показывать соединение двух проводников, например, вывода радиодетали и проводника, то схема была бы перегружена ненужными изображениями и при этом потерялась бы её информативность и лаконичность. Поэтому, стоит понимать, что в реальной схеме могут присутствовать электрические соединения, которые не указаны на принципиальной схеме.

В следующей части речь пойдёт о соединениях и разъёмах, повторяющихся и механически связанных элементах, экранированных деталях и проводниках. Жмите "Далее "...