Как читать электромонтажные схемы. Как научится читать электронные схемы

Современное электрическое оборудование в своей работе использует многочисленные технологические процессы, протекающие по различным алгоритмам. Работнику, занимающемуся его эксплуатацией, обслуживанием, монтажом, наладкой и ремонтом, необходимо иметь достоверную информацию обо всех их особенностях.

Предоставление происходящих событий в графическом виде с обозначением каждого элемента определённым, стандартным способом, значительно облегчает этот процесс, позволяет передавать замыслы разработчиков другим специалистам в понятной форме.

Назначение

Электрические схемы создаются для электриков всех специальностей, имеют различные особенности оформления. Среди способов их классификации используется деление на:

принципиальные;

монтажные.

Оба типа схем взаимосвязаны. Они дополняют информацию друг у друга, выполняются по единым стандартам, понятным всем пользователям, имеют отличия по назначению:

принципиальные электрические схемы создаются для показа принципов работы и взаимодействия составляющих элементов в порядке очередности их срабатывания. Они демонстрируют логику, заложенную в технологию применяемой системы;

монтажные схемы изготавливаются как чертежи или эскизы частей электрооборудования, по которым выполняется сборка, монтаж электроустановки. Они учитывают расположение, компоновку составных частей и отображают все электрические связи между ними.

Монтажные схемы создаются на основе принципиальных и содержат всю необходимую информацию по производству монтажа электроустановки, включая выполнение электрических соединений. Без их использования создать качественно, надежно и понятно для всех специалистов электрические подключения современного оборудования невозможно.

Показанная на фотографии панель защит соединяется многочисленными кабелями с измерительными трансформаторами тока и напряжения, силовым исполнительным оборудованием, удалёнными на сотни метров между собой. Правильно собрать ее можно только по хорошо подготовленной монтажной схеме.

Как создаются монтажные электрические схемы

Вначале разработчик создает принципиальную схему, на которой показывает все применяемые им элементы и способы их подключения проводами.

Пример простого подключения двигателя постоянного тока к силовой цепи с помощью контактора К, и двух кнопок Кн1 и Кн2 демонстрирует этот способ.

Мощные силовые нормально разомкнутые контакты контактора 1-2 и 3-4 позволяют управлять работой электродвигателя М, а 5-6 применяется для создания цепи самоудержания обмотки А-Б под напряжением после нажатия и отпускания кнопки Кн1 «Пуск» с замыкающим контактом 1-3.

Кнопка Кн2 «Стоп» своим размыкающим контактом снимает питание с обмотки контактора К.

На электродвигатель подается положительный потенциал напряжения «+» по проводу, промаркированному цифрой «1» и «—» — «2». Остальные провода обозначены цифрами «5» и «6». Способ их маркировки может быть и другим, например, с добавлением букв и символов.

Таким способом на принципиальной схеме показываются все контакты обмоток, коммутационных аппаратов и соединительные провода. Также могут обозначаться другие необходимые для работы сведения.

После того, как принципиальная электрическая схема создана под нее разрабатывается монтажная. На ней изображаются те элементы, которые задействованы в работе. Причем могут показываться как все существующие контакты коммутационных аппаратов, кнопок (пример Кн1 и Кн2), контакторов и реле, так и только используемые в рассматриваемом случае (пример контактора К) для упрощения восприятия.

Все монтажные единицы нумеруются с присвоением индивидуального номера каждой позиции. Например, на нашей схеме обозначены:

01 — клеммник подключения силовых цепей;

02 — контакты электродвигателя;

03 — контактор;

04 — кнопка «Пуск»;

05 — кнопка «Стоп».

Контакты кнопок, реле, пускателей и всех электрических элементов схемы нумеруются на корпусе каждого прибора или указываются определенным положением в технической документации.

Изображения проводов выполняются линиями прямого направления и маркируются тем же способом, как и на принципиальной схеме. В рассматриваемом варианте им присвоены номера 1, 2, 5, 6.

Во время сборки сложных цепей удобно работать сразу с монтажной и принципиальной схемами. Они дополняют общую информацию, которую бывает сложно удержать в памяти.

При этом следует понимать, что изображенные на бумаге задумки должны быть воплощены на реальном оборудовании и так же хорошо, наглядно читаться, быть информативными. С этой целью любой элемент подписывается, обозначается, маркируется.

Обозначения приборов и аппаратов

С лицевой стороны панелей, шкафов управления делаются надписи, поясняющие оперативному персоналу назначение каждого электрического устройства, а у коммутационных аппаратов — положение переключающего органа, соответствующее каждому режиму.

Ключи и кнопки подписываются по совершаемому действию, например, «Пуск», «Стоп», «Тест». На сигнальных лампочках указывается характер воздействующего сигнала, например, «Блинкер не поднят».

С обратной стороны панели против каждого элемента размещается наклейка (обычно круглой формы) с указанием дробью монтажной позиции согласно схемы вверху и краткого обозначения по схеме монтажа внизу, например, 019/HL3 — для лампы сигнализации.

Обозначения проводов

При монтаже оборудования на каждое окончание провода надевают кембрики подписанные устойчивыми к выгоранию на свету и несмываемыми чернилами, обозначающими принятую маркировку. Их подключаются к указанным клеммам. Когда в обозначении встречаются только цифры «0», «9». «6», то после них ставят точку, исключающую неправильное прочтение информации при рассмотрении надписи с обратной стороны.

Для простого оборудования этого приема бывает достаточно.

На сложных и разветвленных системах добавляют обратный адрес конца. Он состоит из двух частей:

1. вначале идет нумерация позиционного обозначения элемента, подключаемого на обратной стороне;

Например, на клемме 2 кнопки Кн2 должен быть подключен провод с надетым кембриком, подписанным 5—04—3. Эта надпись расшифровывается:

5 — маркировка провода по монтажной и принципиальной схеме;

04 — номер монтажной единицы кнопки «Пуск»;

3 — № клеммы Кн1.

Последовательность чередования, как и применение скобок или других разделителей обозначений может меняться, но, важно ее делать однообразно на всех участках электроустановки. Маркировка должна быть выполнена в строгом соответствии с рабочими чертежами и монтажной схемой.

Для информации: раньше маркировка концов проводов выполнялась:

надеванием фарфоровых наконечников с нанесением обозначений масляными красками;

подвешиванием алюминиевых жетонов с отчеканенной информацией;

закреплением картонных бирок с надписями тушью или карандашами;

другими доступными способами.

Монтажную схему может дополнять или заменять таблица соединений проводов. Она указывает:

маркировку каждого провода;

начало его подключения;

обратный конец;

марку, тип металла, площадь поперечного сечения;

другие сведения.

Обозначения кабелей

Обязательным элементом каждой электроустановки является кабельный журнал, создаваемый для каждого индивидуального присоединения на сложных участках или один общий для нескольких простых. В нем содержится полная информация о каждом подключении кабеля.

Например, с силовыми секционированными шинами и выключателями, управляющими работой 25 воздушных ЛЭП создается монтажное присоединение для каждой ВЛ. Ему присваивается индивидуальный номер, который указывается в документации и на оборудовании.

Линии №19 из этого ОРУ дается оперативное диспетчерское название по основному населенному пункту питания и монтажное обозначение, например, 19-СЛ, которое проставляется на всем оборудовании, включая вторичные кабельные сети этой ВЛ на подстанции.

Кроме принадлежности кабеля к линии в кабельном журнале и на оборудовании указывается его атрибут по назначению, например:

измерительным цепям тока или напряжения;

схеме автоматики или управления;

• сигнализации;

  блокировке;

  другим вторичным устройствам.

При монтаже электрических схем могут использоваться кабельные линии различной протяженности. На входе в панель или шкаф их количество может быть довольно большим. Все они маркируются по обоим концам, а также при переходах через стены здания и другие строительные конструкции.

На кабель вывешивается бирка с информацией, указывающей его принадлежность, назначение, марку, состав жил. При его разделке каждый провод маркируется. На кончики, подключаемые к электрической схеме, наносится информация о принадлежности к кабелю, номере коммутируемой клеммы на клеммнике и обозначение цепочки.

Свободные жилы кабеля, находящиеся в резерве, как и рабочие должны вызваниваться и маркироваться. Но, на практике это требование осуществляют довольно редко.

Особенности обозначения отдельных элементов на монтажных схемах

По местным условиям иногда отходят от общепринятых правил, облегчают вычерчивание схем и монтаж электрических цепей не в ущерб их чтению с натуры.

Чаще всего это проявляется при:

навесном монтаже деталей прямо на контактные выводы реле и приборов;

установке коротких, хорошо различимых перемычек.

Навесной монтаж

Пример установки диодов VD4 и VD5 параллельно выводам обмоток А-В у реле К3 и К4 показан на фрагменте монтажной схемы.

В этой ситуации они монтируются напрямую, без маркировки и подписей.

Перемычки

На этом же фрагменте показано установка перемычки между одноименными выводами А обмоток тех же реле.

Монтаж электрического оборудования выполняется по принципиальной и монтажной схемам, созданным по единым правилам. Он должен отвечать требованиям наглядности, доступности, информативности чтобы ремонт и эксплуатационные работы проводились быстро и качественно.

Введение

Поиск новой энергии для замены чадящих, дорогих, с низким КПД видов топлива привело к открытию свойств различных материалов накапливать, хранить, оперативно передавать и преобразовывать электричество. Два века назад были обнаружены, исследованы и описаны способы применения электроэнергии в быту и промышленности. С тех пор наука об электричестве выделилась в отдельную отрасль. Сейчас трудно представить нашу жизнь без электроприборов. Многие из нас без опаски берутся ремонтировать бытовую технику и успешно с этим справляются. Многие же боятся починить даже розетку. Вооружившись некоторыми знаниями, мы перестанем бояться электричества. Процессы, протекающие в сети, следует понимать и использовать в своих целях.
Предлагаемый курс рассчитан для начального ознакомления читателя (учащегося) с азами электротехники.

Основные электрические величины и понятия

Суть электричества состоит в том, что поток электронов движется по проводнику в замкнутой цепи от источника тока к потребителю и обратно. Перемещаясь, эти электроны выполняют определённую работу. Это явление называется – ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, а единица измерения носит имя ученого, который первым исследовал свойства тока. Фамилия ученого - Ампер.
Необходимо знать, что ток при работе нагревает, изгибает и, старается поломать провода и все по чему он протекает. Это свойство следует учитывать при расчетах цепей, т.е., чем больше ток, тем толще провода и конструкции.
Если мы разомкнем цепь, ток прекратится, но на зажимах источника тока все-таки будет какой то потенциал, всегда готовый к работе. Разность потенциалов на двух концах проводника называется НАПРЯЖЕНИЕМ (U ).
U=f1-f2.
В свое время ученый по фамилии Вольт скрупулезно изучил электрическое напряжение и дал ему подробное объяснение. В последствии единице измерения присвоили его имя.
В отличие от тока, напряжение не ломает, а прожигает. Электрики говорят - пробивает. Поэтому все провода и электрические агрегаты защищены изоляцией, и чем больше напряжение, тем толще изоляция.
Немного позже еще один знаменитый физик - Ом, тщательно экспериментируя, выявил зависимость между этими электрическими величинами и описал ее. Сейчас каждый школьник знает закон Ома I=U/R . Его можно использовать для расчета простых цепей. Накрыв пальцем величину, которую ищем – увидим как ее вычислить.
Не стоит бояться формул. Для использования электроэнергии необходимы не столько они (формулы), сколько понимание того, что происходит в электроцепи.
А происходит следующее. Произвольный сточник тока, (назовем его пока – ГЕНЕРАТОР) вырабатывает электроэнергию и по проводам передает ее потребителю (назовём его, пока словом – НАГРУЗКА). Таким образом, у нас получилась замкнутая электрическая цепь ""ГЕНЕРАТОР – НАГРУЗКА"".
Пока генератор вырабатывает энергию, нагрузка ее потребляет и работает (т.е., преобразует электрическую энергию в механическую, световую или любую другую). Поставив обычный рубильник в разрыв провода, мы можем включать и выключать нагрузку, когда нам надо. Таким образом, получаем неисчерпаемые возможности регулирования работы. Интересно то, что при выключенной нагрузке нет необходимости отключать генератор (по аналогии с другими видами энергии - тушить костер под паровым котлом, перекрывать воду на мельнице и т.п.)
Важно при этом соблюдать пропорции ГЕНЕРАТОР-НАГРУЗКА. Мощность генератора не должна быть меньше мощности нагрузки. Нельзя к слабому генератору подключать мощную нагрузку. Это все равно, что старую клячу запрячь в тяжеленную телегу. Мощность всегда можно узнать из документации на электроприбор или его маркировки на табличке, прикрепляемой к боковой или задней стенке электроприбора. Понятие МОЩНОСТЬ ввели в обиход более века назад, когда электричество вышло за пороги лабораторий и, стало применяться в быту и промышленности.
Мощность - произведение напряжения и тока. За единицу принят Ватт. Эта величина показывает, какой ток потребляет нагрузка при таком напряжении. Р=U х

Электрические материалы. Сопротивление, проводимость.

Мы уже упоминали величину под названием ОМ. Теперь остановимся на ней подробнее. Уже давно ученые обратили внимание на то, что разные материалы по-разному ведут себя с током. Одни беспрепятственно его пропускают, другие упорно ему сопротивляются, третьи пропускают его только в одну сторону, или же пропускают «на определенных условиях». После испытаний на проводимость всех возможных материалов стало понятным, что абсолютно все материалы , в той или иной степени, могут проводить ток. Для оценки «меры» проводимости вывели единицу электрического сопротивления, и назвали её ОМ, а материалы, в зависимости от их «способности» пропускать ток, разделили на группы.
Одна группа материалов это проводники . Проводники без особых потерь проводят ток. К проводникам относятся материалы, имеющие сопротивление от нуля до 100 Ом/м. Такими свойствами обладают, в основном, металлы.
Другая группа – диэлектрики . Диэлектрики тоже проводят ток, но с огромными потерями. Их сопротивление от 10000000 Ом и до бесконечности. К диэлектрикам, в своем большинстве, относятся неметаллы, жидкости и различные соединения газов.
Сопротивление 1 Ом означает, что в проводнике сечением 1 кв. мм и длиной 1 метр потеряется 1 Ампер тока..
Величина обратная сопротивлению – проводимость . Величину проводимости того или иного материала всегда можно найти в справочниках. Удельные сопротивления и проводимости некоторых материалов приведены в таблице № 1

ТАБЛИЦА № 1

МАТЕРИАЛ	Удельное сопротивление	Удельная проводимость
Алюминий
Вольфрам
Платиноиридиевый сплав
Константан
Хромоникель
Твердые изоляторы	От 10(в степени 6) и выше	10(в степени минус 6)
	10(в степени 19)	10(в степени минус 19)
	10(в степени 20)	10(в степени минус 20)
Жидкие изоляторы	От 10(в степени 10) и выше	10(в степени минус 10)
Газообразные	От 10(в степени 14) и выше	10(в степени минус 14)

Из таблицы можно видеть, что самыми проводящими материалами являются – серебро, золото, медь и алюминий. В силу высокой стоимости серебро и золото применяется только в высокотехнологичных схемах. А медь и алюминий получили широчайшее применение в качестве проводников.
Еще видно, что нет абсолютно проводящих материалов, поэтому при расчетах всегда надо учитывать, что в проводах теряется ток и падает напряжение.
Есть еще одна, довольно большая и "интересная" группа материалов – полупроводники . Проводимость этих материалов изменяется в зависимости от условий окружающей среды. Полупроводники начинают лучше или, наоборот, хуже проводить ток, если их подогреть/охладить, или осветить, или согнуть, или, например, ударить током.

Условные обозначения в электрических схемах.

Для полного понимания происходящих в цепи процессов необходимо уметь правильно читать электрические схемы. Для этого надо знать условные обозначения. С 1986 года вступил в силу стандарт, который во многом убрал разночтения в обозначениях, имеющиеся между европейскими и российскими ГОСТами. Теперь электрическую схему из Финляндии может прочитать электрик из Милана и Москвы, Барселоны и Владивостока.
В электрических схемах встречаются два вида обозначений: графические и буквенные.
Буквенные коды наиболее распространенных видов элементов представлены в таблице № 2:
ТАБЛИЦА № 2

	Устройства	Усилители, приборы телеуправления, лазеры…
	Преобразователи неэлектрических величин в электрические и наоборот (кроме источников питания), датчики	Громкоговорители, микрофоны, чувствительные термоэлектрические элементы, детекторы ионизирующих излучений, сельсины.
	Конденсаторы.
	Интегральные микросхемы, микросборки.	Устройства памяти, логические элементы.
	Разные элементы.	Осветительные устройства, нагревательные элементы.
	Разрядники, предохранители, защитные устройства.	Элементы защиты по току и напряжению, плавкие предохранители.
	Генераторы, источники питания.	Батареи, аккумуляторы, электрохимические и электротермические источники.
	Индикационные и сигнальные устройства.	Приборы звуковой и световой сигнализации, индикаторы.
	Реле контакторы, пускатели.	Реле токовые и напряжения, тепловые, времени, магнитные пускатели.
	Катушки индуктивности, дроссели.	Дроссели люминесцентного освещения.
	Двигатели.	Двигатели постоянного и переменного тока.
	Приборы, измерительное оборудование.	Показывающие и регистрирующие и измерительные приборы, счетчики, часы.
	Выключатели и разъединители в силовых схемах.	Разъединители, короткозамыкатли, автоматические выключатели (силовые)
	Резисторы.	Переменные резисторы, потенциометры, варисторы, терморезисторы.
	Коммутационные устройства в цепях управления, сигнализации и измерительных.	Выключатели, переключатели, выключатели, срабатывающие от различных воздействий.
	Трансформаторы, автотрансформаторы.	Трансформаторы тока и напряжения, стабилизаторы.
	Преобразователи электрических величин.	Модуляторы, демодуляторы, выпрямители, инверторы, преобразователи частоты.
	Электровакуумные, полупроводниковые приборы.	Электронные лампы, диоды, транзисторы, диоды, тиристоры, стабилитроны.
	Линии и элементы сверхвысокой частоты, антенны.	Волноводы, диполи, антенны.
	Контактные соединения.	Штыри, гнезда, разборные соединения, токосъемники.
	Механические устройства.	Электромагнитные муфты, тормоза, патроны.
	Оконечные устройства, фильтры, ограничители.	Линии моделирования, кварцевые фильтры.

Условные графические обозначения представлены в таблицах № 3 - № 6. Провода на схемах обозначаются прямыми линиями.
Одним из основных требований при составлении схем является простота их восприятия. Электрик, при взгляде на схему должен понять, как устроена цепь и как действует тот или иной элемент этой цепи.
ТАБЛИЦА № 3 . Условные обозначения контактных соединений

Разъемные-
неразъемные, разборные
неразъемные, неразборные

Место контакта или присоединения может располагаться на любом участке провода от одного разрыва до другого.

ТАБЛИЦА №4 . Условные обозначения включателей, выключателей, разъединителей.

	замыкающий	размыкающий
Однополюсный выключатель
Однополюсный разъединитель
Трехполюсный выключатель
Трехполюсный разъединитель
Трехполюсный разъединитель с автоматическим возвратом (сленговое название - «АВТОМАТ»)
Однополюсный разъединитель с автоматическим возвратом
Нажимной выключатель (т.н. - «КНОПКА»)
Вытяжной выключатель
Выключатель с возвратом при повторном нажатии кнопки (можно встретить в настольных или настенных светильниках)
Путевой однополюсный выключатель (также известен под именем «концевой» или «конечник»)

Вертикальные линии, пересекающие подвижные контакты, говорят, что все три контакта замыкаются (или размыкаются) одновременно от одного воздействия.
При рассмотрении схемы необходимо учитывать то, что некоторые элементы цепи чертятся одинаково, но их буквенное обозначение будет отличаться (например, контакт реле и выключатель).

ТАБЛИЦА № 5. Обозначение контактов реле контакторов

	замыкающие	размыкающие
с замедлением при срабатывании
с замедлением при возврате
с замедлением при срабатывании и при возврате

ТАБЛИЦА № 6. Полупроводниковые приборы

Стабилитрон
Тиристор
Фотодиод
Светодиод
Фоторезистор
Солнечный фотоэлемент
Транзистор
Конденсатор
Дроссель
Сопротивление

Электрические машины постоянного тока –

Асинхронные трехфазные электрические машины переменного тока –

В зависимости от буквенного обозначения эти машины будут, либо генератором, либо двигателем.
При маркировке электрических цепей соблюдают следующие требования:

1. Участки цепи, разделенные контактами аппаратов, обмотками реле, приборов, машин и другими элементами, маркируют по-разному.
2. Участки цепи, проходящие через разъемные, разборные или неразборные контактные соединения, маркируют одинаково.
3. В трехфазных цепях переменного тока фазы маркируют: «А», «В», «С», в двухфазных – «А», «В»; «В», «С»; «С», «А», а в однофазных – «А»; «В»; «С». Ноль обозначают буквой – «О».
4. Участки цепей положительной полярности маркируют нечетными числами, а отрицательной полярности – четными.
5. Рядом с условным обозначением силового оборудования на чертежах планов дробью указывают номер оборудования по плану (в числителе) и его мощность (в знаменателе), а у светильников – мощность (в числителе) и высоту установки в метрах (в знаменателе).

Необходимо понимать, что все электрические схемы показывают состояние элементов в исходном состоянии, т.е. в тот момент, когда в цепи отсутствует ток.

Электрическая цепь. Параллельное и последовательное включение.

Как уже говорилось выше, мы можем отключать нагрузку от генератора, мы можем подключать к генератору другую нагрузку, а можно подключить несколько потребителей одновременно. В зависимости от стоящих задач мы можем включить несколько нагрузок параллельно или последовательно. При этом меняется не только схема, но и характеристики цепи.

При параллельном подключении напряжение на каждой нагрузке будет одинаковой, и работа одной нагрузки не будет влиять на работу других нагрузок.

При этом, ток в каждой цепи будет разный и будет суммироваться в местах соединений.
Iобщ = I1+I2+I3+…+In
Подобным образом подключается вся нагрузка в квартире, например лампы в люстре, конфорки в электрической кухонной плите и т.п.

При последовательном включении, напряжение равными долями распределится между потребителями

В этом случае по всем включенным в цепь нагрузкам будет проходить суммарный ток и в случае выхода из строя одного из потребителей вся схема перестанет работать. Такие схемы используются в новогодних гирляндах. Кроме того, при использовании элементов разной мощности в последовательной цепи, слабые приемники просто перегорают.
Uобщ = U1 + U2 + U3 + … + Un
Мощность, при любом способе подключения, суммируется:
Робщ = Р1 + Р2 + Р3 + … + Рn.

Расчет сечения проводов.

Ток, проходя по проводам, нагревает их. Чем тоньше проводник, и чем больше проходящий через него ток, тем сильнее нагрев. При нагреве плавится изоляция провода, что может привести к короткому замыканию и пожару. Расчет тока в сети не сложен. Для этого надо мощность прибора в ваттах разделить на напряжение: I = P / U.
Все материалы имеют допустимую проводимость. Это значит, что такой ток они могут пропустить через каждый квадратный миллиметр (т.е. сечение) без особых потерь и нагрева (см. таблицу №7).

ТАБЛИЦА № 7

Сечение S (кв.мм.)	Допустимый ток I
		алюминий

Теперь, зная ток, мы без труда выбираем из таблицы нужное сечение провода и, если надо, рассчитываем диаметр провода, пользуясь простой формулой: D=V S/п х 2
Можно идти в магазин за проводом.

В качестве примера рассчитаем толщину проводов для подключения бытовой кухонной плиты: Из паспорта или по табличке на оборотной стороне агрегата узнаем мощность плиты. Допустим, мощность (P ) равна 11 кВт (11 000 Ватт). Разделив мощность на напряжение сети (в большинстве регионов России это 220 Вольт) получим ток, который будет потреблять плита: I = P / U =11000/220=50А. Если использовать медные провода, то сечение провода S должно быть не менее 10 кв. мм. (см. таблицу).
Надеюсь, читатель не обидится на меня за то, что я напомню ему о том, что сечение проводника и его диаметр, это не одно и тоже. Сечение провода равно п (Пи) умноженное на r в квадрате (п X r X r). Диаметр провода можно рассчитать, вычислив квадратный корень из сечения провода, деленного на п и умножив полученное значение на два. Понимая, что многие из нас уже подзабыли школьные постоянные, напомню, что Пи равно 3,14 , а диаметр - это два радиуса. Т.е. толщина нужного нам провода будет D = 2 X V 10 / 3,14 = 2,01 мм.

Магнитные свойства электрического тока.

Давно замечено, что при прохождении тока по проводникам возникает магнитное поле способное воздействовать на магнитные материалы. Из школьного курса физики мы, возможно, помним, что разноимённые полюса магнитов притягиваются, а одноименные отталкиваются. Это обстоятельство следует учитывать при прокладке проводок. Два провода, по которым ток течет в одну сторону, будут притягиваться друг к другу, и наоборот.
Если провод скрутить в катушку, то, при пропускании через него электрического тока, магнитные свойства проводника проявятся еще сильнее. А если в катушку вставить еще и сердечник, тогда получим мощный магнит.
В конце позапрошлого века американец Морзе изобрел устройство, которое позволяло передавать информацию на большие расстояния без помощи гонцов. Аппарат этот основан, на способности тока возбуждать магнитное поле вокруг катушки. Подавая на катушку питание от источника тока, в ней возникает магнитное поле, притягивающее подвижный контакт, который замыкает цепь другой такой же катушки, и т.д. Таким образом, находясь на значительном расстоянии от абонента можно без особых проблем передавать закодированные сигналы. Это изобретение получило широкое применение, как в связи, так в быту и промышленности.
Описанное устройство уже давно устарело и почти не используется на практике. На смену ему пришли мощные информационные системы, но в основе своей все они продолжают работать по тому же принципу.

Мощность любого двигателя несоизмеримо выше мощности катушки реле. Поэтому провода к основной нагрузке толще, чем к управляющим аппаратам.
Введём понятие силовых цепей и цепей управления. К силовым цепям относятся все ведущие к нагрузке ток части цепи (провода, контакты, измерительные и контролирующие приборы). На схеме они выделены цветом.

Все провода и аппаратура управления, контроля и сигнализации относятся к цепям управления. На схеме они выделены отдельно. Бывает что нагрузка не очень велика или особо не выражена. В таких случаях цепи условно делят по силе тока в них. Если ток превышает 5 Ампер – цепь силовая.

Реле. Контакторы.

Важнейшим элементом, упоминавшегося уже аппарата Морзе является РЕЛЕ .
Это устройство интересно тем, что на катушку можно подать относительно слабый сигнал, который преобразуется в магнитное поле и замыкает другой, более мощный, контакт, или группу контактов. Некоторые из них могут не замыкаться, а, наоборот, размыкаться. Это тоже нужно для разных целей. На чертежах и схемах это изображается так:

А читается следующим образом: при подаче питания на катушку реле - К контакты: К1, К2, К3, и К4 замыкаются, а контакты: К5,К6,К7 и К8 – размыкаются. Важно помнить, что на схемах показываются только те контакты, которые будут задействованы, не смотря на то, что реле может иметь большее количество контактов.
На принципиальных схемах показывается именно принцип построения сети и её работы, поэтому контакты и катушка реле не рисуются вместе. В системах, где много функциональных устройств, основную трудность представляет то, как правильно найти соответствующие катушкам контакты. Но с приобретением опыта эта проблема решается проще.
Как мы уже говорили ток и напряжение, разные материи. Ток, сам по себе, очень силен и, надо приложить немалые усилия, что бы его отключить. При отключении цепи (электрики говорят – коммутации ) возникает большая дуга, которая может зажечь материал.
При силе тока I=5А, возникает дуга длинной 2 см. При больших токах размеры дуги достигают чудовищных размеров. Приходится применять специальные меры, чтобы не расплавить материал контактов. Одна из таких мер - ""дугогасительные камеры" ".
Эти устройства ставят у контактов на силовых реле. Кроме того, контакты имеют другую, отличную от реле форму, это позволяет еще до возникновения дуги разделить ее пополам. Такое реле называется контактором . Некоторые электрики окрестили их пускателями. Это неправильно, но в точности передает суть работы контакторов.
Все электроприборы производятся различных типоразмеров. Каждый размер говорит о способности выдержать токи определенной силы, поэтому, устанавливая аппаратуру необходимо следить за тем, чтобы типоразмер коммутирующего прибора соответствовал току нагрузки (таблица № 8) .

ТАБЛИЦА № 8

Величина, (условный номер типоразмера)	Номинальный ток	Номинальная мощность

Генератор. Двигатель.

Магнитные свойства тока интересны еще и тем, что они обратимы. Если с помощью электричества можно получить магнитное поле, то можно и наоборот. После не очень продолжительных исследований (всего то около 50 лет) было выяснено, что если проводник перемещать в магнитном поле, то по проводнику начинает течь электрический ток . Это открытие помогло человечеству преодолеть проблему запасания и хранения энергии. Теперь у нас на вооружении есть электрический генератор. Простейший генератор устроен не сложно. Виток провода вращается в поле магнита (или наоборот) и по нему течет ток. Остаётся только замкнуть цепь на нагрузку.
Конечно же, предложенная модель сильно упрощенна, но в принципе генератор отличается от этой модели не так уж и сильно. Вместо одного витка берутся километры проволоки, (это называется обмоткой ). Вместо постоянных магнитов используются электромагниты, (это называется возбуждением ). Наибольшую проблему в генераторах представляют способы отбора тока. Устройством для отбора вырабатываемой энергии является коллектор .
При монтаже электрических машин необходимо следить за целостностью щеточных контактов и плотностью прилегания их к коллекторным пластинам. При замене щеток, их придется притирать.
Имеется еще одна интересная особенность. Если у генератора не забирать ток, а, наоборот, подавать на его обмотки, то генератор превратится в двигатель. Это означает, что электрические машины полностью обратимы. То есть, не изменяя конструкцию и схему, мы можем использовать электрические машины, как в качестве генератора, так и в качестве источника механической энергии. Например, электропоезд при движении в горку потребляет электроэнергию, а под горку – выдает её в сеть. Таких примеров можно привести много.

Измерительные приборы.

Одним из самых опасных факторов, связанных с эксплуатацией электричества является то, что наличие тока в цепи можно определить, только очутившись под его воздействием, т.е. соприкоснувшись с ним. До этого момента электрический ток ничем не выдает своего присутствия. В связи с таким поведением возникает острая необходимость его обнаружения и измерения. Зная магнитную природу электричества, мы можем не только определить наличие/отсутствие тока, но и измерить его.
Существует много приборов для измерения электрических величин. Многие из них имеют обмотку магнита. Ток, протекая по обмотке, возбуждает магнитное поле и отклоняет стрелку прибора. Чем сильнее ток, тем больше отклоняется стрелка. Для большей точности измерений применяется зеркальная шкала, чтобы взгляд на стрелку был перпендикулярен измерительной панели.
Для измерения тока используется амперметр . Он включается в цепь последовательно. Чтобы измерить ток, величина которого больше номинального, чувствительность прибора уменьшают шунтом (мощным сопротивлением).

Напряжение измеряют вольтметром , к цепи он подключается параллельно.
Комбинированный прибор для измерения и тока и напряжения называют авометром .
Для замеров сопротивления используют омметр или мегомметр . Этими приборами часто прозванивают цепь, что бы найти обрыв или удостовериться в ее целостности.
Измерительные приборы должны проходить периодическое тестирование. На крупных предприятиях специально для этих целей создаются измерительные лаборатории. После тестирования прибора лаборатория ставит на его лицевую сторону свое клеймо. Наличие клейма говорит о том, что прибор работоспособен, имеет допустимую точность (погрешность) измерения и, при условии правильной эксплуатации, до следующей поверки его показаниям можно верить.
Счетчик электроэнергии тоже является измерительным прибором, в который добавлена еще и функция учета используемой электроэнергии. Принцип действия счётчика предельно прост, как и его устройство. Он имеет обычный электродвигатель с редуктором, подключенным к колесикам с циферками. При увеличении силы тока в цепи двигатель крутится быстрей, быстрее перемещаются и сами цифры.
В быту мы пользуемся не профессиональной измерительной техникой, но в силу отсутствия необходимости очень точного измерения это не столь существенно.

Способы получения контактных соединений.

Казалось бы, что нет ничего проще, чем соединить два провода между собой – скрутил и все. Но, как подтверждает опыт, львиная доля потерь в цепи приходится именно на места соединений (контакты). Дело в том, что атмосферный воздух, содержит КИСЛОРОД, который является самым мощным окислителем, имеющимся в природе. Любое вещество, вступая с ним в контакт, подвергается окислению, покрываясь сначала тончайшей, а со временем всё более толстой пленкой окисла, имеющей очень высокое удельное сопротивление. Кроме того, возникают проблемы при соединении проводников, состоящих из разных материалов. Такие соединение, как известно, представляет собой либо гальваническую пару (которая окисляется еще быстрей) либо биметаллическую пару (которая при перепаде температуры изменяет свою конфигурацию). Разработано несколько способов надёжных соединений.
Сваркой соединяют железные провода при монтаже заземления и средств молнезащиты. Сварочные работы выполняются квалифицированным сварщиком, а электрики подготавливают провода.
Медные и алюминиевые проводники соединяют пайкой.
Перед пайкой с жил снимают изоляцию на длину до 35мм, зачищают до металлического блеска и обрабатывают флюсом в целях обезжиривания и для лучшего сцепления припоя. Составные части флюсов всегда можно найти в торговых точках и аптеках в нужных количествах. Наиболее распространённые флюсы приведены в таблице № 9.
ТАБЛИЦА № 9 Составы флюсов.

Марка флюса	Область применения	Химический состав %
	Пайка токопроводящих частей из меди, латуни и бронзы.	Канифоль-30, Спирт этиловый-70.
	Пайка проводниковых изделий из меди и ее сплавов, алюминия, константана, манганина, серебра.	Вазелин-63, Триэтаноломин-6,5, Кислота салициловая-6,3, Спирт этиловый-24,2.
	Пайка изделий из алюминия и его сплавов цинковыми и алюминиевыми припоями.	Фтористый натрий-8, Хлористый литий-36, Хлористый цинк-16, Хлористый калий-40.
Водный раствор хлористого цинка	Пайка изделий из стали, меди и ее сплавов.	Хлористый цинк-40, Вода-60.
	Спаивание алюминиевых проводов с медными.	Фтороборат кадмия-10, Фтороборат аммония-8, Триэтаноломин-82.

Для пайки алюминиевых однопроволочных жил 2,5-10кв.мм. используют паяльник. Скручивание жил выполняют двойной скруткой с желобком.


При пайке жилы нагревают до начала плавления припоя. Потирая желобок палочкой припоя, лудят жилы и заполняют желобок припоем, сначала с одной, а затем с другой стороны. Для пайки алюминиевых жил больших сечений используют газовую горелку.
Одно- и многопроволочные медные жилы спаивают луженой скруткой без желобка в ванночке с расплавленным припоем.
В таблице № 10 приведены температуры плавления и пайки некоторых типов припоев и область их применения.

ТАБЛИЦА № 10

	Температура плавления	Температура пайки	Область применения
			Лужение и пайка концов алюминиевых проводов.
			Пайка соединений, сращивание алюминиевых проводов круглого и прямоугольного сечения при намотке трансформаторов.
			Пайка заливкой алюминиевых проводов большого сечения.
			Пайка изделий из алюминия и его сплавов.
			Пайка и лужение токопроводящих частей из меди и ее сплавов.
			Лужение, пайка меди и ее сплавов.
			Пайка деталей из меди и ее сплавов.
			Пайка полупроводниковых приборов.
			Пайка плавких предохранителей.
ПОССу 40-05			Пайка коллекторов и секций электрических машин, приборов.

Соединение алюминиевых жил с медными выполняют так же, как соединение двух алюминиевых жил, при этом алюминиевую жилу сначала лудят припоем «А», а затем припоем ПОССу. После остывания место пайки изолируют.
Последнее время все чаще применяют соединительную арматуру, где провода соединяются болтами в специальных соединительных секциях.

Заземление .

От долгой работы материалы «устают» и изнашиваются. При недосмотре может случиться так, что какая-нибудь токопроводящая деталь отваливается и падает на корпус агрегата. Мы уже знаем, что напряжение в сети обусловлено разностью потенциалов. На земле, обычно, потенциал равен нулю, и если на корпус упал один из проводов, то напряжение между землей и корпусом будет равно напряжению сети. Касание корпуса агрегата, в этом случае, смертельно опасно.
Человек также является проводником и может через себя пропустить ток от корпуса на землю или в пол. В этом случае человек подключается к сети последовательно и, соответственно, весь ток нагрузки из сети пойдет по человеку. Даже если нагрузка в сети небольшая все равно это грозит существенными неприятностями. Сопротивление среднестатистического человека примерно равно 3 000 Ом. Произведенный по закону Ома расчет тока покажет, что по человеку потечет ток I = U/R = 220/3000 =0,07 А. Казалось бы, немного, но может и убить.
Во избежание этого, делают заземление . Т.е. намеренно соединяют корпуса электрических устройств с землей, что бы вызвать короткое замыкание, в случае пробоя на корпус. При этом срабатывает защита и отключает неисправный агрегат.
Заземлители заглубляют в грунт, сваркой присоединяют к ним заземляющие проводники, которые болтами прикручивают ко всем агрегатам, чьи корпуса могут оказаться под током.
Кроме того, в качестве меры защиты, применяют зануление . Т.е. с корпусом соединяют ноль. Принцип срабатывания защиты аналогичен заземлению. Разница лишь в том, что заземление зависит от характера почвы, ее влажности, глубины залегания заземлителей, состояния множества соединений и т.д. и т.п. А зануление напрямую соединяет корпус агрегата с источником тока.
Правила устройства электроустановок говорят, что при устройстве зануления, заземлять электроустановку необязательно.
Заземлитель представляет собой металлический проводник или группу проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей. Различают следующие виды заземлителей:

1. Углубленные , выполненные из полосовой или круглой стали и, укладываемые горизонтально на дно котлованов зданий по периметру их фундаментов;
2. Горизонтальные , выполненные из круглой или полосовой стали и уложенные в траншею;
3. Вертикальные – из стальных, вертикально вдавленных в грунт стальных стержней.

Для заземлителей применяют круглую сталь диаметром 10 – 16 мм, полосовую сталь сечением 40х4 мм, отрезки угловой стали 50х50х5 мм.
Длина вертикальных ввинчиваемых и вдавливаемых заземлителей – 4,5 – 5 м; забиваемых – 2,5 – 3 м.
В производственных помещениях с электроустановками напряжением до 1 кВ применяют магистрали заземления сечением не менее 100 кв. мм, а напряжением выше 1 кВ – не менее 120 кв. мм
Наименьшие допустимые размеры стальных заземляющих проводников (в мм) показаны в таблице №11

ТАБЛИЦА № 11

Наименьшие допустимые размеры медных и алюминиевых заземляющих и нулевых проводников (в мм), приведены в таблице № 12

ТАБЛИЦА № 12

Над дном траншеи вертикальные заземлители должны выступать на 0,1 - 0,2 м для удобства приварки к ним соединительных горизонтальных стержней (сталь круглого сечения более устойчива против коррозии, чем полосовая). Горизонтальные заземлители укладывают в траншеи глубиной 0,6 – 0,7 м от уровня планировочной отметки земли.
У мест ввода проводников в здание устанавливают опознавательные знаки заземлителя. Расположенные в земле заземлители и заземляющие проводники не окрашивают. Если в грунте содержатся примеси, вызывающие повышенную коррозию, применяют заземлители увеличенного сечения, в частности, круглую сталь диаметром 16 мм, оцинкованные или омедненные заземлители, или осуществляют электрическую защиту заземлителей от коррозии.
Заземляющие проводники прокладывают горизонтально, вертикально или параллельно наклонным конструкциям зданий. В сухих помещениях заземляющие проводники укладывают непосредственно по бетонным и кирпичным основаниям с креплением полос дюбелями, а в сырых и особо сырых помещениях, а также в помещениях с агрессивной атмосферой – на подкладках или опорах (держателях) на расстоянии не менее 10 мм от основания.
Проводники крепят на расстояниях 600 – 1 000 мм на прямых участках, 100 мм на поворотах от вершин углов, 100 мм от мест ответвлений, 400 – 600 мм от уровня пола помещений и не менее 50 мм от нижней поверхности съемных перекрытий каналов.
Открыто проложенные заземляющие и нулевые защитные проводники имеют отличительную окраску – по зеленому фону прокрашивают желтую полосу вдоль проводника.
В обязанность электриков входит, периодически проверять состояние заземления. Для этого мегомметром замеряется сопротивление заземления. ПУЭ. Регламентируют следующие значения сопротивлений заземляющих устройств в электроустановках (Табл. №13).

ТАБЛИЦА № 13

Заземляющие устройства (заземление и зануление) на электроустановках выполняют во всех случаях если напряжение переменного тока равно или выше 380 В, а напряжение постоянного тока выше или равно 440 В;
При напряжении переменного тока от 42 В до 380 Вольт и от 110 В до 440 Вольт постоянного тока заземление выполняется в помещениях с повышенной опасностью, а также на особо опасных и наружных установках. Заземление и зануление во взрывоопасных установках выполняют при любых напряжениях.
Если характеристики заземления не соответствуют допустимым стандартам, проводятся работы по восстановлению заземления.

Шаговое напряжение.

В случае обрыва провода и попадания его на землю или корпус агрегата, напряжение равномерно «растекается» по поверхности. В точке касания провода земли, оно равно сетевому напряжению. Но чем дальше от центра касания, тем падение напряжения больше.
Тем не менее, при напряжении между потенциалами в тысячи, и десятки тысяч вольт, даже в нескольких метрах от точки касания провода земли, напряжение все-таки будет опасным для человека. При попадании человека в эту зону, по телу человека потечёт ток (по цепи: земля - ступня – колено – пах – другое колено – другая ступня - земля). Можно, с помощью закона Ома, быстро посчитать какой именно ток потечет, и представить последствия. Так как напряжение возникает, по сути, между ног человека, оно получило название – шаговое напряжение .
Не стоит испытывать судьбу, увидев свисающий со столба провод. Надо принять меры к безопасной эвакуации. А меры следующие:
Во-первых, не стоит двигаться широким шагом. Нужно шаркающими шажками, не отрывая ног от земли удалиться подальше от места касания.
Во-вторых, нельзя падать и ползти!
И, в-третьих, до прибытия аварийной бригады необходимо ограничить доступ людей в опасную зону.

Трехфазный ток.

Выше мы разобрались, как работает генератор и двигатель постоянного тока. Но эти двигатели имеют ряд недостатков, которые сдерживают их применение в промышленной электротехнике. Большее распространение получили машины переменного тока. Устройство снятия тока в них представляет собой кольца, которое проще в изготовлении и обслуживании. Переменный ток ничуть «не хуже» постоянного, а по некоторым показателям превосходит его. Постоянный ток всегда течет в одном направлении при постоянной величине. Переменный ток изменяет направление или величину. Основной его характеристикой является частота, измеряемая в Герцах . Частота показывает, сколько раз в секунду ток меняет направление или амплитуду. В европейском стандарте промышленная частота f=50 Герц, в стандарте США f=60 Герц.
Принцип работы двигателей и генераторов переменного тока, такой же, как и у машин постоянного тока.
У двигателей переменного тока имеется проблема ориентирования направления вращения. Приходится либо смещать направление тока дополнительными обмотками, либо применять специальные пусковые устройства. Использование трехфазного тока решило эту проблему. Суть его «устройства» в том, что три однофазных системы связали в одну - трехфазную. По трем проводам подаётся ток с небольшим запозданием друг от друга. Эти три провода всегда называют ""А"", ""В"" и ""С"". Ток течет следующим образом. По фазе «А» на нагрузку и от неё возвращается по фазе «В», из фазы «В» в фазу «С», а из фазы «С» в «А».
Существуют две системы трехфазного тока: трех проводная и четырех проводная. Первую мы уже описали. А во второй присутствует четвертый нулевой провод. В такой системе по фазам ток подается, а по нулю отводится. Данная система оказалась настолько удобной, что сейчас применяется повсеместно. Удобна она, в том числе и тем, что не надо что-то переделывать, если нужно включить в нагрузку только один или два провода. Просто подключаемся/отключаемся и все.
Напряжение между фазами называется линейным (Uл) и равно напряжению в линии. Напряжение между фазным (Uф) и нулевым проводом называется фазным и вычисляется по формуле: Uф=Uл/V3; Uф=Uл/1,73.
Каждый электрик давно эти расчеты произвел и наизусть знает стандартный ряд напряжений (таблица № 14).

ТАБЛИЦА № 14

При включении в трехфазную сеть однофазных нагрузок необходимо следить за равномерностью подключения. В противном случае выйдет, что один провод будет сильно перегружен, а два других при этом останутся без дела.
Все трехфазные электрические машины имеют по три пары полюсов и ориентируют направление вращения подключением фаз. При этом для изменения направления вращения (электрики говорят – РЕВЕРСа) достаточно поменять местами только две фазы, любые.
Аналогично и с генераторами.

Включение в «треугольник» и «звезду».

Имеются три схемы включения трехфазной нагрузки в сеть. В частности, на корпусах электродвигателей имеется контактная коробка с выводами обмоток. Маркировка в клеммных коробках электрических машин следующая:
начала обмоток С1, С2 и С3, концы, соответственно С4, С5 и С6 (крайний левый рисунок).

Подобную маркировку крепят и на трансформаторах.
Соединение""треугольником"" показано на среднем рисунке. При таком соединении весь ток из фазы к фазе проходит по одной обмотке нагрузки и, в этом случае, потребитель работает на полную мощность. На крайнем правом рисунке показаны соединения в клемной коробке.
Соединение""в звезду"" может «обходиться» без нуля. При таком подключении линейный ток, проходя через две обмотки, делится пополам и, соответственно, потребитель работает в половину силы.

При соединение""в звезду"" с нулевым проводом на каждую обмотку нагрузки поступает только фазное напряжение: Uф=Uл/V3. Мощность потребителя получается меньше на V3.

Электрические машины из ремонта.

Большую проблему представляют старые двигатели, вышедшие из ремонта. Такие машины, как правило, не имеют табличек и клеммных выходов. Провода торчат из корпусов, и похожи на лапшу из мясорубки. И если подключить их неправильно, то в лучшем случае, двигатель будет перегреваться, а в худшем - сгорит.
Происходит это, потому что одна из трех, неправильно подключённых обмоток, будет стараться провернуть ротор двигателя, в сторону, противоположную вращению, создаваемому двумя другими обмотками.
Чтобы подобного не случилось необходимо найти концы одноименных обмоток. Для этого с помощью тестера «прозванивают» все обмотки, одновременно проверяя и их целостность (отсутствие обрыва и пробоя на корпус). Найдя концы обмоток, их маркируют. Цепь собирается следующим образом. К предполагаемому окончанию первой обмотки присоединяем предполагаемое начало второй обмотки, конец второй соединяем с началом третьей, а с оставшихся концов снимаем показания омметра.
Заносим значение сопротивления в таблицу.

Потом цепь разбираем, меняем конец и начало первой обмотки местами и снова собираем. Как и в прошлый раз, результаты измерений заносим в таблицу.
Далее опять повторяем операцию, поменяв местами концы второй обмотки
Повторяем подобные действия столько раз, сколько имеется возможных схем включения. Главное, аккуратно и точно снимать показания с прибора. Для точности, весь цикл измерений стоит повторить дважды.После заполнения таблицы сравниваем результаты измерений.
Правильной будет схема с наименьшим измеренным сопротивлением.

Включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Случается необходимость, когда трехфазный двигатель надо включить в обычную бытовую розетку (однофазную сеть). Для этого, способом сдвига фазы при помощи конденсатора, принудительно создают третью фазу.

На рисунке показано подключение двигателя по схеме «треугольник» и "звезда". На один вывод подключают «ноль», на второй фазу, к третьему выводу также подключают фазу, но через конденсатор. Для вращения вала двигателя в нужную сторону применяют пусковой конденсатор, который включается в сеть параллельно рабочему.
При напряжении сети 220 В и частоте 50 Гц емкость рабочего конденсатора в мкФ рассчитываем по формуле, Сраб = 66 Рном , где Рном – номинальная мощность двигателя в кВт.
Ёмкость пускового конденсатора рассчитывают по формуле, Спуск = 2 Сраб = 132 Рном .
Для пуска не очень мощного двигателя (до 300 Вт) пусковой конденсатор может и не понадобиться.

Магнитный пускатель.

Включение электродвигателя в сеть при помощи обычного выключателя, дает ограниченную возможность регулирования.
Кроме того, в случае аварийного отключения электроэнергии (например, перегорают предохранители), машина перестает работать, но после починки сети двигатель запускается уже без команды человека. Это может привести к несчастному случаю.
Необходимость защиты от исчезновения тока в сети (электрики говорят НУЛЕВОЙ ЗАЩИТЫ) привела к изобретению магнитного пускателя. В принципе, это схема с использованием, уже описанного нами, реле.
Для включения машины используем контакты реле «К» и кнопку S1.
При нажатии на кнопку цепь катушки реле «К» получает питание и контакты реле К1 и К2 замыкаются. Двигатель получает питание и работает. Но, отпустив кнопку, схема перестает работать. Поэтому один из контактов реле «К» используем для шунтирования кнопки.
Теперь, после размыкания контакта кнопки, реле не теряет питание, а продолжает удерживать свои контакты в замкнутом положении. И для выключения схемы используем кнопку S2.
Правильно собранная схема после отключения сети не включится до тех пор, пока человек не даст на это команду.

Монтажные и принципиальные схемы.

В предыдущем параграфе мы начертили схему магнитного пускателя. Эта схема является принципиальной . Она показывает принцип работы устройства. В ней задействованы элементы, используемые в данном устройстве (схеме). Несмотря на то, что реле или контактор может иметь большее число контактов, вычерчиваются только те, которые будут задействованы. Провода рисуются, по возможности, прямыми линиями и не в натуральном исполнении.
Наряду с принципиальными схемами, используют монтажные схемы. Их задача показать, как должны монтироваться элементы электрической сети или устройства. Если реле имеет несколько контактов, то все контакты обозначаются. На чертеже они ставятся так, как будут стоять после монтажа, места присоединения проводов рисуются там, где они действительно должны крепиться, и т.п. Ниже, на левом рисунке показан пример принципиальной электрической схемы, а на правом рисунке монтажная схема того же самого устройства.

Силовые цепи. Цепи управления.

Владея знаниями, мы можем быстро рассчитать необходимое сечение проводов . Мощность двигателя несоизмеримо выше мощности катушки реле. Поэтому провода, ведущие к основной нагрузке, всегда толще, чем провода, ведущие к управляющим аппаратам.
Введём понятие силовых цепей и цепей управления.
К силовым цепям относятся все части, ведущие ток к нагрузке (провода, контакты, измерительные и контролирующие приборы). На схеме они выделены "жирными" линиями. Все провода и аппаратура управления, контроля и сигнализации относятся к цепям управления. На схеме они выделены пунктиром.

Как собирать электрические схемы.

Одной из сложностей в работе электрика является понимание того, как взаимодействуют элементы схемы между собой. Необходимо уметь читать, понимать и собирать схемы.
При сборке схем следуйте необременительным правилам:
1. Сборку схемы следует проводить в одном направлении. Например: собираем схему по часовой стрелке.
2. При работе со сложными, разветвленными схемами, удобно разбить ее на составные части.
3. Если в схеме много разъемов, контактов, соединений, удобно разбить схему на участки. Например, сначала собираем цепь от фазы до потребителя, потом собираем от потребителя к другой фазе, и т.д.
4. Сборку схемы следует начинать от фазы.
5. Каждый раз, выполнив присоединение, задавайте себе вопрос: А что произойдёт, если напряжение подать сейчас?
В любом случае, после сборки у нас должна получиться замкнутая цепь: Например, фаза розетки - разъем контакта выключателя – потребитель – «ноль» розетки.
Пример: Попробуем собрать самую распространенную в быту схему – подключить домашнюю люстру из трёх плафонов. Используем двухклавишный выключатель.
Для начала определимся для самих себя, как люстра должна работать? При включении одной клавиши выключателя должна зажечься одна лампа в люстре, при включении второй клавиши загораются две другие.
На схеме можно видеть, что и на люстру и на выключатель идут по три провода, в то время как от сети идет всего лишь пара проводов.
Для начала, при помощи индикаторной отвертки, находим фазу и подсоединяем её к выключателю (ноль прерывать нельзя ). То, что от фазы к выключателю идут два провода не должно нас смущать. Место соединения проводов мы выбираем сами. Провод мы привинчиваем к общей шине выключателя. От выключателя пойдут два провода и, соответственно, будут смонтированы две цепи. Один из этих проводов присоединяем к патрону лампы. Из патрона выводим второй провод, и соединяем его с нулем. Цепь одной лампы собрана. Теперь, если включить клавишу выключателя, лампа загорится.
Второй провод, идущий от выключателя соединяем с патроном другой лампы и, так же как и в первом случае, провод из патрона подключаем к нулю. При попеременном включении клавиш выключателя будут загораться разные лампы.
Осталось присоединить третью лампочку. Ее мы соединяем параллельно к одной из готовых цепей, т.е. из патрона подключенной лампы выводим провода и соединяем с патроном последнего источника света.
Из схемы видно, что один из проводов в люстре общий. Обычно он отличается от двух других проводов цветом. Как правило, не составляет труда, не видя проводов скрытых под штукатуркой, правильно подключить люстру.
Если все провода одинакового цвета, то поступаем следующим образом: соединим один из проводов с фазой, а другие поочередно прозваниваем индикаторной отвёрткой. Если индикатор светится по-разному (в одном случае ярче, а в другом более тускло), значит мы выбрали не «общий» провод. Меняем провод и повторяем действия. Индикатор должен светиться одинаково ярко при «прозвонке» обоих проводов.

Защита схем

Львиную долю стоимости любого агрегата составляет цена двигателя. Перегрузка двигателя приводит к его перегреву и последующему выходу из строя. Защите двигателей от перегрузок уделяется большое внимание.
Мы уже знаем, что при работе двигатели потребляют ток. При нормальной работе (работе без перегрузок) двигатель потребляет нормальный (номинальный) ток, при перегрузке двигатель потребляет ток в очень больших количествах. Мы можем контролировать работу двигателей с помощью устройств, которые реагируют на изменение тока в цепи, например, реле максимального тока и теплового реле.
Реле максимального тока (его часто называют «магнитным расцепителем») представляет собой несколько витков очень толстого провода на подвижном сердечнике нагруженным пружиной. Реле устанавливается в цепь последовательно нагрузке.
Ток протекает по проводу обмотки и создает вокруг сердечника магнитное поле, которое пытается сдвинуть его с места. При нормальных условиях работы двигателя сила пружины, удерживающей сердечник, больше магнитной силы. Но, при увеличении нагрузки на двигатель (например, хозяйка положила в стиральную машину белья больше, чем того требует инструкция) ток увеличивается и магнит «пересиливает» пружину, сердечник смещается и воздействует на привод размыкающего контакта, сеть размыкается.
Реле максимального тока с рабатывает при резком увеличении нагрузки на электродвигатель (перегрузке). Например, произошло короткое замыкание, заклинивает вал машины, и т.п. Но бывают случаи, когда перегрузка незначительна, но действует продолжительное время. В такой ситуации двигатель перегревается, изоляция проводов оплавляется и, в конце концов, двигатель выходит из строя (сгорает). Для предотвращения развития ситуации по описанному сценарию, используют тепловое реле, которое представляет собой электромеханическое устройство с биметаллическими контактами (пластинами), пропускающими через себя электрический ток.
При увеличении тока выше номинального значения нагрев пластин увеличивается, пластины изгибаются и размыкают свой контакт в цепи управления, прерывая ток к потребителю.
Для подбора аппаратуры защиты можно воспользоваться таблицей № 15.

ТАБЛИЦА № 15

			I ном автомата	I магнитного расцепителя	I ном теплового реле	S алюм. жилы

Автоматика

В жизни мы часто сталкиваемся с устройствами, название которых объединяется под общим понятием - «автоматика». И хотя такие системы разрабатывают очень умные конструкторы, обслуживают их простые электрики. Не следует пугаться этого термина. Оно означает всего лишь «БЕЗ УЧАСТИЯ ЧЕЛОВЕКА».
В автоматических системах человек дает только начальную команду всей системе и иногда отключает ее для обслуживания. Всю остальную работу на протяжении очень продолжительного времени система проделывает сама.
Если внимательно присмотреться к современной технике, то можно увидеть большое количество автоматических систем, которые ею управляют, сводя вмешательство человека в этот процесс к минимуму. В холодильнике автоматически поддерживается определенная температура, а в телевизоре заданная частота приема, свет на улице загорается с наступлением сумерек и гаснет на рассвете, дверь в супермаркете открывает перед посетителями, а современные стиральные машинки «самостоятельно» выполняют весь процесс стирки, полоскания, отжима и сушки белья. Примеры можно приводить бесконечно.
По своей сути, все схемы автоматики повторяют схему обычного магнитного пускателя, в той или иной степени улучшая его быстродействие или чувствительность. В уже известную схему пускателя вместо кнопок «ПУСК» и «СТОП» вставляем контакты В1 и В2, которые срабатывают от различных воздействий, например, температуры и получим автоматику холодильника.


При повышении температуры включается компрессор и гонит охладитель в морозилку. Когда температура опустится до нужного (заданного) значения, другая такая кнопка отключит насос. Выключатель S1 в этом случае играет роль ручного выключателя, для выключения схемы, например, на время технического обслуживания.
Эти контакты называются «датчиками » или «чувствительными элементами ». Датчики имеют различную форму, чувствительность, возможности настройки и назначение. Например, если перенастроить датчики холодильника и, вместо компрессора подключить обогреватель, то получится система поддержания тепла. А, подключив светильники – получим систему поддержания освещенности.
Таких вариаций может быть бесконечно много.
В целом, назначение системы определяется назначением датчиков . Поэтому в каждом отдельном случае применяются различные датчики. Изучение каждого конкретного чувствительного элемента не имеет большого смысла, так как они постоянно совершенствуются и изменяются. Целесообразнее понять принцип действия датчиков вообще.

Освещение

В зависимости от выполняемых задач освещение делится на следующие виды:

1. Рабочее освещение - обеспечивает нужную освещенность на рабочем месте.
2. Охранное освещение - устанавливается вдоль границ охраняемых участков.
3. Аварийное освещение - предназначается для создания условий безопасной эвакуации людей при аварийном отключении рабочего освещения в помещениях, проходах и лестницах, а также для продолжения работ там, где эти работы останавливать нельзя.

И что бы мы делали без обычной лампочки Ильича? Раньше, на заре электрификации нам светили лампы с угольными электродами, но они быстро перегорали. Позже стали применять вольфрамовые нити, при этом из колб ламп откачивался воздух. Такие лампы работали дольше, но были опасными из-за возможности разрыва колбы. Внутрь колб современных ламп накаливания закачивают инертный газ, такие лампы безопаснее своих предшественниц.
Выпускаются лампы накаливания с колбами и цоколями разной формы. Все лампы накаливания имеют ряд преимуществ, обладание которыми гарантирует их использование еще долгое время. Перечислим эти преимущества:

1. Компактность;
2. Способность работать как при переменном, так и постоянном токе.
3. Не подверженность влиянию окружающей среды.
4. Одинаковая светоотдача в течение всего срока службы.

Наряду с перечисленными преимуществами эти лампы имеют очень малый срок службы (примерно 1000 часов).
В настоящее время, благодаря повышенной светоотдаче, широкое применение нашли галогенные лампы накаливания трубчатой формы.
Случается, что лампы перегорают неоправданно часто и, казалось бы, без всяких причин. Подобное может происходить из-за резких скачков напряжения в сети, при неравномерном распределении нагрузок в фазах, а также по некоторым другим причинам. Этому «безобразию» можно положить конец, если заменить лампу на более мощную и включить в цепь дополнительный диод, позволяющий снизить напряжение в цепи наполовину. При этом более мощная лампа будет светить так же, как и предыдущая, без диода, но срок её службы увеличится вдвое, а потребление электроэнергии, как и плата за неё, останутся на прежнем уровне.

Трубчатые люминесцентные ртутные лампы низкого давления

по спектру излучаемого света делятся на следующие типы:
ЛБ - белая.
ЛХБ - холодно-белая.
ЛТБ - тепло-белая.
ЛД - дневная.
ЛДЦ – дневная, правильной цветопередачи.
Люминесцентные ртутные лампы имеют следующие преимущества:

1. Высокая светоотдача.
2. Большой срок службы (до 10 000 часов).
3. Мягкий свет
4. Широкий спектральный состав.

Наряду с этим люминесцентные лампы имеют и ряд недостатков, таких как:

1. Сложность схемы подключения.
2. Большие размеры.
3. Невозможность применения ламп, предназначенных для переменного тока, в сети постоянного тока.
4. Зависимость от температуры окружающего воздуха (при температуре ниже 10 градусов Цельсия зажигание ламп не гарантируется).
5. Снижение светоотдачи к концу службы.
6. Вредные для глаза человека пульсации (их можно снизить только совместным применением нескольких ламп и использованием сложных схем включения).

Дуговые ртутные лампы высокого давления

обладают большей светоотдачей и применяются для освещения больших пространств и площадей. К преимуществам ламп можно отнести:

1. Большой срок службы.
2. Компактность.
3. Устойчивость к условиям внешней среды.

Перечисленные ниже недостатки ламп сдерживают их применение в бытовых целях.

1. В спектре ламп преобладают сине-зеленые лучи, что приводит к неправильному восприятию цвета.
2. Лампы работают только на переменном токе.
3. Лампу можно включить только через балластный дроссель.
4. Длительность загорания лампы при включении доходит до 7 минут.
5. Повторное зажигание лампы, даже после кратковременного отключения, возможно лишь после её, практически полного, остывания (т.е., примерно, через 10 минут).
6. Лампы имеют значительные пульсации светового потока (большие, чем у люминесцентных ламп).

Последнее время все чаще находят применение металлогалоидные (ДРИ) и металлогалоидные зеркальные (ДРИЗ) лампы, имеющие лучшую цветопередачу, а также натриевые лампы (ДНАТ), которые излучают золотисто-белый свет.

Электрическая проводка.

Различают три вида проводки.
Открытая – проложенная по поверхностям стен перекрытий и других элементов зданий.
Скрытая – проложенная внутри конструктивных элементов зданий, в том числе и под съемными панелями, полами и потолками.
Наружная – проложенная по наружным поверхностям зданий, под навесами, в том числе и между зданиями (не более 4 пролетов по 25 метров, вне дорог и линий электропередачи).
При открытом способе проводки необходимо соблюдать следующие требования:

• По сгораемым основаниям под провода кладут листовой асбест толщиной не менее 3 мм с выступанием листа из-за краев провода не менее 10 мм.
• Крепить провода с разделительной перегородкой можно гвоздями с подкладыванием под шляпку эбонитовых шайб.
• При повороте провода на ребро (т.е. на 90 градусов), вырезается разделительная пленка на расстояние 65 – 70 мм и ближняя к повороту жила изгибается внутрь поворота.
• При креплении оголённых проводов на изоляторах, последние должны устанавливаться юбкой вниз, независимо от места их крепления. Провода в этом случае должны быть недосягаемы для случайного прикосновения.
• При любом способе прокладки проводов необходимо помнить, что линии проводки должны быть только вертикальными или горизонтальными и параллельными архитектурным линиям здания (исключение возможно для скрытой проводки, прокладываемой внутри конструкций толщиной более 80 мм).
• Трассы для питания розеток располагаются на высоте установки розеток (800 или 300 мм от пола) или в углу между перегородкой и верхом перекрытия.
• Спуски и подъемы к выключателям и светильникам выполняют только вертикально.

Электроустановочные устройства крепятся:

• Выключатели и переключатели на высоте 1,5 метра от пола (в школьных и дошкольных учреждениях 1,8 метра).
• Штепсельные соединители (розетки) на высоте 0,8 – 1 м от пола (в школьных и дошкольных учреждениях 1,5 метра)
• Расстояние от заземленных устройств должно быть не менее 0,5 метра.
• Надплинтусные розетки, устанавливаемые на высоте 0,3 метра и ниже должны иметь защитное устройство, закрывающее гнезда при вынутой вилке.

При подключении электроустановочных устройств, необходимо помнить, что ноль разрывать нельзя. Т.е. к выключателям и переключателям должна подходить только фаза, и подсоединяться она должна к неподвижным частям устройства.
Провода и кабели маркируются буквами и цифрами:
Первая буква обозначает материал жил:
А – алюминиевые; АМ – алюмомедные; АС – из алюминиевого сплава. Отсутствие буквенных обозначений означает, что жилы медные.
Следующие буквы обозначают тип изоляции жил:
ПП – плоский провод; Р – резина; В – поливинилхлорид; П – полиэтилен.
Наличие последующих букв говорит о том, что мы имеем дело не с проводом, а с кабелем. Буквы обозначают материал оболочки кабеля: А - алюминиевая; С – свинцовая; Н – найритовая; П - полиэтиленовая; СТ- стальная гофрированная.
Изоляция жил имеет обозначение, подобное проводам.
Четвертые буквы от начала говорят о материале защитного покрова: Г – без покрова; Б – бронированная (стальная лента).
Цифры в обозначениях проводов и кабелей обозначают следующее:
Первая цифра – число жил
Вторая цифра – сечение жилы в кв. мм.
Третья цифра– номинальное напряжение сети.
Например:
АМППВ 2х3-380 – провод с алюмомедными жилами, плоский, в поливинилхлоридной изоляции. Жилы две сечением по 3 кв. мм. каждая, рассчитан на напряжение 380 вольт, или
ВВГ 3х4-660 – провод с 3-мя медными жилами сечением по 4 кв. мм. каждая в поливинилхлоридной изоляции и такой же оболочке без защитного покрова, расчитан на 660 вольт.

Оказание доврачебной помощи пострадавшему при поражении электрическим током.

При поражении человека электрическим током необходимо принять срочные меры для быстрейшего освобождения пострадавшего от его воздействия и немедленного оказания пострадавшему медицинской помощи. Даже малейшее промедление в оказании такой помощи может привести к летальному исходу. Если невозможно отключить напряжение, пострадавшего следует освободить от токоведущих частей. Если поражение человека произошло на высоте, перед отключением тока принимают меры для предотвращения падения пострадавшего (человека принимают на руки или натягивают под местом предполагаемого падения брезент, прочную ткань, или же подкладывают мягкий материал). Для освобождения пострадавшего от токоведущих частей при напряжении сети до 1000 Вольт используют сухие подручные предметы, такие как деревянный шест, доску, одежду, канат или другие непроводящие ток материалы. Оказывающий помощь должен применять электрозащитные средства (диэлектрические коврик и перчатки) и браться только за одежду пострадавшего (при условии, что одежда сухая). При напряжении более 1000 Вольт для освобождения пострадавшего нужно пользоваться изолирующей штангой или клещами, при этом спасающий должен надеть диэлектрические боты и перчатки. Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но с сохранившимся устойчивым дыханием и пульсом, его следует удобно уложить на ровную поверхность, расстегнуть одежду, привести в сознание, дав понюхать нашатырный спирт и обрызгав его водой, обеспечить приток свежего воздуха и полный покой. Незамедлительно и одновременно с оказанием первой медицинской помощи следует вызывать врача. Если пострадавший дышит плохо, редко и судорожно, или дыхание не отслеживается, следует незамедлительно приступить к СЛР (сердечно-лёгочной реанимации). Искусственное дыхание и непрямой массаж сердца следует производить непрерывно до прибытия врача. Вопрос о целесообразности или бесперспективности дальнейшего проведения СЛР решается ТОЛЬКО врачом. Вы должны уметь проводить СЛР.

Устройство защитного отключения (УЗО).

Устройства защитного отключения предназначены для защиты человека от поражения электрическим током в групповых линиях, питающих штепсельные розетки. Рекомендованы для установки в цепях питания жилых помещений, а так же любых других помещений и объектов, где могут находиться люди или животные. Функционально, УЗО состоит из трансформатора, первичные обмотки которого подключены к фазным (фазному) и нейтральному проводникам. К вторичной обмотке трансформатора подключено поляризованное реле. При нормальной работе электрической цепи векторная сумма токов через все обмотки равна нулю. Соответственно равно нулю и напряжение на выводах вторичной обмотки. В случае возникновения утечки «на землю» сумма токов изменяется и во вторичной обмотке возникает ток, вызывающий срабатывание поляризованного реле, размыкающего контакт. Раз в три месяца рекомендуется проверять работоспособность УЗО, нажатием на кнопку «ТЕСТ». УЗО подразделяются на низкочувствительные и высокочувствительные. Низкочувствительные (токи утечки 100, 300 и 500 мА) для защиты цепей, не имеющих непосредственного контакта с людьми. Они срабатывают при повреждении изоляции электрооборудования. Высокочувствительные УЗО (токи утечки 10 и 30 мА) рассчитаны на защиту, когда возможно прикосновение к оборудованию обслуживающего персонала. Для комплексной защиты людей, электрооборудования и электропроводки, кроме того, выпускаются, дифференциальные автоматические выключатели, выполняющие функции, как устройства защитного отключения, так и автоматического выключателя.

Схемы выпрямления тока.

В некоторых случаях возникает необходимость преобразовать переменный ток в ток постоянный. Если рассматривать переменный электрический ток в виде графического изображения (например, на экране осциллографа), увидим синусоиду, пересекающую ординату с частотой колебаний равной частоте тока в сети.

Для выпрямления переменного тока используют диоды (диодные мосты). Диод, обладает одним интересным свойством – пропускать ток только в одном направлении (он, как бы «срезает» нижнюю часть синусоиды). Различают следующие схемы выпрямления переменного тока. Однополупериодная схема, на выходе которой получается пульсирующий ток равный половине напряжения сети.

Двухполупериодная схема, образуемая диодным мостом из четырёх диодов, на выходе которого мы будем иметь постоянный ток сетевого напряжения.

Трехполупериодная схема, образуется мостом, состоящим из шести диодов в трехфазной сети. На выходе мы будем иметь две фазы постоянного тока с напряжением Uв=Uл х 1,13.

Трансформаторы

Трансформатором является устройство, служащее для преобразования переменного тока одной величины в такой же ток другой величины. Преобразование происходит в результате передачи магнитного сигнала от одной обмотки трансформатора к другой по металлическому сердечнику. Для уменьшения потерь при преобразовании сердечник набирается пластинами из специальных ферромагнитных сплавов.


Расчет трансформатора прост и, по своей сути, представляет собой решение соотношения, основной единицей которого является коэффициент трансформации:
К = U п/ U в = W п/ W в , где U п и Uв – соответственно, первичное и вторичное напряжение, W п и W в – соответственно, число витков первичной и вторичной обмоток.
Проанализировав данное соотношение можно увидеть, что нет никакой разницы в направлении работы трансформатора. Дело лишь в том, какую обмотку принять за первичную.
Если одну из обмоток (любую), подключить к источнику тока (в этом случае она будет первичной) то на выходе вторичной обмотки будем иметь большее напряжение, если число её витков больше, чем у первичной обмотки, либо меньшее, если число её витков меньше, чем у первичной обмотки.
Часто возникает необходимость изменить напряжение на выходе трансформатора. Если «не хватает» напряжения на выходе трансформатора, надо к вторичной обмотке добавить витков провода и, соответственно, наоборот.
Расчет дополнительного числа витков провода производится следующим образом:
Для начала необходимо узнать, какое напряжение приходится на один виток обмотки. Для этого разделим рабочее напряжение трансформатора на количество витков обмотки. Допустим, трансформатор имеет 1000 витков провода во вторичной обмотке и 36 вольт на выходе (а нам надо, например, 40 вольт).
U = 36/1000= 0,036 вольт в одном витке.
Для того, чтобы получить на выходе трансформатора 40 вольт надо к вторичной обмотке добавить 111 витков провода.
40 – 36 / 0,036 = 111 витков,
Следует понимать, что разницы расчётов первичной и вторичной обмоток нет. Просто в одном случае обмотки добавляются, в другом, вычитаются.

Приложения. Выбор и применение защитной аппаратуры.

Автоматические выключатели обеспечивают защиту устройств от перегрузки или короткого замыкания и выбираются исходя из характеристик электропроводки, размыкающей способности выключателей, значения номинального тока и характеристики отключения.
Размыкающая способность должна соответствовать значению тока в начале защищаемого участка цепи. При последовательном включении допускается использование устройства с низким значением тока короткого замыкания, если до него ближе к источнику питания установлен автоматический выключатель с током отсечки мгновенного размыкателя ниже, чем у последующих устройств.
Номинальные токи выбираются таким образом, чтобы их значения были как можно ближе к расчетным или номинальным токам защищаемой цепи. Характеристики отключения определяются с учетом того, что кратковременные перегрузки, вызванные пусковыми токами, не должны вызывать их срабатывания. Кроме того, следует учитывать, что выключатели должны иметь минимальное время отключения в случае возникновения короткого замыкания на конце защищаемой цепи.
Прежде всего необходимо определить максимальное и минимальное значения тока короткого замыкания (КЗ). Максимальный ток КЗ определяется из условия, когда замыкание происходит непосредственно на контактах автоматического выключателя. Минимальный ток определяется из условия, что КЗ происходит в самом дальнем участке защищаемой цепи. КЗ может произойти как меж нулем и фазой, так и между фазами.
Для упрощенного расчета минимального тока КЗ следует знать, что сопротивление проводников в результате нагрева увеличивается до 50% от номинального значения, а напряжение источника питания снижается до 80%. Следовательно, для случая КЗ между фазами ток КЗ будет:
I = 0,8 U /(1,5р 2 L / S ), где р-удельное сопротивление проводников (для меди – 0,018 Ом кв. мм/м)
для случая короткого замыкания между нулем и фазой:
I =0,8 Uo /(1,5 р(1+ m ) L / S ), где m – соотношение площадей поперечного сечения проводов (если материал одинаковый), или соотношение сопротивлений нуля и фазы. Автомат нужно выбирать по величине номинального условного тока КЗ не меньше расчетного.
УЗО должно быть сертифицированным в России. При выборе УЗО учитывается схема подключения нулевого рабочего проводника. В системе заземления ТТ чувствительность УЗО определяется сопротивлением заземления при выбранном предельным безопасным напряжением. Порог чувствительности определяется по формуле:
I = U / Rm , где U – предельное безопасное напряжение, Rm – сопротивление заземления.
Для удобства можно воспользоваться таблицей № № 16

ТАБЛИЦА № 16

Чувствительность УЗО мА	Сопротивление заземления Ом
	Предельное безопасное напряжение 25 В	Предельное безопасное напряжение 50 В

Для защиты людей используются УЗО с чувствительностью 30 или10 мА.

Предохранитель с плавкой вставкой
Ток плавкой вставки должен быть не меньше максимального тока установки с учетом длительности его протекания: I п = I макс/а , где а =2,5, если Т меньше 10 сек. и а = 1,6 если, Т больше 10 сек. I макс = I нК , где К= 5 - 7 кратность пускового тока (из паспортных данных двигателя)
Iн – номинальный ток электроустановки длительно протекающий по защитной аппаратуре
Iмакс – максимальный ток, кратковременно протекающий по аппаратуре (например пусковой ток)
Т – длительность протекания максимального тока по защитной аппаратуре (например, время разгона двигателя)
У бытовых электроустановок пусковой ток мал, при выборе вставки можно ориентироваться на Iн.
После расчетов выбирается ближайшее большее значение тока из стандартного ряда: 1,2,4,6,10,16,20,25А.
Тепловое реле.
Необходимо выбирать такое реле, чтобы Iн теплового реле оказался в пределах регулирования и больше тока сети.

ТАБЛИЦА № 16

	Номинальные токи	Пределы коррекции
	2,5 3,2 4,5 6,3 8 10.
	5,6 6,8 10 12,5 16 25

При изучении электроники возникает вопрос, как читать электрические схемы. Естественным желанием начинающего электронщика или радиолюбителя является спаять какое-то интересное электронное устройство. Однако на начальном пути достаточных теоретических знаний и практических навыков как всегда не хватает. Поэтому устройство собирают вслепую. И часто бывает, что спаянное устройство, на которое было затрачено много времени, сил и терпения, — не работает, что вызывает только разочарование и отбивает желание у начинающего радиолюбителя заниматься электроникой, так и не ощутив все прелести данной науки. Хотя, как оказывается, схема не заработала из-за допущения сущего пустяковой ошибки. На исправление такой ошибки у более опытного радиолюбителя ушло бы меньше минуты.

В данной статье приведены полезные рекомендации, которые позволят свести к минимуму количество ошибок. Помогут начинающему радиолюбителю собирать различные электронные устройства, которые заработают с первого раза.

Любая радиоэлектронная аппаратура состоит из отдельных радиодеталей, спаянных (соединенных) между собой определенным образом. Все радиодетали, их соединения и дополнительные обозначения отображаются на специальном чертеже. Такой чертеж называется электрической схемой. Каждая радиодеталь имеет свое обозначение, которое правильно называется условное графическое обозначение, сокращенно – УГО . К УГО мы вернемся дальше в этой статье.

Принципиально можно выделить два этапа совершенствования чтения электрических схем. Первый этап характерен для монтажников радиоэлектронной аппаратуры. Они просто собирают (паяют) устройства не углубляясь в назначение и принцип работы основных его узлов. По сути дела – это скучная работа, хотя, хорошо паять, нужно еще поучиться. Лично мне гораздо интересней паять то, что я полностью понимаю, как оно работает. Появляются множества вариантов для маневров. Понимаешь какой номинал, например или критичный в данной случае, а каким можно пренебречь и заменить другим. Какой транзистор можно заменить аналогом, а где следует использовать транзистор только указанной серии. Поэтому лично мне ближе второй этап.

Второй этап присущ разработчикам радиоэлектронной аппаратуры. Такой этап является самый интересный и творческий, поскольку совершенствоваться в разработке электронных схем можно бесконечно.

По этому направлению написаны целые тома книг, наиболее известной из которых является «Искусство схемотехники». Именно к этому этапу мы будем стремиться подойти. Однако здесь уже потребуются и глубокие теоретические знания, но все оно того стоит.

Обозначение источников питания

Любое радиоэлектронное устройство способно выполнять свои функции только при наличии электроэнергии. Принципиально выделяют два типа источников электроэнергии: постоянного и переменного тока. В данной статье рассматриваются исключительно источниках . К ним относятся батарейки или гальванические элементы, аккумуляторные батареи, различного рода блоки питания и т.п.

В мире насчитывается тысячи тысяч разных аккумуляторов, гальванических элементов и т.п., которые отличаются как внешним видом, так и конструкцией. Однако всех их объединяет общее функциональное назначение – снабжать постоянным током электронную аппаратуру. Поэтому на чертежах электрических схем источники они обозначаются единообразно, но все же с некоторыми небольшими отличиями.

Электрические схемы принято рисовать слева на право, то есть так, как и писать текст. Однако такого правила далеко не всегда придерживаются, особенно радиолюбители. Но, тем не менее, такое правило следует взять на вооружение и применять в дальнейшем.

Гальванический элемент или одна батарейка, неважно «пальчиковая», «мизинчиковая» или таблеточного типа, обозначается следующим образом: две параллельные черточки разной длины. Черточка большей длины обозначает положительный полюс – плюс «+», а короткая – минус «-».

Также для большей наглядности могут проставляться знаки полярности батарейки. Гальванический элемент или батарейка имеет стандартное буквенное обозначение G .

Однако радиолюбители не всегда придерживаются такой шифровки и часто вместо G пишут букву E , которая обозначает, что данный гальванический элемент является источником электродвижущей силы (ЭДС). Также рядом может указываться величина ЭДС, например 1,5 В.

Иногда вместо изображения источника питания показывают только его клеммы.

Группа гальванических элементов, которые могут повторно перезаряжаться, аккумуляторной батареей . На чертежах электрических схем они обозначается аналогично. Только между параллельными черточками находится пунктирная линия и применяется буквенное обозначение GB . Вторая буква как раз и обозначает «батарея».

Обозначение проводов и их соединений на схемах

Электрические провода выполняют функцию объединения всех электронных элементов в единую цепь. Они выполняют роль «трубопровода» — снабжают электронные компонент электронами. Провода характеризуются множеством параметров: сечением, материалом, изоляцией и т.п. Мы же будем иметь дело с монтажными гибкими проводами.

На печатных платах проводами служат токопроводящие дорожки. Вне зависимости от вида проводника (проволока или дорожка) на чертежах электрических схем они обозначаются единым образом – прямой линией.

Например, для того, что бы засветить лампу накаливания необходимо напряжение от аккумуляторной батареи подвести с помощью соединительных проводов к лампочке. Тогда цепь будет замкнута и в ней начнет протекать ток, который вызовет нагрев нити лампы накаливания до свечения.

Проводник принять обозначать прямой линией: горизонтальной или вертикальной. Согласно стандарту, провода или токоведущие дорожки могут изображаться под углом 90 или 135 градусов.

В разветвленных цепях проводники часто пересекаются. Если при этом не образуется электрическая связь, то точка в месте пересечения не ставится.

Обозначение общего провода

В сложных электрических цепях с целью улучшения читаемости схемы часто проводники, соединенные с отрицательной клеммой источника питания, не изображают. А вместо них применяют знаки, обозначающие отрицательных провод, который еще называют общи й или масса или шасси или земля .

Рядом со знаком заземления часто, особенно в англоязычных схемах, делается надпись GND, сокращенно от GRAUND – земля .

Однако следует знать, что общий провод не обязательно должен быть отрицательным, он также может быть и положительным. Особенно часто за положительный общий провод принимался в старых советских схемах, в которых преимущественно использовались транзисторы p — n — p структуры.

Поэтому, когда говорят, что потенциал в какой-то точке схемы равен какому-то напряжению, то это означает, что напряжение между указанной точкой и «минусом» блока питания равен соответствующему значению.

Например, если напряжение в точке 1 равно 8 В, а в точке 2 оно имеет величину 4 В, то нужно положительный щуп вольтметра установить в соответствующую точку, а отрицательный – к общему проводу или отрицательной клемме.

Таким подходом довольно часто пользуются, поскольку это очень удобно с практической точки зрения, так как достаточно указать только одну точку.

Особенно часто это применяется при настройке или регулировке радиоэлектронной аппаратуре. Поэтому учиться читать электрические схемы гораздо проще, пользуясь потенциалами в конкретных точках.

Условное графическое обозначение радиодеталей

Основу любого электронного устройства составляют радиодетали. К ним относятся , светодиоды, транзисторы, различные микросхемы и т. д. Чтобы научиться читать электрические схемы нужно хорошо знать условные графические обозначения всех радиодеталей.

Для примера рассмотрим следующий чертеж. Он состоит из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Условное графическое обозначение (УГО) резистора имеет вид прямоугольника с двумя выводами. На чертежах он обозначается буквой R , после которой ставится его порядковый номер, например R 1 , R 2 , R 5 и т. д.

Поскольку важным параметром резистора помимо сопротивления является , то ее значение также указывается в обозначении.

УГО светодиода имеет вид треугольника с риской у его вершины; и двумя стрелочками, острия которых направлены от треугольника. Один вывод светодиода называется анодом, а второй – катодом.

Светодиод, как и «обычный» диод, пропускает ток только в одном направлении – от анода к катоду. Данный полупроводниковый прибор обозначается VD , а его тип указывается в спецификации или в описании к схеме. Характеристики конкретного типа светодиода приводятся в справочниках или «даташитах».

Как читать электрические схемы реально

Давайте вернемся к простейшей схеме, состоящей из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 .

Как мы видим – цепь замкнута. Поэтому в ней протекает электрический ток I , который имеет одинаковое значение, поскольку все элементы соединены последовательно. Направление электрического тока I от положительной клеммы GB 1 через резистор R 1 , светодиод VD 1 к отрицательной клемме.

Назначение всех элементов вполне понятно. Конечной целью является свечение светодиода. Однако, чтобы он не перегрелся и не вышел из строя резистор ограничивает величину тока.

Величина напряжения, согласно второму закона Кирхгофа, на всех элементах может отличаться и зависит от сопротивления резистора R 1 и светодиод VD 1 .

Если измерить вольтметром напряжение на R 1 и VD 1 , а затем полученные значения сложить, то их сумма будет равна напряжению на GB 1 : V 1 = V 2 + V 3 .

Соберем по данному чертежу реальное устройство.

Добавляем радиодетали

Рассмотрим следующую схему, состоящую из четырех параллельных ветвей. Первая представляет собой лишь аккумуляторную батарею GB 1, напряжением 4,5 В. Во второй ветви последовательно соединены нормально замкнутые контакты K 1.1 электромагнитного реле K 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Далее по чертежу находится кнопка SB 1 .

Третья параллельная ветвь состоит из электромагнитного реле K 1 , шунтированного в обратном направлении диодом VD 2 .

В четвертой ветви имеются нормально разомкнутые контакты K 1.2 и бузер BA 1 .

Здесь присутствуют элементы, ранее нами не рассмотрены в данной статье: SB 1 – это кнопка без фиксации положения. Пока она нажата ее, контакты замкнуты. Но как только мы перестанем нажимать и уберем палец с кнопки, контакты разомкнутся. Такие кнопки еще называют тактовыми.

Следующий элемент– это электромагнитное реле K 1 . Принцип работы его заключается в следующем. Когда на катушку подано напряжение, замыкаются его разомкнутые контакты и размыкаются замкнутые контакты.

Все контакты, которые соответствуют реле K 1 , обозначаются K 1.1 , K 1.2 и т. д. Первая цифра означает принадлежность их соответствующему реле.

Бузер

Следующий элемент, ранее не знакомый нам, — это бузер. Бузер в какой-то степени можно сравнить с маленьким динамиком. При подаче переменного напряжения на его выводы раздается звук соответствующей частоты. Однако в нашей схеме отсутствует переменное напряжение. Поэтому мы будем применять активный бузер, который имеет встроенный генератор переменного тока.

Пассивный бузер – для переменного тока.

Активный бузер – для постоянного тока.

Активный бузер имеет полярность, поэтому следует ее придерживаться.

Теперь мы уже можем рассмотреть, как читать электрическую схему в целом.

В исходном состоянии контакты K 1.1 находятся в замкнутом положении. Поэтому ток протекает по цепи от GB 1 через K 1.1 , R 1 , VD 1 и возвращается снова к GB 1 .

При нажатии кнопки SB 1 ее контакты замыкаются, и создается путь для протекания тока через катушку K 1 . Когда реле получило питание ее нормально замкнутые контакты K 1.1 размыкаются, а нормально замкнутые контакты K 1.2 замыкаются. В результате гаснет светодиод VD 1 и раздается звук бузера BA 1 .

Теперь вернемся к параметрам электромагнитного реле K 1 . В спецификации или на чертеже обязательно указывается серия применяемого реле, например HLS ‑4078‑ DC 5 V . Такое реле рассчитано на номинальное рабочее напряжение 5 В. Однако GB 1 = 4,5 В, но реле имеет некоторый допустимы диапазон срабатывания, поэтому оно будет хорошо работать и при напряжении 4,5 В.

Для выбора бузера часто достаточно знать лишь его напряжение, однако иногда нужно знать и ток. Также следует не забывать и о его типе – пассивный или активный.

Диод VD 2 серии 1 N 4148 предназначен для защиты элементов, которые производят размыкание цепи, от перенапряжения. В данном случае можно обойтись и без него, поскольку цепь размыкает кнопка SB 1 . Но если ее размыкает транзистор или тиристор, то VD 2 нужно обязательно устанавливать.

Учимся читать схемы с транзисторами

На данном чертеже мы видим VT 1 и двигатель M 1 . Для определенности будем применять транзистор типа 2 N 2222 , который работает в .

Чтобы транзистор открылся, нужно на его базу подать положительный потенциал относительно эмиттера – для n — p — n типа; для p — n — p типа нужно подавать отрицательный потенциал относительно эмиттера.

Кнопка SA 1 с фиксацией, то есть он сохраняет свое положение после нажатия. Двигатель M 1 постоянного тока.

В исходном состоянии цепь разомкнута контактами SA 1 . При нажатии кнопки SA1 создается несколько путей протеканию тока. Первый путь – «+» GB 1 – контакты SA 1 – резистор R 1 – переход база-эмиттер транзистора VT 1 – «-» GB 1 . Под действием протекающего тока через переход база-эмиттер транзистор открывается и образуется второй путь току – «+»GB 1 – SA 1 – катушка реле K 1 – коллектор-эмиттер VT 1 – «-» GB 1 .

Получив питание, реле K 1 замыкает свои разомкнутые контакты K 1.1 в цепи двигателя M 1 . Таким образом, создается третий путь: «+» GB 1 – SA 1 – K 1.1 – M 1 – «-» GB 1 .

Теперь давайте все подытожим. Для того чтобы научиться читать электрические схемы, на первых порах достаточно лишь четко понимать законы Кирхгофа, Ома, электромагнитной индукции; способы соединения резисторов, конденсаторов; также следует знать назначение всех элементом. Также поначалу следует собирать те устройства, на которые имеются максимально подробные описания назначения отдельных компонентов и узлов.

Выход из строя электронных компонентов современного автомобиля может приводить к его полному обездвиживанию . Хорошо, если это случилось у вашего дома или работы, но если такое случается на трассе или на природе — такая поломка может обойтись вам крайне дорого: как в плане денег, так и в плане потерянного времени и даже (надеюсь до такого не дойдет) здоровья!

Почему полезно разбираться в автоэлектрике

Даже если у вас не технический склад ума или ваш доход позволяет вам не задумываться о таких мирских мелочах — замена обычного сгоревшего предохранителя в долгом пути позволит вам значительно облегчить жизнь. Я уж не говорю о тех случаях, когда сервисмэны, не желая разбираться в проблеме вашего автомобиля, призывают вас менять все датчики подряд, тратя на эту «карусель» значительные суммы денег (что кстати иногда не гарантирует положительного результата). По-этому, я предлагаю вам не сдаваться раньше времени и попробовать самостоятельно диагностировать поломку вашего автомобиля, а для этого было бы неплохо иметь под рукой электрические схемы, и самое главное — уметь их читать и понимать.

Электросхемы? — разберется даже школьник!

Встретив впервые принципиальную электрическую схему автомобиля, я понял, что принципы ее построения и обозначение на ней элементов — стандартизированы, и те элементы, которые присутствуют во всех автомобилях — обозначаются одинаково, независимо от производителя автомобиля. Достаточно один раз разобраться, как читать такие электросхемы, и вы с легкостью сможете понимать, что на ней изображено, даже если вы впервые видите конкретную схему от конкретного автомобиля и даже ни разу не лазили к нему под капот.

Графические обозначения элементов схемы могут слегка отличаться, к тому же бывают черно-белые варианты исполнения и цветные. Но буквенное обозначение везде одинаково. Помимо принципиальных электрических схем полезно иметь схемы, на которых обозначено физическое расположение (в пространстве) на кузове различных жгутов, разъемов и точек заземления — это поможет вам быстро отыскать их. Итак, давайте взглянем на примеры таких схем, а потом приступим к описанию их элементов.

На принципиальной схеме не указано физическое взаимное расположение элементов, а лишь показано, как эти элементы связаны друг с другом. Важно понимать, что если два элемента на такой схеме изображены рядом друг с другом — на самом кузове они могут быть совершенно в разных местах.

Схематическое расположение электрических компонентов на кузове

Такая схема несет другой тип информации: трассировка кабельных кос и приблизительное расположение разъемов на кузове.

Трехмерная точная схема расположения электрических компонентов автомобиля

Встречаются и такие схемы, на которых уже точно показано, как и куда проходят кабельные трассы в кузове автомобиля, а также точки заземления.

Стандартные элементы принципиальной схемы автомобиля

Приступим же, наконец, к рассмотрению элементов схемы и научимся ее читать.

Стандартные цепи питания и соединение элементов

Цепи питания — элементы схемы передающие ток, изображаются линиями: в верхней части схемы изображены цепи с положительным потенциалом («плюс» аккумулятора), а внизу — с нулевым, т.е. земля (или «минус» аккумулятора).

Цепь 30 — идет от плюсовой клеммы аккумулятора, 15 — от аккумулятора через замок зажигания — «Зажигание 1» Цепь под номером 31 — заземление

Некоторые провода также имеют цифровое обозначение в месте подключения к устройству, это цифровое обозначение позволяет не прослеживая цепь определить откуда он идет. Эти обозначение объединены в стандарте DIN 72552 (часто используемые значения):

Для удобства, соединения между элементами на цветных схемах изображены разными цветами, соответствующими цветам проводов, а на некоторых схемах также указывается сечение провода. На черно-белых схемах цвета соединений обозначаются буквами:

Иногда можно встретить пустую окружность в узле — это означает, что данное соединение зависит от комплектации автомобиля, линии при этом, как правило, подписаны.

Обозначение разъемов на электросхеме — коннекторы

Пин №2 разъема С301 соединяется с пином №9 разъема С104, который, в свою очередь, идет в пин №3 разъема С107

Провода в автомобильной электропроводке соединяются несколькими способами, и один из них — разъемы (Connector). Обозначаются разъемы буквой «С» и порядковым номером. На рисунке слева вы видите схематическое изображение соединений участков провода через разъемы. Вообще, правильнее говорить не «пин №2» , а «терминал №2» , если встретите в схеме такое понятие, то теперь будете знать, что это порядковый номер соединения (контакта) в разъеме.

Ну а на этом рисунке видно, как нумеруются контакты в разъемах и как правильно их считать, чтобы узнать где какой пин. Контакты нумеруются со стороны «мамы» с верхнего угла слева на право построчно. Со стороны «папы», соответственно, зеркально.

Кстати, на многих форумах автомобильные разъемы почему-то называют «фишками», в гугле по поводу такой «этимологии» никакой информации нет. Если вы знаете или догадываетесь, откуда пошло такое название, пишите в комментариях, не стесняйтесь.

Соединение проводов в автомобиле — соединительные колодки (Splice)

Помимо разъемов (Connectors) провода в автомобиле соединяются при помощи пакета перемычек или соединительных колодок (в электросхемах на английском — Splice). Обозначаются соединительные колодки, как вы видите на рисунке, буквой «S» и порядковым номером, например: S202, S301.

В некоторых электросхемах есть отдельное описание каждой колодки и расписано назначение проводов, подводимых к ней. Главная отличительная особенность колодки (Splice) от разъема (Connector) в том, что соединяется группа проводов: есть один входящий провод и группа исходящих потребителей, как правило, это шины питания.

Обозначение предохранителей на электросхемах

Еще один элемент электрической схемы, передающий энергию — предохранитель. Предохранители в автомобиле имеют два обозначения: Ef — предохранитель в моторном отсеке (engine fuse) и F (fuse) — предохранитель в салоне автомобиля . Как и во всех других случаях, после обозначения идет порядковый номер предохранителя и номинал тока (в Амперах), на который он рассчитан. Все предохранители расположены рядом — в блоках предохранителей и реле.

Обозначение автомобильных реле: распиновка, контакты

Автомобильное реле имеет обычно 4 или 5 контактов, которые имеют стандартную нумерацию (но бывают и случаи, когда нумерация не совпадает). Два контакта при этом являются управляющими: 85 и 86, а остальные коммутируют контакты, по которым проходят значительные токи. Реле, как и предохранители, располагаются, в основном, в блоках под капотом и в салоне, но бывают случаи навесного монтажа реле в любом непредсказуемом месте, особенно при самостоятельной установке кем-либо.

Условные обозначения автомобильных датчиков на схемах

1. Датчик холостого хода (ДХХ)
2. Электронный блок управления (ЭБУ) двигателем
3. Датчик температуры охлаждающей жидкости
4. Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ)
5. Датчик абсолютного давления воздуха во впускном коллекторе (ДАД)
6. Датчик давления в системе кондиционирования
7. Датчик температуры воздуха во впускном коллекторе

На схеме выше представлены далеко не все датчики, которые могут быть в автомобиле. Условное обозначение датчиков также может отличаться, но все они обычно подписаны, как и все другие элементы, преобразующие энергию в электрической сети автомобиля.

Условные обозначение сложных элементов на автомобильных схемах — примеры схем

Теперь рассмотрим, как на электрической схеме обозначены более сложные и не стандартные элементы, такие как: стартер, катушка зажигания и другие и приведем несколько примеров схем, на которых они изображены. В различных схемах изображение таких элементов может меняться, но элементы всегда подписаны и интуитивно понятно нарисованы, по-этому, ниже будут приведены только некоторые из них, иначе эта статья растянется надолго.

1. Аккумуляторная батарея (АКБ)
2. Замок зажинагия
3. Комбинация приборов
4. Выключатель
5. Стартер
6. Генератор

Если вы помните школьный курс физики, то найдете на схеме, представленной выше, уже знакомые обозначения, например: электромотор, диод, ключ, элемент питания, лампа накаливания. Эти, знакомые почти каждому, условные обозначения помогают понять смысл и назначение приборов в бортсети автомобиля, преобразующих электроэнергию.

1. Катушка зажигания
2. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ)
3. Датчик положения коленчатого вала

На этой схеме уже появляется такой более сложный элемент схемы как — блок управления или контроллер. Каждый элемент сети автомобиля, имеющий микросхемы или транзисторные ключи в своем составе, помечается значком с изображением транзистора. Обращаю ваше внимание на то, что в данном примере выше, изображены далеко не все выводы ЭБУ — только те, которые нужны именно на этой схеме. На схемах ниже вы так же встретите изображение ЭБУ.

1. Блок управления двигателем (ЭБУ)
2. Октан-корректор
3. Электромотор (в данном случае — бензонасос)
4. Датчик концентрации кислорода

На этой схеме еще раз изображен ЭБУ, но уже с другими выводами, кстати, по нарисованным ключам на ЭБУ можно понять, какую функцию в данном случае выполняет контроллер: замыкает данные линии на землю, то есть запитывает элементы, подключенные к этим проводам и плюсовой клемме АКБ.

1. Электромагнитный клапан рециркуляции отработавших газов
2. Двухходовой клапан
3. Гравитационный клапан
4. Комбинация приборов
5. Электронный блок управления двигателем
6. Датчик скорости

На данном примере схемы мы встречаемся с изображением клапанов, прошу обратить внимание, что у двухходового клапана контакты пронумерованы, в отличие от остальных. На изображении датчика скорости изображен транзистор, значит в элементе присутствует полупроводниковый элемент.

1. Переключатель наружного освещения
2. Переключатель указателей поворота
3. Переключатель корректора фар
4. Корректор левой фары
5. Левая фара автомобиля
6. Корректор правой фары
7. Правая фара автомобиля

На данной схеме изображены элементы управления освещением автомобиля. У таких сложных переключателей как замок зажигания или переключатель наружного освещения имеется набор контактов, между которыми в различных положениях переключателя коммутируется ток. На схеме прекрасно видно, в каком режиме переключателя какие контакты соединяются.

Автоэлектрика? Проще простого!

Итак, мы рассмотрели с вами самые распространенные элементы электрических схем автомобилей, посмотрели как они изображаются на схемах и какие ключевые особенности при этом присутствуют. Искренне надеюсь, что эта статья научила вас чему-нибудь или даже выручила вас в сложной ситуации с поломкой автомобиля. Если у вас появились вопросы, было бы здорово, если вы их напишете в комментариях под этой статьей. Всем огромной удачи на дорогах и увидимся в следующих статьях об автоэлектрике!

Астана-2005

МИНИСТЕРСТВО Сельского хозяйства Республики КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. С. СЕЙФУЛЛИНА

Сорокин В.Г., Ногай А.С., Ансабекова Г.Н.,

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

«Техника построения и чтения электрических схем »

для энергетических специальностей: 2102, 2104, 2105.

Астана - 2005

Рассмотрено и одобрено «Утверждаю»

К изданию на заседании учебно- Председатель УМС Казахского методического совета Казахского государственного агротехнического

государственного агротехнического университета им. С.Сейфуллина

университета им. С. Сейфуллина __________ _______________

Протокол № __от______________ (Подпись) (Ф. И. О.)

“___” ____________ 2005 г.

Сорокин В.Г. – доцент, зав. кафедрой электроэнергетики и управления Каз АТК

Ногай А.С. профессор кафедры электроснабжения.

Ансабекова Г.Н.- ст. преподаватель кафедры электроснабжения

Учебное пособие составлено в соответствии с требованиями учебного плана и временной типовой учебной программы дисциплины «Электротехнические чертежи» и включают все необходимые сведения для освоения данного курса.

Учебное пособие предназначено для студентов по специальностям 2102, 2104, 2105 на русском языке.

Рецензенты:: Пястолова И.А., к.т.н., доцент кафедры эксплуатации электрообрудования Казахского Государственного Агротехнического Университета им. С. Сейфуллина

Нурахметов Т.Н.., профессор кафеды радиоэлектроники Евразийского Национального университета им. Л.Гумилева

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры Электроснабжения.

Протокол № _2_ __ от “_30_ _ “__09_ _______2005 г.

Рассмотрено и одобрено методической комиссией энергетического факультета.

Протокол № _3___ от “_16 __ “__10_ _____2005 г.

© Казахский Государственный Агротехнический Университет им. С. Сейфуллина

Введение

В современных условиях насыщенности всех отраслей народного хозяйства и быта (независимо от форм собственности) электротехническими изделиями, установками, приборами, средствами связи, ЭВМ и даже электрическими игрушками значительно повысились требования к правилам их четкого, унифицированного начертания и чтения всех видов электротехнических чертежей. Надо сказать, что современные электроустановки настолько сложны, что ни изготовить, ни эксплуатировать, ни ремонтировать их «на память» без чертежа практически невозможно. Такими чертежами и являются электротехнические схемы.

Если чертеж, называемый языком техники, является международным средством передачи технической информации, то условно-графические и буквенные обозначения, утвержденные межгосударственным стандартом, являются международным алфавитом языка чертежей.

Конструкторские (проектные) документы подразделяются на графические (чертежи и схемы) и текстовые (пояснительные записки, расчеты, технические условия спецификации и т.д.)

Разумеется, что разработкой такой документации занимаются опытные специалисты электротехнического профиля.

В процессе обучения, по данной дисциплине, на первом курсе и курсового, дипломного проектирования на последующих курсах, студент приобретает практические навыки, накопит справочный материал по элементам, узлам и блокам электротехнических изделий, научится свободно читать электрические схемы и схемы автоматизации, а также использовать это в практической деятельности.

Основы этих знаний необходимы для всех технических специальностей и специализаций инженерных факультетов.

Целью данного учебного пособия является возможность систематизировать основы знаний по электротехническим дисциплинам, научить правилам электротехнического черчения, приобрести первоначальный справочный информационный материал, а также освоить основы техники чтения электрических схем и схем автоматизации.

Общие сведения

При научных, конструкторских разработках и проектных работах, а также при наладке, монтаже, эксплуатации и ремонте электротехнических установок и проектов электрификации основным унифицированным нормативным документом являются электрические схемы, которые регламентируются международными и государственными стандартами, чаще всего входящими в «Единую систему конструкторской документации» (ЕСКД) ГОСТ 2721-74, 2752-74, 2755-87. Так, например ГОСТ 2702-75, Правила выполнения электрических схем.

В соответствии с государственными и международными стандартами основные виды и типы схем, применяемые в проектах электрификации и электротехнических изделий согласно ГОСТ 2701-84, нумеруются соответствующими шифрами, состоящими из букв и цифр (см. таблицу 1), которые проставляются в штампе чертежа.

Таблица 1. Основные виды и типы схем, применяемые в проектах электрификации

Например, в штампах чертежей курсового, дипломного проекта «Схема принципиальная электрическая, шифруется АБВГ.ХХХХХХ 25/Э3, а схема соединений автоматических устройств, видов которых в комплексе несколько, шифруется как АБВГ.ХХХХХХ 253 А4.2 А4 и т.п.

Электротехнические схемы выполняются на листах (форматах) следующих размеров: А0-841*1189; А1-594*841; А2-420*594; А3-297*420; А4-210*297-ГОСТ 2.301-68

Электротехнические схемы разрабатываются и поставляются для использования, как правило, комплектно. Например: - типовой комплект: структурная, функциональная, принципиальная и монтажная схемы.

В совокупности электротехнические схемы должны содержать информативность достаточную для проектирования, изготовления, монтажа, настройки, эксплуатации и ремонта изделия и вместе с тем должны быть рациональными, компактными и удобными в чтении. Поэтому необходимо понимать их смысл (формулировку), знать приёмы черчения и правила их чтения. Основные термины и определения даны в таблице 2.

Таблица 2. Термины и определения

Типы электротехнических схем

Структурные схемы

Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи (например, см. рис. 1.1).

Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников.

Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии, для чего в каждой части указывают наименование функций и делают поясняющие (указательные) надписи и параметры.

З.У.

УЭ

ПЭ

В.Э.

О.У.

Р.О.

И.М.

Функциональные схемы

Функциональная схема разъясняет определенные процессы функционирования управления как электрические, так и технологические, протекающие в системе и устройстве в целом, так и в отдельных частях и элементах.

Более подробно эти схемы будут рассмотрены как функционально-технологические схемы автоматизации во 2 части книги.

Принципиальные схемы

Принципиальная (полная) схема – схема, определяющая полный состав элементов, узлов и связей между ними, а также элементов, которыми начинаются и заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы, клеммы и т.п.) и дающая детальное представление о принципах работы изделия (установки).

Основные требования стандартов к правилу выполнения принципиальных схем, закреплены в ГОСТ 2.710-81, ГОСТ 2.755-87, ГОСТ 2.721-74, ГОСТ 34.201-89, ГОСТ 21.403-80.

Схемы вычерчиваются для приборов, аппаратов и систем, находящихся в отключенном (обесточенном) состоянии.

Справочный графический материал электротехнических схем, как правило, не соответствует масштабам и общему виду элемента, и поэтому в стандартны, вводят требования к черчению элементов в виде условно-графических изображений и нанесении условно буквенно-цифровых обозначений, что, естественно вносит определенные трудности при изучении.

Для того чтобы осмысленно читать схемы необходимо уяснить, что на ней изображено. Для этого следует: знать терминологию и понимать систему построения графических и буквенно-цифровых условных обозначений элементов схем; знать, в каких случаях применяются то или иное обозначение.

Условные графические обозначения образуются из простейших геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по системе, предусмотренной стандартом, дает возможность легко изобразить все, что требуется: аппарат, приборы, электрические машины, линии механической и электрической связи, виды соединений обмоток, род тока, характер и способы регулирования и т.п.

Построить условные графические обозначения, значит, для каждого элемента предусмотреть специальный знак, но тогда потребовались бы десятки тысяч сложных знаков. Так как с каждым днем появляются новые элементы и аппараты, новые способы соединения и заранее предусмотреть обозначения на все случаи было бы невозможно. Условные обозначения были бы сложны как для изображения, так и для чтения.

Для упрощения изображения и чтения стандарты и правила допускают в схемах достаточно понятные фрагменты чертить без детализации (блоки, жгуты, разъемы, логические элементы и т.п.), либо применять дополнительные общепринятые изображения.

Для изучения и использования в процессе образования предлагается следующий справочный материал: условно-буквенных обозначений и условно-графических изображений.

Условно буквенные и цифровые обозначения в электрических схемах присваиваются всем элементам, устройствам и функциональным группам в виде однобуквенных и двухбуквенных кодов с цифрами ГОСТ 2.710-81 (рекомендуется применять двухбуквенные коды).

Буквенно-цифровые обозначения предназначены для записи кодом сведений об элементах, устройствах либо нанесенными на чертежи, либо используется как информация в текстовых документах.

В электрических схемах позиционное обозначения элемента состоит из трех частей, имеющих самостоятельное смысловое значение и записываемых без разделительных знаков и пробелов (буквы латинского алфавита) см. табл. 3

В первой части одной буквой (однобуквенный код) или нескольких букв (двухбуквенный код) указывают вид элементов, например, R-резистор, РА-амперметр.

Во второй части указывают номер элемента среди ему подобных (R1,R1,C1,C2,HL1,HL2 и т.д.). Допускается к номеру устройства добавлять через точку условный номер изображаемой части устройства, (например, KV1.5- пятый контакт реле KV1). Однако, обычно при выполнении принципиальных электрических схем, в том числе и при разнесенном способе выполнения, различным однотипным элементам, например, контактам одного устройства (реле и т.п.), не присваивают особых позиционных обозначений; они имеют тоже обозначение, что и устройство, которому они принадлежат. Так, все контакты реле KV будут иметь позиционное обозначение KV1. Первая и вторая части позиционного обозначения являются обязательными.

В третей части указывается функциональное назначения элементов (R1F-резистор R1, используемый как защитный).

Двухбуквенные коды для указания функционального назначения элементов приведены в таблице 3.

Таблица 3. Позиционное обозначение элементов схемы (буквенные коды)

Примеры видов элементов	Код
Приборы измерительные:	P
Амперметр	PA
Счетчик активной энергии	PI
Счетчик реактивной энергии	PK
Омметр	PR
Регистрирующий прибор:	PS
Вольтметр	PV
Ваттметр	PW
Выключатели и разъединители в силовых цепях:	Q
Выключатель автоматический	QF
Короткозамыкатель	QK
Разъединитель (концевой выключатель)	QS
Трансформаторы, автотрансформаторы:	T
Трансформатор тока	TA
Электромагнитный стабилизатор	TS
Трансформатор напряжения	TV
Конденсаторы	C
Генераторы, источники питания:	G
Батарея	GB
Двигатели	M
Катушки индуктивности, дроссели, реакторы	L
Разрядники, Предохранители, устройства защиты:	F
Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия	FA
Дискретный элемент защиты по току инерционного действия	FP
Предохранитель плавкий	FU
Дискретный элемент защиты по напряжению, разрядник	FV
Элементы разные:	E
Нагревательный элемент	EK
Лампа осветительная	EL
Реле, контакторы, пускатели:	K
Реле токовое	KA
Реле указательное	KH
Реле электротепловое	KK
Контактор, магнитный пускатель	KM
Реле времени	KT
Реле напряжения	KV
Устройство (усилитель, блок, приборы)	AA
Преобразователи неэлектрических величин в электричестве	BA
Устройство индикации	MA
Интегральные схемы: аналоговые, цифровые	DA,DD
Транзисторы	VT
Диоды	VD
Тиристор	VS
Выключатель-переключатель	SA
Выключатель кнопочный	SB

При необходимости на схеме маркируют участки электрических цепей для опознания участков цепей, и может отражать их функциональное назначение в схеме. Участки цепи, разделенные размыкающими или замыкающими контактами приборов, обмотками реле, резисторами и другими элементами, имеют разную маркировку. Участки цепи, разделенные разъемными или неразборными контактными соединениями, должны иметь одинаковую маркировку. Для выявления различий участков цепей разрешается добавлять к маркировке числа или другие обозначения, например, 75-4 (участок 4 принадлежит цепи управления двигателей 75).

Маркировку проставляют последовательно от ввода источника питания нагрузки, а разветвляющиеся участки цепи – сверху вниз и слева направо. Силовые цепи переменного тока маркируют буквами, обозначающими фазы, и последовательными числами (А, В, С, А1, В1, С1 и т.д.).

Входные выходные силовые цепи постоянного тока маркируют с указанием полярности: плюс «+», минус «-». Участки цепей положительной полярности маркируют четными числами, отрицательной полярности – нечетными. Цепи управления (пуска и остановка электрических двигателей, сигнализации, защиты, блокировки, измерения) маркируют последовательными арабскими цифрами.

Последовательность чисел допускается устанавливать в пределах функциональной цепи. Маркировка может быть проведена числами с учетом функциональных признаков цепей, что упрощает чтение схемы, например:

Цепи измерения, управления, регулирования……………….от 1 до 399

Цепи сигнализации…………………………………………….от 400 до 799

Цепи питания…………………………………………………...от 800 до 999

Маркировку, (число) проставляют около концов или в середине участка цепи (при вертикальном расположении цепи – слева от изображения участка цепи, при горизонтальном – над изображением участка).

Для дополнительной информации о принципе работы узлов и отдельных устройств принципиальную схему дополняют таблицами, примечаниями, циклограммами. В качестве иллюстрации такой информации может служить таблица 4.

Таблица 4. Циклограмма.

Контакт

Время в минутах

Назначение контакта

К1

Управление двигателем КЭП

К2

Управление мешалкой

К3

Управление вентилятором

К4

Управление клапаном 1

К5

Управление клапаном 2

К6

Управление клапаном 3

Условно графические изображения элементов выполняют линиями толщиной от 0,2 до 1 мм. (в зависимости от формата листа и функциональной значимости). Так, например, для общих силовых цепей можно использовать линии толщиной 1 мм, для силовых цепей отдельных потребителей – толщиной до 0,6 мм, для цепей управления – толщиной 0,2-0,4 мм. Условно графические изображения основных элементов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Условно графические изображения электротехнических схем

Наименование	Условное изображение
Обозначение общего применения
Провод отдельный
Пересечение проводов, линий связи А) без соединения В) с электрическим соединением	А) В)
Кабель, жгут
Экранизированная линия
Направление сигнала электрического
Механическая связь
Токосъемное подвижное устройство для ЭПС А) общее обозначение В) управляемый ноитограф	А) В)
Допустимое изображение цепей трехфазных симметричных систем (однолинейное изображение)
А) заземление В) корпус	А) В)
Контакт А) разборного В) неразборного соединения С) разъем штепсельный	А) В) С)
Электрические машины
Машина электрическая А)общее обозначение В) при обозначении ротора и статора (однолинейное изображение)	А) В)
Машина асинхронная с фазным ротором
Машина асинхронная двухфазная
Машина постоянного тока
Машина постоянного тока со смешанным возбуждением
Катушка индуктивности, дроссели, трансформаторы
Обмотка катушки индуктивности, дросселя, трансформатора
Катушка индуктивности с ферромагнитным сердечником
Реактор
Трансформатор однофазный с ферромагнитным сердечником А) основное изображение В) допустимое изображение	А) В)
Трансформатор трехфазный А) общее обозначение В) трехобмоточный	А) или В)
Автотрансформатор А) трехфазный В) однофазный
Трансформатор тока измерительный
Трансформатор напряжения измерительный А) однофазный В) трехфазный	А) В)
Сердечник (магнитопровод) А) ферромагнитный В) диамагнитный	А) В)
Устройства коммутационные и контактные соединения
Выключатель силовой высоковольтный
Разъединитель высоковольтный
Короткозамыкатель
Катушка реле, контактора и магнитного пускателя А) общее обозначение В) теплового реле	А) В)
Контакт коммутационного устройства А) замыкающий В) размыкающий	А) В)
Штепсельная розетка А) открытой проводки В) закрытой проводки	А) В)
Контакт с механической связью (путевой выключатель, реле давления)
Контакт теплового реле
Выключатель трехполюсный А) без автоматического возврата В) с автоматическим возвратом	А) В)
Контакт замыкающий с замедлителем (контакт реле времени) А) при срабатывании В) при возврате	А) В)
Контакт А) переключающий В) со средним положением	А) В)
Контакт силовой цепи
Выключатели кнопочный нажимной А) замыкающий контакт В) размыкающий контакт	А) В)
Контакт электротеплового реле (при разнесенном способе)
Переключатель однополюсный, трехпозиционный (галетный)
Переключатели со сложной коммутацией
Резисторы, конденсаторы
Резистор постоянный
Резистор переменный а) параметрический в) потенциометр с) реостат d) подстрочный е) терморезистор	А) В) С) D) Е)
Электронагреватель
Конденсатор постоянной емкости А) общее изображение В) полярный С) электролитический	А) В) С)
Разрядник
Предохранитель плавкий
Приборы
Прибор А) интегрирующий (счетчик электрической энергии) В) регистрирующий	А) В)
Прибор электроизмерительный показывающий (например, амперметр)
Сигнальная аппаратура
Лампа накаливания А) осветительная и сигнальная В) светильник	А) В)
Газонаполненные индикаторы А) лампа низкого давления В) газоразрядный знаковый индикатор
Вторичные источники питания и их элементы
Род тока и назначение A) постоянный B) однофазный переменный C) трехфазный переменный промышленной частоты D)переменный повышенной частоты	А) В) С) D)
Элемент гальванический или аккумуляторный	или
Блок питания
Схемы соединения диодов мостовые A) однофазная B) трехфазная	A) В)
Стабилитроны а) односторонние в) двухсторонние	А) В)
Элементы электронных схем
А) диод B) тиристор C) светодиод D) оптрон	A) B) C) D)
Транзисторы типа A) р-п-р b) п-р-п	A) B)
Однопереходный транзистор
Униполярные транзисторы полевой A) п-канальный B) р-канальный	A) B)
МДП – транзистор
Элементы интегральной электронной техники
Базовый элемент
Схемы логические A) повторителя B) инвертора (НЕ) C) сложения (ИЛИ) D) умножения (И)	A) B) C) D)
Биполярная ячейка (триггер)
Дешифратор
Счетчик цифровой
Усилитель операционный

Практически любая принципиальная электрическая схема строится на базе элементарных цепей и типовых узлов. Это значительно облегчает разработку построение и чтение схемы любой сложности.

Отдельные цепи принципиальных электрических схем рекомендуется изображать горизонтальными (вертикальными) линиями (строками) в последовательности сверху вниз (слева направо), определяемой порядком связей и срабатывания установленных в них элементов. Такой способ выполнения схем называют строчным. Для облегчения нахождения элементов на схеме строки нумеруют: 1,2,3,4 и т.д. (см. на рис. 2)

Коммутирующие устройства (контакты, реле, кнопочные выключатели и т.д.) на схемах, как правило, должны изображаться в положении, соответствующим отсутствию тока во всех цепях схемы и внешних принудительных сил. Если в схеме приняты другие положения таких устройств, это следует оговорить в примечании. Контакты сигнализирующих и регулирующих приборов изображают при рациональном значении их параметров.

Рис 1.2 Пример обозначения строчных цепей.

Если схема сложна, для облегчения ее чтения с правой стороны строк следует дать поясняющие надписи, например: «Двигатель включен» и т.п.

Устройства на схемах могут изображаться совмещенным и разнесенным способом (рис 3). При совмещенном способе составные части устройств (например, катушка и контакты реле К1) изображают близко друг к другу. При разнесенном способе составные части располагают в разных местах схемы так, чтобы отдельные части цепи были изображены более наглядно. Разрешается некоторые устройства в схеме показывать разнесенным способом, а остальные (конструктивно более сложные) – совмещенным. Допускается также (в случае, если вся схема выполнена разнесенным способом) на свободном поле листа дать графические обозначения отдельных устройств, выполненные совмещенным способом (рис 1.3).

Рис 1.3. Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем:

а) – совмещенный способ изображения элементов; б) – разнесенный способ изображения элементов: А1 – контактор; А2 – кнопочная станция; А3 – реле тепловой защиты; КМ – магнитный пускатель: КК1, КК2 – контакты реле тепловой защиты (А3).

Таким образом мы познакомились с техникой черчения схем электроустановок (см. табл. 2). Комплекс электроустановок для передачи транспорта, распределения (электроснабжения) электроэнергии называют электрическими сетями. Они имеют комплекс воздушных и кабельных линий, подстанций, распределительных устройств, токопроводов и т.д. Электросети до 1000В и свыше 1000В.

Подстанции обеспечивают преобразование и распределение электроэнергии. Для этого на территории подстанции расположено технологическое электрическое оборудование соединенное в соответствии с главной электрической принципиальной схемой. Пример которой смотри на рис.4.

Рис.4. Схема подстанции 110кВ с отделителями и короткозамыкателями.

Техника чтения электрических схем

Чтение принципиальной схемы начинают с определения назначения устройства, состава его схемы (силовая часть, блока управления, защиты и т.д.) и ознакомления с перечнем элементов, для чего находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.