Як складати і читати електричні схеми

Електричні принципові схеми

Основним призначенням принципових електричних схем є відображення з достатньою повнотою і наочністю взаємного звязку окремих приладів, засобів автоматизації і допоміжної апаратури, що входять до складу функціональних вузлів систем автоматизації, з урахуванням послідовності їх роботи і принципу дії.
Принципові електричні схеми служать для вивчення принципу дії системи автоматизації, вони необхідні при виробництві пуско-налагоджувальних робіт і в експлуатації електрообладнання

Принципові електричні схеми є підставою для розробки інших документів проекту: монтажних схем і таблиць щитів і пультів, схем зєднання зовнішніх проводок, схем підключення та ін

При розробці систем автоматизації технологічних процесів зазвичай виконують принципові електричні схеми самостійних елементів, установок або ділянок автоматизируемой системи, наприклад схему управління засувкою, схему автоматичного та дистанційного керування насосом, схему сигналізації рівня в резервуарі і т. п.

Принципові електричні схеми складають на підставі схем автоматизації, виходячи із заданих алгоритмів функціонування окремих вузлів контролю, сигналізації, автоматичного регулювання та керування і загальних технічних вимог, що предявляються до обєкта, що автоматизується

На принципових електричних схемах в умовному вигляді зображують прилади, апарати, лінії звязку між окремими елементами, блоками і модулями цих пристроїв.

У загальному випадку принципові схеми містять:

1) умовні зображення принципу дії того чи іншого функціонального вузла системи автоматизації;

2) пояснюючі написи;

3) частини окремих елементів (приладів, електричних апаратів) даної схеми, використовувані в інших схемах, а також елементи пристроїв з інших схем;

4) діаграми перемикань контактів багатопозиційних пристроїв;

5) перелік використовуваних у цій схемі приладів, апаратури;

6) перелік креслень, відносяться до даної схемою, загальні пояснення і примітки.
Для читання принципових схем необхідно знати алгоритм функціонування схеми, розуміти принцип дії приладів, апаратів, на базі яких побудована принципова схема.

Принципові схеми систем контролю і управління за призначенням можуть підрозділятися на схеми управління, технологічного контролю і сигналізації, автоматичного регулювання та харчування.
Принципові схеми за видами можуть бути електричними, пневматичними, гідравлічними і комбінованими.
В даний час найбільш широке застосування знаходять електричні та пневматичні схеми.

Як прочитати електричну принципову схему

Принципова електрична схема – перший робочий документ, на підставі якого:

1) виконують креслення для виготовлення виробів (загальні види та монтажні схеми і таблиці щитів, пультів, стативов і т. п.) і зєднань їх з приладами, виконавчими механізмами і між собою;

2) перевіряють правильність виконаних зєднань;

3) задають уставки апаратам захисту, засобам контролю і регулювання процесу;

4) налаштовують шляхові і кінцеві вимикачі;

5) аналізують схему як у процесі проектування, так і при налагодженні та експлуатації при відхиленні від заданого режиму роботи установки, передчасному виході з ладу будь-якого елемента і т. п.
Таким чином, залежно від виконуваної роботи читання принципової схеми переслідує різні цілі.

Крім того, якщо читання монтажних схем зводиться до того, щоб визначити, що, де і як потрібно встановити, прокласти і зєднати, то читання принципової схеми набагато складніше.
У багатьох випадках воно вимагає глибоких знань, володіння методикою читання і вміння аналізувати отримані відомості.
І, нарешті, помилка, допущена у принциповій схемі, неминуче буде повторюватися у всіх наступних документах.
У результаті знову доведеться повертатися до читання принципової схеми, щоб виявити, яка в ній допущена помилка або що в конкретному випадку не відповідає правильної принциповою схемою (наприклад, Багатоконтактні програмне реле приєднано правильно, але встановлена ??при налаштуванні тривалість або черговість перемикання контактів не відповідає завданням)

Перераховані завдання досить складні, і розгляд багатьох з них виходить за рамки цієї статті.
Тим не менш корисно пояснити, в чому полягає їх істота і перерахувати основні технічні прийоми рішення.

1.
Читання принципової схеми завжди починають з загального ознайомлення з нею і переліком елементів, знаходять на схемі кожен з них, читають всі примітки і пояснення.

2.
Визначають систему електроживлення електродвигунів, обмоток магнітних пускачів, реле, електромагнітів, комплектних приладів, регуляторів і т. п. Для цього знаходять на схемі всі джерела живлення, виявляють по кожному з них рід струму, номінальну напругу, фазировку в колах змінного струму і
полярність в колах постійного струму і зіставляють отримані дані з номінальними даними використовуваної апаратури.

Виявляють за схемою загальні комутаційні апарати, а також апарати захисту: автомати, запобіжники, реле максимального струму і мінімальної напруги і т. п. Визначають з написів на схемі, таблицями чи приміток уставки апаратів і, нарешті, оцінюють зону захисту кожного з них

Ознайомлення із системою електроживлення може знадобитися для: виявлення причин порушення харчування; визначення черговості, в якій слід на схему подавати живлення (це не завжди байдуже); перевірки правильності фазування і полярності (неправильна фазировка може, наприклад, у схемах резервування призвести до короткого
замикання, зміни напрямку обертання електродвигунів, пробою конденсаторів, порушення поділу ланцюгів за допомогою діодів, відмови поляризованих реле і т. п.); оцінки наслідків перегорання кожного запобіжника.

3.
Вивчають всілякі ланцюга кожного електроприймача: електродвигуна, обмотки магнітного пускача, реле, приладу і т. п. Але електроприймачів в схемі багато і далеко не байдуже, з якого з них починати читання схеми це визначається поставленим завданням.
Якщо потрібно визначити за схемою умови її роботи (або перевірити, чи відповідають вони заданим), то починають з основного електроприймача, наприклад з електродвигуна засувки.
Наступні електроприймачі виявляться самі собою.

Наприклад, для пуску електродвигуна потрібно включити магнітний пускач.
Отже, наступним електроприймачем повинна бути обмотка магнітного пускача.
Якщо в її ланцюг входить контакт проміжного реле, треба розглядати ланцюг його обмотки і т. п. Але може бути й інша задача: якийсь елемент схеми відмовив, наприклад не горить певна сигнальна лампа.
Тоді першим електроприймачем буде саме вона.

Дуже важливо підкреслити, що якщо не дотримуватися при читанні схеми певній цілеспрямованості, то можна витратити багато часу, нічого не вирішивши.

Отже, вивчаючи вибраний електроприймач, треба простежити всі можливі його ланцюга від полюса до полюса (від фази до фази, від фази до нуля в залежності від системи живлення).
При цьому треба, по-перше, виявити всі контакти, діоди, резистори і т. п., що входять в ланцюг.

Особливо підкреслимо, що не можна розглядати кілька ланцюгів відразу.
Потрібно спочатку вивчити, наприклад, ланцюг включення обмотки магнітного пускача Вперед при місцевому управлінні, встановивши, в якому положенні повинні бути елементи, що входять в цей ланцюг (перемикач режимів в положенні Місцеве управління, магнітний пускач Назад відключений), що потрібно зробити, щоб включити обмотку
магнітного пускача (натиснути вимикач кнопковий Вперед), і т. п. Потім слід подумки відключити магнітний пускач.
Розглянувши ланцюг місцевого управління, подумки переводять перемикач режимів в положення Автоматичне управління і вивчають наступну ланцюг.

Ознайомлення з кожної ланцюгом електричної схеми має на меті:

А) визначити умови дії, яким задовольняє схема;

Б) виявити помилки; наприклад, в ланцюзі можуть бути зєднані послідовно контакти, які ніколи одночасно не повинні бути замкнуті;

В) визначити можливі причини відмови.
У несправну ланцюг, наприклад, входять контакти трьох апаратів.
Розглядаючи кожен з них, легко виявити несправний.
Такі завдання виникають при налагодженні та усуненні неполадок в процесі експлуатації;

Г) встановити елементи, в яких можуть бути порушені тимчасові залежності або в результаті неправильного регулювання, або із-за неправильної оцінки проектувальником реальних умов експлуатації.

Типовими недоліками є занадто короткі імпульси (керований механізм не встигає завершити розпочатий цикл), занадто довгі імпульси (керований механізм, за вершили цикл, починає його повторювати), порушення необхідної черговості перемикання (наприклад, вентилі і насос включаються не в тій черговості,
як треба, або між операціями не дотримуються достатні інтервали);

Д) виявити апарати, яким можуть бути задані неправильні уставки ; типовий приклад неправильна уставка струмового реле в схемі управління засувкою;

Е) виявити апарати, комутаційназдатність яких недостатня для комутованих ланцюгів, або номінальну напругу нижче необхідного, або робочі струми ланцюгів більше номінальних струмів апарату і т .
п.

Типові приклади: контакти електроконтактного термометра безпосередньо введені в ланцюг магнітного пускача, що абсолютно неприпустимо; в ланцюзі напруги 220 В застосований діод на зворотне напруга 250 В, що не достатньо, так як він може виявитися під напругою 310 В (К2-220 В
); номінальний струм діода 0,3 А, але він включений в ланцюг, через яку проходить струм 0,4 А, що викличе неприпустимий перегрів; сигнальна комутаторна лампа 24 В, 0,1 А включена на напругу 220 В через додатковий резистор типу ПЕ
-10 опором 220 Ом.
Лампа буде світити нормально, але резистор згорить, так як виділяється в ньому потужність приблизно вдвічі вище номінальної;

Ж) виявити апарати, піддані дії комутаційних перенапруг, і оцінити заходи захисту від них (наприклад, що гасять контури);

З) виявити прилади, на роботу яких можуть надавати неприпустимий вплив суміжні ланцюга, і оцінити засоби захисту від впливів;

І) виявити можливі помилкові ланцюга як у нормальних режимах, так і під час перехідних процесів, наприклад перезаряд конденсаторів, надходження в чутливий електроприймач енергії, що звільнилася при відключенні індуктивності, і т. п.

Помилкові ланцюга іноді утворюються не тільки при непередбаченому зєднанні, але і при незамиканіі, контакту, перегорянні одного запобіжника, в той час як інші залишилися справними.
Наприклад, проміжне реле датчика технологічного контролю включено через один ланцюг харчування, а його розмикає контакт через іншу.
При перегорання запобіжника проміжне реле відпустить, що буде сприйнято схемою як порушення режиму.
У даному випадку не можна розділити ланцюга живлення або потрібно інакше складати схему і т. п.

Помилкові ланцюга можуть утворитися при недотриманні черговості подачі живлячих напруг, що говорить про низьку якість проектування.
У правильно складених схемах черговість подачі живлячих напруг, а також відновлення їх після порушень не повинні призводити до будь-яких оперативних перемикань;

К) оцінити наслідки порушення ізоляції по черзі в кожній точці схеми.
Наприклад, якщо кнопки приєднані до нульового робочого провідника, а обмотка пускача – до фазного (необхідно включати навпаки), то при підключенні кнопкового вимикача Стоп до провідника заземлення пускач неможливо буде відключити.
Якщо замкнеться на землю провід після кнопкового вимикача Пуск, відбудеться самовключення пускача;

Л) оцінити призначення кожного контакту, діода, резистора, конденсатора, для чого виходять із припущення, що розглянутий елемент або контакт відсутній, і оцінюють, до яких це призведе наслідків.
4.
Встановлюють поведінка схеми при частковому відключенні харчування, а також при його відновлення.
Цей найважливіший питання, на жаль, часто недооцінюють, тому одним з основних завдань читання схеми є перевірка: чи зможе пристрій прийти з будь-якого проміжного стану в робочий і не відбудуться чи при цьому непередбачені оперативні перемикання.
Саме тому стандарт наказує зображати схеми в припущенні, що живлення вимкнено, а апарати та їх частини (наприклад, якоря реле) не схильні примусовим впливів.
З цього вихідного положення і потрібно аналізувати схеми.
Велику допомогу при аналізі схем надають тимчасові діаграми взаємодії, що відображають динаміку роботи схеми, а не тільки якесь усталене її стан