Класифікація електричних схем

Заняття № 4

Блокувальні зв’язки і сигналізація в схемах керування електроприводами

Автоматичне керування електроприводами

Керування електроприводом — це комплекс дій, які забезпечують пуск, зупинку, гальмування, реверсування, регулювання і стабілізацію швидкості, здійснення заданого режиму роботи привода, сигналізацію про стан окремих його ланок, захист від ненормальних режимів роботи і аварій тощо. Залежно від участі в цих діях людини (оператора) розрізняють два способи керування: неавтоматичне (ручне) та автоматичне.

Неавтоматичним (ручним) називають керування, при якому оператор бере безпосередню участь як у створенні початкового керуючого імпульсу, так і в усіх наступних операціях по керуванню електроприводом (наприклад, комутація електричних кіл привода за допомогою рубильників і перемикачів, пакетних вимикачів і перемикачів та інших апаратів ручного керування).

Автоматичним вважають таке керування, при якому основні операції керування здійснюються без участі оператора. Його роль зводиться лише до подачі команд і контролю за їх виконанням. Часто і самі ці команди подаються різними автоматичними пристроями.

Автоматичне керування електроприводами дає можливість підвищити продуктивність робочих машин, зменшити витрати електроенергії на виробництво одиниці сільськогосподарської продукції, значно знизити затрати і підвищити продуктивність праці обслуговуючого персоналу. При автоматичному керуванні створюються найсприятливіші умови для контролю за ходом технологічного процесу і забезпечення оптимального режиму роботи облад­нання.

Під системою автоматичного керування електропривода розуміють сукупність механічних, електромеханічних, напівпровідникових та інших елементів, за допомогою яких здійснюється керування. Система автоматичного керування може бути розімкненою або замкненою.

Розімкненою називають таку систему автоматичного керування, при якій із зміною збурюючої дії (наприклад, навантаження на валу двигуна) змінюється раніше заданий режим роботи електропривода і відновлення цього режиму без втручання оператора неможливе.

Замкненою називають систему автоматичного керування, при якій із зміною збурюючої дії заданий режим роботи електропривода не змінюється. Заданий режим підтримується керуючими діями, що створюються за допомогою засобів зворотного зв'язку.

У сільськогосподарському виробництві в основному використовують розімкнені системи.

Класифікація електричних схем

Згідно з ГОСТ 2.701 - 84 схеми, що застосовуються в проектах автоматизації технологічних процесів, поділяють на види і типи. Вид схеми залежить від її елементів і зв'язків між ними, а тип визначається основним призначенням схеми.

Схеми, які входять до складу конструкторської документації, необхідно шифрувати. Для цих цілей використовують великі літери російського алфавіту і цифри (табл. 1).

Таблиця 1. Шифр схем

Вид схеми Шифр Тип схеми Шифр
Електрична Э Структурна
Гідравлічна Г Функціональна
Пневматична П Принципіальна
Кінематична К З’єднання(монтажна)
Оптична Л Підключення
Вакуумна В Загальна
Газова Х Розташування
Автоматизації А Інші
Комбінована С Об’єднані

Наприклад, принципіальна електрична схема позначається Э1 (правильно Э3).

Складову частину об'єкта, яка має самостійне графічне позначення, а також певне функціональне призначення і не може бути розділеною на частини, що мають самостійне призначення, називають елементом, а сукупність елементів, що є єдиною конструкцією, – пристроєм.

Сукупність елементів, які виконують в об'єкті певну функцію і не об'єднані в єдину конструкцію, називають функціональною групою, а елемент, функціональну групу або пристрій, що мають в об'єкті точно визначене функціональне призначення, – функціональною частиною.

Структурні схеми показують основні функціональні частини пристрою, їх призначення і взаємозв'язок, виконуються на стадіях, що передують розробці схем інших типів, і використовуються для ознайомлення з пристроєм.

Функціональні схеми - основний технічний документ, визначаючий функціонально-блочну структуру окремих вузлів автоматичного контролю, керування і регулювання технологічного процесу, оснащення об'єкта керування приладами і засобами автоматизації. Функціональні схеми можуть показувати окремі процеси, що виникають у колах пристроїв (установок), і використовуються при ознайомленні з принципом дії (дають загальне уявлення про роботу об'єкта автоматизації).

Прилади, засоби автоматизації і елементи обчислювальної техніки на функціональних схемах зображують відповідності до ГОСТ 21.404 - 85 "Атоматизация технологических процессов. Обозначения условньїе приборов и средств автоматизации в схемах".

Принципіальною називають електричну схему, яка визначає повний склад елементів електроустановки та зв'язки між ними і, як правило, дає детальне уявлення про принцип роботи установки.

Принципіальна електрична схема є основою для розробки інших конструкторських документів, наприклад, схем з'єднань, підключення.

Під час виконання принципіальних електричних схем необхідно користуватись, в першу чергу, такими нормативними документами:

ГОСТ 2.701 - 84 "Схемьі. Виды и типы. Общие требования к виполнению";

ГОСТ 2.702-75* "Правила выполнения электрических схем";

ГОСТ 2,710-81 "Буквенно цифрові позначення елементів схем".

Усі апарати (контакти реле, електромагнітних пускачів, кнопки і ключі керування, автоматичні вимикачі, перемикачі кіл тощо) на електричних схемах потрібно зображувати у вимкненому положенні, тобто за відсутності напруги у всіх колах схеми та зовнішніх механічних дій на апарати. В місцях з'єднання проводів ставляться точки.

Контакти реле, контакторів, кнопкових вимикачів показують таким чином, щоб сила, необхідна для спрацювання, діяла на рухомий контакт зверху вниз при горизонтальному зображенні кіл схеми та зліва направо -при вертикальному.

Позиційні позначення (літерно-цифрові) на схемах проставляють поряд з умовними графічними зображеннями елементів (пристроїв) з правої сторони або над ними.

На принципіальних електричних схемах графічні умовні зображення елементів можуть бути виконані двома способами:

· суміщеним - усі частини кожного приладу, електричного апарата розміщують у беспосередній близькості один від одного і розміщують у прямокутний контур; недолік цього методу - кола часто пересікаються і такі схеми мають незадовільну наглядність (важко аналізувати роботу схеми);

· рознесеним,при якому складові частини приладів, апаратів, засобів автоматизації розташовують у різних місцях, але таким чином, щоб створювались паралельні горизонтальні або вертикальні кола і вони менше пересікались; цей спосіб виконання схем застосовується частіше.

Дані про елементи схем, що зображаються на кресленнях принципових електричних схем, повинні бути занесені до таблиці переліку елементів.

Для пізнання окремих ділянок електричного кола та щоб показати їх функціональне призначення на електричних схемах їх маркують згідно з ГОСТ 2.709-72 "Система обозначения цепей в злектрических схемах".

Ділянки електричного кола, розділені контактами апаратів, обмотками реле, приладів, машин, резисторами та іншими елементами, повинні мати різне маркування, а ділянки кола, що проходять через рознімні, розбірні або нерозбірні контактні з'єднання, - однакове маркування.

Кола у схемах маркують незалежно від нумерації вхідних і вихідних елементів (затискачів) машин, апаратів, приладів.

Послідовність маркування повинна бути у напрямі від вводу джерела живлення до споживача, а ділянки кола, що розгалужуються, маркують зверху вниз у напрямку зліва направо.

Силові кола змінного струму маркують латинськими буквами і арабськими цифрами – L1, L2, LЗ і N. Якщо коло переривається елементом чи апаратом, то порядковий номер другої цифри збільшується.

Кола керування, захисту, сигналізації, автоматики, вимірювання маркують послідовними арабськими цифрами в межах виробу.

Для аналізу роботи принципіальних електричних схем установок необхідні знання основ електротехніки, будови і принципу дії усіх зображених елементів, їх умовних графічних і буквенних позначень і правил виконання схем. Спочатку необхідно з'ясувати основне призначення схеми і ознайомитися з її елементами і пристроями. Розглядати схему слід для всіх режимів роботи (при різних положеннях вимикачів, перемикачів) починаючи з вимкненого стану по окремих колах.

Схемою внутрішніх з'єднань (монтажною) називають схему, на якій зображено дійсне розміщення елементів і апаратів у просторі та показані з'єднання всіх складових частин пристрою керування і проводи, джгути і кабелі, якими здійснюються ці з'єднання, а також місця їх приєднання і вводу.

Апарати і прилади на схемі зображають у вигляді прямокутників або фігур, що зовнішніми обрисами нагадують відповідний апарат, а їх елементи – у вигляді умовних графічних позначень. Над прямокутниками розміщують коло розділене горизонтальною лінією. Цифри над лінією вказують порядковий номер виробу (номери присвоюють попанельно зліва направо і зверху вниз), а під лінією-позиційне позначення цього виробу (згідно з принципіальною схемою).

Вивідні зажими (клеми) приладів умовно зображають колом, зліва від якого проставляється маркірування згідно з принципіальною схемою (за необхідності в дужках простааляється заводське маркірування клем відповідного апарату). Платам, на яких розміщені діоди, транзистори, резистори тощо, присвоюється тільки порядковий номер (проставляється в колі над лінією).

Схеми внутрішніх з'єднань можуть виконуватись адресним, графічним або табличним способами.

Графічний спосіб полягає в тому, що на кресленні умовними лініями показують усі з'єднання між елементами апаратів у вигляді проводів, джгутів чи кабелів. Цей спосіб застосовують лише для щитів і пультів, малонасичених апаратурою. Схеми трубних проводок виконують лише графічним способом.

Виконувати схеми внутрішніх з'єднань бажано адресним способом, бо цей спосіб виконання схем є основним і найбільш поширеним.

Адресний спосіб виконання схем полягає в тому, що лінії зв'язку між окремими елементами, апаратами не зображають. Замість цього біля місця приєднання проводу на кожному апараті чи елементі проставляється цифрова або буквенно-цифрова адреса того апарату чи елементу, з яким він повинен бути електрично зв'язаним (позиційне позначення згідно з принципіальною схемою або порядковий номер виробу). При такому виконанні креслення не загромаджується лініями зв'язку і схема легко читається.

Табличний спосіб застосовують у двох варіантах. Для першого складають монтажну таблицю, де зазначають номери кожного електричного ланцюга, у свою чергу, для кожного ланцюга послідовно перелічують умовні літерно-цифрові позначення приладів, апаратів та їх контактів, до яких ці ланцюги під'єднані (табл. 2).

Так, для ланцюга 7 запис означає, що затискач 6 магнітного пускача КМ1 з'єднується із затискачем 4 магнітного пускача КМ2, який в свою чергу повинен бути з'єднаним із затискачем 3 реле часу КТ4.

Другий варіант відрізняється від першого тим, що у таблицю вписують номери маркування ланцюгів принципових електричних схем (табл. 3).

Напрям прокладки проводів, як і для першого варіанта, записують у вигляді дробу У примітці для більш чіткого розпізнавання проводів прийнято використовувати додаткове позначення. Наприклад, перемичку позначають літерою "П" (табл. 3).

Рис. 1. Фрагмент електричної схеми внутрішніх з’єднань, виконаної адресним способом:І – передня панель; ІІ – ліва бокова стінка; ІІІ – задня стінка

Таблиця 2. Фрагмент таблиці з’єднань

Номер ланцюга З’єднання
КМ1/6-КМ2/4-КТ4/3
КМ4/2-ХТ1/293

Таблиця 3. Таблиця з’єднання проводок

Провідник Звідки йде Куди підключається Дані проводу Примітка
ХТ3/1 ХТ3/2 ПВ1х0,75 П

Схеми підключень (зовнішніх з'єднань) показують зовнішнє підключення апаратів, установок, щитів, пультів тощо. Їх виконують на підставі принципіальних схем, специфікацій приладів і обладнання, схем розташування електрообладнання і проводок.

Схеми підключення використовують при монтажі проводок. Користуючись ними, прилад, апарат підключають до щита, пульта та ін.

Практично використовують два варіанти побудови схем підключень: графічний та табличний. Найбільш поширений графічний спосіб виконання схем підключень, при якому умовними графічними позначеннями показують: пульти, щити і розміщені в них апарати та їх клеми, до яких під'єднуються проводи і кабелі, які підведені від позащитових апаратів і приладів; позащитові апарати, прилади і засоби автоматизації; електропроводки та кабелі, що прокладаються поза щитами.

Щити, пульти, окремі прилади та апарати зображують у вигляді прямокутників або кола, у середині яких розміщують відповідні написи.

Зв'язки одного призначення на схемах підключень показують суцільною лінією і лише в місцях під'єднання до приладів, апаратів проводу розділяють, щоб провести їх маркірування.

На лініях зв'язку, що означають проводи або кабелі, вказують номер проводу або кабеля, марку, площу поперечного перерізу та довжину, характеристику труби.

Схеми підключень виконують без збереження масштабу у зручному для користування вигляді.

Рис.2. Фрагмент схеми підключення