Электрическая схема — это графическое изображение связей между электрическими элементами установки, позволяющее понять принцип действия электротехнического устройства. Условным графическим изображением показывают электрические элементы схемы устройства, на которых происходит получение, преобразование и управление электроэнергией. Элементами схемы являются: обмотки электрических машин, катушки контакторов и реле, контакты электрических аппаратов, резисторы и др. Электрические связи на схемах показывают провода и кабели электротехнической установки.
В зависимости от назначения схемы подразделяются на структурные, функциональные, принципиальные (полные), схемы соединений (монтажные). В упрощенных однолинейных схемах провода или связи изображают одной линией. При помощи отрезков, пересекающих эти линии под углом 45°, указывают число проводов или число токопроводящих жил кабеля.
Структурные схемы позволяют иметь упрощенное изображение основных элементов в виде прямоугольников и линии связи между элементами. Внутри прямоугольников вписывают наименование элементов, а также основные параметры (мощность, напряжение), позволяющие создать общее представление об установке.
Функциональные схемы являются дальнейшим развитием структурных схем и служат для более углубленного ознакомления с электроустановками. При помощи условных графических обозначений изображены все элементы каждого прямоугольника. Связи между отдельными элементами конкретизируются и расшифровываются. Функциональные схемы имеют подробную характеристику всех элементов.
Принципиальные схемы изображают все электрические элементы и связи между ними для пояснения принципов работы электрифицированной установки. Все элементы вычерчивают в отключенном положении. Каждый элемент, входящий в схему, должен иметь буквенно-цифровое обозначение по государственному стандарту.
Все элементы электрических схем разделены на виды, каждому из которых присвоен буквенный код в виде заглавной латинской буквы, являющийся обязательным в обозначении. Для уточнения вида элемента к первой букве кода может добавляться вторая буква, образуя двухбуквенный код. После одно- или двухбуквенного кода ставится номер элемента в виде одной или нескольких цифр. Вид и номер элемента являются обязательной частью обозначения.
Цифры порядковых номеров, которые указывают на нумерацию одинаковых элементов, должны быть выполнены одним размером шрифта с буквенными обозначениями элемента. Например, на схеме имеется два контактора с двумя и тремя контактами. Электромагнитные катушки контакторов обозначаются К1, К2, их контакты К 1.1, К 1.2 и К2.1, К2.2, К2.3.
В принципиальных схемах условные графические обозначения элементов устройств выполняют совмещенным или разнесенным способом. При совмещенном способе электрические элементы устройства размещают на схеме с учетом их конструкционных связей (например, втягивающие катушки контактора рядом с графическим изображением его контактов). При разнесенном способе условные графические изображения электрических элементов устройства располагают в разных местах схемы, не принимая во внимание конструктивного исполнения этого устройства. Элементы на схеме располагают с учетом прохождения по ним тока. Цепи токов в разнесенной схеме размещают параллельно одна под другой, образуя строчный способ выполнения схемы. Для облегчения чтения схемы при строчном способе рекомендуется параллельные цепи (строки) нумеровать. В зависимости от назначения цепей на принципиальных схемах выделяют: силовую цепь, цепи управления, сигнализации, возбуждения, электрических измерений.
Силовой цепью называется электрическая цепь с устройствами, вырабатывающими, передающими и распределяющими электрическую энергию, а также преобразующими ее в энергию другого вида или в электрическую энергию с другими параметрами. Силовая цепь содержит элементы, по которым протекают токи якоря машины постоянного тока, статора и ротора асинхронной машины и т.д.
Цепью управления называется электрическая цепь с устройствами, назначение которых состоит в приведении в действие электрооборудования и отдельных электротехнических устройств или в изменении значений их параметров. К подобным электротехническим устройствам относятся автоматические выключатели, магнитные пускатели, различные реле, электродвигатели, датчики, счетчики и измерители, преобразователи и т.д., устанавливаются обычно, при выполнении электромонтажа и сборки внутри шкафов, панелей, щитков, стен и т.д. К примеру, обычные розетки, автоматы, выключатели, блоки управления, индикаторы и т.д.
Электротехнические устройства специального предназначения. К этой разновидности устройств можно отнести всевозможные устройства и приборы, что способствуют выполнению специфических задач в различных сферах производства и науки, к ним относятся редукторы, насосы, преобразователи частоты, вентиляторы, электродвигатели, электропылеулавливающие установки и электролиза, шкафы управления и автоматизации и т.д.
Схемы управления электрическим и электромеханическим оборудованием в общем случае разрабатывают в проектах силового электрооборудования и электроснабжения промышленных предприятий. Однако автоматизация большинства объектов неразрывно связана с комплексом оборудования участвующих в технологическом процессе. Для управления этих механизмов требуется разработка отдельных схем от более простых для запуска электрооборудования до более сложных, задействованных в управлении технологических процессов.
Виды электрических схем
Структурная схема
Этот тип документа является наиболее простым и дает понимание о том, как работает электроустановка и из чего она состоит. Графическое изображение всех элементов цепи позволяет изначально увидеть общую картину, чтобы переходить к более сложному процессу подключения или же ремонта. Порядок чтения обозначается стрелочками и поясняющими надписями, что позволяет разобраться в структурной электрической схеме даже начинающему электрику. Принцип построения Вы можете увидеть на примере ниже:
Функциональная схема
Функциональная электросхема установки, по сути, не слишком отличается от структурной. Единственное отличие – более подробное описание всех составляющих узлов цепи. Выглядит этот документ следующим образом:
Рисунок 2 — Функциональная схема
Принципиальная схема
Принципиальная электрическая схема чаще всего применяется в распределительных сетях, т.к. дает самое раскрытое пояснение о том, как работает рассматриваемое электрооборудование. На таком чертеже должны обязательно быть указаны все функциональные узлы цепи и вид связи между ними. В свою очередь, принципиальная электросхема может иметь две разновидности: однолинейная (рисунок 3) или полная (рисунок 4). В первом случае на чертеже изображают только первичные сети, называемые также силовыми. Пример однолинейного изображения Вы можете увидеть ниже:
Рисунок 3 — Однолинейная принципиальная схема
Монтажная схема
Эту разновидность электрических схем мы чаще всего используем, когда рассказываем о том, как самостоятельно выполнить монтаж электропроводки. Дело в том, что на монтажной электросхеме можно показать точное расположение всех элементов цепи, способ их соединения, а также буквенно-цифровые характеристики составляющих чертеж установок. Если взять за пример схему электропроводки в однокомнатной квартире рисунок 5, на ней мы увидим, где нужно размещать розетки, выключатели, светильники и остальные изделия.
Рисунок 5 — Монтажная схема
Основное назначение монтажной схемы – руководство для проведения электромонтажных работ. Согласно подготовленному чертежу можно понять, где, что и как нужно подключать.