Как сделать принципиальную электрическую схему

Каждая электрическая схема состоит из множества элементов, которые, в свою очередь, также включают в свою конструкцию различные детали. Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. Даже обычный утюг состоит из нагревательного элемента, температурного регулятора, контрольной лампочки, предохранителя, провода и штепсельной вилки. Другие электроприборы имеют еще более сложную конструкцию, дополненную различными реле, автоматическими выключателями, электродвигателями, трансформаторами и многими другими деталями. Между ними создается электрическое соединение, обеспечивающее полное взаимодействие всех элементов и выполнение каждым устройством своего предназначения.

В связи с этим очень часто возникает вопрос, как научится читать электрические схемы, где все составляющие отображаются в виде условных графических обозначений. Данная проблема имеет большое значение для тех, кто регулярно сталкивается с электромонтажом. Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы.

Виды электрических схем

Для того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область.

Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и монтажные электрические схемы, однолинейные, полнолинейные и развернутые. Каждая из них имеет свои специфические особенности.

К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию. Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования. Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки.

Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы.

Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.

На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования. Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети. К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план.

В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие.

Обозначения в электрических схемах

В каждой электрической цепи имеются устройства, элементы и детали, которые все вместе образуют путь для электрического тока. Они отличаются наличием электромагнитных процессов, связанных с электродвижущей силой, током и напряжением, и описанных в физических законах.

В электрических цепях все составные части можно условно разделить на несколько групп:

1. В первую группу входят устройства, вырабатывающие электроэнергию или источники питания.
2. Вторая группа элементов преобразует электричество в другие виды энергии. Они выполняют функцию приемников или потребителей.
3. Составляющие третьей группы обеспечивают передачу электричества от одних элементов к другим, то есть, от источника питания – к электроприемникам. Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.

Каждому устройству, элементу или детали соответствует условное обозначение, применяющееся в графических изображениях электрических цепей, называемых электрическими схемами. Кроме основных обозначений, в них отображаются линии электропередачи, соединяющие все эти элементы. Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями. Места их соединений представляют собой узлы, обозначаемые на электрических схемах в виде точек. Существуют замкнутые пути движения тока, охватывающие сразу несколько ветвей и называемые контурами электрических цепей. Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров.

Большинство цепей состоят из различных электротехнических устройств, отличающихся различными режимами работы, в зависимости от значения тока и напряжения. В режиме холостого хода ток в цепи вообще отсутствует. Иногда такие ситуации возникают при разрыве соединений. В номинальном режиме все элементы работают с тем током, напряжением и мощностью, которые указаны в паспорте устройства.

Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически. На рисунках видно, что каждому элементу или прибору соответствует свой условный значок. Например, электрические машины могут изображаться упрощенным или развернутым способом. В зависимости от этого строятся и условные графические схемы. Для показа выводов обмоток используются однолинейные и многолинейные изображения. Количество линий зависит от количества выводов, которые будут разными у различных типов машин. В некоторых случаях для удобства чтения схем могут использоваться смешанные изображения, когда обмотка статора показывается в развернутом виде, а обмотка ротора – в упрощенном. Таким же образом выполняются и другие условные обозначения электрических схем.

Изображения трансформаторов также осуществляются упрощенным и развернутым, однолинейным и многолинейным способами. От этого зависит способ отображения самих устройств, их выводов, соединений обмоток и других составных элементов. Например, в трансформаторах тока для изображения первичной обмотки применяется утолщенная линия, выделенная точками. Для вторичной обмотки может использоваться окружность при упрощенном способе или две полуокружности при развернутом способе изображения.

Графические изображения других элементов:

• Контакты. Применяются в коммутационных устройствах и контактных соединениях, преимущественно в выключателях, контакторах и реле. Они разделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие, каждому из которых соответствует свой графический рисунок. В случае необходимости допускается изображение контактов в зеркально-перевернутом виде. Основание подвижной части отмечается специальной незаштрихованной точкой.
• Выключатели. Могут быть однополюсными и многополюсными. Основание подвижного контакта отмечается точкой. У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. Выключатели различаются по типу воздействия, они могут быть кнопочными или путевыми, с размыкающими и замыкающими контактами.
• Плавкие предохранители, резисторы, конденсаторы. Каждому из них соответствуют определенные значки. Плавкие предохранители изображаются в виде прямоугольника с отводами. У постоянных резисторов значок может быть с отводами или без отводов. Подвижный контакт переменного резистора обозначается в виде стрелки. На рисунках конденсаторов отображается постоянная и переменная емкость. Существуют отдельные изображения для полярных и неполярных электролитических конденсаторов.
• Полупроводниковые приборы. Простейшими из них являются диоды с р-п-переходом и односторонней проводимостью. Поэтому они изображаются в виде треугольника и пересекающей его линии электрической связи. Треугольник является анодом, а черточка – катодом. Для других видов полупроводников существуют собственные обозначения, определяемые стандартом. Знание этих графических рисунков существенно облегчает чтение электрических схем для чайников.
• Источники света. Имеются практически на всех электрических схемах. В зависимости от назначения, они отображаются как осветительные и сигнальные лампы с помощью соответствующих значков. При изображении сигнальных ламп возможна заштриховка определенного сектора, соответствующего невысокой мощности и небольшому световому потоку. В системах сигнализации вместе с лампочками применяются акустические устройства – электросирены, электрозвонки, электрогудки и другие аналогичные приборы.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Она является основой разработок любых электронных устройств и электрических цепей. Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем.

Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат. То есть устройство или цепь должны в полном объеме выполнять назначенные им функции. Для правильного чтения принципиальной схемы необходимо, прежде всего, ознакомиться с условными обозначениями всех ее составных частей. Каждая деталь отмечена собственным условно-графическим обозначением – УГО. Обычно такие условные знаки отображают общую конструкцию, характерные особенности и назначение того или иного элемента. Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали.

Гораздо сложнее работать с полупроводниковыми электронными компонентами, представленными транзисторами, симисторами, микросхемами и т.д. Сложная конструкция таких элементов предполагает и более сложное отображение их на электрических схемах.

Например, в каждом биполярном транзисторе имеется минимум три вывода – база, коллектор и эмиттер. Поэтому для их условного изображения требуются особые графические условные знаки. Это помогает различить между собой детали с индивидуальными базовыми свойствами и характеристиками. Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура – п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами.

Условные изображения очень часто дополняются уточняющей информацией. При внимательном рассмотрении, можно увидеть возле каждого значка латинские буквенные символы. Таким образом обозначается та или иная деталь. Это важно знать, особенно, когда мы только учимся читать электрические схемы. Возле буквенных обозначений расположены еще и цифры. Они указывают на соответствующую нумерацию или технические характеристики элементов.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 7.2 – К правилу 3

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

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

Правило 6. Условные графические обозначения элементов изображают на схеме в положении, в котором они приведены в соответствующих стандартах, или повернутыми на угол, кратный 90°, если в соответствующих стандартах отсутствуют специальные указания. Допускается условные графические обозначения поворачивать на угол, кратный 45°, или изображать зеркально повернутыми.

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

Рисунок 7.3 – К правилу 7

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

Для начала этих восьми правил вполне достаточно, чтобы научиться правильно составлять простые электрические принципиальные схемы. В уроке 5 мы рассматривали источники питания электрических схем, в частности, «сухие» элементы и аккумуляторные батареи, а в уроке 6 была рассмотрена лампа накаливания в качестве потребителя электрической энергии. Давайте исходя из описанных выше правил попробуем составить простейшую принципиальную схему, состоящую из трех элементов: источника (аккумуляторная батарея), приемника (лампа накаливания) и выключателя. Но сначала приведем УГО этих элементов:

А теперь последовательно включим эти элементы, собрав электрическую цепь:

Рисунок 7.4 – Первая принципиальная электрическая схема

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

Для рисования электрических схем существуют большое множество программ. В этой статье я расскажу как с помощью широко известного текстового редактора Word можно быстро нарисовать электрическую принципиальную схему. Здесь специально применяю термин «рисование электрических схем» вместо «черчение электрических схем» так как считаю, что черчение подразумевает строгое выполнение чертежа схемы согласно ГОСТу, что в описываемом методе рисования электрических схем будет не всегда удобно.

Рисование электрических схем с помощью программы Microsoft Word производится с помощью набора заранее изготовленных рисунков электрорадиоэлементов, подключаемых к шаблону документа.

Установка шаблона для рисования электрических схем.

Для того что бы приступить к работе сделаем наш текстовый редактор более удобным для рисования электрических схем. Для этого установим следующий шаблон Normal.dot.

Заходим в меню Файл – Открыть, перед нами появляется диалоговое окно изображенное на рисунке 1.

Рисунок 1. Диалоговое окно открытия документа.

Далее делаем по пунктам, отмеченным на рисунке:
1. В выпадающем списке тип документа ставим – Все шаблоны Word.
2. В окне проводника указываем путь до скачанного файла Normal.dot.
3. Выбираем файл Normal.dot.
4. Нажимаем кнопку Открыть.
Идем в пункт Надстройки главного меню, где появляется дополнительная панель инструментов шаблона Normal.dot (рисунок 2.)

Описание панели инструментов для рисования электрических схем.

Рассмотрим подробнее панель для рисования электрических схем (рисунок 2.).

Рисунок 2. Панель для рисования электрических схем.

Здесь мы видим:
1. Панель форматирования текста, абзаца, вставки специальных объектов и меню вызова утилит.
2. Стандартную панель инструментов с некоторыми дополнительными функциями.
3. Панель инструментов Схема с набором библиотек электрорадиоэлементов и вставки стандартных объектов некоторых фигур.

Думаю, стандартная панель форматирования шрифта и абзаца вопросов не создаст, поэтому затрагивать ее не буду.

Выпадающее менюСхема полностью повторяет панель Схема, последняя в свою очередь включается нажатием на пиктограмму в виде обозначения транзистора.
Выпадающее меню Шаблон позволяет вставить на лист готовые шаблоны различных рамок, выполненных согласно ГОСТа (рисунок 3.).

Рисунок 3. Мени Шаблоны.

Инструменты выпадающего меню Утилиты предназначены для печати документа в виде книги.

С помощью инструментов выпадающего меню Язык выполняется различные функции, связанные с языком документа.

Из особенностей стандартной панели инструментов следует отметить наличие кнопок:
— вызов редактора формул;
— вставка символов;
— отображения панели Схема.

Теперь перейдем к рассмотрению панели инструментов Схема (рисунок 4.).

Рисунок 4. Панель Схема.

На панели имеются следующие блоки:
1. Кнопка вызова окна привязки объектов к сетке.
2. Группа инструментов для форматирования объекта.
3. Группа инструментов вставки стандартных объектов.
4. Группа инструментов вставки объектов из библиотеки элементов.

Библиотека инструментов для рисования электрических схем состоит из наборов основных электрорадиоэлементов и представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Библиотека инструментов для рисования электрических схем.

Создание электрических принципиальных схем.

Тем, кто хоть немного умеет работать с программой Microsoft Word будет совсем не трудно создать электрическую схему. Необходимо только выбрать необходимый элемент в библиотеке, нажать на него и он тут же появиться в документе. Теперь только останется внесенные таким образом элементы расположить как вам необходимо на листе и соединить линиями места соединения схемы и схема готова! Не забываете пользоваться стандартными инструментами программы.

Пример создания схемы в программе Microsoft Word можно посмотреть на рисунке 6.

Рисунок 6. Пример создания схемы в программе Microsoft Word.

Достоинства и недостатки использования программы Microsoft Word для рисования электрических принципиальных схем

Достоинства:
— нет необходимости устанавливать специальные программы;
— простота создания несложных электрических схем;
— бесплатное распространение описанного шаблона;
— возможность сохранения схемы в форматах pdf, html.
Недостатки:
— сложность создания электрических схем по ГОСТу;
— при открытии файла со схемой в других версиях Word возможно нарушения форматирования документа;
— небольшой набор компонентов для рисования электрических схем.

Вывод: данный метод рисования электрических схем хорошо подойдет при оформлении не сложных схем. Например, при выполнении курсовой или дипломной работы необходимо быстро нарисовать часть схемы, какой-то каскад или узел сложной схемы. Так же можно воспользоваться текстовым редактором для рисования электрических схем при публикации статей в интернете.

Посмотрите подробное видео как рисовать электрические схемы в программе Microsoft Word:

Для тех, кому не хватает возможностей шаблона для Word предлагаю ознакомиться с шаблонами для черчения электрических схем в программе Microsoft Visio.

Комплект шаблонов содержит набор условно-графических обозначений выполненных согласно отечественному ГОСТу и позволит чертить профессионалные электрические схемы.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!