Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
Е.А.Каминский
Практическиеприемы чтения схемэлектроустановок
図
Москва Энергоатомиздат 1988
Б БК 31.26
К 18
УДК 621.3.061
Рецензент А. С. Клюев
Каминский Е. А.
К 18 Практические приемы чтения схем электроустан()вок. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 368 с.: ил.
ISBN 5-283-01074-0
Объяснены обозначения для электрических схем и правила их применения. Рассказано о том, чем руководствуются при составлении схем, рассмотрены их основные узлы. Разобраны практик чес кие приемы чтения схем эл ектроустаново к широкого применения. Показано, как пользоваться принципиальными схемами при проверке правильности монтажа и для обнаружения неполадок.
Для электромонтеров, техников, учащихся ПТУ и электротехнических учебных заведений, может быть полезна инженерам и пр епо дав ателям.
2302010000-286
―051(01)^88 — 127'87ВЕК 31.26
ISBN 5-283-01074-0
© Энергоатомиздат, 1988
Опавление
Предисловие5
Глава 1
Что такое схема и что нужно знать для чтения схем7
1-1- Что значит прочитать схему7
Вицы и типы схем8
Стандарты, которыми пользуются при выполнении схем17
Система построения условных графических обозначений ЕСКД20
ний (монтажных схем) щитов и пультов119
Обозначения эпектрооборудова- ния, аппаратов и приборов на планах121
33 Обозначения электрооборудов а- ния и аппаратуры электроосвеще
ния на планах
Обозначения линий, проводок и токопроводов129
Условные сокращения и надписи на планах] 33
Применение обозначений135
3.1. Обозначения для схем соедине3.1. Обозначения для схем соедине6.1. Нормативные и руководящие документы2016.1. Нормативные и руководящие документы201
3.1. Обозначения для схем соедине
3.1. Обозначения для схем соедине
6.1. Нормативные и руководящие документы201
6.1. Нормативные и руководящие документы201
Глава 2
Обозначения условные графические для электрических схем29
Провода, шины, кабели29
Дроссели, конденсаторы, резисторы36
Источники электроэнергии40
Электродвигатели, электромашин- ные преобразователи46
Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители52
Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. Электромагниты, муфты, тормоза
Выключатели, переключатели, пре
дохранители, разрядники81
Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы. Измерительные приборы94
Сигнальные приборы, лампы, фотоэлементы, сельсины99
Усилители, стабилизаторы101
Аппаратура распределительных
устройств104
Элементы цифровой техники109
Глава 3
Обозначения условные графические для рабочих чертежей119
Глава 4
Надписи на схемах146
Общие положения. Зоны и строки. Основная надпись146
Позиционные обозначения. Перечни элементов150
Обозначения типов, исполнений и видов элементов и комплектных устройств163
Обозначения выводов165
Система обозначений (маркировки) цепей в электрических схемах 171
Таблицы применимости180
Другие надписи на схемах182
Глава 5
Поясняющие схемы, диаграммы вза
имодействия, таблицы переключений 】83
Поясняющие схемы183
Диаграммы взаимодействия187
Таблицы переключений193
Глава 6
Чем руководетвуются при составлении электрических схем201
Каталоги, номенклатурные списки и справочнмки. Инструкции по монтажу и эксплуатации202
Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения, механических сил. влаги и других факторов209
Макроклиматические условия, категории размещения и степени защиты элекгрооборудования216
Глава 7
Распространенные приемы получения заданных р ез ультатов217
Связывание простых и разделение
сложных цепей217
Введение в схемы элемента времени227
Свойства и основные области применения различных способов соединений24 7
Получение заданной последовательности действий. Блокировочные зависимости252
Защита от перегрева256
Защита от коммутационных пере
напряжений. Повышение коммута- ционной способности контактов 257
Глава 8
Техника чтения и анализа схем
260
8.1. Основные сведения
260
8.2. Схемные решения не всегда ре-
альны
270
8.3. Анализ схем и его задачи
276
8.4. Сравнение схем
283
8.5. В каком порядке целесообразно
читать схемы
285
Глава 9
Распространенные узлы электроусга- новок292
Принципиальные положения 292
Схемы с разъемными соедините
лями293
93Схемы эпектроосвещения293
Схемы управления электродвига
телями296
Схемы контроля технологических
параметров. Измерения электриче
ских и неэлектрических величин ^gg 9.6. Схемы сигнализации312
Простейшие схемы автоматизации 317 9.8. Ценгрализованное управление 323
Глава 10
Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи
Принципиальные положения329
Неудачное расположение контактовззо
Перераспределение напряжений и токов335
Несогласованность времен действия339
Перегорание предохранителей, нарушения контактов343
Ложные цени при замыканиях на "землю" и между проводниками “ разных цепей345
Причины ошибок в схемах349
Послесловие353
Приложение 上 Проверка по принципиальной схеме правильности монтажа354
Приложение 2. Понятия о свойствах двоичной системы счисления и алгебре логики 357 Список литературы367
Предисловие
Работать в электроустановках на память, без схем, нельзя: это опасно. А схемы надо уметь читать, т. е. получать из них сведения, необходимые для выполнения определенной работы. Если же схема прочитана неправильно, это влечет за собой неправильные действия. Монтажники, например, присоединят (отсоединят) не то (или не туда), что следует. 11аладчики и ремонтники вместо того, чтобы наладить (отремонтировать) одни цепи, могут испортить другие, исправные. Эксплуатационники ошибутся в переключениях, не смогут разобраться в причинах неполадок и т. д.
Итак, электрические схемы должны быть понятны всем, кому приходится по ним работать: электромонтажникам и наладчикам, ремонтникам и эксплуатационникам. Поэтому схемы выполняют в стандартных условных обозначениях (а государственные стандарты С'ССР имеют силу закона) и применяют их по определенной системе, установленной стандартами.
Естественно поэтому начать книгу с объяснения основных понятий: что такое схема, какие бывают виды и типы схем, для чего каждый из них служит, а также рассмотреть: систему построения обозначений, сами обозначения и правила их применения. Этим вопросам посвящены первые главы книги.
Составление схем дело сложное и ответственное. Оно требует:
выполнения указаний нормативных документов Правил устройства электроустановок (ПУЭ), которые устанавливают, что должно быть сделано; Строительных норм и правил (СНиП), определяющих.
как нужно выполнять работы; Правил по технике безопасности (ПТБ) и т. п., а также руководящих материалов, например, по расчету токов КЗ, выбору аппаратуры и т. п.;
соблюдения требований заводов-изготовителей электротехнических изделий по применению, монтажу и эксплуатации;
учета климатических условий, категории размещения и степени защиты электрооборудования.
Эти сведения нужны читателям, так как одна из задач чтения схем состоит именно в том, чтобы выявить отступления от норм и правил.
Другая категория вопросов, рассматриваемых в книге, — влияние на электротехнические изделия нагрева и охлаждения, окружающей среды, вибраций и других факторов, определяющих надежность и долговечность электроустановок. Умение правильно оценить, учтены ли схемой реальные условия эксплуатации, — это тоже задача, которую приходится решать при чтении схем.
И, наконец, третья категория вопросов — средства, с помощью которых могут быть получены необходимые результаты. Например, применение резисторов, конденсаторов, контактов, полупроводниковых приборов, двигателей, источников света и др. Сюда же относятся особенности источников электропитания, свойства видов соединений и т. п. Оценить, верно ли использованы эти средства н свойства, — важная задача чтения схем. .
Рассмотрены и объяснены приемы чтения и анализа принципиальных схем, причем
такие приемы, которые доступны ч* т а т е л я м с общеобразовательной подготовкой в объеме средней школы.
В отдельной главе описаны типичные правильные узлы схем электроустановок широкого применения: электропитание, защита, измерения, управление электродвигателями и осветительными электроустановками, устройства сигнализации, контроль технологических параметров (температура, уровень и т. п.). Описания этих узлов нужны, так как любая эле кт роустановка представляет собой сочетание нескольких типичных узлов. Следовательно, умение выделить из схем необходимый узел и оценить его — один из приемов чтения схем.
Особое внимание уделено выявлению и устранению причин ложных цепей, а также согласованию временных характеристик совместно действующих аппаратов и устройств в целом.
И, наконец, в приложении 1 рассказано о том, как, руководствуясь принципиальной схемой, можно проверить монтаж и устранить неполадку.
В приложение 2 вынесены краткие сведения об алгебре логики, свойствах двоичной системы счисления и некоторые другие вопросы, рассмотрение которых не входит в задачу книги. Однако эти сведения полезны читателям как введение к чтению книг, специально посвященных вопросам, имеющим в настоящее время большое значение.
Обращается внимание читателей на следующее.
В книге приведены упражнения с контрольными вопросами для самопроверки. Читателям рекомендуется сначала самостоятельно выполнить упражнение, 〃 затем, обратившись к ответам, проверить себя.
Обозначения условные графические во второй и третьей главах даны, как правило,
не в виде таблиц (как сделано в стандартах) ,а во многих случаях непосредственно в схемах, т. е. именно так, как они применяются на практике. Однако это схемы учебные. На учебной схеме для сравнения применены различные формы обозначений; в практической схеме обычно пользуются одной формой, наиболее отвечающей назначению схемы.
На учебных схемах (каждая из которых посвящена объяснению определенной группы обозначений) некоторые элементы устройств не показаны, чтобы не отвлекать внимания от рассматриваемой темы.
Специальные радиотехнические обозначения и обозначения, применяющиеся в основном в технике связи, сложной автоматике и вычислительной технике, в книге не рассматриваются.
О схемах соединений, присоединений, а также Обозначениях электрооборудования и проводок на планах даны только самые общие сведения. Дело в том, что по правильно составленной принципиальной схеме выполнить рабочую документацию довольно просто (хотя это весьма трудоемкая работа). Кроме того, рабочую документацию выполняют по ведомственным нормативным документам, а они в разных организациях различны.
Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность редактору Ю. А. Державиной. Особую признательность автор выражает А. С. Юхюеву за большой труд по рецензированию рукописи и ценные рекомендации по ее содержанию.
Замечания и пожелания читателей будут с благодарностью приняты. Их следует направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатом- издат.
Автор
Глава丄
Что такое схемаи что нужно знатьдля чтения схем
Что значит прочитать схему
В дальнейшем нам все время придется работать со схемами читать схемы. А прочитать схему — это значит почерпнуть из нее сведения, необходимые для выполнения определенной работы. Так, например, если нужно рассчитать ток КЗ, то чтение схемы сводится к выборке из нее данных для расчета. В других случаях прочитать схему необходимо, чтобы: понять принцип действия электроустановки; выяснить назначение того или иного ее элемента; определить, что с чем следует соединить; обнаружить ложную цепь и найти способ ее устранения; проверить, верно ли задан режим работы и т. п. Одним словом, разнообразных задач, которые решаются в результате чтения схем, — много, и задачи эти не только различны, но и разнообразны. Соответственно различны и раз- нсюбразны приемы, с помощью которых читают схемы.
К чтению схем нужно подготовиться, т. е. накопить необходимый минимум знаний, точно так же, как перед чтением текста нужно изучить алфавит, правила словообразования и словосочетания. Эти обстоятельства определили способ построения книги. По существу она состоит из двух частей. Первая часть — подготови
тельная -гл. 1-4. Вторая посвящена приемам чтения и анализа схем.
Читатели, знакомые с условными обозначениями для схем и правилами их применения, могут опустить гл. 2 и 3, а знающие, какими надписями, как и с какой целью снабжают схему, — могут опустить гл. 4.
Что же такое схема? Слово схема употребляют в нескольких значениях.
Схема — это конструкторский документ (своеобразный чертеж), в котором составные части изделия — его элементы и связи между ними изображены у с л о в- н о, без соблюдения масштаба. Так, например, элементами электрической схемы являются резисторы, лампы, трансформаторы, двигатели и другие эле ктротехнические изделия. А связями между ними служат проводники.
Схемой называют также предмет или набор предметов, например интегральная схема и т. п.
Когда говорят: схема работает, схема неисправна, элемент схемы перегревается, то ясно, что речь идет не о чертеже, а о самой электроустановке. Действительно, перегреваться может резистор (элемент схемы) ,но не его изображение. Одним словом, электроустанов ка и ее схема далеко не одно 〃 то же, точно так же как не одно и
то же, машина и ее чертеж. В этой книге под словом схема, как правило, подразумевается не собственно чертеж, а то, что па нем изображено.
12 Виды и типы схем
Схемы подразделяются по видам. Вид схемы определяется видом элементов и связей между ними, а также энергоносителем, который необходим для действия элементов. Виды схем обозначают буквами. Электрические схемы (Э): элементы — электротехнические изделия; связи — проводники; энергоноситель электрический ток. Гидравлические схемы (Г): элементы — насосы, задвижки, вентили; связи — трубопроводы; энергоноситель — жидкость под давлением, например вода, масло. Пневматические схемы (П): элементы - компрессоры, клапаны, золотники; связи — трубопроводы; энергоноситель — сжатый газ, пар, воздух; кинематические схемы (К) : элементы — части механизмов; связи между ними — рычаги, тяги, цепи; энергоноситель — механическая энергия.
Схемы ав томатизации. В их состав могут входить схемы разных видов с соответствующими связями. В данном случае название вида подчеркивает назначение схемы, а не вид элементов и связей.
Комбинированные (совмещенные) схемы (С), например схема электро- гидравлическая ,т. е. такая схема, которая содержит и электрические и гидравлические элементы. Распространение совмещенных схем объясняется тем обстоятельством, что в настоящее время многие технические задачи решаются совместно средствами гидравлики, пневматики, электротехники и механики. Например, для перемещения груза электродвигатель приводит в действие насос, поднимающий давление
в гидравлической системе. Направление движения определяется положением золотников. Золотники имеют пневматические приводы. Ограничение хода достигаетсй элементами кинематики и т. п.
В пределах каждого вида схемы подразделяются на несколько типов. Тип схемы определяется ее назначением. Типы схем обозначают цифрами. Структурная схема (1) определяет основные функциональные части изделия. Функциональная схема (2) разъясняет процессы, протекающие в нем. П р и н ц и- пиальная (полная) схема (3) определяет полный состав элементов и связей между ними и, дает детальное пред- 1 ставление о принципе работы.
П ринципиальные схемы сравнительно просты по начертанию, но по существу они самые сложные и самые важные. Дело в том, что именно иа основании принципиальных схем разрабатывают схемы других типов, т. е. такие схемы, руководствуясь которыми выполняют работы. Это схемы соединений (монтажные) (4), подключения (5), общие ⑹，расположения (7) и объединенные. На объединенной схеме могут быть помещены схемы одного вида нескольких типов, относящихся к одному изделию (установке), например схема электрическая принципиальная (ЭЗ) и схема электрическая соединений (Э4). Объединенной схеме присваивается наименование схемы, имеющей меньший номер из номеров объединенных схем; в данном случае схеме нужно присвоить номер ЭЗ, так как 33 меньше, чем Э4.
В книге рассматриваются только принципиальные схемы. Заметим здесь же, что принципиальная схема электроустановки, например схема управления электроприводом (вводом, релейной защиты и т. п.), действительно является полной. Она даег детальное представление о работе электроустановки благодаря го му, что на ней показаны все электрические цепи. В отличие от полной принципиальной схемы электроустанов ки принципиальная схема изделия (станции управления, камеры КСО. панели защиты и т. п.) представляет собой схему только одног о изделия, но выполненную теми же приемами, что и полные принципиальные схемы, т. е. разнесенным способом. Иными словами, схема изделия — это схема только части электроустановки.
Содержание наиболее распространенных типов схем иллюстрируют упражнения 1.1—1.8. Рисунки IЛ 1.6, относящиеся к этим упражнениям, выполнены для одной
Рис. 1.1. С груктурная схема (о) определяет основные функциональные части 1—4 уста- новкн： К упражнению 1.1. Функциональная схема (б) разъясняет происходящие процессы: 5 - группа аппаратов. К упражнению 1.2
и той же электроустановки. Поэтому рассматривать их нужно совместно, хо1я они относятся к разным упражнениям.
Упражнение 1.1
Ответы
Стрелки определяют направление процесса. Объект 2 контроля и регулирования (температура воды в баке) через блок 3 включает и отключает нагреватель 4, благодаря чему температура воды в баке поддерживается на заданном уровне, т. е. в пределах 60~70℃. При отклонении температуры от заданных значений (50℃ и ниже, 80℃ и выше) в блок сигнализации 1 передаются сигналы: один сигнал — температура понижена, другой - температура повышена. Буквой П обозначен источник питания.
Интервалы регулирования и сигнализации указаны на схеме; знание этих интервалов является, кстати, одним из итогов ее прочтения. Интервал регулирования уже интервала сигнализации, и это совершенно верно. Дело в том, что поддержание температуры в заданных предела регулирования -это нормальное состояние, т. е. такое состояние, при котором не нужна передача аварийных сигналов.
При понижении температуры действия персонала одни, при повышении — другие. Поэтому и нужны раздельные сигналы.
управления 7 и т. п. Отдельные элементы — лампы HL1 - HL3 и звонок НА1 показаны в условных обозначениях, но группы аппаратов, осуществляющих переключения, изображены прямоугольниками 5 без детализации.
Буквы — это позиционные обозначения элементов, заимствованные из принципиальной схемы (см. рис. 1.2). На функциональных схемах позиционные обозначения обычно не указывают.
Лампа HL1、под которой написано 50℃.
Понижение температуры до 50 и повышение до 80℃.
С помощью расцветки выделены функциональные цепи: синие линии — питание, зеленые — регулирование температуры, красные 一 сигнализация.
Желтые прямо угольники 一 это те же конструктивные узлы электроустановки, которые изображены на общей схеме (см. рис. 1.6). Номер 10 пропущен, так как под ним значится вспомогательное изделие — ящик зажимов. На общей схеме (см. упражнение 1.7) он показан. На функциональных схемах номера конструктивных узлов обычно нс указывают. Здесь же они даны в учебных целях для связи между функциональной и общей схемами.
Упражнение 1.2
Упражнение 1.3
На рис. 1.1,6 приведена функциональная схема этой же эле ктроу станов ки.
Ответить на вопросы. 1. Чем функциональная схема отличается от структурной? 2. Что обозначают HL3, SKI и ЕК1 и для чего они написаны на функциональной схеме? 3. Какая лампа HL1 или Н£2 си гнал изирует о понижении температуры и откуда это известно? 4. О каких значениях температуры сигнализирует лампа HL32 5. На функциональной и структурной схемах в наших примерах не случайно применены различные цвета, причем система расцветки на обеих схемах одинакова. Что выделено с помощью расцветки? 6. Для чего на функциональной схеме желтые прямоугольники имеют номера 6—9 и 11, но номер /0 пропущен? Имеет этот пропуск какой-либо смысл, или 籬 это просто ошибка?
Ответы
На функциональной схеме видны основные узлы устройства: щиток сигнализации 8, станция
На рис. 1.2 изображена принципиальная схема электроустановки. На ней красные цифры — номера цепей (строк), синие цифры — обозначения (маркировка) участков цепей (подробнее см. § 4.5). Латинские буквы — позиционные обозначения элементов (подробнее см. § 4.2), Эти же обозначения приведены в табл. 1.1. Все элементы изображены в стандартных условных обозначениях, которые подробно рассмотрены в гл. 2.
Ответить на вопросы. 1. На какое напряжение рассчитан каждый трубчатый нагреватель ЕК1? Цепи управления? 2. Зачем введен предохранитель 户С/]? Не достаточно ли выключателя автоматического QF1? Почему предохранитель введен только в фазный провод питания цепей управления? 3. Какое позиционное обозначение имеет аппарат, включающий и отключающий ЕК1? Что он собой представляет и откуда это известно? 4. Для чего служит переключатель SI? Что обозначают буквы Р, О, Л? 5. Как включают и отключают ЕК1 при ремонтном управлении? 6. Как ав то матически управляется ЕК12 При какой температуре произойдет автоматическое отключение? 7. Есть ли возможность отключить ЕК1
勿
g
8
7
6
при 65℃, а если есть, то как это сделать? 8. Что произойдет, когда температура, понижаясь, достигнет 50℃? Можно ли при этой температуре погасить лампы HL1 и HL3? Можно ли их погасить при 54℃? Что для этого нужно сделать? 9. При какой температуре включатся лампы HL2 и HL3? 10. В каких случаях автоматически включатся аварийная лампа HL3 и звонок? Что нужно сделать, чтобы отключить звонок? Погаснет ли при этом лампа 〃厶3? Когда она погаснет? 11. С помощью какого схемного приема достигается подготовка звонка к последующе му включению? 12. Какой общий вывод явствует из рассмотренного примера? 13. Зачем опытные проектировщики обязательно описывают даже самые, казалось Оы, несложные принципи альные схемы? 14. В схеме есть два переключателя S1 и S2, но один из них S1 имеет нейтральную позицию 0, а У другого - нейтральной позиции нет. По внешнему виду и количеству контактов переключатели похожи. Монтажник их перепутал. К чему это приведет?
Ответы
Рис. 1.2. Принципиальная (полная) схема показывает все элементы электроустановки и связи между ними. Перечень элементов приведен в табл. LL К упражнению 1.3
ного тока 380 В. На каждый надеватепь приходится фазное напряжение 380: у/З = 220 В. Цепи управления питаются от фазного и нейтрального А^проводов, т. е. включены на 220 В.
Уставка включателя автоматического QF1 определяется мощностью нагревателей EKI и составляет примерно 50 А. Для защиты цепей управления (если монтаж выполнен медными проводами сечением 1.5 мм и кабелями с алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм2) нужно не более 20 А, поэтому для защиты цепей управления введен предохранитель FV1. В заземленный провод N пре дох ранители вводить нельзя.
Позиционное обозначение KML Как следует из перечня элементов — это магнитный пускатель.
Переключателем S1 задают режим управления: Р — ремонтное, Л — авто матическое, 0 — нейтральное положение. В нейтральном положении обе цепи разомкнуты.
Выключателем кнопочным SB1 по цепи 2 включают 7Ш7, который в свою очередь включает ЕК1- После включения КМ1 его катушка продолжает получать питание через вспомогатель-
Таблица 1.1. Перечень элементов к рнс. 1.2
Позиционное обозначение
Н аименование
Тип
Место установки
Примечание
QF1
Выключатель автоматический
Станция управ-
50 А
ления
FU1
Предохранитель цепей управления
15 А
АМ/
Магнитный пускатель
S1
Переключатель выбора режима
управления
SB1
Выключатель кнопочный "Пуск”
SB2
То же ''Стоп1'
KI
Реле промежуточное для управле-
ния КМ1
ЕК1
Трубчатый нагрева гель
Бак
22 кВт
КЮ
Реле температурное
60℃ и ниже
КК2
То же
70℃ и выше
SK1
Электро контактный термометр
50℃ и ннже
80℃ и выше
К2
Реле промежуточное
Шито к енгна-
50℃ и ниже
лизации
Ю
То же
80℃ и выше
SB3
Выключатель кнопочный для де-
блокировки сигналов
ни
Лампа ситнальная желтая
50℃ и ниже
HL2
То же
80℃ и выше
S2
Переключатель для деблокировки
звонка
HL3
Лампа сигнальная красная
Щит дежурного
50℃ и ниже
80℃ и выше
НА!
Звонок
То же
Примечания: 1. Перечень элементов выполнен по форме, с которой можно встретиться в ряде книг и в исполнительной документации. Достоинство этой формы в ее на1*лядности, благодаря указанию назначения элементов и их технических данных. Форма перечня элементов, применяющаяся в настоящее время проектными организациями, подробно рассмотрена в § 4.2.
2, Типы изделий не указаны.
ный контакт КМ1 по цепи 7. Отключают выключателем кнопочным SB2.6. При температуре ниже 60℃ контакт реле темпсратурного КК1 замкнут. Это видно из диаграммы, помещенной над цепью 4. Поэтому реле К1 включено, а через его контакт в цепи 3 включен магнитный пускатель КМ1. Когда же температура превысит 60℃, достигнув, например, 63 ℃, ЕК1 не отключится благодаря тому, что реле К1 будет продолжать получать питание по цепи 5. Эта цепь разомкнется только при температуре 70°С, как явствует из диаграммы, помещенной над цепью 5. При 70℃ реле К7 отпустит,ный контакт КМ1 по цепи 7. Отключают выключателем кнопочным SB2.6. При температуре ниже 60℃ контакт реле темпсратурного КК1 замкнут. Это видно из диаграммы, помещенной над цепью 4. Поэтому реле К1 включено, а через его контакт в цепи 3 включен магнитный пускатель КМ1. Когда же температура превысит 60℃, достигнув, например, 63 ℃, ЕК1 не отключится благодаря тому, что реле К1 будет продолжать получать питание по цепи 5. Эта цепь разомкнется только при температуре 70°С, как явствует из диаграммы, помещенной над цепью 5. При 70℃ реле К7 отпустит,отключит КМ1, а КМ1 отключит EKL Температура пачист снижаться. Но до тех пор пока она не снизится до 60℃, ничего не произойдет. При 60℃ вновь замкнется контакт КК1 и по цепи 4 включит К7 и т. д. Иными словами, К1 при 60℃ будет включаться, а при 70℃ - отключаться.7. При замкнутом контакте KI в цепи 3 нельзя отключить KMi выключателем кнопочным SB2, так как контакт К1 в цепи 3 присоединен к катушке КМ1 минуя SB2. Но, несмотря на это, ЕК1 отключить можно. Для этого переключатель S1 нужно перевести в положение 0.отключит КМ1, а КМ1 отключит EKL Температура пачист снижаться. Но до тех пор пока она не снизится до 60℃, ничего не произойдет. При 60℃ вновь замкнется контакт КК1 и по цепи 4 включит К7 и т. д. Иными словами, К1 при 60℃ будет включаться, а при 70℃ - отключаться.7. При замкнутом контакте KI в цепи 3 нельзя отключить KMi выключателем кнопочным SB2, так как контакт К1 в цепи 3 присоединен к катушке КМ1 минуя SB2. Но, несмотря на это, ЕК1 отключить можно. Для этого переключатель S1 нужно перевести в положение 0.
ный контакт КМ1 по цепи 7. Отключают выключателем кнопочным SB2.
6. При температуре ниже 60℃ контакт реле темпсратурного КК1 замкнут. Это видно из диаграммы, помещенной над цепью 4. Поэтому реле К1 включено, а через его контакт в цепи 3 включен магнитный пускатель КМ1. Когда же температура превысит 60℃, достигнув, например, 63 ℃, ЕК1 не отключится благодаря тому, что реле К1 будет продолжать получать питание по цепи 5. Эта цепь разомкнется только при температуре 70°С, как явствует из диаграммы, помещенной над цепью 5. При 70℃ реле К7 отпустит,
ный контакт КМ1 по цепи 7. Отключают выключателем кнопочным SB2.
6. При температуре ниже 60℃ контакт реле темпсратурного КК1 замкнут. Это видно из диаграммы, помещенной над цепью 4. Поэтому реле К1 включено, а через его контакт в цепи 3 включен магнитный пускатель КМ1. Когда же температура превысит 60℃, достигнув, например, 63 ℃, ЕК1 не отключится благодаря тому, что реле К1 будет продолжать получать питание по цепи 5. Эта цепь разомкнется только при температуре 70°С, как явствует из диаграммы, помещенной над цепью 5. При 70℃ реле К7 отпустит,
отключит КМ1, а КМ1 отключит EKL Температура пачист снижаться. Но до тех пор пока она не снизится до 60℃, ничего не произойдет. При 60℃ вновь замкнется контакт КК1 и по цепи 4 включит К7 и т. д. Иными словами, К1 при 60℃ будет включаться, а при 70℃ - отключаться.
7. При замкнутом контакте KI в цепи 3 нельзя отключить KMi выключателем кнопочным SB2, так как контакт К1 в цепи 3 присоединен к катушке КМ1 минуя SB2. Но, несмотря на это, ЕК1 отключить можно. Для этого переключатель S1 нужно перевести в положение 0.
отключит КМ1, а КМ1 отключит EKL Температура пачист снижаться. Но до тех пор пока она не снизится до 60℃, ничего не произойдет. При 60℃ вновь замкнется контакт КК1 и по цепи 4 включит К7 и т. д. Иными словами, К1 при 60℃ будет включаться, а при 70℃ - отключаться.
7. При замкнутом контакте KI в цепи 3 нельзя отключить KMi выключателем кнопочным SB2, так как контакт К1 в цепи 3 присоединен к катушке КМ1 минуя SB2. Но, несмотря на это, ЕК1 отключить можно. Для этого переключатель S1 нужно перевести в положение 0.
Рнс. 1.3. Схемы щитка сигнализации. Принципиальная схема (〃)показывает, что с чем должнобыть соедашено и выведено на зажимы. Объединенная схема (6) показывает, как надлежитвыполнить соединения в пределах изделия и присоедини гь кабели. К упражнению 1.4
Рис. 1.4. Схема р а сположения определяетвзаимное расположение электрооборудования(ЕК7, КК1, КК2, SK1) в баке, труб для входа(Вл.) и выхода (Вых.) и аварийного слива (Лв.)воды. К упражнению 1.5
В цепи 6 замкнется контакт электро контактного термометра SK1, включит реле К2, а оно, в свою очередь, замкнет цепи 10 и /2. В результате включатся лампы HLlt HL3 и звонок НА1. При температуре 50℃ и ниже погасить лампы HL1 и HL3 нельзя, так как еще замкнут контакт SK1 в цепи 6. При температуре выше 50℃, например при 54℃, контакт SK1 разомкнут. Чтобы погасить лампы, достаточно нажать выключатель кнопочный SB3.
При температуре 80℃ (см. диаграмму над цепью 0). Включение произойдет при срабатывании реле КЗ、которое включится контактом SK1 электроконтактного термометра.
При снижении температуры до 50℃ или при повышении до 80℃. Чтобы отключить звонок, нужно переключатель S2 перевести из позиции / в позицию II, разомкнув этим действием цепь /3, но подготовив цепь 14, в которой, до тех пор пока температура чрезмерно понижена или повышена, разомкнут один из контактов К2 или КЗ соответственно. Лампа HL3 при изменении положения переключателя S2 не погаснет. Она погаснет только тогда, когда темпера
тура достигнет нормального значения, г. е. будет больше 50, но меньше 80℃.
Как только температура достигнет нормальных значений, реле К2(КЗ) отпустит и замкнет цепь 14. По ней вновь включится звонок, что вынудит персонал перевести переключатель S2 из позиции II в позицию 厶 подготовив этим действием схему к приему следующего сигнала. Заметим, что манипуляции с S2 называются квитированием сигналов, от слова квитанция -подтверждение.
Принципиальная схема электроустановки действительно является полной, так как дает исчерпывающие сведения об ее действии.
Описание схемы - вернейший способ себя проверить. Экономия времени на описании принципиальных схем всегда оборачивается ошибками не только в принципа ал ьной схеме, но и во всей рабочей документации^ выполненной на ее основании. Исправить эти ошибки трудно.
Будут нарушены важные условия действия: а) в режиме автоматического управления невозможно будет отключить ЕК1 (см. ответ на вопрос 7) ; б) будет возможность вывести звонок из действия, что совершенно недопустимо.
Упражнение 1.4
На рис. 1.3 показаны две схемы щитка сигнализации.
ОтветыОтветыРис. 1.5. Схема подключения показывает присоединени е кабелей 1—4 к внешним зажимам станции управления. К упражнению 1.6Рис. 1.5. Схема подключения показывает присоединени е кабелей 1—4 к внешним зажимам станции управления. К упражнению 1.6
Ответы
Ответы
Рис. 1.5. Схема подключения показывает присоединени е кабелей 1—4 к внешним зажимам станции управления. К упражнению 1.6
Рис. 1.5. Схема подключения показывает присоединени е кабелей 1—4 к внешним зажимам станции управления. К упражнению 1.6
Ответить на вопросы. 1. Как называется тип схемы иа рис. 1.3,〃 и чем эта схема отличается от участка схемы, который на рис. 1.2 обведен синей штрихпунктирной линией? 2. Что обозначают цифры 2, 5 и 6 в кружках на рис. 1.3,6? 3. Как называется тип схемы на рис. 1.3,6?
На рис. 1.3,〃 изображена принципиальная схема и з д е л и я в нашем примере схема щитка сигнализации. Она отличается от участка схемы на рис. 1.2 тем, что на ней указаны места для присоединения кабелей, а именно зажимы XI, Х2, Х4 Х9, ХЮ. Разобраться в принципе действия по этой схеме нельзя. Но этого и не требуется, так как данная схема только показьшает, что с чем должно быть соединено в пределах изделия.
Цифры в кружках - это номера кабелей.
Схема является объединенной. На Heli объединены дне схемы: схема соединений в пределах изделия и схема подключения к нему. Схему следует назвать схемой соединений, так как номер схемы соединений (4) меньше номера схемы подключения (5).
Упражнение 1.5
На рис. 1.4 показана схема расположения трубчатых нагревателей EKI, злектроконтактного тер- момента SK1 и температурных реле КК1 и КК2 в баке.
Ответить на вопросы. 1. Для чего в данной электроустановке потребовалась схема расположения? 2. Что изображено красными линиями? Что обозначают синие цифры на выносках? 3. Как проверить правильность маркировки жил кабелей?
жить, то схема будет работать неверно, так как температура в разных частях бака различна.
Красные линии — это направления кабелей (жгутов проводов), синие цифры — обозначения (маркировка) жил. Формально на схеме расположения кабели можно не показывать. Однако опытные проектаровщики не упускают этой полезной возможности.
Правильность маркировки жил легко проверить. сопоставляя рис. 1.4 и 1.6. Обратите внимание: к ящику зажимов в кабеле № 6 подходит одна жила с маркой 7, а от ящика зажимов идут два провода 1: один к SK1, другой —к температурным реле КК1 и КК2. Значит, кабель № 7 это, строго говоря, не кабель, а жгуты проводов» прокладьшаемые в трубах.
Ответы
В данном случае схема расположения совершенно необходима. Дело в том, что взаимное расположение приборов контроля температуры, мест входа (Вх.) и выхода (Вых.) воды, нагревателей, а также глубина погружения приборов играют первостепенную роль. Дело в том, что если приборы неправильно взаимно располо-
Упражнение 1.6
На рис. 1.5 показана схема подключения к станции управления.
Ответить на вопросы. 1. Что обозначают синие буквы и цифры у изображения зажимов, которые предназначены для присоединения кабелей 1—4?
^6
®®ОтветыОтветы
®
®
Ответы
Ответы
Рис. 1.6. На общей схеме прямоугольниками изображены конструктивные узлы электроустановки и связи между ними:
6 - распределительный щит; 7 - станция управления; 8 一 щиток сигнализации; 9 — щит дежурного; /0 - ящик зажимов; 11 - бак (эпек- трооборудование для нагрева воды и контроля ее температуры). К упражнению 1.7
Нужна ли схема соединения станции управления для ее монтажа, для ее эксплуатации?
Синие буквы и цифры — это обозначения (маркировка) жил кабелей.
Схема соединений для монтажа ие нужна, так как станция управления изготовлена на электротехничсском заводе, где выполнены вес соединения. Но схема соединений прилагается к станции управления заводом-изготовителем, так как такая схема нужна эксплуатационному персоналу и наладчикам.
Упражнение 1.7
На рис. 1.6 приведена общая схема. Ответить на вопросы. 1. Что обозначают на ней желтые
прямоугольники и синие цифры на выносках? 2. В какой тип схемы превратится общая схема, если ее дополнить изображением рядов зажимов? 3. Как проверить, что общая схема выполнена правильно?
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
Желтые прямоугольники - это конструктивные узлы электроус^аиовки: щцток сигнализации, станция унравле!шя и т. п. (см. подпись к рис. 1.6) Цифры на выносках это марки (обозначения) жил. Подробнее об обозначении (маркировке) жил см. § 4.5.
Схема превратится в схему подключения — иногда ее называют схемой внешних соединений, но это устаревшая терминология.
Сопоставим рис. 1.6 сначала с рис. 1.3,6 и убедимся в том, что направления кабелей № 2, 5 и 6 указаны правильно. Обозначения зажимов на рис. 1.3,6 и жил на рис. 1.6 соогветсгвенно одинаковы. Затем сопоставим рис. 1.6 с рис. 1.5 и убедимся во взаимном соответствии кабелей № 1-4. Непроверенным остался кабель № 7. Но из общей схемы ясно, что он подходит к баку. А на баке находятся SKI、КК1 и КК2. Обратившись к принципиальной схеме (рис. 1.2), видим, что к SK1 идут проводники 1, 8 и 10 - цепи 6 и 9, а к КК1 и КК2 — проводники 1, 6 и 7 (це-
пи 4 肘 5). Жилы с такими же марками указаны на кабеле № 7 на общей схеме.
Упражнение 1.8
Касается нескольких общих вопросов. 1. Можно ли говорить 'Электрические виды схем”, т. е. употреблять слово "вид" во множественном числе? 2. Обязательно пи для каждой элек- троустанов ки выполнять схемы всех типов, установленных стандартом? 3. Как быть, если в каком-либо конкретном случае недостаточно установленных типов схем? 4. Почему ни в коем случае нельзя выполнять рабочие чертежи до полной и всесторонней проработки принципиальной схемы?
Ответы
Нельзя. Вид схемы одни, а именно схема электрическая, а типов в пределах одного вида 一 несколько.
Не обязательно. Выполняют схемы только тех типов, которые требуются. Схемы разных типов можно объединить на одном чертеже, как это сделано на рис. 1.3,6.
Нужно сделать дополнительную схему, чтобы изобразить все необходимое для работы. И это не является нарушением стандарта.
Ошибка, допущенная в принципиальной схеме, многократно повторится во всех остальных схемах, выполненных на се основании.
Стандарты, которымипользуются при выполнении схем
Схемы выполняют, руководствуясь государственными стандартами СССР, которые имеют силу закона. Стандарты, относящиеся к схемам, входят в седьмую классификационную группу Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Обозначение этих стандартов строится по следующей системе:
ГОСТ 2.700 —00.
Здесь: ГОСТ — государственный стандарт СССР; 2 — признак системы ЕСКД
(другим системам документации присвоены другие цифры); 7 признак седьмой класси фи кационной группы группы схем, за которой следует номер стандарта (1—99) в пределах группы. После разделительного знака указан год регистрации (утверждения) стандарта.
Кроме года утверждения указан срок введения, а иногда и срок его действия. Промежуток между датами утверждения и введения — несколько месяцев. Столь большое время необходимо, чтобы успеть отпечатать, распространить и изучить стандарт, а также закончить проекты по тем же ГОСТ, в которых они были начаты.
Каждый ГОСТ имеет название.
Система проектной документации для строительства (СПДС). С целью унификации проектных решений, что чрезвычайно важно для строительных организаций, выполняющих работы по проектам, выпускаемым различными проектными организациями, создана Система проектной документации для строительства СПДС. Она состоит из ряда ГОСТ и входит в классификационную группу 21. Например, ГОСТ 21.101—79 устанавливает основные требования к рабочим чертежам, ГОСТ 21.104—79 ''Спецификации” и т. д.
В этой книге, посвященной не проектированию, а чтению схем, ГОСТ СПДС не рассматриваются, но в отдельных случаях, например в § 3.5, учтены их требования.
Стандарты с течением времени могут претерпевать изменения. Некоторые стандарты аннулируются и заменяются новыми. Новый ГОСТ сохраняет тот же номер, но последние цифры, указывающие год регистрации, естественно, изменяются. Заме， на одного ГОСТ другим оговаривается словами "Взамен ГОСТ Иногда заме- няется не весь стандарт, а только некоторые его разделы.
Текущая информация о вновь утвержденных стандартах и внесенных изменениях
публикуется в ежемесячном ^Информационном указателе стандартов". Если стандарт переиздан и при переиздании уже учтены изменения, то к обозначению стандарта добавляют звездочку.
ГОСТ, действующие на 1 января текущего года, публикуются в 'Указателе государственных стандартов СССР". Кроме государственных стандартов СССР (ГОСТ) существуют стандарты: республиканские (РСТ), отраслевые (ОСТ), стандарты предприятий (СТП), а также технические условия и нормали. Эти документы устанавливаются в необходимых случаях для отраслей народного хозяйства, предприятий и т. п., т. е. имеют ограниченное применение. Но они ни в коем случае не могут противоречить ГОСТ.
Большинство стандартов Совета Экономических Взаимопомощи (СЭВ) принято как стандарты СССР.
Примеры обозначений стандартов
ГОСТ 2.721—74 "Обозначения общего применения. Взамен ГОСТ 2.721—68 и ГОСТ 2.783—69. С 01.0 7.19 75 по 0/.0 7」980" расшифровывается следующим образом: Государственный стандарт СССР (ГОСТ), входящий в систему ЕСКД (2), в седьмую группу (7), имеющий в группе номер 21. Стандарт зарегистрирован в 1974 г. (74) и действует с 1 июля 1975 г. по 1 июля 1980 г. Название стандарта — обозначения общего применения. Этот ГОСТ заменяет два стандарта: ГОСТ 2.721—68 и ГОСТ 2.783—69, действие которых с введением ГОСТ 2.721 —74 отменено.
ГОСТ 2.730-73^ (СТ СЭВ 661-77) обозначает, что ГОСТ 2.730 переиздан в 1973 г. и при переиздании учтены внесенные ранее изменения (на это указывает звездочка). Кроме того, стандарт СЭВ № 661, утвержденный в 1977 г., принят в качестве стандарта СССР.
Принятие нового стандарта автоматически отменяет предыдущий стандарт. Однако оба стандарта некоторое время неизбежно сосуществуют. Этот очень важный вопрос требует пояснений. Дело в том, что независимо от ввецемия нового стандарта
действующие сооружения фактически существуют. При их эксплуатации пользуются исполни тельной документацией, а она выполнена по стандарту, который уже отменен. Переделывать исполни тельную документацию нельзя не только по формальным причинам. Главное состоит в том, что малейшая ошибка при перечерчивании схемы может привести к очень тяжелым последствиям: нарушению электроснабжения, повреждению электрооборудования, человеческим жертвам.
Другое, не менее важное обстоятельство —текущее строительство. Совершенно ясно, что изъять у строителей документацию, по которой они уже работают, невозможно.
И, наконец, третье — это книги, в том числе печатные руководящие материалы, которые уже изданы, но еще долго не утратят своего значения.
Одним словом, нужно знать и старые и новые стандартные обозначения и уметь их сопоставлять. С этой целью в книге рядом помещены и новые и старые обозначения (если они различаются). Но старые обозначения обведены волнистой линией.
Совместно всегда применяют стандарты на графические условные обозначения (см. гл. 2), буквенно-цифровые позиционные обозначения элементов (см. § 4.2) и в ряде случаев стандарт на систему обозначений участков цепей в электрических установках (см. § 4.5). Дело в том, что катушки любых реле, магнитных пускателей и контакторов, рубильники, выключатели автоматические, все однотипные электрические машины, трансформаторы, приборы изображают соответственно одинаково. Следовательно, без позиционных обозначений нельзя ни различить разные аппараты, ни установить принадлежность деталей (катушек, контактов) тому или иному аппарату.
Необходимость в позиционных обозначениях элементов иллюстрирует рис. 1.7,а.
На нем ясно видно, что рубильники S7, S2, катушки реле К1 —КЗ и их контакты, лампы Н1 и Н2 различаются с помощью по зиционных обозначений. Они же устанавливают связи между частями изделия, которые изображены в разных цепях. Например, в цепь лампы Н1 введены контакты реле К1 и КЗ、в цепь лампы Н2 一 контакты реле К2 и КЗ、в цепь катушки КЗ — рубильник S2 и контакт реле К1. Достаточно изменить позиционные обозначения, и эта же схема изобразит другую электроустанов ку.
Без обозначений участков цепей их нельзя различить. На рис. 1.7,〃 участки цепей обозначены зелеными цифрами, но не произвольно, а по определенной смете- м е. Так, все одно потенциальные участки имеют одно и то же обозначение 一 одну и ту же марку (номер). Например, верхний питающий провод и ответвления от него имеют марку 7 красные линии. Марка нижнего питающего провода и ответвлений от него 2 синие линии.
При переходе через катушку (контакт, резистор, конденсатор), иными словами, в тех случаях, когда потенциал участка может принимать различные значения, марка меняется. Рассмотрим в качестве примера одну, самую правую, цепь. В ней к контакту К2 сверху (по схеме) подходит провод 7 — красная линия. После контакта марка меняется на 7 — зеленая линия. К контакту КЗ подходят провода с марками 7 — зеленая линия м 8 — черная линия. К лампе Н2 подходят провода 8 M 2.
Обозначения участков цепей дают возможность найти в натуре необходимую часть аппарата. Поясним это, обратившись в реле Ю (рис. 1.7,6). Это реле имеет два одинаковых контакта, но один из них введен в цепь лампы Ш, а другой — в цепь лампы Н2. Как же их различить на самом реле? При наличии маркировки жил нет ничего проще. В этом легко убедиться, сопоставив рис. 1.7,〃 и 5. К одному кон-
ность частей аппаратов к той или иной цепи определяется обозначением (маркировкой) участков цепей
такту подходят провода 5 и 6, значит, именно этот контакт введен в цепь лампы Н1、к другому — провода 7 H 8. Значит, этот контакт относится к цепи лампы Н2.
Есть стандарты, которые ни в коем случае нельзя применять совместно, так как одни и те же или очень похожие обозначения имеют разное содержание. Это относится, например, к стандартам на условные графические обозначения для схем, с одной стороны, и на обозначения электрооборудования и проводок н а плана х — с другой, в чем легко убедиться, обратившись к рис. 1.8,а. Так, на этом рисунке ясно видно сходство обозначений на плане щита, пульта, шкафа управления с обозначением на схеме резистора (красный цвет), пускателя на плане и регистрирующего измерительного прибора на схеме (зеленый цвет), протяжной коробки на два направления на плане и плавкого предохранителя на схеме (белый цвет).
Особый случай представляют схемы электропитания. Одна часть схемы выпол-
Обозначения
goHalru
ОС击
■点
а)
S')
н二 HQhdoQO
Рис. 1.8. Применение на одном чертеже обозначений из стандартов» имеющих разное назначение, может привести к ошибкам (〃). Но если граница между схемой и изображением электрооборудования на плане явно выражена, то применяют для одной части чертежа обозначения для схем, а для другой — для планов (6)
няется в обозначениях для схем. Другая, показывающая электрооборудование в соответствии е его обозначением на плане, выполняется в обозначениях для планов, что иллюстрирует рис. 1.8,6. На этом рисунке в обозначениях для планов изображены: двигатель асинхронный Ml、 трансформатор Т4 комплектно с выключателем и предохранителями, шкаф управления ШУ^ шкаф со статическими конденсаторами С. В обозначениях для схем показаны двухобмоточный трансформатор Т1 с выведенной нейтралью, выключатели автоматические QF1 — QF5, четыре шины (на линии, изображающей шины, четыре черточки).
Независимо от того, по какому ГОСТ изображен тот или иной элемент устрой
ства, на всех чертежах и схемах он имеет одно и то же позиционное обозначение, иначе нарушится связь между чертежами. Например, если на плане трансформатор имеет позиционное обозначение 75, то точно так же его обозначают на всех схемах, относящихся к данной электроустановке.
Система построения условныхграфических обозначений ЕСКД
Условные графические обозначения образуются из простейших геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, окружностей, треугольников, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по системе, установленной стандартом, дает возможность легко изобразить:
электрические машины, аппараты, приборы и их составные части (обмотки, катушки, ротор, статор, магнитопровод, контакты и т. п.);
провода, шины, кабели, их пересечения и соединения;
линии механической связи частей машин, аппаратов и приборов (например, механический привод контакта, механическое соединение ножей многополюсного рубильника, соединение двигателя с генератором и т. п.);
вид соединения обмоток (в звезду, треугольник и т. п.);
род тока (постоянный, переменный), частоту, напряжение, полярность и т. п.
Несоблюдение правил расположения фигур в условных графических обозначениях приводит к искажению смысла. Например, рис. 1.9 показывает, что точка, смотря по тому где она расположена, может обозначать: I — соединение проводов а и б; 2 — нейтральную точку трехфазной обмотки, соединенной в звезду; 3 — выводные концы первичной обмотки трансформатора тока; 4 一 начало обмотки; 5 — газовое наполнение баллона ионного прибора, например газотрона; 6 — позиции /, 11 мцогопозиционного переключателя, в котором замкнут контакт, введенный в провод (в позиции / замкнут контакт в проводе г, а в позиции // — в проводе в).
Стандарт устанавливает обозначения общего применения, т. е. такие обозначения, которые можно смотря по обстоятельствам графически присоединять к другим обозначениям, чтобы конкретизировать их значение. Обозначения общего применения служат, например, для указания направления движения, механической связи, характера и способа регулирования, вида привода. Рассмотрим наиболее употребительные из этих обозначений, руководствуясь рис. 1.10 и 1.11.
Направление движения (рис. 1.10,〃)： / — прямолинейное одностороннее, в нашем примере вправо; 2 — движение прямолинейное возвратное; 3 — вращательное одностороннее, в нашем примере по часовой стрелке.
Рис. 1.9. Один и тот же знак (в данном случае точка), в зависимости от того, где он расположен, придает обозначению тот или иной смысл
Механическая связь (линия механической связи) в электрических схемах обозначается штриховой линией 4 (рис. 1.10,л). Штриховая линия служит, чтобы показать: а) связи между элементами электроустановки, например между двигателем и генератором; б) связи между частями элемента, например между катушкой магнитного пускателя и его контактами; в) связи контактов не электрических реле с их приводами, например связь контакта с поплавком.
Однако при небольших расстояниях между элементами и их составными частями использовать штриховую линию неудобно, поэтому допускается заменять ее двумя параллельными сплошными линиями 5 (рис. 1.10,〃).
Регулирование. Общее обозначение 6 линейного регулирования, т. е. без конкретизации характера и способа регулирования, показано на рис. 1.10,5.
ХарХарактер регулированияактер регулирования
Хар
Хар
актер регулирования
актер регулирования
конкретизируют следующие обозначения: 7 — плавное, 8 — ступенчатое (в нашем примере пять ступеней), 9 — подстроечное. Обозначения 10 и // указывают на саморегулирование (т. е. автоматическое регулирование) линейное 10 и . нелинейное 11.
Примеры применения обозначений приведены под номерами 6П~11П. Так, пример 6П показывает, что резистор RI регулируемый, и только; 7П — конденсатор С7, емкость которого регулируется плавно (так, например, обозначают конденсатор С1 переменной емкости для настройки радиоприемника на необходимую станцию) ; 8П — ступенчатое регулирование напряжения трансформатора Т1 с помощью переключения пяти отводов; 9П — под-
сопротивления, т. е. такого резистора Rt сопротивление которого плавно изменяется в зависимости от температуры; 11П — ка тушка L1, индуктивность которой опреде ляется значением напряжения U, прние、 эта зависимость нелинейна.
На способ регулирование указывают обозначения на рис. 1.10,6 Здесь: 12 — регулирование ручкой, выве денной наружу; 13 — то же, но стрел к; уточняет, что значение регулируемой ве личины увеличивается при поворачивани» ручки по часовой стрелке; 14 — злемен。 регулирования (например, ось потенцио метра) выведена наружу, однако повер нуть ее можно только инструментом; 15 — то же, но ось потенциометра нахо дится внутри устройства.
Примеры применения обозначений при ведены под номерами 14П и 15П. Так
I : I— (^)—=□ O= G>=789 I : I— (^)—=□ O= G>=789<5 《-^-— 耳f A101112<5 《-^-— 耳f A101112пример МП показывает резистор R2, значение сопротивления которого можно установить с помощью инструмента, не вскрывая прибора; 15П — то же, но, чтобы установить нужную емкость конденсатора СЗ, прибор надо вскрыть.
I : I— (^)—=□ O= G>=789
I : I— (^)—=□ O= G>=789
<5 《-^-— 耳f A
101112
<5 《-^-— 耳f A
101112
Приводы. Обозначения приводов иллюстрирует рис. 1.11. Здесь: 1 — общее обозначение (т. е. без конкретизации) ручного привода, 2 — привод, приводимый в движение нажатием, 3 — то же вытягиванием, 4 — поворотом кнопки, 5 — рычажный привод, 6 — ножной привод.
Общее обозначение аккумулятора механической энергии (любого привода, кроме ручного) 7, электромагнитного привода 8, электромашинно го 9, поплавкового 1°, центробежного II, с помощью биметалла 12.
Примеры применения приведены под номерами 8/7, 9/7, 11П, 5П и 6П. Пример 8П — регулирование сопротивления резистора R1 с помощью электромагни-
Рис. 1.11. Обозначения общего применения:приводы
та YA1\ 9П — двигательный привод разъединителя Q57; 11П — управление контактом S1 с помощью центробежного регулятора (такое устройство применяется, например, в приводе стиральной машины для отключения пусковой обмотки двигателя, при достижении номинальной частоты вращения); 5П — рычажное управление (черные линии) контактом (синие линии) S2; 6П — ножной привод (черные линии) контактом (синие линии) S3.
Примечание. На рис. 1.11 каждому номеру 1—12 соответствуют два обозначения: сверху линия механической связи изображена штриховой линией, снизу — двумя сплошными линиями. Оба обозначения равноценны (см. рис. 1.10,〃, поз. 4 и 5).
Если в конкретном случае не хватает более простых общих обозначений (чтобы
Рнс. 1.12. Сочетания общих обозначений с другими образуют более конкретные — производные обозначенияРнс. 1.12. Сочетания общих обозначений с другими образуют более конкретные — производные обозначения
Рнс. 1.12. Сочетания общих обозначений с другими образуют более конкретные — производные обозначения
Рнс. 1.12. Сочетания общих обозначений с другими образуют более конкретные — производные обозначения
передать необходимые сведения), то применяют производные обозначения. Систему построения производных обозначений иллюстрирует рис. 1.12.
На рис. 1.12,а дано общее обозначение / электрического звонка. Если же нужно подчеркнуть род тока, то, вписывая в 1 обозначения постоянного 2 или переменного 3 тока, получают производные обозначения: звонок постоянного 4 и переменного 5 тока.
На рис. 1.12,6 показано, что, применяя сочетания электрического соединения 6 и провода 7, легко получить производное обозначение 8, из которого следует, что провода 1Ц V и VI соединены. Соединены также провода Ш и /К, а провода / и /К, I и И, / и VI, // и IV, Ш и V не соединены, только пересекаются. Провод 以 ответвляется от провода П.
Объединяя на рис. 1.12,6 обозначения: обмотки статора 9 вращающейся машины,
короткозамкнутого ротора /0, обозначения 11, которое указывает на соединение трехфазной обмотки в звезду, и обозначение 12 трех проводов (три черточки), изображают асинхронный двигатель 13 с короткозамкнутым ротором, статор которого соединен в звезду.
Если однолинейного обозначения недостаточно, то применяют многолинейиое обозначение. Так, например, провода, шины, кабели и вообще любые линии электрической связи могут быть изображены либо одной линией /2, число черточек на которой указывает число проводов, либо несколькими линиями 15. В качестве примера на рис. 1.12,в даны как однолинейное 13, так и трехлинейное 14 изображе* ния одного и того же двигателя.
На рис. 1.12,г из общего обозначения 16 выключателя с помощью трех черточек получено однолинейное обозначение 18 трехпол юсного выключателя. Сочетание обозначения 16, повторенное 3 раза, с обозначением 17 линии механической связи дало многолинейное обозначение 19.
В ряде случаев достаточно более простого однолинейного обозначения, однако отдельные участки схемы нужно показать подробнее. Тогда для этих участков применяют многолинейное обозначение. Так, на рис. 1.12,0 дана однолинейная схема асинхронного двигателя 21, но участок с трансформаторами тока 20 показан в три линии.
Электрические машины, трансформаторы и автотрансфо рматоры могут быть изображены либо упрощенным способом, однолинейным или многолинейным — форма I, либо развернутым — форма II. В основу изображений положены обозначения обмоток 7 и 2 и видов соединения 3—5 (рис. 1.13,〃). Обозначение вида соединения образуется черточками, каждая из которых изображаех обмотку одной фазы. Следовательно, 3 — зто однофазная обмотка, a 4 H 5 — обмотки трехфазные, которые соединены в звезду и треугольник соответственно.
На рис. 1.13,6 показан двухобмоточный трансформатор в однолинейном 6 и многолинейном 7 изображениях в форме I. Первичная обмотка соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой, а вторичная в треугольник. При изображении 8 этого же трансформатора в форме [I видны его обмотки и соединения между ними.
Две формы обозначения асинхронного двигателя с фазным ротором иллюстрирует рис. 1.13,в. Статор соединен в треугольник, а ротор в звезду. Упрощенное изображение 9 (форма I) дано в однолинейном изображении. Изображение в форме II приведено в двух вариантах. В варианте /0 обмотка статора показана подробно, а обмотка ротора — упрощенно. В варианте 11 наоборот: обмотка статора изображена упрощенно, а обмотка ротора —подробно. Может быть и третий вариант, при котором обе обмотки показы-
Рнс. 1.13. Трансформаторы (автотрансформаторы) и электрнческне машины изображают либо упрощенным, либо развернутым способомРнс. 1.13. Трансформаторы (автотрансформаторы) и электрнческне машины изображают либо упрощенным, либо развернутым способомвают подробно. Все зависит от того, с какой целью выполняют схему.
Рнс. 1.13. Трансформаторы (автотрансформаторы) и электрнческне машины изображают либо упрощенным, либо развернутым способом
Рнс. 1.13. Трансформаторы (автотрансформаторы) и электрнческне машины изображают либо упрощенным, либо развернутым способом
Условные графические обозначения не отражают конструктивные особенности изделий, но могут подчеркивать их важные эксплуатационные свойства. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим рис. 1.14. На рис. 1.14.4 показаны три совершенно различные конструкции контактов, причем это далеко не все исполнения. Верхние контакты замыкающие, т. е. они замыкаются при срабатывании аппарата, но размыкаются при возврате. Нижние контакты размыкающие. Они замкнуты, пока аппарат находится в исходном положении, но размыкаются при его срабатывании. Заметим, что на рис. 1.14 принята условность, необходимая для облегчения изложения, а именно: замыкающие контакты обозначены единицей, а размыкающие — двойкой.
с)
Рис. 1.14. Условные обозначения не отражают конструктивных особенностей изделий, но могут подчеркивать их важные эксплуатационные свойства
На рис. 1.14,6 в нескольких вариантах показаны общие обозначения контактов. Все варианты сложились исторически, узаконены и равноценны. Общие обозначения в любом варианте можно применять в любом случае. Это верно, но не всегда удобно. Гораздо удобнее, дополнив общее обозначение (придерживаясь, понятно, системы, установленной стандартом), подчеркнуть свойства изделий.
Рассмотрим эти дополнения, обратившись к примерам, которые на рис. 1.14 значатся под номерами 1.3 (2.3) —7.15 (215). Здесь I указывает на то, что пример относится к замыкающему контакту, а 2 — к размыкающему. Иными словами, L6 и 2.6 — это один и тот же пример, но применительно к замыкающему (7.6) и размыкающему (2.6) контактам. Ради облегчения изложения дополнения выделены красным. Ниже, в пояснениях к примерам, упоминаются только замыкающие контакты.
На рис. 1.14,в показаны: контакт без самовозврата /.J, например контакт выключателя с ручным приводом; 1.4 контакт с самовозвратом (применять это обозначение для контактов, самовозврат которых очевиден, не следует, подробнее см. § 2.6, рис. 2.33); 7.5 — контакт для коммутации сильноточной цепи, например контакт в цепи обмотки электродвигателя; 1.6 — контакт с дуго гасительным устройством, например с камерой магнитного дутья или другим конструктивным элементом, предназначенным для дугога- шения.
На рис. 1.14« изображены контакты, которые с замедлением замыкаются — /. 7, размыкаются — 1.8, и замыкаются, и размыкаются — 1.9.
На рис. 1.14/ показаны выключатели с кнопочным приводом (раньше их называли кнопками), которые замыкаются при нажатии 1.10у вытягивании 1.11 и при повороте кнопки 1.12.
Контакт н е электрических реле иллюстрирует рис. 1.14,е. В данном случае к обозначению линии механической связи присоединены обозначения приводов (см. рис. 1.11). Так, например, 1.14 — это контакт, переключаемый с помощью биметалла, т. е. контакт электротеплового реле, например реле, которое служит для защиты электродвигателя от перегрузки; 1.15 — контакт поплавкового реле.
А что же обозначает 丄 13? Такое обозначение применяется часто. Оно указывает только н а т о, что контакт связан с каким-либо приводом, т. е. принадлежит не электрическому реле. В этом случае, чтобы получить более подробные сведения, нужно обратиться к перечню элементов.
Теперь, после ознакомления с системой построения условных графических обозначений и определив их назначение, особенности и возможности, настало время конкретизировать полученные сведения, чему и посвящены гл. 2 и 3. Но преаде подчеркнем, что:
условные графические обозначения показывают только то, что нужно для конкретного дела, без излишней детализации. Например, на схеме, предназначенной для эксплуатационного персонала, обмотку электрической машины (трансформатора) изображают просто окружностью. Другой пример: усилитель изображают в виде прямоугольника с присоединенными к нему проводами ,,вход,\ "вихо口” и "питание”, а то, что находится внутри усилителя, не показывают, так как эксплуатационному персоналу это совершенно безразлично. Совсем другая схема усилителя нужна ремонтникам. На ней подробно показано все, что находится внутри усилителя, но опущено его присоединение к электроустановке;
все, что само собою понятно, на схемах показывать не нужно. Например, совершенно очевидно, что контакты обычного нейтрального реле имеют самовозврат, значит,
2828
28
28
Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем
его не нужно подчеркивать. Другое дело, если изображается более сложный аппарат, у которого один контакт имеет самовозврат, другой без самовозврата, третий импульсный и т. п. В этих случаях эксплуатационные свойства контактов следует подчеркнуть, используя для этого соответствующие обозначения (см. ниже рис. 2.33).
Стандарты ЕСКД, на которых базируетсядальнейшее изложение
ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
ГОСТ 2.702—75* Правила выполнения электрических схем.
ГОСТ 2.709—72*. Система маркировки цепей в электрических схемах.
ГСХ^Г 2-710-81. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.
ГОСТ 2.721—74*. Обозначения общего применения.
ГОСТ 2.722—68*. Машины электрические.
ГОСТ 2.723-68*. Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы, автотрансформаторы и магнитные усилители.
ГОСТ 2.727—68*. Разрядники; предохранители.
ГОСТ 2.728-74*. Резисторы; конденсаторы.
ГОСТ 2.729-68**. Приборы эле к гроизмерн- тельные.
ГОСТ 2.730—73*. Приборы полупроводниковые.
ГОСТ 2.731-81. Приборы электронакуумные.
ГОСТ 2.732—68*. Источники света.
ГОСТ 2.741—68*. Приборы акустические.
ГОСТ 2.742—68*. Источники тока электрохимические. •
ГОСТ 2.743 — 82*. Элементы цифровой техники.
ГОСТ 2.748—68*. Обозначения условные графические электростанций и подстанций в схемах электроснабжения.
ГС)СТ 2.750—68. Род тока и напряжения; виды соединения обмоток; формы импульсов.
ГОСТ 2.751—73*. Электрические связи, провода, кабели и шины.
ГОСТ 2.754-72*. Обозначения условные графические электрического оборудования и проводок на планах.
ГОСТ 2.755—74*. Устройства коммутационные и контактные соединения.
ГОСТ 2.756—76*. Воспринимающая часть электромеханических устройств.
Примечание. С 1987 г. ГОСТ 2.748—68* и ГОСТ 2.754-72* отмененьь Однако установленные ими обозначения применялись длительное время, в связи с чем они объяснены в гл. 3.
г 2
Обозначения условныеграфическиедля электрических схем
Провода, шины, кабели
В этой главе подробно рассмотрены обозначения, предназначенные для схем. Обозначения электрооборудования и проводок на планах рассмотрены в гл. 3.
Для удобства изложения обозначения разделены на несколько групп, каждой из которой посвящен отдельный параграф.
После описания наиболее употребительных обозначений каждой группы следуют относящиеся к ней упражнения с контрольными вопросами и обстоятельными ответами для самопроверки.
Провода, шины, кабели и вообще любые линии электрической связи1 обозначают чертой / (рис. 2.1). Но шины обычно толще, причем распространены два варианта обозначений: 2 и 3. Однако вариант 3 — он обведен волнистой линией — устарел. В трехфазной системе 16 с нейтралью N шины фаз А, В, С толще шины нейтрали N. Однако несколько лет тому назад нейтральную (по старой терминологии нулевую)
Линия электрической связи — понятие обобщенное. В простейшем случае это провод, соединяющий два элемента электроустановки (например, резистор и лампу) илн части элемента (например, контакт с катушкой). В сложных случаях под линией электрической связи подразумевается весь тракт, например соединение двух абонентов АТС.
шину изображали не более тонкой, а штриховой линией 17. Такое обозначение можно встретить в старых книгах и документах. В настоящее время штриховой линией обозначают экран (см. ниже рис. 2.2).
Электрические соединения бывают неразборными, разборными и разъемными. Не разборное соединение 4 обозначают точкой. Такие соединения выполняют пайкой, сваркой, опрессовкой. Для обозначения соединения, если не требуется подчеркнуть его характер, как, например, в принципиальных схемах, также употребляют точку.
Разборное соединение5,выполняемое с помощью винтов, зажимов, обозначают кружком. Рядом показано старое, отмененное обозначение разборного соединения 6 — оно обведено волнистой линией.
Разъемное соединение — разъем изображают двумя способами: 18 и 21. Разъем состоит из штыря 19 (штыревой части разъема 22) и гнезда 20 (гнездовой части разъема 23). Но обозначение 18 — разъем однопроводный, а 2/ — многопроводный. Следовательно, 22 это не штырь, а несколько штырей на общем изолирующем основании, а 23 соответствующая ему гнездовая часть разъема. Обозначение 27 дополняют табличкой, в которой перечислены (перенумерованы) все цепи. Пример таблички рассмотрен ниже на рис. 2.4 в упражнении 2.3.
Рис. 2.L Графические соединения и пересечения проводов, шин и кабелейРис. 2.L Графические соединения и пересечения проводов, шин и кабелейКонтактные перемычки: 24 一 неразборная, 25 — с одним неразборным (точка) и одним разборным (кружок) контактами; 26 — с обоими разборными контактами; 27 — перемычка коммутационная с разъемными контактами.
Рис. 2.L Графические соединения и пересечения проводов, шин и кабелей
Рис. 2.L Графические соединения и пересечения проводов, шин и кабелей
Сравним обозначения 28 и 33. Они изображают одно и то же: двухполюсный разъем, но 28 一 современное обозначение, в котором черные линии — это механическая связь. А в обозначении 33 на механическую связь указывает штриховая линия. Обозначение 33, обведенное волнистой ли
нией, устарело. Примером исполнения двухполюсного разъема может служить сочетание вилки и розетки в осветительной сети.
Графическое пересечение, соединение и ответвление проводов и шин: 7 — провода 7 и /Z графически пересекаются (нет точки), 8 — провода 〃/ и IV соединены (точка), 9 — провод ответвляется от провода. Аналогично 13 — шины графически пересекаются, /4 — шина ответвляется от шины, 15 — провод ответвляется от шины.
Под номером I / показаны ошибки, встречающиеся в старых книгах и схемах, прилагаемых к старым бытовым электроприборам. Ошибки состоят в том, что на
Рис. 2.2. Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. ЭкранированиеРис. 2.2. Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. Экранированиеодном из пересекающихся проводов рисуют полуокружность, а в месте соединения проводов пропускают точку. Правильно изображение 10.
Рис. 2.2. Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. Экранирование
Рис. 2.2. Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. Экранирование
Между тем, изображение полуокружности при пересечении проводов правомерно н употребительно и имеет вполне определенный смысл. Полуокружность показывает, какой из проводов должен быть расположен выше. Так, в обозначении 12 провод IX проходит над проводом X, а провод XI — под ним.
При выполнении схем автоматическим способом зачернение затруднительно. Поэтому допускается точки заменять кружками.
В принципиальных схемах иногда для красоты рисуют вместо точек кружки. Это неверно, за исключением случаев, когда надо подчеркнуть, что соединение разборное1. Есть и другие причины, по которым целесообразно пользоваться кружками —примеры даны в § 4.4, упражнение 4.8 и рис. 4.7.
Рассмотрим несколько употребительных изображений: 16 — провода ответвляются от шин, но присоединение проводов изображено кружками, а не точками. Ошибка? Нет: просто на толстых линиях точки плохо
видны. Если же изображения шин не залиты, то присоединение к ним изображают точкой —15.
Один из способов изображения контактных соединений иллюстрируют 29—32. Здесь 29 — соединение разборное :провода к нему подведены с обеих сторон; 30, 31 и 32 — соединение разъемное: 30 — его штыревая часть, а 31 — гнездовая. Обратите внимание: провода к ним подходят с разных сторон; 32 — разъемное соединение собрано.
Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. Групповые линии электрической связи иллюстрирует рис. 2.2,〃，Под номера* ми 1—4 показаны различные употребительные изображения слияния проводов а-м в жгут, кабель или, в общем случае, в групповую линию связи. Обратите внимание: а) в этих обозначениях нет точек, так как провода друг от друга изолированы; б) линия групповой связи в обозначениях I、 2 H 4 толще, но при выполнении схем автоматическим способом ее допускается не утолщать.
Обозначение i неудобно и употребляется редко. Дело в том, что при нескольких кабелях, подходящих к ряду зажимов, легко ошибиться: "перевестм" или "недовеста" линию, т. е. попасть не в тот жгут (кабель), что требуется. Поэтому обозначения 2 н 3 (устарело) удобнее.
В обозначении 4 провода е—〃 — это жилы кабеля. Чтобы это подчеркнуть, иногда изображают разделку кабеля в виде полуокружности (устарело) или треугольника 16. Обозначение треугольником соответствует стандарту СЭВ и, следовательно, действует в СССР.
Экранирование о Для предотвращения влияний магнитных и электростатических полей на провода и приборы применяют их экранирование, т. е. защищают провод, прибор, кабель металлической оболочкой — экраном.
Экран 5 на схемах изображают штрихо
вой линией (рис. 2.2,6). В штриховой прямоугольник 6 заключают экранируемую часть электроустановки, например катушку реле. Обозначение 7 — это провод или кабель, экранированный частично, а 8 — группа из шести линий электрической связи в общем экране. Обозначение экранирования —штриховая окружность — показано в начале кабеля. Оно же может быть показано в конце, а при необходимости в промежутках между концом и началом экранируемого кабеля.
Иногда около изображения экрана пишут букву Е (раньше писали Си — медь), если экранирование электростатическое, или Н (раньше писали Fe — железо), если экранирование эле ктро магнитно е.
Соединения с корпусом и "землей". Повреждение изоляции. Металлические нетоковедущие части электрических машин и аппаратов, каркасы щитов и пультов, трубы, в которых проложены провода и кабели, заземляют или зануляют. В ряде случаев корпуса и конструкции используют как части электрической цепи. Так, например, в сетях с глухозаземленной нейтралью (в случаях питания катушек магнитных пускателей от фазы и нейтрали, когда это допустимо) один из выводов катушки внутри пускателя присоединяют к его заземленному корпусу.
Если нужно подчеркнуть соединение с корпусом (т. е. если оно не очевидно, а требуется, например, для действия электрической защиты), то употребляют обозначение 9 (рис. 2.2,в). Например, 12 изображает соединение экрана с корпусом.
Обозначение заземления 10 применяется, если заземление (зануление) необходим о либо'для создания условий нормальной эксплуатации, либо как средство электро- беэопасности. Однако заземление или же недопустимое соединение между проводниками может наступить из-за повреждения. Обозначение повреждения изоляции —11. Его применение иллюстри-
I I1I I1七лл-II 、 I12)七лл-II 、 I12)5竺2丁5竺2丁須-4-5-2須-4-5-2
I I1
I I1
七лл-
II 、 I1
2)
七лл-
II 、 I1
2)
5竺2丁
5竺2丁
須-4-5-2
須-4-5-2
руют: /3 — изоляция повреждена между проводами м 74 — в результате повреждения произошло соединение провода с "землей".
Присоединение к аппаратам, приборам и электрическим машинам иллюстрирует рис. 2.2,г. Обозначать электрическое соединение, т. е. ставить точки (кружки), нужно только в тех случаях, если могут возникнуть сомнения, присоединен проводник или нет. Если же место присоединения безусловно, то точку (кружок) не ставят. Так, например, под номерами 15 и 16 показано соединение между рядами зажимов XI н X2 c помощью пятижильного кабеля (на линии, изображающей кабель, сделана засечка и около нее написана цифра 5 — пять жил).
Провода и жилы кабеля к ряду зажимов XI присоединены без точек.
Это верно, так как присоединение очевидно.
В ряду зажимов XI показаны две перемычки: между зажимами 7 и 2 — без точек и между зажимами 4 и 5 — с точками. Соединенные зажимы расположены р я・ дом. Значит, точки не нужны и, следов а> тельно, перемычка 1—2 показана верно, а перемычка 4—5 — неверно. Иное дело перемычка в ряду Х2 между зажимами 7 и 9. Здесь без точек обойтись нельзя, так как между соединенными зажимами есть зажим 8, который с ними не соединяется.
Рассмотрим присоединение к статору (окружность большего диаметра) и ротору (окружность меньшего диаметра) электродвигателя с фазным ротором. Присоединение 77 - без точек — верно, присоединение 78 — с точками — неверно. Почему? Потому что других вариантов присоединения к статору и ротору быть не может.
Теперь настало время закрепить и расширить полученные сведения, выполнив упражнения 2.1 —2.4.
Рис. 2.3. Примеры применения обозначений.К упражнению 2.2
Упражнение 2.1Упражнение 2.1
Упражнение 2.1
Упражнение 2.1
Ответить на вопросы. 1. Какие провода и шины изображают на схемах: изолированные или неизолированные? 2. Что подчеркивает слово графическое слияние (разветвление, излом и т. д.) электрических линий связи? 3. Можно ли многожильный кабель назвать групповой линией связи?
^^) Ответы
Изображают изолированные провода и шины даже и в том случае, если они не покрыты слоем изоляции, как, например, линии воздушных линий. Дело в том, что эти провода от "земли" изолированы изоляторами, а друг от друга — слоем воздуха.
Слово графическое подчеркивает, что речь идет только о б изображении, но не о фактическом расположении проводов. Так, например, провода могут быть фактически проложены раздельно, но в одном направлении. А изобразить их можно, слив в одну линию, чтобы освободить место на схеме.
Примеры применения обозначений. К упражнению 2.3Примеры применения обозначений. К упражнению 2.3
Примеры применения обозначений. К упражнению 2.3
Примеры применения обозначений. К упражнению 2.3
чается левое изображение на рис. 2.3,а от правого?
⑥⑥ОтветыОтветы
⑥
⑥
Ответы
Ответы
Кабель, равно как и жгут проводов, типичный пример групповой линии связи.
Упражнение 2.2
Выполним, воспользовавшись рис. 23
Ответить на вопросы. 1, Что изображено на рис. 2.3,〃？ Что обозначают на нем цифры у засечек? Что должно быть написано вместо букв х и у? 2. Что изображено на рис. 2.3,6? Что обозначают красные цифры? В каком порядке сливаются и разветвляются проводники в пинию групповой связи? 3. Чем отличается левое изображение на рис. 2.3,6 от правого? 4. Чем отпи-
Жгут проводов с ответвлениями. Цифры у засечек — количество жил в ответвлениях. Вместо букв хну нужно написать 7 и 3 соответственно, так как в нашем примере х + у = 51 — -(12 + 16 + 5 + 8) = 10; j = 16 - (5 + 8) = 3; х = 10- 3 = 7.
Слияние (сверху) и разветвление (снизу) четырех проводов в групповую линию электрической связи. Красные цифры - марки жил. Жилы при слиянии расположены в порядке 5—10—2—4 — счет сверху, а при разветвлении — в порядке 10-4—5—2
Слева — экран соединен с корпусом, справа - с "землей".
На левом рисунке резистор R и конденсатор С экранированы, так как штриховой контур —это изображение экрана. Справа Л и С просто выделены, чтобы подчеркнуть, что они находятся в одном блоке. Они обведены не штриховой, а штрихпунктирной линией.
Упражнение 2.3
3. На рис. 2.4,д изображены изделия Л, Б и В. Изделие А присоединено с помощью разъема XI, изделие £ — через разъем ХЗ. Изделие Б заканчивается рядом зажимов Х2. На рис. 2.4,6 эта же схема развернута. Ответить на вопросы. 1. Что в табличках, относящихся к разъемам и в ряду зажимов, означают синие и красные цифры? 2. Что такое № 1 и № 2? 3. Как выпол- нен рис. 2.4,6?
Ответы
Синие цифры — порядковые номера контактов (выводов) разъемов и зажимов. Красные цифры — марки проводов.
Жгут проводов № 1 соединяет изделия Л и Б. Кабель № 2 соединяет изделия 8 и А В данном случае на кабель указывает изображение его разделки (см. рис. 2.2, обозначение 76).
Рисунок 2.4,6 выполнен следующим обра- зом. Сначала изображены разъемы XI и ХЗ (способом, который иллюстрирует обозначение 32 на рис. 2.1) и перенумерованы их контакты 1—4. Затем показан ряд зажимов Х2 и перенумеров а- ны его выводы 1—8. Далее, обратившись к табличке у разъема X/, видим, что к его контакту I присоединен провод с маркой 15, который через жгут № 1 соединен с зажимом 1 в ряду Х2. Это соединение и показано на рис. 2.4,6 - верхняя левая зеленая линия, над которой написана марка 75.
Проследим еще одно соединение: от контакта 1 разъема ХЗ до контакта 2 разъема XL Это соединение выполнено следующим образом. Контакт 1 разъема ХЗ через жилу I кабеля № 2 присоединен к зажиму 3 ряда Х2 и через перемычку между зажимами 2 и 5 поступает в провод 7 жгута № 2, с помощью которого присоединяется к контакту 2 разъема XI. Таким образом, зеле-
Рис. 2.5. Примеры применения обозначений. К упражнению 2.4
ные пинии - это жилы жгута № 1 и кабеля № 2, а красные цифры над ними - марки жил.
Упражнение 2.4Упражнение 2.4
Упражнение 2.4
Упражнение 2.4
Обратившись к рис. 2.5, ответить на вопросы. 1. Под номерами / и 2 изображено одно и то же, а именно ответвление проводов Ж и ZK от проводов /以〃 соответственно. Какое изображение правильно? 2. Что изображают 3, 4 м 5? 3. Какая разница в обозначениях 6 и 7 и верно ли обозначение 7? 4. Чем различаются обозначения 8 к 9? 5. Что обозначают 10, 11 и 124 6. На что указы-
Рис. 2.6. Дроссели, реакторы, конденсаторыРис. 2.6. Дроссели, реакторы, конденсаторы⑹⑹ОтветыОтветы
Рис. 2.6. Дроссели, реакторы, конденсаторы
Рис. 2.6. Дроссели, реакторы, конденсаторы
⑹
⑹
Ответы
Ответы
вают цифры б и 4 у засечек в обозначении /3? 7. Чем различаются обозначения 14 и 15?
группу на подгруппы при помощи интервалов. Этот прием иллюстрирует 12.
Под номером 13 показана группа из шести линий электрической связи (из шести проводов) .От четырех из них сделаны ответвления.
Под номерами 14 и 15 показано одно и то же 一 линия электрической связи из трех одинаковых параллельных цепей. Однолинейное изображение 14 проще.
22 Дроссели, конденсаторы, резисторы
Дроссели. На рис, 2.6 показаны: катушка индуктивности без магнитопровода 7, то же с отводами 2, со скользящими контактами (например, двумя) 3, дроссель с ферромагнитным магнитопроводом 4, реактор 5. Обозначение 5 применяется в схемах электроснабжения. Катушки индуктивности могут иметь не только ферромагнитные магнитопроводы, как у дросселей, но и магнитопроводы со специальными свойствагли. Они рассмотрены ниже при описании обозначений трансформаторов и автотрансформаторов (см. рис. 2.18,6).
Конденсаторы. На рис. 2.6 показаны конденсаторы постоянной емкости: общее обозначение 6, поляризованный 7, электролитические поляризованный 8Hg и неполяризованный 10 (обозначение 9 устарело), общее обозначение конденсатора переменной емкости 11, подстроечного 12, вариконда /3, т. е. конденсатора с нелинейной зависимостью емкости от напряжения.
Если нужно показать подвижную обкладку конденсатора (его ротор), то ее изображают в виду дуги 14. В устаревшем обозначении 15 вместо дуги ставили точку.
Резисторы. На рис. 2.7 показан постоянный (нерегулируемый) резистор 1 и резистор с дополнительными отводами 2. Чтобы
Резистор, конденсатор, дроссель — это изделия, а сопротивление, емкость, индуктивность — физические величины.
показать разомкнутую позицию резистора, применяют обозначение 5.
Сочетание обозначения 1 с обозначениями, приведенными выше на рис. 1.10,6 и в, дает возможность изобразить 3 я 4 — переменный резистор (общее обозначение), а также подчеркнуть характер регулирования :плавное б и 7 или ступенчатое 8 и 9. Здесь буква п заменяется цифрой, указывающей число ступеней. В примере 10 ступенчатое регулирование накала лампы достигается переключением отводов.
На рис. 2.7 II это переменный резистор с нелинейным регулированием, на что указывает излом в обозначении регулирования. Если же обратиться к изображению /2, то в нем конкретизированы как характер регулирования, так и способ его осуществления. В данном случае регулирование пропо рционально натуральному логарифму х (1пх) и выполняется рукояткой, выведенной наружу (см. рис. 1.10,в). Логарифмическая зависимость достигнута благодаря намотке проволоки на основание 13, которому придана соответствующая форма.
Среди стандартов ЕСКД есть ГОСТ, устанавливающий обозначение нагревателей, устройств и установок электротермических. Но этот ГОСТ не распространяется на обозначения условные графические электронагревательных приборов, электроотопления помещений и строительства энергетических установок. В перечисленных случаях надлежит применять обозначение элементов нагревательных 14 по рис. 2.7.
Для обозначения саморегулиро- в а н и я (автоматического регулирования) применяют наклонную черту без стрелки (см. рис. 1.10Д). Следовательно, на рис. 2.7 15 и 76 — это линейное плавное саморегулирование, 17 линейный терморезистор (термометр сопротивления), 18 - линейный тензорезистор: его сопротивление прямо пропорционально давлению р, а 20 — нелинейный тензорезистор.
На рис. 2.7 приведены три примера обозначений нелинейных терморезисторов: 21 — прямого подогрева с положительным температурным коэффициентом (Е。)； 22 — то же, но с отрицательным температурным коэффициентом (— f ° ) н 23 — терморезистор косвенного подогрева. Здесь красная дужка — обозначение подогревателя.
Подстроечный резистор 24 служит, чтобы в процессе наладки какого-либо прибора, например телевизора, установить нужное положение хомутика на регулируемом резн・ сторе. И, наконец, под номером 19 дано общее обозначение фоторезистора, т. е. такого резистора, сопротивление которого изменяется под действием света. Здесь обозначение резистора заключено в окружность, изображающую корпус полупроводникового прибора, а стрелки, к нему направленные, указывают на фотоэлектрический эффект.
Номинальная мощность рассеяния очень важная величина. Если она превышена, то резистор перегревается, срок его службы сокращается, он может даже сгореть. Поэтому на схемах иногда указывают значения номинальной мощности, превышать которые нельзя. Так, под номерами 25—30 слева направо обозначены номинальные мощности: 1; 2; 5 (римские красные цифры I, II и V); 0,5; 0,25; 0,125 Вт. Римские цифры применяются при мощностях до 5 Вт.
Псевдоэлементы. На расчетных и эквивалентных схемах фактически распределенные параметры сетей и электрооборудования, а именно сопротивление изоляции, емкость, индуктивность линий, изображают как резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности соответственно. Эти изображения называются псевдоэлементами в отличие от собственно элементов схем, которыми являются изделия.
Характерные случаи применения обозначений. На рис. 2.8,4 дана схема электро-
Рис. 2.7. РезисторыРис. 2.7. Резисторы
Рис. 2.7. Резисторы
Рис. 2.7. Резисторы
секундомера, добавочный резистор R1 которого имеет отводы для включения злек・ тросекундомера в сети 127 и 220 В.
На рис. 2.8,6 показан фоторезистор В1, включенный последовательно с катушкой реле К1 и подстроечным резистором R2.
Измерение температуры с помощью терморезистора —термометра сопротивления RK1 показано на рис. 2.8,в. Измерительным прибором служит логометр PR1 (подробнее см. рис. 2.50). В цепь его рабочей обмотки введен подстроечный резистор R3. С его помощью сопротивление линии уста
навливается таким, при котором произведена градуировка прибора.
На рис. 2.8,г показан регулируемый резистор R4 — шунтовой реостат — в цепи обмотки возбуждения двигателя М.
Устройство для сигнализации о повышении температуры показано на рис. 2.8,0. Реле К2 включено последовательно с полупроводниковым терморезистором RK2 и получает питание от трансформатора-стабилизатора напряжения TS1. Терморезистор помещен в обмотку двигателя (подшипниковый щит, бак с маслом, одним словом, в среду, температура которой контролируется) .Напряжение вторичной обмот-
ки TS1 подобрано таким образом, что при нормальной температуре и ниже теплота, выделяющаяся в терморезисторе проходящим по нему током, отводится контролируемой средой. При этом сопротивление настолько велико, что реле Л2 сработать не может. Однако даже небольшое повышение температуры среды нарушает тепловое равновесие и температура термо резистора повышается. В результате уменьшается сопротивление, что в свою очередь приводит к увеличению тока. Увеличившийся ток еще сильнее разогревает терморезистор, ток еще больше возрастает и через несколько секунд реле срабатывает.
Рис. 2.8. Примеры применения обозначений ре-зисторов, конденсаторов и дросселей. К упраж-нению 2.5
Один из способов замедления отпускания реле КЗ током разряда электролитического конденсатора С1 иллюстрирует рис. 2.8,е (подробнее см. § 7.2).
На рис. 2.8,ж в цепь обмотки возбуждения генератора G включен угольный столб — тензорезистор R7 регулятора напряжения, на который через систему рычагов действует электромагнит Y1. Давление р, развиваемое электромагнитом, зависит от напряжения генератора, а сопротивление угольного столба — от дав-
®®ОтветыОтветы
®
®
Ответы
Ответы
ления. Рычажная система собрана таким образом, что при снижении напряжения генератора сопротивление угольного столба уменьшается, в результате чего ток возбуждения возрастает и, следовательно, напряжение повышается. Так в принципе устроены угольные регуляторы напряжения.
Изображение дросселей L1 и L2 иллюстрирует рис.. 2.8,з.
Упражнение 2.5
Выполним, руководствуясь рис. 2.8.
Ответить на вопросы. 1. Что на рис. 2.8,с обозначают кружки, которыми заканчиваются изображения отводов? Как нужно включить электро секундомер в сеть 127 В? Не перепутаны ли местами надписи 127 и 220 В? 2. Что обозначают стрелки на рис. 2.8,6? 3. Откуда известно, что сопротивление RK1 автоматически изменяется при изменении температуры? 4. В сеть постоянного или переменного тока включен двигатель М на рис. 2.8«? 5. Откуда известно, что трансформатор TS1 является стабилизатором напряжения? Зачем от его вторичной обмотки сделаны отводы? Какова зависимость сопротивления т^морезистора RK2 от температуры? Что произошло бы с терморезистором, если бы после срабатывания реле К2 его контакт не закоротил терморезистор? 6. Как зависит сопротивление Л 7 от давления и откуда это известно? Что обозначает штриховая линия, соединяющая электромагнит Y1 с тензорезистором R* 7. Каким способом можно задать необходимое замедление при возврате реле Ю (рис. 2.8,е). Какой конденсатор С1 изображен на схеме?
Кружками обозначены зажимы. В сеть 127 В электросекундом^ включают между общим зажимом, который обозначен звездочкой и зажимом 127 В. Места надписей не перепутаны. В этом легко убедиться, так как меньшему сопротивлению соответствует более низкое напряжение, а именно 127 В.
Стрелки указывают на фотоэлектрический эффект. Они направлены к обозначению, так как фоторезистор — лриб ор-приемник.
В изображении RK1 есть черта без стрелки и буква Г °, что указывает на саморегулирование в зависимости от температуры.
Двигатель включен в сеть постоянного тока. Это явствует из надписей + и —.
Изображение трансформатора содержит обозначение нелинейного регулирования. Стабилизация напряжения необходима, так как без нее колебания напряжения приведут к самопроизвольному изменению уставки по температуре. Отводы от вторичной обмотки TS1 служат для задания необходимой уставки. Дело в том, что с повышением напряжения тепловое равновесие устанавливается при более низкой температуре контролируемой среды, следовательно, уставка по температуре понижается. Зависимость нелинейная (обозначение нелинейного саморегулирования) .С повышением температуры сопротивление уменьшается. На это указывает надпись —£° (отрицательный температурный коэффициент) .Если не закоротить термо резистор, то из-за лавинообразного увеличения тока терморезистор сгорит.
ЗависимоС1ъ нелинейная. Сопротивление изменяется в зависимости от давления; на это указывает буква р. Штриховая линия обозначает механическую связь между электромагнитом и тензорезистором.
Замедление зависит от силы тока разряда конденсатора: чем ток больше, тем разряд быстрее, а время возврата реле меньше. Необходимый ток для достижения заданнсго замедления устанавливается с помощью плавного р егули ров ания сопротивления резистора 欠6. Конденсатор электролитический.
3. Источники электроэнергии
Ниже рассматрив аются обозначения синхронных генераторов переменного тока и генераторов постоянного тока (динамо- машин) ,гальванических элементов и аккумуляторов, а также термо преобразователей.
Синхронные генераторы. Общее обозна
чение 丿 синхронного генератора GS трехфазного переменного (3 〜)тока показано на рис. 2.9,〃.
Обмотку статора можно изображать в двух формах. За основу обозначения в форме I (упрощенный способ) принята
окружность 2. За основу обозначения в форме II (развернутый способ) принято обозначение 3 обмотки каждой фазы статора —три полуокружности.
Ротор в форме 1, если не требуется уточнять его устройство, тоже обозначается окружностью 4, но диаметр ее меньше диаметра окружности 2, изображающей статор. Обмотку независимого возбуждения 5 в форме II обозначают четырьмя полуок ружностями.
Если нужно уточнить устройство ротора, то пользуются обозначениями 6—8, где 6 — неявнополюсная распределенная обмотка возбуждения постоянного тока (характерно для быстроходных турбогенераторов) ; 7 — сосредоточенная обмотка постоянного тока с явно выраженными полюсами (характерно для тихоходных генераторов); 8 - ротор явнополюсный без обмотки с постоянными магнитами. Генераторы с постоянными магнитами используются на самолетах, тракторах, мотоциклах. Они широко применяются для измерения скорости (тахогенераторы), служат источниками тока в мегаомметрах, возбудителями синхронных генераторов и т. п.
При изображении синхронных генераторов и их возбудителей используют при необходимости обозначения: 9 — постоянный ток (заметьте: одна черточка, а не две); 10 — переменный ток; 77 — обмотка однофазная с двумя выводами; 12 — обмотка трехфазная, соединенная в звезду; 13 — то же с выведенной нейтральной (средней точкой).
На рис. 2.9,а также показаны: 14 — ротор с обмоткой, коллектором и щетками м 15 — ротор со щетками на контактных кольцах. .
Обратите внимание: а) хотя ток к обмотке ротора подводится через щетки на контактных кольцах, но при изображении синхронных генераторов щетки не показывают: они подразумеваются;
б) изображения щеток не зачерняют, как делали раньше, ограничиваясь их контурами.
На рис. 2.9,6 дан пример изображения синхронного генератора в форме I сверху и в форме II снизу. При изображении в форме 1 обмотка статора 2 соединена в звезду 12. Ротор 7 имеет явно выраженные полюсы, обмотка которых питается от возбудителя — генератора постоянного тока с ротором 14 — обмоткой параллельного возбуждения 16. Ротор и возбудитель имеют общий вал, на что указывает линия механической связи 15.
Изображение в форме II отличается тем, что в нем показаны обмотки 3 каждой фазы статора. Кроме того, линия механической связи 15 показана не штриховой линией, а двумя параллельными линиями 17: оба способа (75 и 7 7) равноценны.
На схемах устройство ротора 6—8 обычно не показывают, ограничиваясь более простыми из о бражениями, примеры которых даны на рис. 2.9,в. У трехфазного синхронного генератора 18 GS выведены оба конца каждой фазы. На это указывают шесть проводов, присоединенных к статору 2, а также три черточки 111 изображающие три раздельные обмотки. К ротору 4 подведены два провода с обозначением 9 постоянного тока.
Под номером 19 показан синхронный генератор GS, обмотка статора которого соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой, на что указывают четыре провода, отходящие от статора (три фазы и нейтраль), и обозначение /3. Около обмотки ротора 5 дано обозначение постоянного тока 9.
Генератор GS 20 однофазного переменного тока (1 ~) имеет два вывода от обмотки статора и два вывода от обмотки ротора. Под номерами 21 и 22 изображен в формах I и II соответственно один и тот же генератор. У него выведены по два конца каждой обмотки статора, а возбужде-
Форма 工
Рис. 2.9. Синхронные генераторы. Рисунок 2.9,6дан с некоторыми упрощениями: не показаныреостат возбуждения, устройство гашения поляи др.
ние осуществляется от постоянных магнитов. Поэтому ротор не имеет выводов. Выводы обмоток ротора и статора не должны по направлению совпадать, но на-
Рис. 2.10. Источники постоянного тока: генераторы постоянного тока в формах I и II, термопреобразователи, аккумуляторные батареи и гальванические элементы
правлять их можно в любые стороны. Например, на рис. 2.9,6 выводы обмотки ротора расположены по диаметру окружности .
Генераторы постоянного тока изображают либо в форме I — упрощенный способ, либо в форме II — развернутый. В основу изображений положены обозначения, показанные на рис. 2.10,а, где 7 — ротор (якорь) с обмоткой, коллектором и щетками; 2 и 3 — обмотки ротора и статора. Диаметры окружностей различны, так как одну окружность помещают внутри другой (см. изображения 11—13).
В форме И для изображения обмотки применяют обозначения: 4 — обмотка вспомогательного полюса — одна полуокружность; 5 — обмотка ко мпенсационная две полуокружности; 6 — обмотка последовательного возбувдения — три полуокружности; 7 обмотка параллельного возбуждения — четыре полуокружности. Четырьмяполу о к ру жно стямиизобра
жают также обмотку независимого возбуждения.
Применение обозначений, приведенных на рис. 2.10,。，иллюстрируют рис. 2」0,6-z. Так, рис. 2.10,6 изображает генератор последов ательного возбуждения, рис. 2.10,s параллельного возбуждения. Легко видеть, что рис. 2.10,г просто объединяет рис. 2.10,6 и в, так как у генератора смешанного возбуждения есть две обмотки: поеледовательная 6 и параллельная 7, что отчетливо видно на рисунках под номерами 8—10,
Наиболее распространены и наглядны изображения 8—/0. Под ними показаны изображения 11—13 в форме I и, наконец, внизу обозначения 14—16 и соответствующие им обозначения 14—16 в форме П.
Обратите внимание: а) точки в местах присоединения обмотки возбуждения к статору не ставят — так как соединение само собой разумеется; б) в формах I и 11 в окружность вписаны буква G (генератор) и обозначение постоянного тока (черточка).
Термопреобразователи (старые, но употребительные термины: термоэлементы,
термопары, термобатареи) непосредственно преобразуют тепло в электрическую энергию. До сравнительно недавнего времени металлические термопары применялись только для дистанционного измерения температуры (между термоЭДС и температурой существует строгая зависимость). В настоящее время широко применяются полупроводниковые термопреобразователи; они преобразуют, например, тепло керосиновой лампы в электроэнергию для питания радиоприемников в полевых условиях и злектроприемников постоянного тока небольшой мощности.
На рис. 2.10,б) показаны термо преобразователи: 17 — без подогревателя, 18 — с подогревателем (дужка), который касается термопреобразователя и потому называется контактным, и 19 — бесконтактный: подогреватель и термопреобразователь не касаются, т. е. не имеют контакта. Плюс — зто знак полярности. Заметьте: не нужно утолщать одну сторону в изображении термопреобразователя (как делали раньше), так как положительный полюс обозначен (+).
Гальванические элементы и аккумуляторы обозначают одинаково (рис. 2.10,е). Здесь 21 — элемент гальванический или аккумулятор, а 20 - батарея, т. е. несколько элементов, соединенных последовательно. О братите внимание: а) короткая черта обозначает отрицательный полюс (утолщать черту не надо, как делали раньше) ,а длинная — положительный; б) знаки полярности допускается не указывать; в) батарея может быть изображена как один элемент, но в этом случае над обозначением пишут напряжение батареи, например 120V. Могут быть указаны и другие данные, например емкость в ампер-часах.
Упражнение 2.6
На рис. 2.11 даны примеры применения обозначений источников тока.
4』
8 9
|||{тТ
и)
Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 2.11,c-г. Что на них общего и чем они различаются? Почему не показаны щетки? Можно ли направить выводы якоря не горизонтально, а вверх, вправо, влево, вниз?
Что изображено на рис. 2.11,д и откуда это известно?
На рис. 2.11,е показан генератор постоянного тока со смешанным возбуждением, который питает нагрузку Н. Что обозначают поз, 3—5, зеленые и синие стрелки? Почему в местах соединения якоря с обмотками нет точек?
На рис. 2.11,ж изображена аккумуляторная батарея с двойным элементным коммутатором. Щетки которого обозначены б и 7. Каковы ем- кость и напряжение этой батареи, откуда это известно? Если напряжение батареи определено надписью 220V, то зачем нужен элементный коммутатор? Какая из его ручек является зарядной, а какая разрядной? Благодаря чему, несмотря на отсутствие знаков полярности, совершенно ясно, что слева (на рисунке) минус батареи, а справа — плюс?
Что иллюстрирует рис. 2.11,3?
На рис. 2.11,〃 точками 8 изображены отводы. Для чего они служат и какой элементный коммутатор обозначен поз. 9?
Что изображает рис. 2.11, к?
Рис. 2.11. Примеры изображений источниковтока. К упражнению 2.6
Ответы
На рис. 2.11,0-а изображены электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов /. Но по рис. 2.11,〃 нельзя судить о том, какая машина изображена, так как в изображение не вписаны ни буквы, ни обозначение рода тока. Рисунок 2.11,5 определеннее: буква G указьшает, что это генератор, но какого тока, постоянного или переменного, неизвестно. На рис. 2.11,8 - генератор постоянного тока. На рис. 2.11,г — двигатель (Л/) переменного тока. Щетки не изображены потому, что их наличие само по себе разумеется: съем тока с вращающегося ротора без щеток невозможен. Выводы можно направить вверх, вправо и влево, но нельзя в нашем случае направить их вниз, так как внизу место занято изображением постоянного магнита; подробнее о правилах направления выводов см. ниже.
На рис. 2.11,д показан синхронный (S) генератор (G) однофазного (1) переменного (〜) тока с обмоткой независимого возбуждения
Рис. 2,12. Система построения обозначений электродвигателейРис. 2,12. Система построения обозначений электродвигателейпостоянного тока (-). Ясно, что генератор однофазного тока имеет два вывода.
Рис. 2,12. Система построения обозначений электродвигателей
Рис. 2,12. Система построения обозначений электродвигателей
На рис. 2.11,е поз. 3 - это обмотка последовательного возбуждения (три полуокружности), 4 — якорь с коллектором и щетками, 5 — обмотка параллельного возбуждения — четыре полуокружности. Зеленые стрелки указывают направление тока в обмотке 5, а синие — в нагрузке и обмотке 3. На схемах стрелки не показывают. Точки не нужны, так как и без них ясно, что с чем соединено.
Емкость 400А -h и напряжение 220V ясны из надписей. Напряжение 220V соответствует полностью заряженной батарее, но в процессе ее разряда и заряда напряжение изменяется: при разряде снижается, при заряде повышается. Чтобы установить на шинах практически неизменное напряжение, пользуются разрядной ручкой 7. Чтобы не перезарядить в процессе заряда уже зарядившиеся полностью элементы, пользуются зарядной ручкой 6. Знаки полярности не нужны, так как в обозначении элемента короткая черта - это минус.
Рисунок 2Л 1,з показывает, что аккумуляторную батарею (если не требуется изображать
элементный коммутатор или отводы от отдельных элементов) можно показать просто как отдельный элемент с надписью, указывающей напряжение батареи, в нашем примере 48 V.
Отводы могут служить для питания каких- либо приборов при пониженном напряжении, но при этом часть батареи сильнее разряжается. А так как неравномерный разряд совершенно недопустим, то для его предотвращения приходится применять необходимые меры, например выравнивать нагрузку с помощью балластного резистора, дополнительно подзаряжать часть батареи, от которой сделаны отводы, и т. п.; 9 - одинарный элементный коммутатор, т. е. переключаемый отвод.
Бесконтактный термопреобразователь.
Электродвигатели,электромашинные преобразователи
Электроде “за тел и
Общее обозначение двигателя показано на рис. 2.12,а. В окружность допускается вписывать данные, указывающие: двигатель М, род тока (— постоянный, 〜переменный), вид соединения обмоток
(звезда, треугольник) и т. п. Так, на рис. 2.12,а даны однолинейное 7 и многолинейное 2 обозначения двигателя, статор которого соединен в звезду. Обратите внимание на то, что при однолинейном обозначении нет черточек, указывающих на число проводов, потому что и без них ясно, что к двигателю, соединенному в звезду, подходят три провода.
Обмоткн обозначают, как показано на рис. 2.12,6, причем число полуокружностей небезразлично. Одна полуокружность 3 — обмотка вспомогательного полюса; две полу ок ружности 4 — обмотка компенсационная; три полуокружности 5 — обмотка статора (каждой фазы) двигателя переменного тока и обмотка последовательного возбуждения двигателя постоянного тока; четыре полуокружности — обмотка параллельного возбуждения двигателя постоянного тока.
Статоры. Примеры обозначения статоров в форме I (упрощенный способ) и в форме II (развернутый способ) иллюстрирует рис. 2.12,6, где 7 и 8 соединение обмоток в треугольник, а 9 н 70 — в звезду. Заметьте: в вершинах треугольника, а также при соединении в звезду точек нет (как иногда делают), так как соединения очевидны и без точек.
Роторы. На рис. 2.12,г показаны роторы без обмотки: 11 полый немагнитный или ферромагнитный; 12 — с явно выраженными полюсами — явнополюсный (с прорезями по окружности) ; 13 — явнополюсный с постоянными магнитами.
Роторы с распределенной обмоткой иллюстрирует рис. 2.12,0: 14 — распределенная трехфазная обмотка, соединенная в звезду; 15 - однофазная обмотка или обмотка постоянного тока; 16 — короткозамкнутый ротор.
Роторы с сосредоточенной обмоткой изображены на рис. 2.12,е: 17 — ротор с явно выраженными полюсами; 18 — ротор явнополюсный (штриховая
окружность) с распределенной короткозамкнутой (сплошная окружность) успокоительной или пусковой обмоткой; 19 — ротор с обмоткой, коллектором и щетками. В обозначении коллекторной машины допускается щетки не изображать, если зто не приведет к ошибкам.
Расположение выводов обмоток на схемах. Выводы обмотки статора в форме I допускается направлять в любую сторону. Выводы обмотки ротора можно направлять вправо, влево, вверх или вниз, а также по диаметру окружности, но они не должны совпадать с выводами обмотки статора.
Асинхронные трехфазные двигатели показаны на рис. 2.13,% где I — короткозамкнутый двигатель, статор которого соединен в звезду; 2 — короткозамкнутый двигатель с шестью выводами обмотки статора. Такой двигатель можно соединять как в звезду, так и в треугольник, что дает возможность применять его при двух напряжениях, например 380 В (звезда) и 220 В (треугольник); 3 — двигатель с фазным ротором. Статор соединен в треугольник, ротор — в звезду.
Синхронные трехфазные двигатели показаны на рис. 2.13,6. Здесь: 4 — статор соединен в треугольник, ротор с обмоткой постоянного тока; 5 статор соединен в звезду с выведенной нейтральной точкой, ротор явнополюсный с сосредоточенной обмоткой возбуждения; 6 — статор соединен в звезду. Ротор явно полюсный с сосредоточенной обмоткой возбуждения (от нее отходят провода) и распределенной коротко- замкнутой пусковой или успокоительной обмоткой (сплошная окружность); 7 — статор соединен в треугольник, возбуждение от постоянных магнитов.
Однофазные двигатели (рис. 2.14):]- асинхронный однофазный двигатель с расщепленными полюсами и короткозамкнутым ротором. На одну часть каждого полюса надета короткозамкнутая обмотка или просто кольцо. Возникающий в коротко-
Рис. 2.13. Электродвигатели трехфазные: а — асинхронные; б — синхронныеРис. 2.13. Электродвигатели трехфазные: а — асинхронные; б — синхронные
Рис. 2.13. Электродвигатели трехфазные: а — асинхронные; б — синхронные
Рис. 2.13. Электродвигатели трехфазные: а — асинхронные; б — синхронные
замкнутой обмотке ток препятствует возникновению потока в этой части полюса. Поэтому потоки одних частей полюсов сдвинуты в пространстве и во времени относительно потоков других частей полюсов. Благодаря этому образуется вращающееся поле, увлекающее ротор. Изображение обмоток под углом подчеркивает возникновение сдвига потоков.
Если ротор выполнен из закаленной стали (характеризующейся широкой гистерезисной петлей), то на валу двигателя возникает гистерезисный момент и частота вращения ротора строго соответствует частоте питающей сети. Такие двигатели, называемые гистерезисными, широко распространены в часовых механизмах, самопишущих приборах и т. п.;
— синхронный однофазный двигатель явнополюсный с обмоткой возбуждения и успокоительной или пусковой обмоткой на роторе;
— двигатель с конденсаторным пуском. Он имеет две обмотки: главную и добавочную. В цепь добавочной обмотки на период пуска включается конденсатор С При достижении двигателем заданной частоты вращения конденсатор автоматически отключается;
— коллекторный однофазный репульсионный двигатель имеет статор обычной однофазной машины, ротором служит якорь машины постоянного тока, щетки которого замкнуты накоротко. Щетки можно передвигать по коллектору, осуществляя таким образом изменение скорости, остановку, реверсирование (т. е. изменение направления вращения). Обратите внимание: репульсионный двигатель развивает вращающий момент только в том случае, когда оси щеток и обмотки статора не перпендикулярны. В обозначении 4 щетки, как сами собой разумеющиеся, не показаны. Раньше щетки изображали с перемычкой между ними и располагали их под углом. Старое обозначение обведено волнистой линией;
Упражнение 2.7Упражнение 2.7
Упражнение 2.7
Упражнение 2.7
6 — конденсаторный двигатель При пуске включены два конденсатора С и С/, затем пусковой конденсатор С автомати
чески отключается.
Двигатели постоянно1Х) тока. На рис. 2.15,а—в показаны двигатели с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением соответственно. Заметь- т е: последовательная обмотка изображена тремя полуокружностями, а параллельная — четырьмя.
Обозначения 7—3 наиболее употребительны, обозначения 4—6 выполнены в форме I, а 7—9 — в форме II.
Более подробные пояснения даны выше при рассмотрении генераторов постоянного тока (см. рис. 2.10,6—г).
Расположение обмоток в обозначениях машин постоянного тока не устанавливается, что иллюстрирует рис. 1.15,г.
Закрепим полученные сведения об обозначениях электрических двигателей, выполнив упражнение 2.7.
Что изображено на рис. 2.16? 2. На рис. 2.13, поз. 5, показан двигатель, обмотка статора которого соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой. Есть ли смысл в таком соединении, если учесть, что трехфазная обмотка двигателя представляет собой равномерную симметричную нагрузку? 3. Почему при изображении электрических машин в одних случаях в местах соединений есть точки, а в других точки опущены? Не ошибка ли это? 4. Почему в одних случаях в обозначение вписана буква G (генератор), М (двигатель) и т. п., а в других буквы опущены? Являются ли эти буквы позиционными обозначениями или же имеют иной смысл?
Ответы
1- На рис. 2.16 показаны: а) короткозамкнутый двигатель с двумя самостоятельными обмотками на статоре. К каждой из них подходят три провода; б) двигатель с двумя распределеннымн самостоятельными обмотками на роторе. К каж~
Рис. 2.15. Электродвигатели постоянногр токаРис. 2.15. Электродвигатели постоянногр токадой из них подходят два провода; в) короткозамкнутый двигатель с переключением статора на два числа полюсов. Обозначение вида соединения показывает, что статор переключается со звезды (см. левее черты) на звезду с двумя параллельными ветвями (см. правее черты). Так как частота (скорость) вращения определяется числом полюсов, а этот двигатель может иметь два числа полюсов, то он является двухскоростным. Нужно иметь в виду, что каждой тоте вращения соответствует своя мощность; ротор с обмоткой, коллектором и щетками;
Рис. 2.15. Электродвигатели постоянногр тока
Рис. 2.15. Электродвигатели постоянногр тока
ротор со щетками на контактных кольцах;
машина электрическая с возбуждением постоянных магнитов; ж) двигатель асин
Ча^ю^отЧа^ю^отхронный с фазным ротором, общее обозначение.
Ча^ю^от
Ча^ю^от
Для питания двигателя нейтральный провод не нужен. Но вывод от нейтральной точки обмотки может понадобиться для включения реле защиты двигателя от работы на двух фазах или в других аналогачных случаях. В общих чертах дело сводится к тому, что при наруше
нии цепи одной из фаз через реле, включенное между "земле货"и нейтралью обмотки, пройдет ток: реле сработает и откпючит двигатель. Подчеркнем, что это реле не должно быть ''слишком быстрсхдействующим", иначе оно сработает из-за неодновременности замыкания контактов магнитного пускателя при его срабатывании.
Если соединение безусловно и отсутствие точек не может привести к неправильному толкованию, то точки не ставят.
Буквы G, М и другие вписьшают, если в них есть необходимость. Если же и без них очевидно, какая из машин изображена, то буквы не нужны. Например, в схеме привода токарного станка совершенно ясно, что показан двигатель, или в схеме заряда аккумуляторной батареи видно, что она соединена с генератором постоянного тока. Поэтому в стандарте сказано, что буквы допускается (но не обязательно?) вписьь вать в графическое обозначение.
Обратите внимание: буква, вписываемая в графическое условное обозначение, является его частью, но не может служить позиционным обозначением элемента (подробнее см. § 4.2).
Выше подробно рассмотрена система построения условных графических обозначений электродвигателей. Столь подробное рассмотрение объясняется рядом причин: во-первых, родом тока: постоянный, переменный, однофазный, многофазный; во-вторых, условиями эксплуатации, например: необходимостью иметь стабильную частоту вращения, или же ее регулировать; в-третьих, условиями пуска и т. п.
Электромашиниые ирео бразова тел и
Рассмотрим типичные примеры электро- машинных преобразователей, обратившись к рис. 2Л 7.
На рис. 2.】7,〃 показан двигатель-генератор —агрегат, состоящий из асинхронного трехфазного двигателя 7 с короткозамкнутым ротором и генератора постоянного тока 2 с параллельным возбуждением. Роторы двигателя и генератора механически соединены, на что указывает линия механической связи 3. Двигатели-генераторы применяются все реже, так как они весьма успешно вытесняются полупроводниковыми выпрямителями, например кремниевыми.
Если необходимо иметь в сети частоту, отличную от промышленной (50 Гц), например 400 или 200 Гц, для питания многооборотного электроинструмента, то используют агрегат, состоящий из асинхронного двигателя 1 (рис. 2.17,6) и преобразователя частоты (например, 50/200 Гц) 4. К ротору преобразователя подведено питание от сети 50 Гц; со статора снимается напряжение повышенной частоты, в нашем примере 200 Гц.
В ряде случаев, располагая источником постоянного тока напряжением, скажем, 220 В, нужно получить постоянный ток другого напряжения, например 24 В, причем цепи 220 и 24 В должны быть взаимно изолированы. Тогда применяют преобразователь напряжения постоянного тока с дву-
Рис. 2.16. Примеры изображений двигателей. К упражнению 2.7
мя независимыми обмотками на роторе 7H 8 (рис. 2.17,в). В цепь обмотки возбуждения 6 введен реостат 5 без разрыва цепи.
На рис. 2.17,2 показан одноякорный преобразователь постоянно-переменного тока трехфазный. Он представляет собой машину постоянного тока с дополнением в виде контактных колец, насаженных на вал якоря со стороны, обратной коллектору. В нашем примере преобразуется трехфазный переменный ток (3 ~), поэтому число колец равно трем. Но кольца обычно не показывают, ограничиваясь тремя выводами. Однако щетки 9 коллектора показывать надо. Если же хотят показать не только щетки для съема постоянного
-о
+
2)
50「4
+
Рис. 2.17. Эцектромашинные преобразователи
тока, но и щетки 10 на кольцах, то и это можно сделать так, как показано на рис. 2.17,г снизу.
2.5. Трансформаторы,автотрансформаторы,выпрямителц
Трансформа торы
За основу построения обозначений трансформаторов и автотрансформаторов принимаются обозначения обмоток, магнитопроводов (сердечников), корпуса, экрана, регулирования, а также обозначения видов соединения обмоток.
Обмотки. В схемах электроснабжения обмотки обычно обозначают в виде окружности / (рис. 2.18,а). В других случаях
обмотки изображают полуокружностями 2—5, причем количество полуокружностей и направление выводов не устанавливается (ср. 2 и 4). Точка (см. 3) указывает начало обмотки.
При изображении обмоток окружностями в них, если нужно, вписывают обозначения 13- 23 вида соединения, приведенные на рис. 2.18,% где под обозначениями, состоящими из черточек, помещены поясняющие схемы.
Здесь: ?3 — обмотка однофазная с двумя выводами; 14 — обмотка однофазная с двумя выводами и выведенной нейтральной (средней) точкой; 15 — соединение обмоток двух фаз в открытый треугольник (питание от сети трехфазного тока); 16 — три однофазные обмотки, каждая с двумя выводами; 17 — обмотка трех фазная, соединенная в звезду; 18 — то же с выведенной нейтральной (средней) точкой; 19 —
обмотка трехфазная, соединенная в треугольник; 20 — обмотка трехфазная, три фазы соединены в разомкнутый треугольник; 21 — обмотка трехфазная, соединенная в зигзаг; 22 — обмотка шести- фазная, соединенная в цве обрагные звезды; 23 — то же с выведенными раздельными нейтральными (средними) точками.
Магнитопроводы. В схемах злектроснаб, жения магнитопроводы цопускается не указывать, если это не вызывает недоразумений. В других случаях магнитопроводы изображают, пользуясь для этого обозначениями 7—10, которые показаны на рис. 2.18,6. Здесь 7 — магнитопровод ферромагнитный (заметьте: раньше было другое обозначение: три тонкие черты, как бы представляющие листы стали, из которых набран магнитопровод. Затем магнитопровод изображали жирной чертой В настоящее время толщина линий, обозначающих магнитопровод и обмотку, одинакова);
8 — ферромагнитный магнито провод с воздушным зазором. Небольшой воздушный зазор (величина которого фиксируется прослойкой из немагнитного материала) нужен в том случае, когда по обмотке проходит не только переменный, но и постоянный ток, который при отсутствии зазора мог бы насытить магнитопровод;
9 — магнитодиэлектрический магнитопровод. Магнитодиэлектрические магнитопроводы применяются при радиочастотах для уменьшения потерь на вихревые токи. В этих сердечниках ферромагнитные частицы разделены массой изоляционного мате риала;
10 — магнитопровод из немагнитного материала, например из меди или алюминия. Для немагнитного магнитопровода указывают химический символ металла. Например буквы Си указывают на то, что магнитопровод медный. Магнитопровод из немагнитного материала играет такую же роль, как множество короткозамкнутых витков, введенных в магнитное поле об
мотки. В немагнитном магнитопроводе наводятся вихревые токи, магнитное поле которых противодействует основному полю, чем достигается уменьшение индуктивности.
Корпус трансформатора или автотрансформатора, показанный на рис. 2.18,6 под номером 12, изображают, если нужно показать, что к нему что-нибудь присоединено. Например на рис. 2.19,в показано, что с корпусом соединен экран. Корпус грансформатора приходится показывать и в некоторых схемах релейной зашиты.
Экран обозначают тонкой штриховой линией 6 (рис. 2.18,а). Примеры экранирования приведены на рис. 2.19,в, где 5 — экранированный трансформатор без сердечника, причем буквы Fe (железо) и Си (медь) указывают на материалы, с помощью которых выполнено экранирование [заметьте: раньше вместо этих букв писали соответственно Н и 瓦 указывая характер экранирования: электромагнитное (") и электростатическое (Е)]; 6 — экранирование между обмотками двухобмоточного трансформатора.
Обозначение рог улирования 11 (рис. 2.18,6) используют в изображениях трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой.
Примеры обозначений трансформаторов даны на рис. 2.19. На рис. 2.19,а показаны однолинейное ? и многолинейное 2 обозначения однофазного трансформатора с ферромагнитным сердечником (форма I). Магнитопровод подразумевается, и потому он не показан; 7 — изображение этого же трансформатора в форме II.
На рис. 2.19,6 изображены трансформаторы: 3 — с ферромагнитным магнитопроводом, имеющим воздушный зазор; 4 — с немагнитным (медным) магнитопроводом; 8 — с магнитодизлектрическим магнитопроводом; 9 — без магнитопровода.
На рис. 2.19,8： 5 — трансформатор без магнитопровода с общим экраном (фор-
форматоров и автотрансформаторовформаторов и автотрансформаторов
форматоров и автотрансформаторов
форматоров и автотрансформаторов
ма II); 6 — с экраном между обмотками (форма I); 10 — с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками. Экран присоединен к корпусу трансформатора.
Однофазный дифференциальный трансформатор 11 (в форме I сверху и в форме II снизу) показан на рис. 2.19,г. Вторичная обмотка имеет отвод от средней
полупроводниковых диодов (вентилей) VI и V2. Минусом выпрямителя служит средняя точка трансформатора. Жирные точки обозначают начала полуобмоток.
Однофазный трехобмоточный трансформатор 12 показан на рис. 2.19Q в схеме двухполупериодного выпрямителя с помощью кенотрона — двойного диода косвенного накала. Одна из вторичных обмоток трансформатора имеет средний вывод —он является минусом выпрямителя.
Fe+Cu 4Си I1□IE 口匚事卒g5卞6□Г □□ □!□ 、8910Fe+Cu 4Си I1□IE 口匚事卒g5卞6□Г □□ □!□ 、8910Рис. 2.19. Трансформаторы (примеры)Рис. 2.19. Трансформаторы (примеры)
Fe+Cu 4
Си I1
□IE 口匚事卒g
5卞6
□Г □□ □!□ 、8910
Fe+Cu 4
Си I1
□IE 口匚事卒g
5卞6
□Г □□ □!□ 、8910
Рис. 2.19. Трансформаторы (примеры)
Рис. 2.19. Трансформаторы (примеры)
К другим выводам присоединены аноды Л (точки, обозначающие начала полуобмоток, опущены, так как и без них все ясно). Другая вторичная обмотка питает подогреватель П катода К Трехобмоточный силовой трансформатор 13 показан на рис. 2.19,е в однолинейном (сверху) и мног олинейном (снизу) изображениях.
Первичная, регулируемая, обмотка соединена в звезду. Одна из вторичных обмоток соединена в звезду с выведенной нейтралью, другая — в треугольник.
Л в тотрансформа торы
Однофазный автотрансформатор в однолинейном 1 и многолинейном 2 изображениях показан на рис. 2.20,〃. Примеры применения однофазных трансформаторов: 3 — понижение напряжения сети с 220 В для питания прибора (например, бытового холодильника) на номинальное напряжение 127 В; 4 — повышение напряжения с 127 до 220 В.
Рис. 2.20. Автотрансформаторы (примеры)
На рис. 2.20,6 изображены трехфазные автотрансформаторы: 5 — обмотки соединены в звезду, 6 — с девятью выводами.
Закрепим полученные сведения, выполнив упражнения 2.8 и 2.9.
Упражнение 2.8
Обратившись к рис. 2.21, разобраться в том, что на нем изображено, и ответить на вопросы. 1. Какой трансформатор показан на рис. 2.21,а? На что указывают: расположение на нем обозначения регулирования и цифра 5? Относятся ли синие стрелки к обозначениям трансформатора? 2. Что изображено на рис. 1.21,6? Можно ли
вьшод от нейтральной точки направить влево или вниз? 3. Какое соединение трехфазного трансформатора 5 показано на рис. 2.21,в? Что обозначено цифрами 6 и 7? Какой смысл может иметь соединение в разомкнутый треугольник? Одинаково ли назначение заземлений первичной и вторичной обмоток? 4. Что изображено на рис. 2.21,г? Что обозначают буквы V в изображении измерительных приборов и похожие знаки, вписанные в обозначения обмоток? Зачем трансформаторы соединяют в открытый треугольник?
Ответы
Однофазный трансформатор со ступенчатым регулированием: 1 форма I, 2 - форма II. Стрелка, обозначающая регулирование, расположена на регулируемой обмотке, цифра 5 — число ступеней. Синие стрелки к обозначениям отношения не имеют: они в данном случае ''связы- вают" (в учебных целях) изображения одного и того же трансформатора в разных формах.
Трехфазный трансформатор. Первичная обмотка соединена в треугольник, вторичная — в зигзаг с выведенной нейтральной точкой: 3 — форма I, 4 - форма П. Вывод от нейтральной точки можно изобразить с любой стороны, но если его направить вниз, то на линии, отходящей от вторичной обмотки, надо показать не три, а четыре черточки.
Первичная обмотка трансформатора 5 соединена в звезду с выведенной нейтральной заземленной точкой, вторичная — в разомкнутый треугольник, одна из вершин которого заземлена; 6 и 7 — обозначения видов соединений, которые следует вписать в окружности, изображающие обмотки трансформатора в форме I.
Соединение в разомкнутый треугольник может иметь несколько применений, например получение токов тройной частоты, обнаружение повреждений изоляции и др. Так, например, если ”замк~ нуть треугольник** через обмотку реле, то оно будет срабатывать при повреждении изоляции и произведет заданное действие: включит сигнал, отключит заземленный участок, включит резерв и т. п. Действительно, в нормальных условиях, а также при коротких замыканиях, но без зазем- пения геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю. Следовательно, напряжение на обмотке реле равно нулю и оно не срабатывает. Однако при замыкании на землю в напряжениях появится составляющая нулевой поеледователь- ности: реле сработает. В нашем примере заземление нейтрали первичной обмотки — необходимое
Рис. 2.21. Трансформаторы однофазные и трех- фазные. К упражнению 2.8Рис. 2.21. Трансформаторы однофазные и трех- фазные. К упражнению 2.8условие для действия схемы, так как именно благодаря заземлению первичная обмотка каадой фазы включена на ее напряжение отно^ сительно земли. Заземление вторичной обмотки трансформатора — средство обеспечения безопасности на случай повреждения изоляции между первичной и вторичной обмотками 一
Рис. 2.21. Трансформаторы однофазные и трех- фазные. К упражнению 2.8
Рис. 2.21. Трансформаторы однофазные и трех- фазные. К упражнению 2.8
Два однофазных трансформатора (у каж> дого показан свой магнито провод), соединенные в открытый треугольник. Буквы V в изображении приборов указывают, что это вольтметры.
Знаки (красные), похожие на букву 匕—обозначения вида соединения.
Соединение измерительных трансформаторов в открытый треугольник выгодно, так как достаточно двух однофазных трансформаторов, чтобы измерить три линейных напряжения; 8 и 9 - изображения в формах II и I соответст- венно.
а)а)Рис. 2.22. Примеры применения фазорегулято-ра (а) и потенциал-регулятора (б). К упражне-нию 2.9
а)
а)
Упражнение 2.9Упражнение 2.9
Упражнение 2.9
Упражнение 2.9
Применения- фазорегулятора и потенциал-регулятора (индукционного регулятора) иллюстри
рует рис. 2.22. Фазорегулятор представляет собой асинхронную машину с заторможенным ротором. Поворачивая ротор относительно статора, плавно изменяют фазу ЭДС ротора, не изменяя ее по значению. Слева на рис. 2.22,а фазорегулятор 屮 показан в форме I, справа — в схеме — в форме П.
Статор 2 фазорегулятора через автоматический выключатель У присоединен к сети трехфазного переменного тока 4 В, С. От ротора фазорегулятора через трансформатор 3 получают питание обмотки напряжения двух ватт-
метров ： поверяемого 7 и эталонного 8. Напряжение плавно регулируют потенциометром 5, фазу — фазорегулятором 5 Напряжение измеряется вольтметром 10. Токовые обмотки ваттметров получают питание от автотрансформатора 6 с плавной регулировкой. Ток измеряется амперметром 9. Автотрансформатор присоединен к сети через автоматический выключатель 4.
Потенциял-р егулятор на рис. 2.22,6 показан в двух формах: 11 в форме I, 12 — в форме II. Он представляет собой заторможенную асинхронную машину; ее ротор, соединенный в звезду, получает питаиие от сети трехфазного тока. Одни выводы статора присоединяются к сети; к другим при соединяется нагрузка. Таким образом, напряжение на нагрузке определяется геометрической суммой напряжения сети U и напряжения《т，индуктированного в обмотке статора. Поворачивая ротор, можно плавно регулировать значение напряжения, подведенного к нагрузке, но при этом непрерьшно меняется также и его фаза (см. векторную диаграмму, помещенную рядом со схемой).
Ответить на вопросы: 1. На каком основании фазорегулятор называется трансформатором трехфазным гюворотным, а потенциал-регулятор -автотрансформатором трехфазным поворотным? 2. Почему напряжение, подводимое к ваттметрам, регулируют потенциометром 5, а не реостатом? 3. Что обозначают стрелочка и красная черточка в изображении автотрансформатора 6? 4. Что обозначают звездочки у изображения ваттметров 7 и 5 на рис. 2.22,〃？ 5. С какой целью на рис. 2.22,6 приведены две векторные диаграммы? В каких пределах можно изменять напряжение "н на нагрузке с помощью потенциал-регулятора?
У фазорегулятора обмотки ротора и статора электрически изолированы, значит — это трансформатор. У потенциал-регулятора обмотки имеют общую точку, следовательно, потенциал-регулятор является автотрансформатором.
Потенциометр дает возможность изменять напряжение от нуля (на рисунке подвижный контакт занимает крайнее левое положение) до максимума —подвижный контакт в крайнем правом положении.
Подвижный контакт (стрелочка) и плавное регули ров ание (черточка).
Звездочки — обозначения тех зажимов ваттметров (и счетчиков), которыми они должны быть присоединены со стороны питания.
Две векторные диаграммы соответствуют двум положениям ротора. Они иллюстрируют изменения Uh и углов между U н UH. Напряжение & может изменяться от U - t/CT до U + %т・
Выпрямители
Однополупериодные выпрямители. На рис. 2.23,〃 слева показано выпрямление с помощью диода — кенотрона, т. е. двухэлектродной (анод А и катод К) электронной лампы прямого накала. Через нагрузку Н проходит выпрямленный ток в те полупериоды переменного тока, когда анод кенотрона имеет положительный потенциал, чему соответствуют знаки "+'' и ”一"，написанные у выводов нагрузки.
Кенотрон на рис. 2.23,〃 справа имеет косвенный накал. Это значит, что подогреватель П получает питание, не связанное с цепью выпрямленного тока, например от отдельной обмотки трансформатора. Буквой Б обозначен баллон.
Ионный выпрямитель — газотрон (представляющий собой двухэлектродную лампу с накаленным катодом, наполненную парами ртути или инертным газом) показан на рис. 2.23,6. Положение жирной точки Г, обозначающей газовое наполнение, внутри баллона не устанавливается.
Две схемы однополупериодного выпрямления п о л у проводим к о в ыми диодами изображены на рис. 2.23,в. Вершина треугольника указывает направление наибольшей проводимости. В соответствии с этой условностью на схемах проставлены стрелки, которые указывают различные направления токов на нагрузках R1 и R2. Кроме того, через R1 и R2 токи проходят неодновременно: через R1 в положительные, а через R2 в отрицательные полупериоды.
В схемах на рис. 2.23,в последовательно
00Рис. 2.23. Выпрямители, примеры
0
0
включено по два диода, а параллельно каждому из них присоединены резисторы г.
Эти резисторы выравнивают значения обратных напряжений, приходящихся на каждый диод, предотвращая их пробой. Выравнивать обратные напряжения необходимо по той причине, что полупроводни
ковые диоды обычно имеют различные вольт-амперные характеристики.
Обратим внимание на то, что обозначения полупроводниковых диодов дважды изменялись. Сначала треугольник зачерняли. Затем ограничивались изображением контуров треугольника. И наконец утвердилось обозначение, принятое на рис. 2.23,% е—к.
Двухполупериодные выпрямители. Двух- полупериодный выпрямитель (рис. 2.23 ,а) образован двумя ионными приборами — газотронами, которые получают питание от трехобмоточного трансформатора Т1. Катоды К обоих газотронов соединены и образуют положительный вывод "+”• Отрицательным выводом "—‘‘ служит нейтральная (средняя) точка трансформатора. В положительный полупериод ток проводит один газотрон, в отрицательный — другой.
Выводы катодов обозначены буквами 〃 и б, так же как и выводы той обмотки трансформатора, которая предназначена для питания цепей накала. Соединение цепей накала с трансформаторо м обычно не показывают, так как оно подразумевается.
На рис. 2.23, показана схема двухполу- периодного выпрямления электронной лампой —кенотроном с двумя анодами / и косвенным накалом; катод К с подогревателем П не соединен. В положительный полупериод ток проходит через один анод; в отрицательный — через другой.
Схемы соединений полупроводниковых диодов с нулевым выводом — однофазная и трехфазная изображены на рис. 2,23,е и ж соответственно. В трехфазной схеме отрицательным выводом "—" служит нулевая точка вторичной обмотки трансформатора (первичная обмотка не показана). Сравнение кривых выпрямленного напряжения показывает, что при трехфазной схеме пульсации выпрямленного напряжения меньше, т. е. выпрямление совершеннее.
Однофазная мостовая выпрямительная схема соединения полупроводниковых диодов показана на рис. 2.23.з снизу. В положительный полупериод переменного тока ток проходит в направлении красных стрелок через два плеча моста. В отрицательный полупериод — через другие два плеча — в направлении синих стрелок. Направление тока в нагрузке Н как в положительный, так и в отрицательный полу
период не изменяется. Стрелки на схемах не ставят.
На рис. 2.23,3 сверху этот же мост расположен иначе, т. е. именно так, как набирают отдельные диоды в выпрямительный столб (в данном случае речь идет о столбе, имеющем по одному диоду в плече, но это далеко не единственная схема сборки мостов).
На рис. 2.23/ дано упрощенное, но весьма употребительное обозначение выпрямителя.
Т рехфазная мостовая выпрямительная схема соединений полупроводниковых диодов показана на рис. 2.23,к. Работа этой схемы рассмотрена ниже в упражнении 2.10.
Ртутные выпрямители (вентили). В основу изображения ртутного выпрямителя (рис. 2.24) положены обозначения: / — баллона с обозначением газового наполнения (жирная точка), анода 2, жидкого катода 3, сетки 4, поджигающего электрода 5. В обозначениях ртутных вентилей ионное наполнение допускается не указывать.
Общее обозначение ртутно- г о вентиля — б. Если нужно подчеркнуть, что вентиль управляем, то изображают сетку, получая обозначение 7.
По способу зажигания ртутные вентили разделяются на игнитроны и экзитроны. Например, 8 — это игнитрон с тремя поджигающими электродами и сеткой. О б- ратите внимание: поджигающие электроды погружены в ртуть, что отражает принцип действия зажигания (игнитрон зажигается в каждый положительный полупериод).
Обозначение 9 — экзитрон. Вспомогательный (зажигающий анод) не доходит до ртути. Он действует только в начале работы вентиля, после чего возникшая дуга возбуждения продолжает гореть между катодом и вспомогательным анодом независимо от дуги между катодом и главным анодом.
Рис. 2.25. Выпрямители. К упражнению 2.10
Тиристоры (рис. 2.26,〃)имеют три перехода: PN, NP и PN (токи соответственно i], ?2 И /з), С двумя основными электродами —анодом / и катодом К — м управляющим электродом У.
На управляющий электрод подается напряжение, условно здесь обозначенное U, через регулируемый резистор R или же изменяемое надлежащим образом каким-либо иным способом.
Тиристоры диодные на схемах изображают, как показано на рис. 2.26,6, где 1 — тиристор, запираемый в обратном направлении, 2 то же, проводящий в обратном направлении, 3 — симметричный.
Тиристоры триодные (рис. 2.26,в): 4 — общее обозначение; 5 — запираемый в обратном направлении, с управлением по аноду; 9 — то же по катоду; 6 — запираемый в обратном направлении, выключаемый, с управлением по аноду; 10 — то же по катоду; 7 — проводящий в обратном направлении, с управлением по аноду; 11 — то же по катоду; 8 — симметричный (двунаправленный).
Важное замечание. Полупроводниковые приборы существенно упростили и изменили устройства электропривода, выпрямительных установок, устройств управления и автоматики. И возможности полупроводниковых приборов далеко не исчерпаны. Дешевые, надежные, занимающие мало места кремниевые диоды, являющиеся хорошим средством разделения цепей, упростили устройства автоматики и телемеханики, заменив в них многие контакты, которые служили только для предотвращения ложных цепей. Питание через выпрямители от сети переменного тока включающих и отключающих электро магнитов приводов выключи гелей высокого напряжения повысило надежность приводов.
Силовые кремниевые выпрямители почти полностью заменили ртутные выпрямители для питания электрической тяги и других мощных потребителей постоянного тока, зарядки аккумуляторных батарей, возбуждения синхронных машин и т. п.
Все большее распространение получает тиристорное управление двигателями.
Основой полупроводниковых усилителей являются транзисторы; их обозначения приведены ниже в этом же параграфе при рассмотрении усилителей.
стороне конструктив- чем различаются экс- этих диодов. 4. На нулевые схемыстороне конструктив- чем различаются экс- этих диодов. 4. На нулевые схемыли,ли,
стороне конструктив- чем различаются экс- этих диодов. 4. На нулевые схемы
стороне конструктив- чем различаются экс- этих диодов. 4. На нулевые схемы
ли,
ли,
Для выполнения этого упражнения воспользуемся рис. 2.25. Ответить на вопросы. 1. Какая схема изображена на рис. 2.25,с? Что следует написать на ней вместо букв х и у? Куда нужно присоединить нагрузку? Через какие диоды проходит ток в положительный пол у период, фазы Л? фазы 8? фазы С? 2. Какая схема выпрямления показана на рис. 2.25,6 ? В результате какой ошибки персонала произошло короткое замыкание, показанное на рисунке красными стрелками? 3. На рисунке 2.25,в показаны два диода: двухэлектродная электронная лампа (слева) и полупроводниковый диод (справа). Полагая, что их параметры (ток, напряжение) и направления проводимости
одинаковы, и оставляя в ные особенности, решить, пл у атационные свойства рис. 2.23,е и ж приведены
выпрямления, а на рис. 2,2 3,з нк-мост о- в ы е. Какие из них наиболее благоприятны для работы питающего трансформатора?
Ответы
Трехфазная мостовая выпрямительная. Вместо х следует написать "+", вместо у — "—”. Нагрузку следует присоединить между плюсом и минусом. В положительный пол у период фазы Л ток проходит через диоды I, 5 и 6. В положительный полупериод фазы В - через диоды 2, 4 и б. В положительный период фазы С — через
Однофазная мостовая. Ошибка состояла в том, что переменный ток был ошибочно подан на зажимы "+" и **-**.
Электронная лампа инерционна. Она начнет работать только после того, как катод достаточно накалится, а на это требуется время. Полупроводниковый диод вступает в работу немедленно.
В мостовых схемах выпрямления по первичным и вторичным обмоткам трансформатора проходит чисто переменный ток, это хорошо. В нулевых системах по вторичным обмоткам трансформатора проходят однонаправленные токи, создающие однонаправленный поток вынужденного намагничивания. Это плохо, так как поток вынужденного намагничивания сильно повышает индукцию в магнито проводе трансформатора, что приводит к увеличению намагничивающего тока, нарушению магнитного равновесия, возникновению высших гармоник. Следовательно, для работы трансформаторов, питающих выпрямите-
мостовые схемы благоприятнее нулевых.
Магнитные пускатели,контакторы, реле.
Вспомогательные контакты.
Электромагниты, муфты, тормоза
Магнитные пускатели и контакторы
Прежде чем рассматривать графические обозначения магнитных пускателей, контакторов, реле и электро магнитов, одним
Рис. 2.27. Магнитные пускатели и контакторыРис. 2.27. Магнитные пускатели и контакторысловом, всего того, что называется электромеханическими устройствами, подчеркнем особенности терминологии. Это важно по той причине, что до сравнительно недавнего времени в ней существовал разнобой, т. е. одно и то же называли по-разному. Например: обмотка и катушка; аппарат срабатывает, притягивает; аппарат отпадает, отпускает, возвращается; контакт нормально открытый, нормально разомкнутый, замыкающий;
Рис. 2.27. Магнитные пускатели и контакторы
Рис. 2.27. Магнитные пускатели и контакторы
контакт нормально закрытый, нормально замкнутый, размыкающий.
В настоящее время в стандартах принята единая терминология, сводящаяся в основном к следующему.
Слово обмотка применяется в электрических машинах, трансформаторах, автотрансформаторах, магнитных усилителях, измерительных приборах.
Слово катушка относится к электромеханическим устройствам, а именно к магнитным пускателям, реле, контакторам, электромагнитам. Однако катушка элек-
тромеханического устройства может иметь несколько обмоток.
Электромеханическое устройство срабатывает (при достаточно большом токе) и возвращается при отключении или значительном уменьшении тока Таким образом, употребительны, как правило, термины: срабатывание и возврат. Но иногда используются также термины притягивание и отпускание, если в конкретном случае употребление этих слов более четко отражает существо дела.
О контактах говорят: замыкающие и размыкающие. Замыкающий контакт замыкается при срабатывании, но размыкается при возврате. Размыкающий размыкается при срабатывании, но замыкается при возврате.
Перейдем к рассмотрению обозначений.
Катушки обозначают, как на рис. 2.27,а. Обозначения 7 и 2 равноценны; они различаются только расположением выводов. Обозначения 3—5 устарели [5 — катушки двух контакторов (магнитных пускателей) соединены параллельно].
Замыкающие контакты (рис. 2.27,<7)— для коммутации сильноточной цепи 6—9, причем 9 — дугогасительный контакт, т. е. такой, который содержит камеру с катушкой магнитного дутья, набором стальных пластин или другими конструктивными средствами щтогаше- ния. Обозначения 11—13 — это контакты в цепях управления и сигнализации. При изображении дугогасительного контакта иногда допускают ошибку (ср. верное обозначение 9 с ошибочным /0).
Размыкающие контакты (рис. 2.27,в)- для коммутации сильноточной цепи 14—18, причем контакт 18 — дугогасительный. Обозначения ?9—2? — это контакты в цепях управления и сигнализации.
Изображения контактов замыкающих (рис. 2.27,г) и размыкающих (рис. 2.27Q) на схемах можно располагать любым способом.
Устаревшие, но весьма распространенные обозначения замыкающих и размыкающих контактов показаны на рис. 2・27,е нж соответственно.
Воспользуемся случаем, чтобы пояснить, как были образованы эти обозначения: очень простые, удобные, занимающие мало места, и по каким причинам они в настоящее время отменены. Эти обозначения были введены в 1955 г., когда впервые появился ГОСТ на обозначения условные графические в схемах. До этого времени ведущее электротехнические предприятия и проектные организации пользовались сложившимися обозначениями для силовых и осветительных электроустановок. То же самое имело место в схемах устройств слабого тока. Но одни и те же обозначения в сильноточных установках имели одно значение, а в слаботочных совершенно другое.
Так, например, **сильноточни ки ** изображали замыкающий контакт, так же как ''слаботочники" изображали конденсатор постоянной емкости (рис. 2.27,е, поз. 22). Аналогично сильноточ- ники изображали размыкающий контакт, так же как слаботочники изображали конденсатор переменной емкости (рис. 2.27,ж, поз. 2J). А так как в одном и том же стандарте одно и то же обозначение не может иметь двух различных значений, пришлось обозначения контактов изменить. Проще всего было просто отбросить половину обозначения конденсатора (замыкающий контакт), а в размыкающем контакте, кроме того, повернуть оставшуюся половину наклонной черты. Так и сделали.
Обозначения рис* 2.27,е и ж в настоящее время заменены в связи с тем, что государственные стандарты СССР приведены в соответствие стандартам СЭВ, которыми и установлены принятые обозначения.
Упражнение 2.11
руководствуясь рис. 2.27,6 и в, ответать на вопросы. 1. Можно ли в одной и той же схеме использовать равноценные обозначения 6—8 {11—13, 14—17, 19—21)? 2. Обязательно ли в силовых цепях пользоваться обозначениями 6-8 (74-17) или можно обойтись более простыми обозначениями 11—13 (J9—21)?
中㈡⑦■工磔电
й
50 Л
99DS2
5a52
99052
g
Рис. 2.28. Обозначения катушек реле, не обладающих специальными свойствамиРис. 2.28. Обозначения катушек реле, не обладающих специальными свойствами
Рис. 2.28. Обозначения катушек реле, не обладающих специальными свойствами
Рис. 2.28. Обозначения катушек реле, не обладающих специальными свойствами
Ответы
Можно, но не следует: это уродливо. Надо принять что-нибудь одно.
Если совершенно очевидно, что цепь силовая (например, контакты введены в цепь статора электродвигателя), то вместо обозначений 6-8 (14-17) можно использовать более простые, а именно 11-13 (79-27).
Реле электри чес кие
В обозначениях реле произошли наибольшие изменения. Поэтому эти обозначения рассматриваются более подробно.
Катушки изображают так, как показа
но на рис. 2.28, где поз. 7 и 2 отличаются только направлением выводов.
В устройствах автоматики, телемеханики, телефонии применяют реле как однообмоточные, так и с катушками, имеющими несколько обмоток. Если нужно подчеркнуть, что катушка является однообмо- гочной, то применяют обозначение 3, т. е. рисуют наклонную черту. Двухобмоточные катушки обозначают 4 или 5. Если же обмотки двухобмоточного реле разносят по схеме (т. е. изображают их в разных ее местах), то на их принадлежность к двухобмоточной катушке указывают две наклонные черты 6. Буква 〃, заменяющая цифры в обозначении 7, указывает на то, что катушка имеет п обмоток.
Числа, написанные около прямоугольника 8 или в прямоугольниках 9, — это сопротивления обмоток. В нашем примере
叶卓中总大叶卓中总大Рис. 2.29. Обозначения катушек реле, обладающих специальными свойствамиРис. 2.29. Обозначения катушек реле, обладающих специальными свойствамисопротивление одной обмотки 50, а другой 990 Ом.
叶卓中总大
叶卓中总大
Рис. 2.29. Обозначения катушек реле, обладающих специальными свойствами
Рис. 2.29. Обозначения катушек реле, обладающих специальными свойствами
Некоторые реле имеют катушки 10 с двумя встречными обмотками; одна из них намагничивает магнитопровод, другая — размагничивает. Если встречные обмотки одинаковы, то катушка И бифилярна — она равносильна проволочному безындук- тивному сопротивлению. Раньше би филярные обмотки изображали просто как резистор 12, цифры над которым указывали его сопротивление, в нашем примере 800 Ом.
Обмотка трехфазного тока — 13. Если обмотка имеет отвод, то ее изображают, пользуясь обозначением 14.
Если нужно к о н к ретизировать обозначение катушки, то в дополнительные графические поля вписывают буквы. Катушка с одним дополните 1ьным полем —15,
с двумя — 16. Линию методу дополнительными полями допускается опускать (не показано). Примеры использования дополнительных полей: 17 — катушка переменного тока; 18 или 19 — катушка с обмоткой напряжения (обозначение 19 тремя полуокружностями устарело); 22 или 23 — катушка с токовой обмоткой (обозначение 23 двумя по л у ок ружностями устарело) . 、
Возможна еще большая конкретизация: так, 20 и 21 — катушки с обмотками минимального напряжения, а 24 и 25 — максимального тока.
В схемах релейной защиты нередко применяют обозначение 26, но оно стандартом не предусмотрено.
/7
2-3
4
Рис. 2.30. Общие обозначения контактов
В некоторых случаях приходится применять реле, конструкции катушек которых придают этим реле с пециальные свойства. Рассмотрим эти обозначения, воспользовавшись рис. 2.29.
На этом рисунке показаны: I и 2 — катушки поляризированного реле, т. е. такого реле, которое срабатывает только при определенном направлении тока, на что указывает изображение магнита в дополнительном поле обозначения 7 или буква Р в обозначении 2. Обратите внимание: в примерах применения обозначения 2 вывод катушки, на которую должен быть подан "+", чтобы реле сработало (т. е. чтобы контакт переключился), отмечен точкой (3) или черточкой (4). Обозначение 4 устарело.
Катушку, обладающую остаточным магнетизмом, обозначают по 5, имеющую механическую б л о Киров к у — по 6, нечувствительную к переменному току — по 7, воспринимающую часть электротепло- в о г о реле (т. е. би металлическую пластину или ее нагреватель) — по 8. Если же электро механическое устройство работает с механическим резонансом, то для обозначения катушки устройства пользуются обозначением 9, где надпись 400Hz (в нашем примере) — это резонансная частота.
Особое внимание читателей обратим на обозначения 10—17. Здесь: Юн 15 — катушка электромеханического устройства, работающего с ускорением при срабатывании; 11 — то же при срабатывании и возврате; /2 — с замедлением при срабатывании; 75 и 16 — то же при возврате; 14 и 17 — при срабатывании и возврате.
Важные особенности современных обозначений 10-14 и устаревших 15-17 состоят в следующем. 1. Обозначения претерпели значительные изменения (ср. 10 и 75; 13 и 16; 7^ и 7 7). 2. В первом стандарте, который установил эти обозначения
69
(1955 г.), было подчеркнуто, что они служат для указания ^выдержки времени на обмотке"9 т. е. с помощью медных гильз или шайб, надеваемых на сердечник реле, специальным исполнением магнитопровода, якоря и т. п. Для реле, в которых замедление достигается другими способами, например с помощью часового механизма, пневматики, электродвигателя с редуктором и т. д., — обозначения 10-17 применять не следует.
Н е с л е д у е т также применять эти обозначения, если ускорение (замедление) получают путем введения в цепь катушки (или присоединения параллельно ей) резисторов, конденсаторов, диодов, т. е. ^внешних элементовне относящихся к самой катушке.
Конкретизируем полученные сведения, выполнив упражнение 2.12.
Упражнение 2.12
Руководствуясь рис. 2.28, ответить на вопросы. 1. Почему в обозначениях 4 и 10 по четыре вывода, а в обозначении 6 только два? 2, Объяснить, как достигается выдержка времени на обмотке? 3. Как надо правильно обозначить на схеме реле 18, 19 или 20 (рис. 2.29)? 4. Если, как сказано выше, не следует применять обозначения 10-17 для изображения катушек реле времени с часовым механизмом, а также тех реле, в которых замедление (ускорение) достигается присоединением ''внешних элементов*', то: а) как правило, надо изображать их катушки; б) как же узнать, что эти реле работают с выдержкой времени?
Ответы
Обозначения 4 н I。изображают катушки с двумя обмотками. Поэтому у них по четыре вывода; обозначение б изображает только одну из двух обмоток даухобмоточной катушки при разнесенном изображении поэтому у нее два вывода.
На рис. 2.29 18 - реле, которое не имеет деталей для создания вьщержки времени. У реле 19 H 20 такая деталь есть. Это медная гильза Г (или набор медных шайб). Но в одном случае (/ 9) она расположена вблизи якоря, в другом (20) — со стороны, противоположной якорю.
При включении катушки 19 (пока ток в ней нарастает от нуля до установившегося значения) в гильзе и нду ктируются вихревые токи. Создаваемое ими в это время магнитное поле в ытесняет магнитный поток из якоря. Поэтому его движение (и, следовательно, переключение контактов Ю начинается позже, чем включают реле 18. Иными словами, получается замедление при срабатыв ании — его иногда называют прямым замедлением.
У реле 20 гильза находится далеко от якоря; она практически не влияет на время срабатывания. Но когда катушку отключают, в гильзе возникают вихревые токи. Созданный ими магнитный поток удерживает якорь притянутым еще некоторое время. Так создается замедление при возврате — так называемое обратное замедление.
Естественно возникает вопрос: зачем для реле с гильзами установлены стандартом специальные обозначения, случайно ли это? Не случайно. Дело в том, что для того чтобы выдержка времени этих реле достигла заданного значения (например, 3 с), необходимо реле достаточно "зарядить", т. е. в нашем примере включить катушку не менее чем на 1,5 с. А так как реле с вьщержкой времени на катушке весьма распространены в электроприводе, автоматике, телемеханике, телефонии, то эту их важную эксплуатационную особенность необходимо подчеркнуть в схеме. Другие способы ускорения н замедления подробно рассмотрены в § 7.2.
Рёле 18 надо обозначить, как показано на рис. 2.28, поз. 1 или 2. Реле 19 формально надо изобразить так, как показано на рис. 2.29, поз. 12, т. е. как замедленное при фабатывании. Однако надо иметь в виду, что гильза, р неположенная вблизи якоря, замедляет не только срабатывание, но в значительно большей мере и возврат. Следовательно, более уместно обозначение 14 (17). Реле 20 надо обозначить по 13 (16).
а) Надо пользоваться обозначением 1 или 2 (рис. 2.28); б) выдержка времени в любых случаях, независимо от способа ее получения, обозначается в изображении контактов (см. рис. 2.31).
Контакты. На рис. 2.30 показаны общие обозначения контактов, т. е. такие обозна
чения, которые можно применять во всех без исключения случаях. Если же требуются уточнения, то пользуются более сложными обозначениями, которые приведены ниже на рис. 2.31 и 2.32.
Рисунок 2.30 разделен вертикальными линиями на четыре части.
В первой, считая слева, даны эскизы, поясняющие, как переключаются контакты, причем для облегчения изложения контактные пружины на рисунке условно перенумерованы, а именно: пружины 2 и 3 замыкаются при срабатывании, но размыкаются при возврате; пружины I и 2 размыкаются при срабатывании, но замыкаются при возврате. Под эскизами помещены диаграммы переключений, где красные прямоугольники показывают, что контакт замкнут. Прямоугольники, расположенные над осью времени, соответствуют контактам 2-3, под осью - контактам 1-2.
Правее показаны современные обозначения контактов. А еще правее — отмененные; они обведены волнистой линией. Заметим, что форма I употреблялась редко, а форма II весьма распространена. Дело в том, что форма I требует такой ориентации схемы, чтобы воображаемая сила (она условно изображена красными стрелками) действовала на контакт либо сверху вниз (при горизонтальном расположении цепей), либо слева направо — при вертикальном расположении, что крайне неудобно. Современные обозначения свободны от этого недостатка: контакты на чертеже можно располагать как угодно.
Перейдем к рассмотрению обозначений.
На рис. 2.30/ показаны возможные варианты изображений замыкающих контактов, которые при описании схем обозначают буквой 3.
Все варианты равноценны, но в одной и той же схеме надо, понятно, пользоваться каким-нибудь одним из них. На рис. 2.30# даны обозначения размыкающих контактов р.
Рис. 2.31. Обозначение замедления на контактахРис. 2.31. Обозначение замедления на контактах
Рис. 2.31. Обозначение замедления на контактах
Рис. 2.31. Обозначение замедления на контактах
Переключающий контакт и (рис. 2.30,в) представляет собой сочетание замыкающего 2-3 и размыкающего 1-2 контактов с общей пружиной 2. Особенность переключающего контакта состоит в том： в процессе переключения оба контакта никогда н е бывают одновременно замкнутыми, что явствует из диаграммы: между двумя пря моугольниками виден разрыв.
Контакт, переключающий без разрыва цепи, бр показан на рис. 2.30,г. При срабатывании раньше соединяются пружины 2 н 3, а затем пружина 2 приподнимается. В результате между нею и пружиной I образуется разрыв. При возврате явления протекают в обратной последовательности. Но, так или иначе, в процессе переключе-
ния оба контакта некоторое время одновременно замкнуты. Образуется как бы мостик, откуда и происходит распространенное название: мостящий контакт.
Обозначения замедления на контактах иллюстрирует рис. 2.31. Познакомимся сначала с системой обозначений; ее поясняет рис. 2.31,〃. Суть дела сводится к следующему.
Замедление происходит при движении в направлении о т дуги к е е центру. Значит, на рис. 2.31,〃 / изображает замедление при движении вправо, 2 — при движении влево, 3 — при движении в обоих направлениях.
Графическую связь дуги с изображением контакта показывают либо штриховой линией, либо двумя параллельными сплошными линиями.
Значение замедления, если нужно, можно проставлять около изображения замедлителя, в нашем примере 0,7s.
Замедлитель (дугу) допускается изображать с любой стороны контакта, но, понятно, направлять дугу нужно с учетом воображаемого направления движения, которое на рис. 2.31,6 показано синими стрелками. Стрелки на схемах, конечно, не изображают. Следовательно, на рис. 2.31,氏 4 и 5 — это замыкающие контакты, которые замыкаются с замедлением; 6 н 7 — замыкающие контакты, размыкающиеся с замедлением; 8 — размыкающий контакт, замыкающийся с замедлением; 9 — размыкающий контакт, размыкающийся с замедлением.
Следуя этой условности, легко понять, что замедление при срабатывании замыкающих контактов показано на рис. 2.31,в, размыкающих — на рис. 2.31,г. Замедление при возврате замыкающих и размыкающих контактов иллюстрируют рис. 2.31Q и е соответственно. Замедление в обоих направлениях, т. е. и при срабатывании и при возврате, показано на рис. 2.31,ж из соответственно.
Обратите внимание: волнистой линией обведены устаревшие, но еще широко применяющиеся обозначения.
Обозначение последовательности переключений контактов. Обратим внимание читателей на то, что ускорение на контактах никогда не обозначают. Однако если контакты собраны в общий конструктивный узел, например в контактную группу, и она устроена так, что один контакт переключается раньше другого, то это может быть отражено на схеме. Рассмотрим этот вопрос, обратившись к рис. 2.32.
На рис. 2.32,〃 справа показана контактная группа из трех контактов. При
срабатывании раньше замыкается нижний контакт, затем средний и наконец размыкается верхний. На по сл едовательность переключений указывают черточки, обозначенные для наглядности красным. Так, например, замыкающий контакт 1 замыкается раньше, а контакт 2 позже по отношению к другим контактам в группе. Аналогично размыкающий контакт 3 размыкается раньше, а контакт 4 позже по отношению к другим контактам.
Запомнить зти обозначения трудно, тем более, что они употребляются крайне редко. Но усвоить систему построения обозначений легко. Применительно к замыкающим контактам ее иллюстрирует рис. 2.32,仇 к размыкающим — рис. 2.32,6. За основу принято изображение контакта, показанное на рис. 2.32,6 в центре. Его "ход", т. е. графическое расстояние, которое необходимо пройти для замыкания цепи, равен 厶 чему соответствует время t. Опережающий контакт показан левее. Его ход А V 厶 следовательно, время замыкания 厶 < t. Справа показан отстающий контакт. Его ход /? > ?, а время f2 > £ Такие же соображения справедливы и для размыкающих контактов — рис. 2.32,6. Левый контакт размыкается при срабатывании раньше, а правый позже среднего. Это явствует из того, что /3 <? <厶 и, следовательно, f з < f < f 4 .
Обратите внимание на условность. Она состоит в том, что речь идет не о фактическом расстоянии между подвижной и неподвижной частями контакта, а о графическом ходе, т. е. о расстоянии н а чертеже. Заметим, кстати, что это далеко не единственная условность в обозначениях. Так, мы говорим, что контакт замыкается (размыкается) с замедлением. Но это же противоречит здравому смыслу, так как если контакт будет переключаться медленно, то он сгорит. На самом деле контакт переключается быстро. Однако его переключение начинается не сразу после
Рис. 2.32. Обозначение последовательности переключений контактов в группе
Рис. 2.33. Импульсные контакты (а-к). Обозначение эксплуатационных особенностей контактов М
включения (отключения) катушки, а позже, т. е. только после того, как переместится якорь.
Импульсные контакты — по старой терминологии проскальзывающие — обозначают, как показано на рис. 2.33,〃一е. Но прежде чем рассматривать эти обозначения, уточним область их применения. Дело в том, что далеко не любой контакт, кратковременно замыкающийся, является импульсным. Так, например, контакт реле пульспары, который при срабатывании замыкается, а при возврате размыкается,— это обычный, а не импульсный контакт. Но контакты программного реле, которые в процессе одного цикла замыкаются и размыкаются, подавая импульсы в заданной последовательности для включения (отключения) управляемых механизмов, —это действительно контакты импульсные.
Рассмотрим типичный пример, обратившись к эскизу, который показан на рис. 2.33 в центре. При включении реле начинает работать его механизм (например, по типу часового), а поводок, перемещаясь в направлении стрелки, замыкает импульсный контакт А, который затем, как только на него перестает давить поводок, тотчас же размыкается. В конце хода поводка замыкается обычный контакт 5; он будет замкнут до тех пор, пока катушка реле включена. При возвращении поводка в исходное положение, хотя поводок и проходит мимо контакта А, он его больше не переключает.
Есть и другие устройства импульсных контактов. Рассмотрим их обозначения.
На рис. 2.33," показан импульсный контакт, замыкающийся при срабатывании, на рис. 2.33,8 — при возврате, на рис. 2.33Q — при срабатывании и возврате.
Импульсные контакты, размыкающиеся при срабатывании, возврате, при срабатывании и возврате показаны на рис. 2.33,6, г и есоответственно. Обратите внима~
н и е: размыкающие контакты называют импульсными условно, так как они не замыкают цепь (не подают импульс), а кратковременно ее размыкают.
На рис. 2.33,4 и。волнистой линией обведены устаревшие обозначения.
Рассмотрим простой прием, с помощью которого можно безошибочно определить, относится обозначение к срабатыванию или к возврату. Для этого достаточно мысленно провести линии — красные на рис. 2.33,х и з или зеленые — рис. 2.33,〃 и к. Если эти линии параллельны, то контакт замыкается (рис. 2.33,*) или размыкается (рис. 2.33,з) при срабатывании. Если же линии пересекаются, то контакт замыкается (рис. 2.33,〃) или размыкается (рис. 2.33,к) при возврате.
Другие обозначения, подчеркивающие свойства контактов, если на них нужно заострить внимание, приведены на рис. 2.33/. Здесь 1—4 — замыкающие, а 5—8 — размыкающие контакты, но I и 5 — это контакты без самовозврата; 2 и 6 — с самовозвратом; 3 и 7 — для коммутации силовой цепи; 4 и 8 — дугогасительные контакты.
Предупреждения. 1. Обозначения / и 5 предназначены в основном для выключателей с ручным приводом, а не для реле. Пользуются этими обозначениями для изображения контактов только тех реле, которые либо имеют защелку, либо в которых якорь реле удерживается притянутым за счет остаточного магнетизма (реле с само залипанием), либо в некоторых исполнениях поля ри зов анных реле.
Обозначения 2 и 6 для реле не применяют, так как самовозврат реле обычных исполнений сам по себе разумеется. В стандарте указано, что обозначение самовозврата следует использовать только при необходимости специально подчеркнуть наличие самовозврата в контактном узле, как правило, не имеющем его.
Рис. 2.34. Поляризованные реле. К упражнению 2.13Рис. 2.34. Поляризованные реле. К упражнению 2.13У некоторых реле одни контакты имеют, например, номиначьный ток 20 А, а другие 4 А. Контакты на 20 А используют для коммутации силовых цепей относительно небольшой мощности, а контакты на 4 А в цепях управления и сигнализации.
Рис. 2.34. Поляризованные реле. К упражнению 2.13
Рис. 2.34. Поляризованные реле. К упражнению 2.13
Чтобы на схеме различить контакты, можно для контактов на 20 А использовать обозначения 3 и 7.
Дугогасительных контактов 4 и 8 у реле не бывает. Однако для защиты контактов от повреждений искрой используют "внешние средства”, например параллельно контакту присоединяют контур из конденсатора и резистора (см. рис. 2.33,〃，поз. 9). Иногда возникает вопрос: не следует ли контакт, защищенный контуром, обозначить по 4 н 8? Не следует： эти обозначения для реле не предназначены.
Упражнение 2. i 3
На рис. 2.34 изображены поляризованные реле.
Ответить на вопросы. 1. Откуда известно, что это реле поляри зованные? 2. На что указывает зеленая точка? 3. Чем различаются на рис. 2*34,а реле /, 2 и 5? 4. Откуда известно, что реле 2 имеет нейтральное положение? 5. Что показано
на рис. 2.34,8? 6. Для чего на рис. 2.34,в служит вторая обмотка реле и какая из обмоток — левая или правая — на схеме является рабочей?
®®ОтветыОтветыВ дополнительное поле изображения катушки вписана буква Р.
®
®
Ответы
Ответы
Точкой отмечен вывод катушки, на которую должен быть подан "+", чтобы замкнулся контакт» также отмеченный точкой.
J — реле с самовозвратом на одно направление тока в обмотке; 2 — реле с нейтральным положением на оба направления тока в обмотке; 3 реле без самовозврата (иногда говорят с преобладанием) на одно направление тока в обмотке.
На нейтральное положение указывают расположение изображения подвижного контакта между неподвижными, а также красная точка.
На рис. 2.34,6 показано отмененное обозначение поляризованного реле без самовозврата. Черточки, пересекающие изображение проводов, аналогичны по смыслу точкам в современных изображениях.
Одна обмотка - правая на рис. 2.34,в - рабочая, о чем можно судить по точке, которая помещена вблизи изображения обмотки. Другая обмотка — левая — служит для возврата контакта в исходное положение Направление тока в ней протнвоположно направлению тока в рабочей обмотке.
Рис. 2.35. Примеры изображений электромагнитных реле. К упражнению 2.14Рис. 2.35. Примеры изображений электромагнитных реле. К упражнению 2.14
Рис. 2.35. Примеры изображений электромагнитных реле. К упражнению 2.14
Рис. 2.35. Примеры изображений электромагнитных реле. К упражнению 2.14
Упражнение 2.14
Рисунок 2.35 иллюстрирует применение условных обозначений на примере одной из схем автоматического повторного включения (АПВ) выключателя автоматического QF1, через который получает питание контактная сеть. Ее схема выделена зеленым. На схеме контактной сети： U — источник питания; ХА1 — общее обозначение троллейного токосъемника; ХА2 — скользящий контакт, т. е. соединение с ходовыми рельсами. Сверху овальной линией обведены друше употребительные обозначения: I — управляемый
пантограф; II — токосъемник с третьего рельса, как в метрополитенах.
Схема управления выполнена в двух вариантах: на рис. 2.35,а использованы только о б- щи е обозначения, что вполне допустимо, но недостаточно наглядно. Под схемой в кружках показано, как то же самое можно изобразить конкретнее. И, наконец, на рис. 2.35,6 эта же схема конкретизирована, исходя из того, что:
1 — это включающий, сравнительно мощный электромагнит выключателя авто матическо- го QF1, контакты которого введены; главный — в цепь I, а вспомогательные — в цепи Змб;
KMI — промежуточный контактор включения; его контакт входит в цепь 2;
КТ1 — реле времени с часовым механизмом и двумя контактами: импульсным замыкающим в цепи 5 н обычным в цепи 7. Импульсный контакт замыкается через 5 с, а обычный — через 12 с после включения катушки реле;
Рис. 2・36・ Неэлектрические реле. Система построения обозначений и примеры их примененияРис. 2・36・ Неэлектрические реле. Система построения обозначений и примеры их примененияКВ1 — реле блокировки с двумя контактами: размыкающим в цепи 4 и замыкающим в цепи 6.
Рис. 2・36・ Неэлектрические реле. Система построения обозначений и примеры их применения
Рис. 2・36・ Неэлектрические реле. Система построения обозначений и примеры их применения
Цель этого упражнения состоит только в иллюстрации применения условных обозначений. Действие схемы рассмотрено ниже в гл. 9 (см. пример 9.17). Читателям рекомендуется ответить на вопросы. 1. Какое из обозначений, помещенных в кружке под цепью 2, уместно применить для изображения контакта КМ1? 2. Почему обозначение катушки, помещенное в кружке под цепью 4, перечеркнуто? 3. Какое из обозначений импульсного контакта в цепи 5 более уместно: без указания замедлителя или с замедлителем? Правильно пи расположено направление замедлителя? 4. Почему обозначения замыкающих контактов одного и того же реле времени КТ1 в цепях 5 и 7 различны? 5. Через сколько времени замыкается импульсный контакт КТ1 после включения КТ1 и через сколько времени замыкается его контакт в цепи 7? 6. Почему на рис. 2.35,6 перечеркнуто
изображение контакта КМ1 (в кружке) и как исторически ОНО СЛОЖИЛОС!/?
®®ОтветыОтветыЛюбое обозначейие уместно. Но так как KMI — это контактор и, следов ательно, его контакт, коммутирующий цепь электромагнита, безусловно имеет дугогашение, предпочтительнее обозначение дуго гасительного контакта. Оно и принято на рис. 2.35,6.
®
®
Ответы
Ответы
Выдержка времени создается не на катушке, а механическим путем с помощью часового меха-
Рис. 2.37. Электротепловое и поплавковое реле. К упражнению 2.15Рис. 2.37. Электротепловое и поплавковое реле. К упражнению 2.15
Рис. 2.37. Электротепловое и поплавковое реле. К упражнению 2.15
Рис. 2.37. Электротепловое и поплавковое реле. К упражнению 2.15
низма. Следовательно, перечеркнутое обозначение применять не следует.
Более уместно обозначение с замедлителем, оно конкретнее. Изображение замедлителя указано правильно.
Контакт в цепи 5 импульсный, а в цепи 7 - обычный. Но оба контакта замыкаются с замедлением, поэтому в изображениях обоих контактов показаны замедлители.
Импульсный контакт замыкается через 5 с после включения КТ1, контакт в цепи 7 — через 12 с. Это видно из надписей 5s и 12s соответственно.
Обозначение устарело. Произошло оно из-за стремления показать катушку камеры магнитного дутья: во времена употребления этих обозначений катушки изображали ломаными линиями. Затем их стали изображать полуокружностями и, наконец, пришли к современному обозначению в виде прямоугольника.
Реле неэлектрические
Неэлектрические реле — датчики контроля технологических параметров — обо
значают путем графического присоединения обозначения контакта к обозначению привода, с помощью которого контакт переключается.
Контакты электрических и неэлектрических реле обозначают одинаково (см. рис. 2.30). Но раньше для неэлектрических реле использовали другие обозначения; они показаны на рис. 2.36,6, где: 3 м 8 — замыкающие, а 13 и 18 — размыкающие контакты. Эти обозначения отменены.
На рис. 2.36,〃 изображены: I — линии механической связи; 2 — общее обозначение фиксирующего механизма, например защелки; 4 — аккумулятор механической энергии, т. е. обшее обозначение привода (без конкретизации). При необходимости внутри квадрата помещают сведения о виде энергии.
Обозначения 5—7、9—12^ 14-17 конкретизируют виды приводов: 5 — мембранный; 6 — струйный; 7 — электромагнитный; 9 — пневматический или
гидравлический; Ю — электро машинный; 11 — поплавковый; 12 — кулачковый; 14 — центробежный; 15 - с помощью биметалла; 16 — привод линейкой (рейкой); 17 — привод механической пружиной.
Рассмотрим два примера.
На рис. 2.36,в показана схема управления двигателем М стиральной машины. При включении двигателя (выключатель на рисунке не показан) работают обе его обмотки： рабочая Р и пусковая 77, последовательно с которой включен конденсатор С. При достижении номинальной частоты вращения (скорости) срабатывает центробежное реле SRI и отключает пусковую обмотку. Нетрудно видеть, что центробежное реле изображено как контакт, к которому графически присоединен центробежный привод (поз. 14 на рис. 2.36,〃). Центробежное реле в данном случае имеет размыкающий контакт, так как в исходном положении (т. е. перед пуском машины) пусковая обмотка должна быть вкпючена.
На рис. 2.36« показано устройство простейшего струйного реле, т. е. такого реле, назначение которого контролировать достаточность протока воды, проходящей через охлаждающую рубашку какого- либо аппарата. Подчеркиваем: нужно контролировать проток 一 струю, а не просто наличие воды.
Реле работает следующим образом. Вода поступает в сосуд 23, в дне которого имеется отверстие и сливается через него в воронку 24. Сосуд укреплен на рычаге 21, который может поворачиваться в шарнире 22. Слева на рычаг навинчен груз 19. При достаточном протоке сосуд заполнен (излишек воды сливается в воронку через края сосуда). Вес воды пересиливает груз, поэтому рычаг, наклоненный в сторону сосуда, давит на поводок контактного узла 20. Если же проток прекращается или становится слишком мал, то вода успевает вы* текать через отверстие в дне сосуда и он опорожняется. В этом случае пересиливает
Рис. 2.38. Электромагниты, муфты, тормоза
груз и рычаг, поворачиваясь в его сторону, перестает давить на поводок контактного узла: контакты переключаются.
Внизу показано схематическое обозначение струйного реле с двумя контактами: размыкающим и замыкающим. О том, что это реле струйное, можно судить по обозначению привода (поз. 6 на рис. 2.36,〃).
С обозначениями наиболее распространенных электротеппового и поплавкового реле познакомимся, выполнив упражнение 2.15.
Упражнение 2.15
На рис. 2.37 с некоторыми упрощениями приведена схема автоматического регулиров ания уровня воды в резервуаре 8. На нем установлено реле уровня с поплавком 10, который подвешен на тросике 11, перекинутом через блок 9. К другому концу тросика прикреплен противовес 13. На тросике установлены обоймы, обозначенные зелеными квадратиками. Когда уровень воды
повышается и поплавок, поднимаясь, достигает заданного уровня, левая обойма, надавливая на рьпаг 6, поворачивает его. В результате размыкается ртутный контакт /2 н отключает двигатель М насоса (насос на схеме не показан).
По мере водоразбора поплавок опускается, а правая обойма поднимается. Когда уровень понизится до заданного значения, правая обойма надавит на рьиажок, в результате чего контакт замкнется и включит магнитный пускатель 丿 двигателя М.
Двигатель от перегрузки защищает электро- тепловое реле.
Ответить на вопросы. 1. Откуда известно, что в схеме слева показан контакт, переключаемый с помощью биметалла, а справа — контакт поплавкового реле? 2. Что на схеме обозначает поз. 7? 3. Как построено обозначение контакта электротеплового реле? 4. Почему реле называется электротеплов ым, а не просто тепловым как раньше? 5. В каких случаях употребляют обозначения, помещенные на рис. 2.37 в левом верхнем углу?
Левый контакт имеет привод с помощью биметалла, а правый - поплавковый привод (см. на рис. 2.36,。поз. 75 и 11 соответственно).
Позицией 7 обозначена воспринимающая часть (биметаллические пластины с рычагами и другими деталями) электротеплового реле, которое служит для защиты электродвигателя от перегрузки.
Нагреватель 5 нагревает биметаллический элемент 4 (точнее, два нагревателя, включенные в две фазы, гак как реле двухфазное), который, нзМбаясв, размыкает контакт 3. При этом соскакивает защелка 2. Чтобы подготовить реле к следующему действию, нужно нажать кнопку /4, чтобы освободить защелку (см. на рнс. 2.36,〃 поз. 2).
Слово ^электротепловое** подчеркивает, что биметаллическая пластина в данном случае нагревается током, а не каким-пибо другим источником теплоты.
Обозначение на схеме громоздко. Оно употребляется редко, тем более, что тип реле указывается на схеме в перечне элементов. А из обозначения типа совершенно ясно, что реле двухфазное, имеет защелку и кнопочный возврат. Поэтому часто ограничиваются более простым обозначением / и даже еще более простым П.
В обозначении 〃 штриховая линия подчеркивает связь с каким-либо приводом, не более. В частности, это может быть привод электрический, например электромагнитный или с помощью двигателя, и вообще какой угодно.
Вспомогательные контактыэлектри ческих аппаратов
Вспомогательные контакты (по старой терминологии блок-контакты) масляных и воздушных выключателей, контакторов, разъединителей, короткозамыкателей и отделителей играют очень важную роль. Они входят в цепи управления, сигнализации, автоматики и блокировки.
Вспомогательные контакты обозначают так же, как контакты электрических реле (см. рис. 2.30) подчеркивая в необходимых случаях эксплуатационные свойства контактов, например замедление, очередность переключений и т. п.
Электромагниты^ муфтыу тормоза
На рис. 2.38,〃 приведены общие обозначения электромагнитов постоянного или переменного оцнофазного тока 1 и трехфазного тока 2. Выводы допускается изображать с одной — широкой — стороны прямоугольника.
Волнистой линией обведены старые, отмененные, обозначения 5 н 6. Они от 7 и 2 отличаются толщиной линий: раньше электромагниты выделялись на схемах более толстыми линиями. Кроме того, были специальные обозначения для электромагнитов последовательного 9 и параллельного 13 включения. Электромагнит трехфазного тока изображали как три обмотки, соединенные в звезду 10 (треугольник). В обозначениях 9, 10, 13 жирная черта — магнитопровод.
Если нужно изобразить электромагнит с двумя обмотками, со встречными обмотками и т. п., то поступают так, как показано на рис. 2.28.
На рис. 238,6 показана муфта 7 в положении ''вклюиено". Муфта включается с помощью электромагнита 3.
Фиксирующий механизм 8 возвращается (освобождается) при включении электромагнита 4. Здесь приведено только общее обозначение фиксирующего механизма, т. е. без детализации положения фиксации, без указания направления, в котором движение ограничивается, и т. п.
Т о р м о з /4, управляемый электромагнитом трехфазного тока, показан в отпущенном состоянии 7/ и в состоянии торможения 12.
.7. Выключатели, переключа г ели,предохранители, разрядники
Выключатели
На рис. 2.39,〃 показаны:
— общее обозначение выключателя, т. е. такое обозначение, которое можно применять в любом случае;
м 3 — обозначения, в которых подчеркнуто отсутствие самовозврата, на что указывает красный кружок. Отсутствие самовозврата характерно для выключателей с ручным приводом: рубильников, выключателей в осветительных сетях и т. п.;
— выключатель-предохранитель;
— выключатель с автоматическим возвратом. Такие выключатели часто называют автоматическими или, иначе, автоматами. Если нужно указать, при изменении какой величины происходит возврат (срабатывание) автоматического выключателя, то графическое обозначение дополняют знаками: / > ~ выключатель максимального тока, / < — минимального тока, / — — обратного тока, U> — максимального напряжения, U < — минимального напряжения, У45 > — максимальной температуры. В качестве примера на рис. 2.39,а, поз. 6 показан двухполюсный выключатель автоматический максимального тока.
Обратите внимание: несколько лет тому назад прямоугольник, указывающий на автоматическое срабатывание, зачерняли, а еще раньше вместо прямоугольника рисовали стрелку. Но стрелка указывает направление, благодаря чему ее в настоящее время используют в обозначениях аппаратов направленного действия, а именно короткозамыкателей и отделителей (см. рис. 2.56).
На рис. 2.39,6 показаны кнопочные в ы ключатели. Раньше их называли просто кнопками. Здесь: 7—9 — выключатели с замыкающими, а 13—15 — с размыкающими контактами, причем 7 и 13 — нажимные, 8 м 14 — вытяжные, г 9 м 15 — поворотные.
Предполагается, что кнопочные выключатели имеют самовозврат. Если же нужно в каком-либо конкретном случае подчеркнуть отсутствие самовозврата, то пользуются обозначениями, которые приведены на рис. 2.39,6. Здесь: 10—выключатель, замыкающий контакт которого замыкается при нажатии кнопки. Но способ размыкания контакта определяется конструкцией выключателя. В одних случаях кнопку приходится потянуть "на себя", в других (как в клавишных выключателях для осветительных сетей) клавиша может поворачиваться. Если нажать на ее верхний конец, то контакт замкнется; если же нажать на нижний — разомкнется.
Выключатель 11 имеет фиксирующий механизм (как явствует из обозначения — см. на рис. 2.36,〃 поз. 2), благодаря которому после нажатия кнопки контакт остается замкнутым. Для возврата нужно еще раз нажать ту же кнопку. Так обычно устроены выключатели, встраиваемые в основания настольных ламп.
Выключатель 12 имеет фиксирующий механизм, например защелку. Чтобы ее освободить, надо нажать на другую кнопку. Систему построения обозначений кнопочных выключателей рассмотрим, выпол-
МеханизмМеханизмРис. 2.39. ВыключателиРис. 2.39. Выключателинив упражнение 2.16, которое приведено ниже.
Механизм
Механизм
Рис. 2.39. Выключатели
Рис. 2.39. Выключатели
Конечные и путевые выключатели играют в технике большую роль. Конечные выключатели фиксируют предельное положение какого-либо механизма, например тележки мостового крана, лифта, деталей металлорежущего станка и т. п. П ут е в ы е выключатели срабатывают при
прохождении контролируемым механизмом промежуточной позиции.Типичный пример — этажные выключатели лифтов.
До сравнительно недавнего времени применяли только механические выключатели, общее обозначение которых 16 показано на 2.39,г. Действуют они следующим образом (пример): контролируемый механизм, подходя к конечному выключателю, давит на его ролик 尸 и поворачи-
вает таким образом связанный с ним поводок /7, который переключает контакты, находящиеся в коробке К. Есть и другие, весьма разнообразные, исполнения механических выключателей, например с толкателями.
Достоинства механических выключателей —в простоте конструкции, надежности и, главное, в том, что положение контакта (замкнут, разомкнут) н е зависит от наличия напряжения на схеме, а это очень важно. Но у механических выключателей есть большой недостаток. Он состоит в том, что под воздействием движущихся частей механизма, с которыми соприкасается ролик (толкатель), возможны нарушения регулировки и даже поломки.
От этого недостатка свободны выключатели бесконтактные, т. е. такие, которые не соприкасаются (не имеют механического контакта) с механизмом. Бесконтактные выключатели получили большое распространение. Их обозначения на схемах определяют принцип действия, и обозначение 16 для них неприменимо.
Рассмотрим три примера, не вдаваясь в подробности конструкций, имея в виду только обозначения. Подчеркнем также некоторые неблагоприятные особенности бесконтактных выключателей.
На рис. 2.39,г (поз. 17) показан П-образный корпус выключателя, внутри которого находится электронная схема. При введении в зазор металлической пластинки М (которая прикреплена к контролируемому механизму) режим электронной схемы резко изменяется. В результате срабатывает выходное реле и производит необходимые переключения.
Выключатели такого рода надо обозначать по 18 (рис. 2.39,г), где желтый прямоугольник это электронная схема, а прямоугольник справа — выходное реле, рядом с которым показан его контакт. Провода, подведенные к изображению электронной схемы слева, — это электропитание. Вместо
выходного реле может быть включен логический элемент (см. § 2.12).
Конструктивное исполнение 17 далеко не всегда приемлемо. Так, например, П-образные выключатели нельзя применить для контроля движения рельсов на рольгангах. В этом случае необходима конструкция 19, при которой плоский выключатель расположен под рельсом. Ясно, что никаких пластинок к рельсу приделывать не надо (да это и невозможно), так как рельс сам воздействует на выключатель. Не следует, однако, думать, что у бесконтактных выключателей такого рода нет неблагоприятных особенностей. Они состоят в следующем
пульсации выпрямленного напряжения, питающего схему, должны быть сглажены;
нагрузка (сопротивление катушки реле или входа логического элемента) не может отличаться от значений, указанных в паспорте;
параллельно катушке реле необходимо включить диод, направленный таким образом, чтобы предотвратить проникновение в схему напряжения, индуктирующегося в катушке реле при закрытии выходного транзистора электронной схемы;
правильность работы бесконтактного выключателя зависит от наличия питания. А отсюда следует, что с позиций техники безопасности механические переключатели лучше бесконтактных. Более того, даже П-образные и плоские выключатели неравноценны, хотя их схемы совершенно одинаковы.
Это обстоятельство объясняется следующим образом. Плоский выключатель может срабатывать только при одном условии, а именно когда над ним (под ним или рядом с ним) находится предмет (например, рельс), положение которого контролируется. Но если питание выключателя нарушено, то это может быть воспринято как отсутствие контролируемого предмета, что опасно.
Рис, 2.40, Система обозначений выключателей кнопочных. К упражнению 2.16
У П-образного выключателя управляющая металлическая пластина имеет поводок. В зависимости от его конструкции пластина при наличии предмета может л и- б о входить в зазор выключателя, либо быть вне зазора. Если пластина входит в зазор, то ^электрические cвoйcтвa^^ плоского и П-образного выключателей одинаковы. Если же пластина при наличии предмета находится вне зазора свойства выключателей различны. Следовательно, нельзя механически, т. е. не взвесив возможных последствий, заменять плоский выключатель П-образным, и наоборот.
На рис. 2.39，дано изображение путевого выключателя, в котором использован магнитоуправляемый контакт — геркон. Контакт заключен в баллон. Подвижная часть контакта выполнена из ферромагнитного материала. Поэтому контакт
переключается под воздействием постоянного магнита (или электромагнита), когда он приближается к геркону.
В нашем примере к механизму прикреплен постоянный магнит. Когда механизм, перемещаясь, достигает нужной позиции, а именно той, в которой установлен геркон, его контакт срабатывает и включает п ромежуточное реле К1. Контакты реле К1 производят необходимые переключения.
Для герконов в стандарте нет специального обозначения. Но его можно легко построить. Для этого нужно стандартное обозначение контакта заключить в кружок — стандартное обозначение баллона, а рядом показать стандартное обозначение магнита. А так как магнит механически связан с контролируемым механизмом, то это полезно подчеркнуть с помощью кружка, характеризующего обозначения путевого выключателя. Именно так и сделано на рис. 2.39“ поз. 20.
Возвратимся к кнопочным выключателям. При их изображениях легко ошибиться, если не руководствоваться системой, которую легко понять, выполнив упражнение 2.16.
Упражнение 2.16
На рис. 2.40 кроме собственно обозначений показаны для облегчения пояснений зеленые и красные стрелки. Зелеными стрелками изображают направления воздействия на кнопку, красные стрелки показывают, что при этом происходит: замыкается контакт (рис. 2.40,0 и б) или размыкается (рис. 2.40,6 и г). Так, например, в поз. У и 2 на кнопку "давят" слева направо, в поз. 3 一 справа налево, в поз. 4 — снизу вверх, в поз. 5 — сверху вниз. Ясно, что "давят графнческм”, а в натуре, как бы ни была расположена кнопка, на нее либо нажимают (рис. 2.40,а и в), либо ее вытягивают (рис. 2.40,6 и г).
Ответить на вопросы. 1. Какие кнопочные выключатели изображены на рис. 2.40? 2. Почему не показаны поворотные выключатели? 3. Какая ошибка допущена в изображении, которое обведено волнистой линией? 4. Какой общий вывод следует из рис. 2.40?
Ответы
На рнс. 2.40 показаны, кнопочные выключатели с замыкающим контактом нажимные (рис. 2.40,с) и вытяжные (рис. 2.40,й>; с размыкающим контактом нажимные (рис. 2.40,в) и вытяжные (рис. 2.40,г).
Ошибиться при изображении поворотных выключателей нельзя, так как при любом расположении кнопки на чертеже изображение верно.
Обозначение верно (когда кнопку нажимают, размыкающий контакт размыкается), но направление красной стрелки показано ошибочно.
Нужно располагать изображение кнопки с такой стороны контакта, чтобы при воздействии на кнопку замыкающий контакт замыкался, а размыкающий — размыкался.
Переключатели
Стандарт устанавливает несколько обозначений переключателей, что дает возможность в каждом конкретном случае использовать то из них, которое наиболее наглядно.
Так, на рис. 2.41,а справа показан многопозиционный переключатель в фрагменте схемы измерения температуры в нескольких точках. Термометры сопротивления RK1 - RK5 можно поочередно присоединять к измерительному прибору (не показан) .В центре рисунка приведено примерное исполнение переключателя, а слева —его обозначение, еще употребительное, но в настоящее время отмененное.
На рис. 2.41,6 показан двухполюсный многопозиционный переключатель. У него две щетки — Щ1 и 恥；они механически связаны, но электрически изолированы.
Одна щетка переключает контакты 1-3, другая — контакты Г—Зг. Слева показано отмененное обозначение.
На рис. 2.41,в римскими цифрами обозначены: 1 — контакт, который в данной схеме не используется; штрих, его изображающий, короче штриха 11, Ш — изображение контактов, коммутирующих одну и ту же цепь в смежных позициях.
Если нужно показать безобрывное переключение, т. е. такое, при котором раньше замыкается следующий контакт, например второй, а затем размыкается предыдущий (в данном случае первый), то применяют обозначение по рмс. 2.41,г.
В ряде случаев конструкция переключателя обеспечивает определенную последовательность переключений. Чтобы ее отразить на схеме, пользуются приемом, который иллюстрирует рис. 2.41,0. На нем показано схематическое изображение привода четырехпозиционного переключателя, который обеспечивает переход от позиции / к позиции 4 и обратно. На это указывает красная дужка с двумя стрелками, направленными в разные стороны.
Рассмотрим пример. На рис. 2.41,е показан переключатель на пять независимых цепей, т. е. таких цепей, у которых нет общей точки (ср. с рис. 2.41,а, где к общей точке, образованной с помощью щетки, присоединяется один и тот же прибор). Щетка на рис. 2.41,е с помощью линии механической связи (штриховая линия) графически присоединена к приводу. Привод обеспечивает переход от позиции 7 к позиции 5 и далее к позиции /, на что указывает красная окружность со стрелкой. Обратное движение возможно только от позиции 3 к позиции 1 (см. зеленую стрелку).
Переключатели со сложной коммутацией изображают одним из следующих трех способов.
Первый способ иллюстрирует рис. 2.42,〃，где вместо схемы дана таблица.
Рис. 2.41. ПереключателиРис. 2.41. Переключатели
Рис. 2.41. Переключатели
Рис. 2.41. Переключатели
Из нее явствует, что в позиции 1 соединены провода а и б; в позиции 2 — провода 6, s и г; в позиции 3 провод а соединен с проводом 6, а провод в с проводом г. В промежуточной позиции 34 соединяются провода ^ и в. В позиции 4 - провода а и г. Благодаря наличию промежуточной позиции 34 обеспечивается безобрывное переключение.
Второй способ изображения того же переключателя в виде схемы приведен на рис. 2.42,6. Здесь жирные точки указы
вают на соединение. Например, в позиции 2 соединены провода б, в и г, а в позиции 4 — 〃 и 2.
По такому же принципу образовано обозначение вставки-переключателя с разъемными контактами (рис. 2.42,s). Здесь: XS — гнезда, ХР — штыри, а две параллельные линии указывают на механическую связь.
Третий способ изображения переключателей со сложной коммутацией, наиболее распространенный в схемах энергетических установок, показан на рис. 2.43. Коммутируемые цепи, обозначенные условно буквами а—г, могут быть расположены
Рис. 2.42. Переключатели со сложной коммутацией. Изображения по первому н второму способам .В став ка-пер включательРис. 2.42. Переключатели со сложной коммутацией. Изображения по первому н второму способам .В став ка-пер включательПозицияСоединены провода70一匹235-84а~гПозицияСоединены провода70一匹235-84а~гУпражнение 2.17Упражнение 2.17
Рис. 2.42. Переключатели со сложной коммутацией. Изображения по первому н второму способам .В став ка-пер включатель
Рис. 2.42. Переключатели со сложной коммутацией. Изображения по первому н второму способам .В став ка-пер включатель
Позиция
Соединены провода
7
0一匹
2
3
5-8
4
а~г
Позиция
Соединены провода
7
0一匹
2
3
5-8
4
а~г
Упражнение 2.17
Упражнение 2.17
либо горизонтально, как на рис. 2.43,а слева, либо вертикально (рис. 2.43,〃 в центре) .Позиции переключателя, условно обозначенные цифрами /-3, изображают штриховыми линиями, так как по смыслу это линии механической связи. Жирная точка (зеленая) на штриховой линии показывает, что в данной позиции контакт переключателя замкнут.
Схему переключателя обычно дополняют таблицей (рис. 2.43,«, справа). В таблице замкнутое положение обозначено крестом. Сравнивая таблицу со схемой, видим, что на них изображено одно и то же, а именно: контакт в цепи 〃 замкнут только в позиции 』;контакт в цепи б — только в позиции 3; контакты в цепях в и г — только в позиции 2.
Как видно из рис. 2.43,〃，проводники 〃一？ вблизи изображения переключателя имеют графические разрывы, хотя фактически провода к переключателю присоединены и разрывы осуществляются только на его контактах, но в схемах у мест графических разрывов нередко рисуют жирные точки (в книге — красные) и обозначают их цифрами (буквами, сочетанием букв и цифр). Чтобы понять, что именно обозначают эти точки и надписи вблизи них, обратимся к рис. 2.43,6. На нем сверху показан фасад переключателя, рукоятка которого может занимать позиции 口5°, О и +45°. Снизу приведено "монтажное изображениеиз которого ясно, что коммутирующие контакты в цепи лампы Н1 присоединены глежду контактами (выводами) для присоединения проводов / и 2; контакты в цепи лампы Н2 — между выводами 3 м 4; контакты в цепи лампы НЗ — между выводами 5 н 6, Теперь нетрудно понять, что красные точки на рис. 2.43,6 — это обозначения контактов, к которым присоединяют провода.
Закрепим полученные сведения и расширим их, выполнив четыре упражнения 2.17—2.20.
Обратившись к рис. 2.43, ответить на вопросы. 1. Что в таблице на рис. 2.43« обозначают буквы Л н /7? 2. На рнс. 2.43,в допущена неточность: в чем она состоит н как ее избежать? 3. На рис. 2.43,с имеются цифры 1,2 и 3. Эти же цифры есть на рис. 2.43,6—г. Одинаков ли нх смысл? 4. Соответствует ли таблица на рис. 2.43,г схеме и вообще нужна ли в данном случае таблица или же без нее ясно действие схемы?
Рис. 2.43. Переключатели со сложной коммута-цией. Изображение по третьему способу. К упраж-нению 2.17
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
Буква Л - левый контакт (вывод), буква 77- правый.
Неточность состоит в том, что между выводами 1-2, 3-4, 5-6 изображены размыкающие контакты, хотя к переключателям со сложной коммутацией понятия "замыкающий" и Мразмы- каю1цмйм неприменимы. Однако заводы-изготовители в своей информации иногда, приняв какую-то позицию переключателя за исходную.
показывают, замкнут нли разомкнут в ней коммутирующий контакт. Значительно правильнее между выводами вообще ничего не изображать. Но если нужно знать, что к ним присоединено, и это неясно из схемы, пользуются таблицей переключений.
На рис. 2.43,。 цифрами 1, 2 и 3 обозначены позиции переключателя. На рис. 2.43,6—2 эти же цифры имеют иной смысл: это порядковые номера контактов (выводов).
Схема таблице соответствует. В данном случае таблица не нужна, так как все ясно из схемы. Но без таблицы нельзя было бы ее составить.
На рис. 2.44 в двух вариантах показана одна и та же схема управления выключателем Q1 с помощью переключателя SAI
&)&)8)8)на две цепи (рис. 2.44,а). Переключатель трехпозиционный. Позиции +45° и —45° имеют самовозврат и используются для включения промежуточного контакта включения КМ1 и отключающего электромагнита YA1 привода выключателя соответственно. В поз. О рукоятка -переключателя фиксируется, а оба контакта (в поз. +45° и —45°) разомкнуты.
&)
&)
8)
8)
Схемы на рис. 2.44,6 и в по существу одинаковы. Однако они различаются способом изображения переключателя SA1. Оба изображения правильны. Но одно из них (рис. 2.44,6) применялось многие годы и не утратило значения, так как использовано во многих книгах, инструкциях и, что самое главное, в исполнительской документации, которую, как объяснено в § 1.3, нельзя перечерчивать. Но при одном из переизданий стандарта оно из него выпало. А знать и понимать это обозначение нужно.
Другой способ (рис. 2.44,6)предусмотрен нормативной документацией в некоторых отраслях и в настоящее время широко применяется, значит, и его нужно знать и понимать.
Ниже будут рассмотрены особенности
Рис. 2.44. Управление приводом масляного выключателя может быть выполнено трехпозииион- ным переключателем с самовозвратом. К упражнению 2.18
обоих способов, но прежде вспомним, что все обозначения для схем условны (они и называются условными). Это значит, что обозначения созданы, исходя из принятого условия. Если обозначение отвечает условию, то оно верно, а если противоречит —неверно.
Теперь возвратимся к рис. 2.44,6. Когда рукоятку переключателя поворачивают в поз. +45° — замыкается контакт в цепи промежуточного контактора КМ1. Но как только рукоятку отпускают, пружина возвращает ее в поз. О и контакт размыкается. Пружинный возврат в данном случае условились изображать, используя стандартное обозначение одностороннего движения (стрелка) с ограничением (черточка, перпендикулярная стрелке). Это обозначение отдельно показано в зеленом овале в верхнем левом углу рис. 2.44,6. Стрелка идет от поз. +45° (из которой осуществляется возврат) и "упнрается" в линию, изобра-
жающую позицию, в которую рукоятка возвращается.
Когда рукоятку поворачивают в поз. —45° — замыкается цепь отключающего электромагнита YA1. При отпускании рукоятки пружина ее возвращает в поз. 0.
Для изображения переключателя на рис. 2.44,8 принято другое условие, а именно: предполагается пружинный возврат из поз. +45° и —45° в поз. 0 и, следовательно, подчеркивать его, как сделано на рис. 2.45,6, н е нужно. А чтобы подчеркнуть фиксацию в поз. 0, к ней "присоединено" обозначение фиксирующего механизма в положении фиксации. Оно отдельно, в зеленом овале, показано в верхнем левом углу рис. 2.44,8.
Упражнение 2.18
Обратившись к рис. 2.44, ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 2.44,。？ 2. Можно ли по таблице переключений узнать, имеет ли переключатель самовозврат и каков он? 3. Откуда заимствованы цифры 1—4 у красных точек на схемах? Что они обозначают? 4. Как работает схема? 5. Зачем в цепи КМ1 н YA1 введены вспомогательные контакты Q1 привода выключателя?
Ответы
(не показан). Цепь КМ1 подготовлена, так как до тех пор, пока выключатель отключен, вспомогательный контакт Q1 в цепи КМ1 замкнут. В поз. — 45° образуется цепь отключающего электро магнита YA1. Его цепь подготовлена, так как до тех пор, пока выключатель включен, его вспомогательный контакт Q1 в цепи YA1 замкнут.
Вспомогательные контакты немедленно отключают КМ1 {YA1), как только завершается включение (отключение), предохраняя тем самым электро магниты привода, предназначенные для кратковременного включения, от повреждений длительным током.
Упражнение 2.19
(Рис. 2.45) рассматривает очень важную схему управления приводом масляного выключателя Q1 (не показан), при автоматическом отключении которого в ключается сирена НА1. Она будет работать до тех пор, пока дежурный не подтвердит получение сигнала, т. е. не заквитирует сигнал (от слова квитанция — подтверждение).
Особенность переключателя SA1 состоит в том, что у его рукоятки три позиции (+45°, Он— 45°), но четыре контактных положения, а именно： ''Включить'* (+45°), ''Включено** (6), "Отключить" (-45°) и ,эОт- ключено" (0). Таким образом, позиции 0 на рнс. 2.45,。соответствует не одна штриховая линия, как на рис. 2.43.6, а две. Кроме того, стрелка, указывающая на самовозврат, доведена от линии контактного положения "Включить" только до линии контактного положения ^Включено* (Т- е. до второй штриховой линии, если считать сверху), а стрелка от линии контактного положения "Отключить" доведена только до линии контактного положения "Отключено"— третья штриховая линия.
Работает схема следующим образом. При поворачивании рукоятки в позицию +45° образуется цепь, по которой срабатывает промежуточный контактор КЙ7 и в ключает масляный выключатель. При этом размыкаются вспомогательные контакты Q1. 1 и Qi ： 3、но замыкается контакт Q1.2, подготавливая цепь отключающего электромагнита YA1. После отпускания рукоятки контакт переключателя в цепи КМ1 размыкается, но контакт в цепи снрены НА1 остается замкнутым, благодаря чему подготавливается схема ее включения.
SA1
一，5。1
<
>2
5Д7 >6I <
>2<
1
0
А 0 ，
45°
1— —■—
■
」
KM1
%:J
力Q1：i\
KM1
Q7：2
4
Q7：3
QA1
■S
•♦+45°1-
丄0_>
О
<>2<
)¥<
^8
ё
-•-
—.—
-<—
—
——
Q7・N
1 КМ1
YA1
>3
5А2
2)
ГД 7
4
Номера контактов
J
4- 4-
0
7
2
X
『
4
X
5
6
X
7
8
貝
X
g
10
父
SAZ
8)
9°
SA1
S42
45。
-“5°
•7° SA2
Рис. 2.45. Необходимая схема переключений может быть создана путем использования в одной цепи не одной, а двух секций переключателя.
К упражнению 2.19
0-
При отключении выключателя от действия защиты (т. е. когда к перекл ючателю н е прикасаются) через контакт Q1 ： 3 (он замкнут) сирена включается. Чтобы ее отключить, нужно ''подтвердить отключение**, т. е. рукоятку переключателя перевести в позицию "Отключить” и затем отпустить. В результате этих действий контакт переключателя в цепи сирены разомкнется и останется разомкнутым.
На рис. 2.45,6 приведена эта же схема, но переключатель SA1 показан с фиксатором (г. е. по способу, подробно рассмотренному на рис. 2.44,в). Кроме того, линия 0 не раздвоена (как сделано на рис. 2.45 ,fl и в), поэтому точку в цепи сирены пришлось поместить не на штриховой линии 0 (что исказило бы смысл схемы), а н а д линией.
Несмотря на множество различных исполнений переключателей, среди них может не оказаться такого, какой нужен для схемы на рис. 2.45,4. В этих случаях неотатные люди за-
ни маются переделкой имеющегося переключателя под "свою схему**, а опытные не портят переключатель, а соединяют последов ательно (а иногда параллельно) два контакта и добиваются, таким образом, необходимого результата. Пример приведен на рис. 2.45,6, где один контакт в цепи сирены на рис. 2.45,0 заменен двумя контактами на рис. 2.45.в, но они соединены последовательно.
Ответить на вопросы. 1. Соответствуют ли друг другу схема переключателя SAi на рис. 2.45,« и диаграмма переключений на рис. 2.45,г? Схема переключателя SA2 на рис. 2.45,8 и диаграмма переключений на рис. 245Q? 2. Доказать, что цепь сирены на рис. 2.45,в подготовлена только в положении "Включено'', рассмотрев сначала
Номера
+30。
+ 45°
0。
一《5。
-90。
-735。
сек-
UjUU
контактов
刃
/7
Л
/7
刀
П
力
/7
刀
П
/7
刃
/7
I
7
2
Л
3
4
X
X
Ш
5
6
X
X
IT
7
8
X
р
g
10
X
X
и
11
12
X
X
Рис. 2.46. Вольтметровый переключатель. К упражнению 2.20
схему, а затем диаграмму переключений. 3. Объяснить, благодаря чему при отключении с помощью переключателя (а не от защиты) сирена молчит? 4. Чем объясняется, что при включении выключа- геля сирена может на мгновение в ключиться? 5. На рис. 2.45,6 точка нарисована над линией 0, а на рис. 2.45,〃 и в линия 0 "раздвоена". Случайно ли ее "раздвоение" или же оно имеет какой- пи бо смысл? 6. На диаграмме переключений SA1
изображен возврат (стрелки), а на диаграмме SA2 показан фиксатор. Нет ли здесь ошибки?
Ответы
Соответствуют (ср. положение жирных точек на схемах с крестами на диаграммах).
В позиции +45° замкнут контакт секции между выводами 7-8, но между выводами 9-10 разомкнут. В позиции "Включено" замкнуты контакты как между выводами 7-8, так и
между выводами 9-10. В позиции ''Отключено** контакт между выводами 9-10 замкнут, но между выводами 7-8 разомкнут Иными словами, цепь сирены подготовлена только в позиции ^Включено", что и требуется.
При отключении с помощью переключателя раньше размыкается его контакт в цепи сирены и только после этого замыкается контакт Q1:3.
На включение выключателя требуется некоторое время. Следовательно, контакт Q1 ： 3 размыкается не сразу после го го, как переключатель будет повернут в положение "Вклкянть".
"Раздвоение” линии, т. с. изображение всех контактных положений, имеет смысл. Во-первых, оно более полно отражает действительную схему переключателя и, во-вторых, исключает ошибки из-за неаккуратности вычерчивания, особенно при небольших размерах схемы, из-за которых точку можно отнести к любой из штриховых линий, между которыми она расположена.
Диаграмма на рис. 2.45,〃 соответствует изображению пружинного возврата, а на рис. 2.45,6 обозначению фиксирующего механизма: ошибки нет.
Упражнеиие 2ao
Рассмотрим включение вольтметра 匕 которым с помощью переключателя можно измерять фазные и линейные напряжения.
Ответить на вопросы. 1. Как обозначены секции, из которых набран переключатель? 2. Что обозначено буквами с и б? 3. Что должно быть написано на табличках, которые изображены на рис. 2.46、б зелеными прямоугольниками?
Ответы
Секции обозначены римскими цифрами I-VL
Буква 〃 - общая точка (перемычка), с которой могут, в соответствии с таблицей, соединяться контакты, присоединенные к выводам 1-6. Общая точка 6 относится к контактам с выводами 7—12.
В табличках должны быть написаны следующие обозначения фаз (/, 3, С) и нейтрали М + 90° А-В; +45° Л-С; 0 6-С; -45°/—%;-9 0° B—N; -135° C-N.
Предохранители и разрядники
Как предохранители, так и разрядники предохраняют электроустановки от повреждений. Предохранители отключают место, в котором возникло короткое замыкание, а в некоторых случаях, например в сетях освещения, предохраняют также электроустановки от перегрузки. Разрядники защищают изоляцию электроустановок от разрушения перенапряжениями в одних случаях внешними, например грозовыми, а в других — внутренними, возникающими внутри самой электроустановки в процессе коммутации; такие перенапряжения называют коммутационными.
Предохранители. На рис. 2・47,〃 приведено общее обозначение 1 предохранителя, т. е. такое обозначение, которое можно применять в любом случае. Если же требуется подчеркнуть особые свойства, то используют обозначения 2 и J - инер- ИЯонно-плавкий предохранитель, 4 или 5 — тугоплавкий, 6 — быстродействующий. Быстродействующи Г4И предохранителями защищают, например, полупроводниковые выпрямители выпрямительных установок.
В устройствах связи из-за того, что линии длинные и сечение проводников мало, значение тока КЗ сильно ограничено. Поэтому применение обычных предохранителей оказывается невозможным; их приходится заменять термическими предохранительными катушками 7. Термические катушки могут использоваться и в устройствах сигнализации, осуществляемых многожильными кабелями связи на большом расстоянии.
Для уменьшения размеров распределительных щитов иногда конструктивно совмещают предохранитель либо с выключателем, либо с разъединителем. Обозначения в ыкл ючател я-предохранител я и разъединителя-предохранителя приведены на рис. 2.56, поз. 46 и 22 соответственно.
Рис. 2.47. Предохранители и разрядники
Разрядники. Общее обозначение двухэлектродного искрового промежутка 8 показано на рис. 2.47,6. Там же приведено общее о бозначение разрядника И. Если нужно уточнить его тип, то применяют обозначения: 9 — разрядник шаровой; 10 - роговой; 12 - трубчатый; 13 — вентильный (отмененное обозначение 14 вентильного разрядника обведено волнистой линией); 16 — вакуумный; 17 — двухзлектродный ионный с газовым наполнением.
Газовое наполнение обозначено жирной точкой внутри изображения баллона (окружность)
Чтобы предотвратить массовый пробой изоляции и поражения людей при нарушении изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора, применяют пробивные предохранители 15. Пробивной предохранитель включают между нейтралью обмотки низшего напряжения (если обмотка соединена в звезду) и землей или между одним из фазных проводов и землей при соединении в треугольник. Пример дан на рис. 2.56, поз. 39.
28 Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы.
Измерительные приборы
Трансформаторы тока (рис. 2.48) могут быть изображены либо в форме I (обозначения 7, 3, 5, 7, 9), либо в форме II (2, 4, 6, 8, 10, 11). В любом случае первичную обмотку изображает черта с жирными точками —выводами. Без обозначения выводов первичная обмотка трансформатора тока "слилась" бы с изображением провода, в который она включена. Так, например, без обозначения выводов невозможно было бы понять, что в желтую фазу на рис. 2 51, который подробно рассмотрен ниже, включены три трансформатора тока — % 12 и 78.
Если необходимо, то показывают магнитопровод (на рис. 2.48, поз. 6, 10, 15 — зеленые линии).
Итак, на рис. 2.48: / или 2 — трансформатор тока с одной вторичной обмоткой — магнитопровод не показан, так как совершенно очевидно, что они один; 3 или 4 — трансформатор тока шинный нулевой последовательности с катушкой подмагничивания (черная); 5 или 6 — трансформатор тока с одним магнитопроводом и двумя вторичными обмотками; 7 или 8 — трансформатор тока быстронасыщающийся, на что указывает ломаная линия (красная). Магнитопровод не показан, так как ясно, что он есть; 9, 10 или 11 - трансформатор тока с двумя магнитопроводами и двумя вторичными обмотками, т. е. каждая из них имеет свой магнитопровод (?0). При наличии нескольких магнитопроводов их допускается не изображать (11),
Трансформаторы напряжения обозначают так же, как силовые трансформаторы. Так, на рис. 2.48 13 — двухобмоточный трансформатор в однолинейном, а /4 — в многолинейном обозначениях. Но эти обозначения не всегда удобны. В них,
d>匸
1 2 .
• • •• • •
или
C> I匸
g I io 7?
например, невозможно показать распространенное соединение двух трансформаторов в открытый треугольник. В этом случае необходимо применить обозначение 75. Пример его использования иллюстрирует рис. 2.51, где в открытый треугольник соединены трансфор маторы напряжения 6Mz
Шунты применяются при изменении силы постоянного тока. Если шунт находится внутри прибора (а он всегда есть), то его отдельно не показывают, так как он является частью прибора. Но в ыносной шунт, необходимый при измерении больших токов, на схемах надо показывать, используя обозначение 7 2 (рис. 2.48). Заметьте, никаких точек (выводов шунта) изображать не надо.
Добавочные резисторы 16 (рис. 2.48) изображают так же, как резистор постоянный. Это обозначение необходимо, чтобы показать в н е ш н и й добавочный резистор к вольтметру, осциллографическому гальванометру напряжениялампе, одним словом, во всех случаях, когда напряжение сети выше напряжения, на которое рассчитан прибор (лампа).
Измерительные приборы в схемах показывают более или менее подробно. Обычно
Рис. 2.48. Измерительные трансформаторы, шун-ты, добавочные резисторы
ограничиваются обозначениями очертаний, которые подчеркивают: 1 — прибор показывающий; 2 — регистрирующий; 3 — интегрирующий (счетчик), 4 — показывающий и регистрирующи й (рис. 2.49,〃)・ В изображения вписывают буквенные обозначения единиц измерения или измеряемых величин. Например, на рис. 2,49,0： 6 — показывающий амперметр; 7 — регистрирующий вольтметр; 8 一 счетчик ватт-часов; 9 — счетчик вольт-ампер- часов реактивных.
Если нужно указать характеристи- к у отсчетного устройства прибора, то в его обозначение вписывают так называемый классифицирующий символ. Например, на рис. 2.49,а 5 — это вольтметр (Ё) с цифровым отсчетом, а на рис. 2.49,6 10 — регистрирующий (квадрат) и показывающий (окружность) амперметр (/) с непрерывной регистрацией.
Иногда целесообразно изображать о б- мотки приборов. Тогда для токовых обмоток используют обозначения, приведенные на рис. 2.49,в, а для обмоток напряжения —на рис, 2.49,г. Здесь 11 — обмотка токовая (две полуокружности),
Рис. 2.49. Система построения обозначений условных графических измерительных приборовРис. 2.49. Система построения обозначений условных графических измерительных приборов
Рис. 2.49. Система построения обозначений условных графических измерительных приборов
Рис. 2.49. Система построения обозначений условных графических измерительных приборов
а 76 — обмотка напряжения — три полуокружности; 12 (17)— обмотка секционированная с отводами; 13 (/8) — обмотка секционированная переключаемая (стрелка) .Обратите внимание: обозначения в виде полуокружностей применяют только в схемах, выполняемых разнесенным способом. В примере 21 на рис. 2.49Q к трансформатору тока ТА1 присоединены токовые обмотки амперметра Л и ваттметра W, а к желтой и к красным фазам — обмотка напряжения ваттметра W.
Если нужно изобразить в з а и м н о е р асположение обмоток, то в контур прибора (его рисуют крупнее) помещают изображение измерительного механизма. Измерительный механизм обозначают окружностью, перечеркнутой линиями. Толстая линия — то
ковая обмотка, тонкая — обмотка напряжения. Следовательно, 14 на рис. 2.49,в — это измерительный механизм амперметра, а 19 (рис. 2.49,г) — вольтметра. Сочетание изображений измерительного механизма и контура прибора дает его полное обозначение. Таким образом, /5 — амперметр, а 20 — вольтметр.
Важные замечания. 1。 Обозначения 15 и 20 применять не следует, так как у амперметра и вольтметра есть одна-единственная обмотка. Нужно пользоваться более простыми обозначениями, например, 6Hz
В некоторых книгах, в том числе и в учебниках, изображают не приборы, например 75, 20, 23 и 25, а только их измерительные механизмы 14, 19. 22 и 24 соответственно.
Лого метры (измерители отношений) не имеют возвратных пружин. Противодействующий момент в них создается электрическим путем, поэтому даже в простейшем случае логометр имеет не одну, а две об-
Рис. 2.50. Логометры, гальванометр, синхроноскоп (а), осциллоскопы и осцилло графы (б), датчики измеряемых неэлектрических величин (в)Рис. 2.50. Логометры, гальванометр, синхроноскоп (а), осциллоскопы и осцилло графы (б), датчики измеряемых неэлектрических величин (в)
Рис. 2.50. Логометры, гальванометр, синхроноскоп (а), осциллоскопы и осцилло графы (б), датчики измеряемых неэлектрических величин (в)
Рис. 2.50. Логометры, гальванометр, синхроноскоп (а), осциллоскопы и осцилло графы (б), датчики измеряемых неэлектрических величин (в)
мотки. При отсутствии тока стрелка исправного логометра может занимать любое положение, так как у логометра нет пружины, устанавливающей стрелку на нуль.
Логометры применяются, например, в мегаомметрах, благодаря чему мегаомметр правильно измеряет сопротивление даже при значительных изменениях частоты вращения (скорости) рукоятки. (Чем медленнее вращают рукоятку, тем меньше ток, проходящий через рабочую обмотку, но в такой же мере уменьшается ток во второй обмотке, создающий противодействующий момент. При быстром вращении рукоятки увеличиваются токи и в рабочей, и в противодействующей обмотках. Но в любом случае отношение моментов сохраняется практически неизменным.)
Примеры обозначений тогометров даны на рис. 2.50,с, где 1 - омметр С, 2 - фер- родинамический частотомер №, 3 — электродинамический однофазный фазометр 屮.
Гальванометры, синхроноскопы, осциллоскопы и осциллографы. Обозначения гальванометра 4 и синхроноскопа 5 приведены на рис. 2.50,〃, а осциллоскопа 6 (для визуальных наблюдений) и осциллографа 7 (для регистрации, т. е. для записи) —на рис. 2.50,6.
Осциллоскопы и осциллографы присоединяют с помощью осциллографических гальванометров тока или напряжения — обозначение 8 на рис. 2.50,6 и мгновенной мощности 9. Отмененные обозначения 10 и 11 обведены волнистой линией. Заметим, что осциллографические гальванометры раньше называли шлейфами.
Датчики измеряемых иеэлектрических величин (другой термин — первичные измерительные преобразователи) в общем случае изображают по 12 см. рис. 2.50,в).
Рис. 2.51. Применение обозначений измерительных приборов. К упражнению 2.21
Это обозначение может быть конкретизировано. Например, 13 - датчик температуры, на что указывает буква f°, 14 — датчик, преобразующий давление р в пропор- 1хиональный его значению ток 7 и т. п.
Естественно, что датчик должен быть присоединен. Следовательно, нужно изобразить провода. В качестве примера на рис. 2.50,6 показаны терморегулятор 15 с термопреобразов ателем (термопарой) ВК1 и выходом на катушку реле К1. Обозначение этого датчика разделено диагональю на две части. В верхней написана буква Е° (температура), а в нижней показан знак, характеризующий ступенчатое регулирование.
Упражнение 2.21
На рис. 2.51 даны примеры присоединения разнообразных измерительных приборов. Схема учебная, ряд деталей, не имеющих отношения к рассматриваемому вопросу, в ней опущен. На схеме показан участок электрической сети, состоящей из шин /, выключателя 5, трансформатора 22, выпрямителя 31, выключателей автоматических 23 и 36.
Ответить на вопросы. 1. Какие измерительные трансформаторы напряжения изображены на схеме, как они соединены и защищены? Для чего заземлена общая точка их вторичных обмоток? 2. Какие приборы присоединены к трансформаторам напряжения? 3. Какие измерительные трансформаторы тока изображены на схеме, что к ним присоединено? 4. Почему амперметр 13 присоединен ко вторичной обмотке трансформатора тока, а амперметр 27 к шунту 24? 5. Почему вольтметр 16 присоединен без добавочного резистора, а вольтметр 34 через добавочный резистор 32? 6. Какие осциллографические гальванометры изображены на схеме и как они включены?
Ответы
Однофазные трансформаторы напряжения 6 и 7 соединены в открытый треугольник и защищены предохранителями. Заземление общей точ
ки вторичных обмоток — мера электро безопасности.
Вольтметр 16, счетчик киловатт-часов (К Wh) 15, осциллографический гальванометр 28, реле напряжения (U) 33.
Шинный трансформатор тока 2 или 3 нулевой последовательности с катушкой подмагничивания, питающий катушку реле 4. Включение катушки подмагничивания не показано. Быстро- насыщаюцщйся трансформатор тока 9 (или 8), питающий катушку токового реле 10. Трансформатор тока 12 (или 27) с одной вторичной обмоткой, к которой присоединен амперметр 13. Трансформаторы тока 17 и 18 (или 20, или 27) с двумя магнитопроводами и двумя вторичными обмотками. Каждая пара обмоток соединена в неполную звезду с заземленной общей точкой. Одна пара вторичных обмоток питает катушки реле 14, а другая — токовые цепи счетчика 15 или 19.
Амперметр 13 измеряет силу переменного тока, амперметр 27 — постоянного.
Добавочный резистор вольтметра 16 находится внутри прибора. Напряжение, на которое рассчитан по казывающий и регистрирующий вольтметр 34 или，35 с непрерывной записью, меньше напряжения сети, в которую он включен, поэтому и потребовался добавочный резистор 32、
Осишито графически 访 гальванометр 25 мгно~ венной мощности, токовая обмотка которого введена в рассечку провода (понятно, не непосредственно, а через встроенный шунт, но его не показывают), а обмотка напряжения — через добавочный резистор 30. Гальванометр тока 26. Гальванометр напряжения 28 с добавочным резистором 29.
Сигнальные приборы, лампы,фотоэлементы, сельсины
Сигнальные приборы^лампы, фотоэлементы
Сигнальные приборы. На рис. 2.52,а показаны: общее обозначение звонка /; звонки: постоянного тока 2; переменного тока 3; одноударный звонок 4; зуммер 5; сирена 6; гудок, сигнальный рожок 7; ревун 8.
Лампы накаливания (рис. 2.52,6). Общее обозначение ламп накаливания освети-
Рис. 2.52. Сигнальные приборы, лампы, фотоэлементы
тельной и сигнальной 9 или 10. Здесь крест обозначает видимое излучение. Если нужно подчеркнуть, что излучение инфракрасное, то рядом с изображением лампы пишут IR (не показано).
Обратите внимание: по отмененному стандарту в изображении сигнальных ламп секторы допускалось зачернять (см. обозначение 11). В настоящее время их не зачерняют. Но если нужно указать цвет лампы, то используют надписи: С2 — красный, С4 — желтый, С5 — зеленый, Сб — синий, С9 — белый. Следовательно, на рис. 2.52,6 лампа 12 синего цвета, так как рядом с ее изображением написано С6.
Г азо разрядные лампы. Примеры обозначений газоразрядных ламп даны на рис. 2.52,в и д. Здесь: 13 — лампа тлеющего разряда (неоновая лампа), а 74 — пускатель (стартер) для люминесцентных ламп.
Общее обозначение 17 осветительной и сигнальной газоразрядной лампы с двумя выводами приведено на рис. 2.52,д. Это лампа низкого давления, на что указывает одна точка. Обратите в нимание: по отмененному стандарту точку располагали иначе (ср. современное обозначение 17 с отмененным /8).
На рис. 2.52Q даны примеры обозначений газоразрядных ламп с простыми электродами (черта анод, кружок — катод). Здесь: 20 — лампа высокого давления (на что указывают две точки) ультрафиолетового излучения, обозначенного буквами UV, а 21 — лампа сверхвысокого давления (три точки) с флуоресценцией — буквы FL.
В обозначениях ламп могут встретиться буквы, характеризующие газовое наполнение: Ne — неон; Хе — ксенон; Na — натрий; Hg — ртуть; I — иод.
На рис. 2.52,д, поз. 19 дан пример включения осветительной газоразрядной лампы 77 с пускателем /4,где LL1 — дроссель.
Фотоэлементы электронный 15 и ионный 16 обозначают, как показано на рис. 2.52,г.
Сельсины
Общее обозначение / сельсина дано на рис. 2.53,4. Заметьте: концентрические окружности в данном случае н е являются обозначениями ротора и статора.
Для конкретных типов сельсинов вместо знаков ZZ вписывают так называемые классифицирующие символы, где первая буква С означает управление; Т — угол поворота; R — решающее уст-
ройство. Вторая буква: Д — дифференциальный ;R — приемник; Т — преобразователь; X — датчик; В — с поворотной статорной обмоткой. Следовательно, на рис. 2.53,〃 2 — это датчик (X), а 3 — приемник (R) угла поворота (7}; они соединены трехпроводаой линией связи, т. е. тремя проводниками.
Сельсины могут иметь контактные кольца —это контактные сельсины, но могут и не иметь колец.
Сельсины без контактных колец называются бесконтактными.
Сельсины могут изображаться в двух формах — I и II.
Обозначения контактных сельсинов иллюстрируют рис. 2.53,6 и в.
Сельсин-датчик расположен, например, слева, а сельсин-приемник — справа. Так, на рис. 2.53,6 обмотка возбуждения расположена на статоре, а трехфазная обмотка синхронизации, соединенная в звезду, находится в пазах, равномерно распределенных по окружности ротора. Для вывода ее концов ротор имеет три контактных кольца. На рис. 2.53,6 4 — обозначение в форме I, 5 — в форме П.
На рис. 2.53,8 показаны сельсины, у которых однофазные обмотки возбуждения расположены на явно выраженных полюсах роторов, а трехфазные обмотки синхронизации соединены в звезду и расположены в пазах окружностей статоров. Обозначение 6 — в форме 1, 7 — в форме II. Для выводов обмотки возбуждения ротор имеет два кольца.
Дифференциальный сельсин 9 (рис. 2.53,г) с обмотками, соединенными в звезду, изображен в середине схемы. Он соединен с двумя датчиками 8 и 10 (передача Л слева, передача Б справа).
Угол поворота дифференциального сельсина соответствует разности углов, на которые повернуты роторы датчиков.
Рис. 2.53. Сельсины
Усилители, стабилизаторыУсилители
В электроустановках широко применяются различные усилители. Рассмотрим обозначения условные графические наиболее распространенных из них.
Усилители электромашинные с поперечным потоком и несколькими, например тремя, обмотками управления обозначают по 7, а с продольным потоком — по 2, как показано на рис. 2.54,〃.
Усилители ламповые. Основа усилителя лампового — трехэлектродная лампа
2324
Рис. 2.54. Усилители
(триод): 3 — прямого накала и 4 — косвенного накала (рис. 2.54,6). Обозначения составлены из сочетаний обозначений: Б - баллона электровакуумного прибора, Л анода, К — катода, С — сетки и 77 — подогревателя.
Усилители магнитные (рис. 2.54,6)состоят из рабочих и управляющих обмоток и магнитопроводов. Обмотку 5 обозначают полуокружностями, количество и направление выводов которых не устанавливается. Жирная точка указывает начало обмотки. Однако прн изображении усилителей разнесенным способом рабочую обмотку 6 изображают двумя, а управляющую 7 — тремя полуокружностями. О б-
ратите внимание: отмененный в настоящее время стандарт допускал рабочую обмотку изображать в 2—3 раза толще, чем управляющую.
Магнитопровод 8 — ломаная черта. Она должна пересекать изображение обмоток. Заметьте, по отмененному стандарту для магнитопровода магнитного усилителя специального обозначения не было; его изображали чертой, т. е. так же, как магнитопровод трансформатора.
Если нужно отразить характер намагничивания, то применяют обозначения 9 и 10. Обозначение 9 указывает на п рямоугольную петлю гистерезиса, 10 — на непрямоугольную.
Общее обозначение усилителя магнитного —11. Это обозначение новое.
Рассмотрим типи*1ные примеры. Так, 12 — усилитель с двумя последовательно соединенными рабочими обмотками и с двумя встречно-включенными секциями управляющей обмотки. Рабочая обмотка — переменного тока (〜)； управляющая — постоянного тока (—). Другой пример — 13 изображает усилитель с двумя рабочими и общей управляющей обмотками и прямоугольной петлей гистерезиса. Третий пример ~ 14 — усилитель трехфазный с тремя рабочими и четырьмя управляющими обмотками. Каждая рабочая обмотка охватывает один магнитопровод, управляющие обмотки - все три магнитопровода.
Усилители полупроводниковые (рис. 2.54,г). Основой усилителя служит транзистор — полупроводниковый прибор, представляющий собой пластину кремния или германия, состоящую из трех областей. Две крайние области всегда обладают одинаковым типом проводимости, а средняя — противоположной проводимостью. Транзисторы, у которых крайние области обладают электронной проводимостью, а средняя —дырочной, являются транзисторами NPN-тиш (в ряде книг тип проводимости обозначают не прописными N и Р, как в ГОСТ на обозначения условные графические, а строчными буквами р и п). Транзисторы, у которых крайние области обладают дырочной, а средняя электронной проводимостями, являются транзисторами /WP-типа. Полярности включения транзисторов NPN и PNP различны.
Смежные области, отделенные друг от друга А^-переходами, называются эмиттером, базой и коллектором.
Эмиттер — область, испускающая (эмиттируюшая) носители зарядов (электронов в транзисторе NPN}; коллектор— область, собирающая носители зарядов; б а з а — средняя область, основание.
Элементы полупроводниковых приборов: 15 — область между проводниковы
ми слоями с различной электропроводностью; 16 — Р-эмиттер с ^областью; 17 — TV-эмиттер с Р-областью (рис. 2.54,г). Корпус транзистора — окружность — допускается не изображать, если смысл изображения не меняется и если корпус не исполь^ зуется для электрического соединения.
Рассмотрим примеры: 20 — транзистор типа PNP, 22 — типа NPN, Сравнивая 20 и 21, видим, что транзисторы допускается показывать в зеркальном изображении.
Упрощенные обозначения любых усилн- телей иллюстрирует рис. 2.54,0. Усилитель обозначен прямоугольником, в который вписан треугольник — 18 или знак "больте" — /9. В обозначение усилителя с повышенной нагрузочной способностью вписывают два треугольника > > или два знака » (не показано). К прямоугольникам подводят столько проводников, сколько требуется в каждом конкретном случае.
В схемах устройств связи усилители обозначают по 23 или 24.
Более подробные сведения о принципах построения обозначений элементов, выполняющих физические преобразования сигналов, приведены в § 2.12. Там же рассмотрены обозначения специальных усилителей (суммирующих, интегрирующих, дифференцирующих) для аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машин.
Стабилизаторы
Многие электротехнические устройства требуют поддержания напряжения на заданном уровне с небольшими отклонениями, т. е. его стабилизации. Общеизвестный пример —телевизор. Есть и другие причины, требующие стабилизации напряжения, а иногда и тока. Так, при повышенном напряжении резко снижается срок службы многих изделий. Другой пример: изменения напряжения изменяют характеристики
砂 67<?砂 67<?
砂 67<?
砂 67<?
Рис, 2.55. Стабилизаторы
полупроводниковых приборов, что может расстроить работу ответственных устройств автоматики и вычислительной техники. Наконец, в устройствах контроля технологических параметров часто значение контролируемого параметра преобразуется в пропорциональное ему напряжение, которое затем ср авнивается с опорным напряжением. Ясно, что опорное напряжение не должно изменяться. Можно привести и другие очень важные причины, требующие стабилизации напряжения.
Стабилизация достигается многими способами. Здесь рассматриваются обозначения в схемах наиболее употребительпых стабилизаторов.
Стабилизатор феррорезонансный (рис. 2.55,〃)может быть обозначен так же, как трансформатор 7 с нелинейным регулированием. Кроме того, его позиционное обозначение укажет на то, что это стабилизатор.
Если же есть причины, чтобы показать более подробно внутренние соединения, то
это может быть сделано, например, так, как показано на рис. 2.55,〃，поз. 2. Здесь изображены два трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно (точки, обозначающие начала обмоток, расположены с одной стороны), а вторичные обмотки — встречно (точки расположены с разных сторон). Кроме того, обозначено нелинейное регулирование — ломаная красная черта.
Стабилизаторы по л у про во дни ков ые — стабилитроны (диоды лавинные выпрямительные) односторонний 3 и двусторонний 4 (рис. 2.55,6).
Стабилизатор ионный (стабилитрон) показан на рис. 2.55,6, Здесь Л — анод, К - катод, Г — обозначение газового наполнения.
Упрощенные изображения любых стабилизаторов иллюстрирует рис. 2.55,г, где 6 — стабилизатор (буквы ST9 перед которыми нарисована звездочка), 7 — стабилизатор напряжения, на что указывает буква U 8 — стабилизатор тока (/). Обратите внимание: звездочка (* ) перед буквенным обозначением указывает на то, что стабилизатор является нелогическим элементом (подробнее см. § 2.12).
К прямоугольнику подводят столько проводов, сколько требуется в каждом конкретном случае.
Аппаратурараспределительных устройств
На рис. 2.56 приведена однолинейная схема с примерами изображений наиболее распространенной аппаратуры распределительных устройств. Некоторые характерные участки схемы показаны в трехлинейных обозначениях. Устаревшие, но распространенные обозначения обведены синей волнистой линией. Обратим внимание читателей на то, что схема явно неправдоподобна, хотя ошибок в ней нет. Дело в том, что она
преследует единственную цель — сопоставить условные обозначения разнотипной аппаратуры и показать, как ее можно изображать. Поэтому собраны разнообразные сочетания аппаратов, а чтобы не загромождать схему и не отвлекать внимание читателей от рассматриваемого вопроса, некоторые разъединители, заземления и т. п. опущены. Кроме того, одно и то же показано разными способами, например в зеркальном изображении, чего в настоящих схемах не делают.
Итак, подстанция Л получает питание по вводу 35 кВ (рис. 2.56,〃). Рассматривая схему начиная с ввода, видим заземляющий разъединитель 2, ножи которого присоединены к "земле" 7, и линейный разъединитель 3. Линейный и заземляющий разъединители одновременно включать нельзя, поэтому они взаимно сблокированы. Но блокировка на схеме не показана. Дело в том, что блокировку между разъединителями иногда изображают штриховой линией. Но это не совсем строго, так как штриховая линия указывает на механическую связь, т. е. совместное управление, а в данном случае имеет место не совместное управление, а его противоположность, а именно запрет совместного управления.
Далее следуют: отделитель 4 одностороннего действия, короткоразмыкатель 5, вентильный разрядник 6. Заметьте: обозначение вентильного разрядника изменилось. Старое обозначение обведено синей волнистой линией. При срабатывании защиты трансформатора 7 или шин подстанции А автоматически включается коротко- замыкатель и через свой корпус создает искусственное короткое замыкание мещху двумя фазами и "земле*', что отчетливо видно в многолинейном изображении. В результате короткого замыкания отключается выключатель, через который получает питание ввод 35 кВ с другой подстанции.
Двухобмоточный трансформатор 7 (обмотки которого соединены в звезду и тре
угольник) со стороны 10 кВ присоединен через трехполюсный выключатель 10 высокого напряжения масляный, электромагнитный или любого другого исполнения — обозначение выключателя от этого не изменяется. Выключатели ?0, 72 и /3, трансформатор напряжения 8 с предохранителем 9 смонтированы на выкатных тележках. На это указывает обозначение 11 разъемного соединения. Обратите внимание: многолинейное обозначение разъемного соединения изменилось; отмененное обозначение обведено синей волнистой линией. Обмотки трансформатора напряжения соединены в звезду с выведенными нейтральными точками. Нейтральные точки заземлены.
В линию № 1 с выключателем 12 введен реактор 14.
Подстанция Л через выключатель 13 по кабелю 16 питает подстанцию Б. Кабельная муфта изображена треугольником 15.
На рис. 2.56,6 видны кабель 76, заземляющий разъединитель 77, линейный 19 и шинный 23 разъединители, выключатель 20 и две секции шин I и 11 с секционными разъединителями 27 и 28.
К шинам секции / присоединены: заземляющий разъединитель 26, разъединители- предохранители 22 и 29 линий № 2 и № 5 соответственно и трансформатор 37. Трансформатор со стороны высшего напряжения защищен предохранителями 33 и присоединен через в ыключател ь-разъединитель 30. Нейтраль обмотки низшего напряжения (380/220 В) глухо заземлена, и к ней присоединена нейтральная шина N. В фазные провода введен выключатель автоматический 42.
От шин 380/220 В отходят линии № 6—9. Трехпроводная линия № 6 имеет выключатель 41 и защищена предохранителями 36. Четырехпроводная линия № 7 (три фазы и нейтральный провод) защищена выключателем автоматическим 44. Линия № 8 четырехпроводная с выключателем 45 и предохра-
16 I См戶〃с. 2.55产
Подстанция 6 №Z
\ 30
\23
砂
、79
20
(]
Y
О
36
220/127 В
№ 7。
№9
№5
№6
33
T2
)57
/00 кВ・4 0/0?23—0?13кВ
伽。/ / ^7 4
39
>1——I»
380 F
Рис. 2.56. Аппаратура распределительных устройств
ните л я ми 48 в фазных проводах. Линия № 9 четырехпроводная с выключателем- предохранителем 46. Обратите внимание: в четырехпроводных линиях коммутационные и защитные аппараты введены только в фазные провода. Нейтральные (по старой терминологии ,5нуле- вые,?) провода непосредственно присоединены к нейтральной шине Y
Вольтметр 35 присоединен через предохранитель 40.
К секции II шин 10 кВ присоединены линии № 3 и 4, разрядник 32 и трансформатор 38. Линия № 3 со сдвоенным реактором 18 включена через выключатель 21 и шинный разъединитель 24; линия № 4 — через выключатель-разъединитель 25.
Трансформатор 38 присоединен через выключатель-разъединитель 31 и защищен со стороны 10 кВ предохранителем 34, а со стороны НН — выключателем автоматическим 43. Нейтральная точка обмотки НН присоединена к "земле” через пробивной предохранитель 39.
Линия №10 присоединена через четырехполюсный рубильник 47, но предохранители 49 введены только в фазные провода.
Важное замечание. На рис. 2.56 все коммутационные аппараты (выключатели, разъединители) показаны в отключенном положении. В отключенном положении показаны также заземляющие разъединители, короткозамыкатели и отделители, хотя во многих проектах и даже в книгах по установившейся традиции их иногда изображают во включенном положении. Но это отступление от общего правила необходимо оговорить на чертеже.
Однако на оперативных схемах, т. е. на таких схемах, которыми пользуется оперативный персонал, например дежурные диспетчеры, дежурные по сетевым районам и т. п.. а также в схемах, которые служат для расчета режимов, т. е. в обоснованных случаях, коммутационные аппараты изображают в рабо
чем положении для выбранного, например для рабочего, режима. Пример оперативной схемы дан ниже при рассмотрении упражнения 2.23.
Упражнение 2.22
Ответить на вопросы. 1. На рис. 2.56,а показаны короткозамыкатель 5 и отделитель 4. В стандарте таких обозначений нет. Можно ли на этом основании считать, что эти обозначения противоречат стандарту? 2. Обозначений выключателей высокого напряжения 10, 12 и /3, а также кабельной муфты 15 в стандарте нет. На каком же основании эти обозначения применены, и почему их в схемах не поясняют? 3. В каком положении изображены выключатели 10, 12 и 13: включено нли отключено? 4. Что обозначает надпись у шин ”3 〜10 кВ"? 5. Почему на рнс. 2.56,6 у изображения шин секции / нет надписей, у шин секции II написано только "10 кВ", а надпись "3 〜"опущена? 6. Ножи разъединителя 26 направлены вниз, а разъединителя 27 — вверх. Аналогично ножи разъединителя 23 направлены влево, а разъединителя 24 — вправо. Не является ли такой разнобой в изображениях нарушением стандарта? 7. В обозначении 25 есть две окружности: черная и красная. Что обозначает каждая из них? 8. Что обозначает красная окружность в изображении выключателя 42? Почему такой окружности нет в обозначении 45? 9. Что обозначают красные черточки, пересекающие обозначения шин н проводов? 10. Почему на линии № 8 над изображением предохранитепей три черточки, а внизу, на отходящей линии - четыре? 11. Линия № 7 кабельная или воздушная? 12. Что обозначают две параллельные красные линии в трехлинейном обозначении выключателя-предохранителя 46? 13. Сколько предохранителей 48: один, два, три или четыре? 14. Рассматривая в линии № 9 узел, обведенный кружком, объясните, правильно ли он выполнен. 15. Как надо понимать "обход предохранителяэ, в линии № 10? Сколько полюсов у выключателя 47? Не противоречит ли это общему правилу, запрещающему вводить коммутационные аппараты в нейтральный провод? 16. У изображения трансформатора 37 есть надпись Т2. Чем она является? 17. У изображения трансформатора 38 есть надпись **100 кВ-А, 10/0,23 - 0,13 кВ”. Как ее расшифровать и не противоречит ли она надписи у шин "220/127 В**? Допустимо ли непосредственно на схемах указывать параметры ее элементов, в нашем примере
номинальные данные трансформатора? 18. Можно лн по обозначению 32 судить о типе разрядника?
Ответы
Обозначения короткозамыкателя 5 и отделителя 4 построены по системе, предусмотренной стандартом, т. е. как сочетание двух стандартных обозначений — обозначения разъединителя и одностороннего направленного движения (красная стрелка). Следовательно, обозначения короткозамыкателя и отделителя не противоречат стандарту и не требуют дополнительных пояснений.
Обозначение выключателя высокого напряжения (квадрат) установлено **У казаниями методическими по применению государственных стандартов ЕСКД в электрических схемах комплектных устройств и схемах технологического контроля н автоматики энергетических объектов'*. Обозначение кабельной муфты соответствует стандарту СЭВ (СТ СЭВ 160—75).
Выключатели отключены. Однако на оперативных схемах, а также на схемах, отражающих выбранный для расчета режим (см. упражнение 2.23), изображения отключенных выключателей зачерняют.
Три шины (3) переменного тока (〜)， линейное напряжение 10 кВ.
И без надписей все ясно, а надпись 10 кВ и три черточки лишние. Действительно, подстанция Б получает питание от шин подстанции Л, значит род тока, число шин н напряжение на обеих подстанциях одинаковы.
Коммутационные аппараты можно изображать как угодно, смысл от этого не изменяется. Но в практических схемах стараются избежать разнобоя в расположении изображений.
Черная окружность обязательна. Именно она отличает изображение выключателя-разъединителя от обозначения просто разъединителя. Красная окружность не обязательна. Здесь она указывает, что допустимо изображать коммутационные аппараты тремя равноценными способами, а именно: без кружка в "условном шар- нире”，с кружком, н точкой (см. выше пояснения к рис. 2.27,6 и в).
В изображении выключателя 41 красная окружность подчеркивает отсутствие самовозврата, что характерно для аппаратов с ручным приводом. Но при изображении выключателей 45 н 47 этой окружности нет, так как и без нее очевидно, что контакты выключателей самовозврата не имеют.
Число проводов (шин).
К предохранителям 48 подходят три провода (три фазы), а в линию № 8 уходят четыре провода: три фазных и нейтральный.
Линия № 7 воздушная. Если бы она была кабельной, то была бы изображена кабельная муфта — треугольник (см., например, изображение кабельной линии ?6).
Две параллельные линии изображают механическую связь.
Три. На это указывают три черточки на изображении проводов, подходящих к изображению предохранителя.
Правильно. Точка — это при соединение одного провода к нейтральной шине % а в том месте, где точки нет, этот же провод графически сливается (но не соединяется!) с тремя фазными проводами.
В нейтральный провод предохранители вводить нельзя, поэтому показан обход: провода разветвляются —трн из них проходят через предохранитель, а ниже предохранителя провода сливаются. Есть, однако, случаи, когда в нейтральный провод вводят нож выключателя. Это не противоречит правилам при соблюдении следующих двух условий: а) нейтральный н фазный провода отключаются одним и тем же многополюсным выключателем; б) нейтральный провод не используется в качестве зануляющего. Три полюса.
Надпись 72 — позиционное обозначение трансформатора.
Надпись указывает номинальные данные трансформатора: 100 кВ-А, высшее напряжение 10 кВ, низшее линейное напряжение 230 В, фазное 133 В (округлено до 130 В). Напряжения 230/133 В относятся к трансформатору без нагрузки. Напряжения 220/127 В, указанные у шин, — это номинальные напряжения сети и электро приемников, которые к ней присоединены. Следовательно, противоречий в надписях нет. Но правильнее было бы у трансформатора и у шин писать одно и то же. Указывать номинальные данные электрооборудования можно, если они не загромождают схему.
Обозначение 32 — это общее обозначение разрядника, которое применимо в любом случае, но ничего не говорит о типе разрядника.
Упражнение 2.23
На рис. 2.57 приведен фрагмент оперативной схемы подстанции. Схема отражает режим, принятый за нормальный. Изображения вы-
ключателей, которые в данном режиме отключены, зачерненьь
Руководствуясь этой схемой, ответить на вопросы. 1. Не является ли нарушением стандарта изображение аппаратов в их рабочем положении? 2. Среди типов схем, перечисленных в стандарте, нет оперативной схемы. На каком же основании такая схема выполнена? 3. Почему в условиях упражнения подчеркнуто, что зачернены отключенные выключатели, но не обусловлено, как различить включенные и отключенные разъединители? 4. Какие трансформаторы и через какие системы шин питают линии № 1—5? 5. Соединены ли между собой обе системы шин? 6. Чем различаются схемы линий № 2 и 4? 7. Почему в схемах линий № 1—5 не показаны линейные разъединители?
Ответы
Стандарт допускает показывать аппараты в том положении, которое выбрано за рабочее, но это должно быть специально оговорено. Во всех остальных случаях изображения должны соответствовать исходному положению, т. е. при отсутствии напряжения на схеме н при отсутствии механических воздействий на приводы. Это правило, а именно изображение схемы в нерабочем положении, имеет глубокий смысл, в чем читатели убедятся, изучая приемы анализа схем.
Стандарт допускает выполнять любые дополнительные типы схем, если они нужны, чтобы сообщить необходимые сведения.
По изображению выключателя (квадрат) нельзя без дополнительной условности судить о том, включен он нли отключен. Этой условностью в нашем случае является зачернение изображения отключенного выключателя. Положение разъединителей непо^едственно видно.
Трансформатор Т1 через систему шин / питает линии № 1 и 3 - включены выключатели Q1 у Q4 и Q6 и "левие" по схеме шинные разъединители. Трансформатор Т2 через систему шин II питает линию № 5 — включены выключатели Q2 и Q8 и "правые" по схеме разъединители.
Не соединены, так как выключатель Q3 отключен. Однако его схема ''собрана'' благодаря тому, что включены оба шинных разъединителя.
Схема линии № 2 "разобрана", так как оба шинных разъединителя отключены. Схема линии № 4 "собрана” на систему шин II. Выключатели Q5 н Q 7 отключены.
Линии № 1—5 тупиковые; по ним на питающую подстанцию не может быть подано напряжение, следовательно, линейные разъединители не нужны.
12. Элементы цифровой техники
В предыдущих параграфах рассмотрены условные графические обозначения двигателей, трансформаторов, коммутационной аппаратуры, резисторов, конденсаторов и других устройств и изделий, хорошо знакомых читателям. Поэтому не было необходимости объяснять принцип действия и приводить сведения об их особенностях. В этом же параграфе читатели встретятся с бесконтактными логическими элементами цифровой техники, специфика которой для широкого круга электромонтеров и электротехников является новой. Это вынудило построить изложение несколько иначе, чем было в предыдущих
параграфах, а именно предварить рассмотрение условных графических обозначений (УГО) краткими пояснениями основных понятий и терминологии.
Основные сведения
Бесконтактные логические элементы первого поколения выполнялись из дискретных компонентов (т. е. из раздельных составных частей, например транзисторов и других изделий) с помощью навесного монтажа на платах с печатным монтажом. Смонтированная плата помещена в пластмассовый корпус и залита компаундом. В настоящее время в основном применяют твердотельные интегральные микросхемы (ИМС).
Но как бы ни были выполнены логические элементы, они строятся по модульному принципу.
Модуль представляет собой конструктивно и функционально (подробнее см. ниже) законченное изделие, что дает возможность набирать нужную схему из сочетания различных модулей, испытывать каждый модуль отдельно, заменять неисправный модуль исправным и т. 口. Модули с логическими элементами подразделяются на ячейки, субблоки и блоки.
Ячейка — минимальный конструктивный модуль, т. е. плата с разъемом, на которой установлены ИМС и раздельные резисторы, конденсаторы и т. п.
Блок — основной конструктивно-функ - ционапьный модуль. Он представляет собой законченный функциональный узел, собранный на ячейках.
Логические элементы являются двоичными. Это значит, что в них используются входные (подаваемые на логический элемент) н выходные (снимаемые с логического элемента) сигналы только в двух крайних (предельных) состояниях. Иными словами, двоич
ные логические элементы дискретны1. Они выполняют (реализуют) только такие функции, при которых либо присутствует, либо отсутствует входной сигнал.
Наличие сигнала характеризуется с о- стоянием ''логическая eдиницa^, (в дальнейшем 1), а отсутствие сигнала — состоянием ^логический нуль” (в дальнейшем 0). Заметим здесь же, что 1 н О это не числа, а обозначение состояний.
Вместо слова сигнал часто говорят двоичная переменная, а зависимость выходного сигнала от входного, т. е. зависимость соответствующих двоичных переменных, называют функциональной.
В алгебре логики (подробнее см. приложение 2) одно состояние принимается за истинное и обозначается 1, а другое состояние, ему противоположное, в этом случае является ложным и обозначается 0. Например, если "да" истинно (1), то нет ложно (0). Если контакт замкнут, истинно (1), то контакт разомкнут — ложно (0). Если ток проходит истинно (1), то отсутствие тока ложно (0). Если намагничено 1, то размагничено 0.
Заметим, что одно и то же состояние в одном случае может быть принято за истинное, а в другом его же принимают за ложное. Все зависит от того, какое в конкретном случае принято соглашение. Например, в соглашении положительной логики более положительное значение физической величины соответствует состоянию 1. А в соглашении отрицательной логики оно же соответствует состоянию 0.
Логические операции. Обозначение функций
Любая злектрнческая схема логична. Это значит, что она выполняет (реализует) необходимые
От лат. diskretus — прерывистый, прерывный. Понятие дискретный противоположно понятию непрерывный.
ВХОДЫ
выходы
§
E 3 H
а)
ИЛИ
，勿.• ни
48H
НЕТ
6
операции (функционирует, действует) в точном соответствии с заданием. Если логика нарушится -схема либо откажет, либо будет работать неверно.
Логическая операция (функция/ выражает зависимость выходных сигналов от входных. Элементарные логические схемы — элементы — реализуют основные логические операции И, ИЛИ, НЕ, а схема любой сложности представляет собой сочетание элементов. Подчеркнем, что одна и та же функция может осуществл яться
Рис 2.58. Примеры, иллюстрирующие содержаниелогических функций
различными техническими средствами, например контактными реле, полупров одниковыми приборами, магнитными усилителями и т. д. Речь, конечно, идет только о принципиальной возможности реализации функции, но нс о свойствах, которые определяются возможьюстями и особенностями используемых средств. Например,
релейные схемы срабатывают относительно медленно, а пол у проводим ков ые — безынерционны И т. д.
Количество входов и выходов вообще не ограничено. Но элементарной считается схема с о д- н и м выходом и любым числом в ходов.
Наиболее наглядны схемы, построенные на базе электромагнитных реле. Рассмотрим их, обратившись к рис. 2.58,с. На этом рисунке входы обозначены буквами x【—Х3； выходы - буквами У1 -^i I- Катушки обозначены прописными (большими) буквами, а контакты теми же строчными (маленькими) буквами. Например, Л - катушка, с и с — контакты. Заметьте: у замыкающих контактов буквы без черточек, у размыкающих с черточками % Ь, с. Черточка — это знак и н- в е р с и и (отрицания). Он указывает на то, что состояние размыкающего контакта всегда противоположно состоянию замыкающего. Иными словами, если замыкающий контакт замкнут, то размыкающий разомкнут. И наоборот: если размыкающий — замкнут, то замыкающий разомкнут. Сигналы в оспри ни маются лампами М — ЯР. Чтобы подать сигнал на вход схемы, надо включить катушки соответствующих реле с помощью выключателей S/ — S3. Теперь можно не отвлекаясь рассматривать схемы логических операций, т. е. таких операций, которые реализуют логические функции.
Схема И. Чтобы включить лампу Н1, надо подать питание на выход у【,т. е. в цепи лампы замкнуть и контакт 〃 и контакт Ь. Следовательно, надо подать питание на оба входа х【н х?, т. е. включить S1 и S2. Схему И называют также схемой совпадения. В алгебре логики (см. приложение 2) операция И называется конъюнкцией, а бесконтактный логический элемент, реализующий функцию И, — конъюнкте р о м. Пример дан ниже на рис. 2.61,г.
Схема ИЛИ. Чтобы включить лампу Н2, надо подать питание на выход 及.Для этого достаточно замкнуть или контакт 〃，или контакт Ь, или оба контакта. Следовательно, для в ключения лампы нужно подать питание или на вход 勺，или на вход *2・ Схему ИЛИ называют также с о б и р а- т е л ь и о й схемой. В алгебре логики операция ИЛИ называется дизъюнкцией, а бесконтактный логический элемент, реализующий функцию ИЛИ, - дизъюнктором, см. рис. 2.61,6.
Схема НИ...НИ. Чтобы на выходе уз было напряжение, нужно не подавать питание ни на вход X], ни на вход х2> т- е. нужно не включать ни 5/, ни S2.
Схема НЕТ. Напряжение на выходе % будет
лишь в том случае, если питание подано только на вход Xi, но не подано на вход х?. Если же нужно исключить включение лампы Н4, то питание подают на вход х?. В результате на выходе % напряжения не будет независимо от того, есть лн оно на входе х— Схему НЕТ называют также схемой запрета.
Схема память. При включении S/ (сигнал подан на вход 勺)срабатывает и самоблоки- руется через собственный контакт К1:7 реле К1. Его контакт К1:2 подает питание на выход %. Выключатель 5/ можно разомкнуть. Однако лампа Н5 останется включенной. Она как бы "запомнит'' свое состояние. Чтобы погасить лампу, достаточно подать питание на вход х2- При этом реле В сработает, разомкнет контакт в цепи реле К1, реле К7 возвратится и более не включится до следующей подачи питания на вход 勺. Лампа погаснет.
Схема НЕ. Пока на вход Х3 питание не подано, реле С отпущено, лампа Н6 горит, так как на выходе у6 есть напряжение. Если подать питание на вход Х3 (т. е. включить S3) - лампа Н6 погаснет. Схему Н1 называют также схемой отрицания или схемой инверсии. Бесконтактный логический элемент, реализующий функцию НЕ, называют инвертором (см. рис. 2.61,6).
Схема задержки. При подаче напряжения на вход Кз включается реле времени 衣7, которое спустя некоторое время, т. е. с задержкой, подает питание на выход 加：лампа Н7 включается. Бесконтактные логические элементы, реализующие задержку, показаны на рис. 2.61,д и е.
Схема повторителя. При подаче питания на вход Хз срабатывает реле С и включает реле К2, которое как бы повторяет состояние реле С. Через контакты повторителя сигналы поступают на выходы ^8 — У11 (в нашем примере) : лампа Н8 включается, лампа Н9 гаснет. Обратите внимание: релейный повторитель может выполнять функции: а) размножителя контактов (в нашем примере у реле С один контакт, а у его повторителя К2 — четыре); б) инвертора (контакты К2:3 и К2:4)； в) усилителя. Так, например, контакт реле С рассчитан на весьма ограниченный Ток, например на 0,1 А, а контакты реле К2 могут коммутировать значительно большие токи, например 10 А. Бесконтактный логический элемент —повторится ь показан на рис. 2.61,д.
Важное замечание. В этой книге рассматриваются предусмотренные ЕСКД УГО элементов для схем цифровой техники. Но логические элементы, независимо от того, какими средствами они реализуют свои функции, часто
& или 〃》1, допускается 1CDЭС1& или 〃》1, допускается 1CDЭС1GwGwпря-пря-JT или THГ тт*一* или DL f> или > »£> или »JT или THГ тт*一* или DL f> или > »£> или »*R*〃*R*〃
& или 〃
》1, допускается 1
CD
ЭС
1
& или 〃
》1, допускается 1
CD
ЭС
1
Gw
Gw
пря-
пря-
JT или TH
Г тт
*一* или DL f> или > »£> или »
JT или TH
Г тт
*一* или DL f> или > »£> или »
*R
*〃
*R
*〃
изображают символами, не входящими в ЕСКД. Примеры приведены на рис. 2.58,6, где слева — входы, справа 一 выходы.
Обозначения функций или их совокупности, как выяснится из дальнейшего, записывают в первую строку условного графического обозначения (примеры см. на рис. 2.61). Эти обозначения образуются из прописных (больших) букв латинского алфавита, арабских цифр и специальных знаков.
Обозначения, а они весьма многочисленны, приведены в ГОСТ 2.743-82. Приведем несколько примеров.
Логическое И Логическое ИЛИ Шифратор Дешифратор Повторитель Сравнение
Генератор серии
моугольных импульсов
Генератор одиночного^? или -П-
импульса (одновибратор) Пороговый элемент Триггер
Триггер двухступенчатый Задержка
Усилитель
Усилитель с повышенной нагрузочной способностью (усилитель мощности)
Функции элементов, ие выполняющие функции алгебры логики, но применяемые в логических цепях, тоже обозначают буквами, но перед ними ставят звездочку. Например:
Стабилизатор Набор резисторов Набор диодов Набор и иди каторов
Перейдем к рассмотрениюсистемы построения УГО
Система построения условных графических обозначений бесконтактных логических элементов
Как было объяснено выше, бесконтактный логический элемент — изделие неремонтоспособное .Его внутреннее устройство недоступно; доступны только выводы.
Именно эти особенности изделий определили систему построения условных графических обозначений. В общих чертах она сводится к следующему. Условное графическое обозначение изделия любой сложности имеет форму прямоугольника. К нему слева и справа (или, при другой ориентации, сверху и снизу) подходят линии выводов. В прямоугольник вписывают необходимую в каждом конкретном случае информацию, составленную из прописных латинских букв, арабских цифр и спе- циал ьных знаков.
Размеры УГО определяются количеством линий выводов, количеством и размерами надписей, одним словом, особенностями изображаемого изделия.
Рассмотрим эти вопросы подробнее.
Основное и дополнительные поля УГО. На рис. 2.59,〃 сверху показан наиболее простой случай, когда УГО имеет только одно основное поле 〃，к которому слева подведена линия (линии) входа /, а справа линия (линии) выхода Ш. Ниже изображены УГО с левым дополнительным полем IV, с правым дополнительным полем И, с двумя дополнительными полями IV и V и основным полем II. Дополнительные поля могут быть разделены горизонтальными линиями на зоны. В нашем примере левое поле имеет три, а правое — две зоны 以.
Забегая немного вперед, сошлемся на рис. 2.61, где даны примеры УГО, состоящих только из основного поля (рис. 2.61,〃—2), с правым дополнительным полем (рис. 2.61,0), с левым дополнительным полем (рис. 2.61,е), с двумя дополнительными полями, причем левое поле разделено на две зоны (рис. 2.61,〃)，
Свойства выводов. Выходы элементов подразделяют на статические и динамические, а их, в свою очередь, на прямые и инверсные.
На статическом входе (выходе) двоичная переменная воспринимается (вы-
ния полей и выводов
рабатывается) во все время, пока сигнал находится в одном определенном состоянии, а на динамическом только в те промежутки времени, когда состояние сигнала изменяется.
На прямом входе (выходе) двоичная переменная имеет значение 1, когда сигнал на этом входе (выходе) находится
в состоянии, принятом за ,,единичное,\ На инверсном входе (выходе) двоичная переменная имеет значение 1, когда сигнал на этом входе (выходе) находится в состоянии, принятом за ''нулевое".
Графически свойства выводов обозначают указателями. Прямой статический вход показан на рис. 2.59,6, а прямой статический выход — на рис. 2.59,в.
Инверсный статический вход (рис. 2.59,г) и выход (рис. 2.59,0) изображают несколькими способами. Любой из них правилен, но в одной и той же схеме пользуются каким-нибудь одним из них.
Прямой данамический вход изображают любым из способов, которые показаны на рис. 2.59,е, а инверсный - на рис. 2.59,ж
К элементам цифровой техники у с- л о в н о относят также элементы, не выполняющие логических функций, но применяемые в логических цепях. К таким нелогическим элементам относятся усилители, стабилизаторы, наборы конденсаторов транзисторов и т. п. Если нужно подчеркнуть, что ввод не несет логической информации, то используют обозначения, приведенные на рис. 2.59,5. Любое из них правильно.
Предупреждения. 1. Если вывод явно не несет логической информации, например является выводом для электропитания, то крестик на нем не ставят, так как и без него все ясно. 2. Если в верхней строке основного поля УГО перед буквой, обозначающей функцию (подробнее см. ниже), есть звездочка, то крестики на выводах не ставят, ибо звездочка указывает на то, что элемент нелогический. Например, буква Т без звездочки — это обозначение логического элемента — триггера. Но та же буква, если перед ней есть звездочка * Г, элемент нелогический, в данном примере — набор транзисторов.
Обратите внимание: звездочка стоит перед буквой, т. е. слева. Если же звездочка расположена в верхнем
правом углу УГО, то она имеет совсем иной смысл: подчеркивает, что изображен не просто логический элемент, а функциональная схема, состоящая из нескольких элементов.
Для указания соответствия между логическими уровнями и логическими состояниями иногда вместо указателя инверсии (кружок) используют указатели полярности (рис. 2.59,〃)，На этом рисунке сверху показан вход, а снизу выход, для случая, когда состоянию 1 соответствует менее положительный уровень.
Ф ун кционал ьное назначение выводов обозначают при помощи меток, проставляемых в дополнительных полях УГО. Метку образуют из прописных латинских букв, арабских цифр и специальных знаков. В качестве меток применяют также обозначения функций, порядковые номера, весовые коэффициенты разрядов. О весовых коэффициентах см. в приложении 2 — пояснения свойств двоичного счисления.
Рассмотрим несколько примеров, обратившись к рис. 2.60国一8 На них показаны группы из четырех равнозначных выводов, но с разными метками. Общая метка & на рис. 2.60,〃 указывает на то, что выводы объединены по И. Общая метка R на рис. 2.60,6 обозначает, что каждый из выводов рбрасывает элемент, т. е. возвращает его в исходное положение. Более сложная метка &К на рис. 2.60,в обозначает, что выводы объединены по И (&) и выполняют функцию сброса элемента (А).
3 а метьте, а) логически равнозначные выводы взаимозаменяемы, так как функция элемента при их замене не изменяется; б) при изображении равнозначных выводов расстояние между ними одинаково; в) если элемент имеет несколько групп выводов, то группу от группы отделяют либо большим интервалом, либо горизонтальными линиями, разделяющими поле на зоны; г) общую метку проставляют на уровне первого в группе вывода.
Рис. 2.60. Метки вьгаодов (〃一0). Сокращенные обозначения групп выводов (е, ж)
На рис. 2.60,2 слева показаны три вывода с метками АВ, АС и AD. Они содержат общую часть А, которая отражает общую функцию всех трех выводов. Эта общая метка — групповая метка / — на рисунке справа расположена над группой меток, к которым она относится.
На рис. 2.60Q слева показан вывод, имеющий несколько функциональных назначений, обозначенных метками СА1-СА4.
Метки, относящиеся к данному выводу, расположены в последующих строках.
Более сложный случай иллюстрирует рис. 2.60Q (справа). Здесь каждой метке поставлен в соответствие указатель, определяющий условия выполнения функции, обозначенной меткой. Так, на рисунке изображен вывод, на котором сигнал состоянием 1 выполняет функцию СА1, состоянием 0 - функцию СА2, переходом из состояния 0 в состояние 1 — функцию С43, переходом из состояния 1 в состояние 0 — функцию СА4. Если возвратиться к рис. 2.59, то нетрудно видеть, что этот вывод выступает в роли входов статических прямого (СА1) и инверсного (СА2), а также динамических прямого (С43) и инверсного (С44).
Сокращенное обозначение групп УГО иллюстрирует рис. 2.60,е и ж. На рис. 2.60,е слева совмещен но изображены четыре УГО, причем два верхних содержат одну, одинаковую информацию, условно обозначенную красными крестиками; нижние УГО содержат другую, но тоже одинаковую информацию, условно обозначенную двумя синими крестиками. В таких случаях количество надписей можно уменьшить так, как показано на рисунке справа
Обратите внимание: УГО с одинаковой информацией разделены штриховой, а УГО с различной информацией сплошной линиями.
Пакетный способ сжатия информации поясняет рис. 2.60,лс. Слева на нем совме- щенно изображены три однотипных элемента, каждый из которых в нашем примере реализует функцию &. Особенность этих элементов состоит в том, что входные сигналы 1—2 (4—5), [7—8] и выходные сигналы 3 (6), [9] соответственно однотипны. Кроме того, в камодом элементе они повторяются в одном и том же порядке. Именно эти особенности дают возможность все элементы сжать в пакет, как показано на рисунке справа. В нем один,
верхний, вывод объединяет три статических входа /, 4 и 7 трех элементов; вывод под ним — входы 2, 5 и 8. Выводы 3, 6 н 9 — это инверсные статические выходы. Знак & обозначает функцию, а надпись < 3 > указывает, что в пакет сжаты три элемента.
Примеры обозначений логических элементов даны на рис. 2.61. Здесь двоичные переменные условно обозначены буквами х (входы) и у (выходы) ,а действие элементов поясняют либо таблицы истинности (рис. 2.61,с-г), либо временные диаграммы (рис. 2.61Q-3). В основных полях помещены обозначения функций
r,&, I , _п_ .(〃，JT . »с
Докажем, что на рис. 2.61,с показан повторитель. Для зтого обратимся к таблице истинности, из которой следует, что состояния хну при любых условиях одинаковы. Действительно, сели хО, то м у0; если х 1, то и у 1. Таким образом, у всегда повторяет состояние х. Отсюда и название повторитель.
На рис. 2.61,6 показан инвертор, так как состояние у всегда обратно состоя1шю х. Иными словами, если х 0, то у 1; если х 1, тоу 0. Иногда инвертор называют обратным повторителем, но этот термин устарел
На рис. 2.61,в показан логический элемент с двумя входами Х] м х? и с одним выходом у. Как следует из таблицы истинности, значение 1 двоичная переменная принимает, если: 1 или на входе *2 (вторая строка таблицы), или на входе Xi (третья строка таблицы), или на обоих выходах. Следовательно, это логический элемент ИЛИ, называемый также дизъюнктором.
Логический эл с м е н т И (к о н ъ ю н к- тор» изображен на рис. 2.61,г. Состояние 1 на выходе у возникает только при условии, что состояние 1 имеет место и на входе х】и на входе %2 одновременно (см. четвертую строку таблицы) .
Элемент задержки с одним входом х « двумя выходами)」и у2 иллюстрирует рис. 2.61,д. Дейетаие элемента поясняет временная диаграмма. Из нее следует, что сигнал на выходе У1 возникает спустя время f i, после появления сигнала на входе х, а сигнал на выходе 歹2 — спустя время Г?. Обратите в ни м а> н и е: в правом дополнительном поле написаны числов ы е значения задержки 2 и 5 с. Но вместо числовых значений могут быть указаны отно-
торы одиночного импульса (одновибраторы) показаны на рис. 2.61,е и ж, но они неодинаковы. На рис. 2.61,е вход х статический и задержка осуществляется на нем, на что указывает знак задержки в левом дополнительном поле. Кроме того, функция в основном поле обозначена знаком, а не буквой. Продолжи-
тельности задержки ^3 и имлульса f показаны на временной диаграмме.
У элемента на рис. 2.61,ж вход х динамический, о чем свидетельствует указатель в виде наклонной черточки. Функция обозначена не знаком, а буквой с цифрой (G7). Продолжительность импульса t. Заметьте: функции на
Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схемГлава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем118118Рис. 2.62. У ГО усилителейРис. 2.62. У ГО усилителей
Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем
Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем
118
118
Рис. 2.62. У ГО усилителей
Рис. 2.62. У ГО усилителей
рис. 2.61,е и ж обозначены различно, но оба обозначения правильны.
Пороговый элемент показан на рис. 2.61,з. Изменения двоичной переменной х представлены графиком. На нем отмечены два значения (два порога), между которыми существует сигнал у.
Рассмотрим еще одно обозначение, содержащее основное и два до полни тел ьных поля, причем одно из них разделено на зоны (рис. 2.61.и). Это д е ш и ф р а т о р (О。с у п р а в л е- н и е м [нижняя зона левого поля с меткой
(&£)], преобразующий два разряда двоичного кода (метки 7 и 2 в верхней зоне левого поля) в четыре разряда позиционного кода (метки 0-3 в правом попе).
Усилители в общем случае обозначают так, как показано на рис. 2.62,% а усилители с повышенной нагрузочной способностью —усилители мощности, как на рис. 2.62,6. Число выводов определяется конкретными условиями. Обозначения функций ^ и > равнозначны и общеприняты.
Однако обозначений, приведенных на рис. 2.62,с и б, не всегда достаточно. Например, в аналоговых аналого-цифровых вычислительных машинах необходима конкретизация. В этих случаях применяют обозначения: усилитель суммирующий — рис. 2.62,8； интегрирующий — рис. 2.62,2； д и ф ф е р е н ци- рующий -рис. 2.62Q; операционный — рис. 2.62,е. Обозначения рнс.2.62,6—е в ЕС КД не входят
Глава
3
Обозначения условныеграфическиедля рабочих чертежей
Обозначения для схемсоединений (монтажных схем)щитов и пультов
Рабочие чертежи — схемы, по которым монтируют щиты, пульты и другие электроконструкции, в книге не рассматриваются. Дело в том, что ГОСТ устанавливает типы схем (см. гл. 1) и общие требования к их выполнению. А детализация способов выполнения схем конкретизуется отраслевыми нормативными документами, которые в разных отраслях не совсем одинаковы.
Тем не менее, несмотря на возможные различия, во всех без исключения случаях любая отрасль использует стандартные условные обозначения (см. гл. 2). Однако их применение в монтажных схемах имеет особенности. Рассмотрим их на типичных примерах.
Элемент состоит из нескольких частей. Например, реле (рис. 3.1,〃) — из нескольких контактов и катушки; трансформатор для питания цепей управления — из обмоток и магнитопровода (рис. 3.1,6)： командный прибор для программного управления несколькими механизмами - из спускового электромагнита У, двигателя Л/, конечного выключателя SQ, контакта самоблокировки Sl:1 и шести импульсных контактов S1:2-S1:7 (рис. 3.1,в). В таких
случаях все части одного аппарата изображают в непосредственной близости и обводят прямоугольным контуром.
Группа однотипных изделий, например предохранителей FU, смонтирована на общей плате. Их заключают в прямоугольный контур (рис. 3.1,г).
Группа диодов VD присоединена к двум платам с зажимами для внешних присоединений. В таких случаях изображают эти платы, а между ними показывают диоды VD (рис. 3.1 Q). Выводы на платах обозначают цифрами, буквами или их сочетанием, т. е. так, как установлено отраслевой нормативной документацией.
Изображение многопозиционного переключателя приведено на рис. 3.2,〃. 3 а- метьте: нужно показывать, с какой стороны расположена рукоятка управления.
Одиночные изделия, например предохранители (рис. 3.2,6), а также многополюсные переключатели, если между контактами изображена механическая связь (две параллельные линии), в контур заключать незачем (рис. 3.2,8). Иногда показывают просто монтажную сторону выключателя (рис. 3.2«) с обозначениями выводов (L1,L2,…丄31).
Рады зажимов (рис. 3.2Q) можно изображать более подробно (сверху) или менее подробно (снизу). Красные цифры /—8 это порядковые номера зажи-
44Рис. 3.1. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах электроконструкцийРис. 3.1. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах электроконструкциймов, а синие — обозначения (маркировка) участков цепей. Крестами обозначены маркировочные колодки — они скрепляют группу зажимов, расположенных между ними. Между зажимами 4 и 6 показана перемычка. Она соединяет только зажимы 4 и 6 (точки), но с зажимом 5 не соединена (нет точки).
4
4
Рис. 3.1. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах электроконструкций
Рис. 3.1. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах электроконструкций
Разъемы изображают либо так, как на рис. 3.2,е, где сверху гнездовая, а снизу штыревая части разъема, либо как на рис. 3.2,ж Заметьте: провода к частям разъема подходят только с одной стороны; в нашем примере сверху — к гнездовой части и снизу — к штыревой.
Если разъем, которым заканчивается изделие, условно обозначенное Л, изображают, как на рис 3.2,鸠 то необходима табличка с поясняющими надписями. В ней перечислены номера контактов (/—5) и да
ны обозначения (марки) жил синие цифры.
Общие выводы, следующие из рассмотрения рис. 3.1 и 3.2, сводятся к следующему.
Все части изделия изображают в непосредственной близости и, как правило, заключают в рамку (контур).
Контур может быть либо сплошным (рис. 3.1,〃 слева), либо штриховым (рис. 3.1,〃 справа), что точно соответствует общим правилам черчения. Действительно, если провода проложены по той же стороне панели, на которой установлены аппараты (аппараты переднего присоединения), то контур сплошной. Если аппараты имеют заднее присоединение, т. е. установлены на лицевой стороне панели, а провода проложены сзади, то контур аппарата невидим и его изображают штриховой линией.
Части аппаратов (катушки, контакты и т. п.), а также провода в любом случае показывают только сплошными линиями.
Рис. 3.2. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах элсктроконструкцийРис. 3.2. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах элсктроконструкцийВыводы для присоединения проводов могут быть изображены квадратиками (например, рис. 3.1 и рис. 3.2,г), кружками (рис. 3.2,〃一s) или как-нибудь иначе, но в любом случае они должны быть обозначены буквами, цифрами, сочетанием букв и цифр и т. п.
Рис. 3.2. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах элсктроконструкций
Рис. 3.2. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах элсктроконструкций
32 Обозначенияэлектрооборудования, аппаратови приборов на планах
Сразу же подчеркнем, что обозначения, установленные ГОСТ 2.754-72*, значительно упростились по сравнению с обозначениями по отмененному с введением ЕСКД ГОСТ 7621—55. Однако поскольку старые обозначения, которые были конкретнее и их было значительно больше —широко распространены в исполнительной документации, они также приве-
дены в книге, но обведены волнистой линией.
Кроме ГОСТ 2.754 72*, который с 1987 г. отменен, проектные организации пользуются временными строительными нормами (ВСН), содержащими дополнительные обозначения, не предусмотренные стандартами ЕСКД, а также обозначениями, предусмотренными С истемой проектной до кументации для строительства (СПДС) (см. § 1.3). В книге допол ни тел ь ные обозначения не рассматриваются. Но, поскольку они не предусмотрены ГОСТ, их значение должно быть объяснено, как того требуют правила выполнения схем.
Общее обозначение электрического устройства 1 показано на рис. 3.3. Его вид и тип определяют либо по номеру позиции, приведенному в спецификации, либо по
®=©
11
e
76
21
H
26
О
в
32
37
3839“0
Рис. 3.3. Обозначения на планах электрооборудования и электроприемников
ссылке на пояснения на шане. Так, например, в обозначение 2 вписана цифра 8. Это номер позиции в спецификации к т е х- нологическому плану. Если под этим номером в спецификации значится одноякорный преобразователь — следовательно, изображен именно он. Если под номером 8 значится сварочный агрегат, то это - сварочный агрегат.
Устройство с генератором. Общее обозначение 3, синхронный генератор 4, гене* ратор постоянного тока 5.
Устройство с электродвигателем. Общее обозначение 6, синхронный двигатель 7, двигатель постоянного тока 8. Устройство с многодвигательным приводом 9 и 10.
Двигатель-генератор. Обозначения / / и 12.
Выпрямитель. Общее обозначение 13, полупроводников ый /4, ртутный 75.
Устройство с грансформатором (автотрансформатором ).Общее обозначение /6. Устройство с двумя трансформаторами 77; трансформатор 18\ трансформатор комплектно с предохранителями и выключателем 79; автотрансформатор 20.
Трансформаторные подстанции. Старое обозначение 21. Новые обозначения: 22 - общее; 23 一 открытая подстанция; 24 закрытая; 25 — передвижная. Заметим здесь же, что обозначения 22—25 предназначены для применения в схемах электроснабжения или на картах местности. Кроме того, если нужно подчеркнуть различие между проектируемыми и действующими подставдиями, то изображение действующей подстанции штрихуют. Следовательно, 24 это закрытая действующая подстанция. Если же не требуется различать действующие подстанции от проектируемых, то штриховка не нужна.
Батарея конденсаторая 26.
Батарея аккумуляторная или гальваническая 27.
Электроприемники разные: 28 — устройство электронагревательное, общее обозна
чение; 29 — печь сопротивления; 30 — индукционная печь; 31 — плита электрическая； 32 — холодильник электрический; 33 — стиральная машина; 34 вентилятор; 35 - сушилка; 36 — водонагреватель электрический; 37 — посудомоечная машина; 38 — электромагнит пнев магического или гидравлического вентиля; 39 — магнитный сепаратор; 40 — тормозной электромагнит.
Электро конструкции (рис. 3.4). Общее обозначение 7 щита, пульта, ящика, шкафа с аппаратурой (коммутационной, управления и т. п.). Если щит (пульт) состоит из нескольких панелей, то применяют обозначение 6. Для указания стороны обслуживания используют обозначение 2 (обслуживание с одной стороны) или 7 — двустороннее обслуживание. Щит, пункт распределительный, например с одним вводом и пятью выводами, обозначают по 3. Отмененные, но еще распространенные обозначения —8 и 13.
Коробки, ящики, штепсельные соединения. Коробка ответвительная 4 H 9. Окружность допускается опускать. Значит, 4 и 5 обозначают одно и то же. Коробка ввода /0, коробка, ящик без зажимов ", с зажимами 15. Общее обозначение разъемного (штепсельного) соединения 11 и /6, а соединения с защитным контактом четыре хполюсные (пример) 12 к 17.
Ящики с электроаппаратурой. Ящики: вводной 18, с рубильником 79, с рубильником и предохранителями 20, с предохранителями 21, с автоматическим выключателем 22. с переключателем 23. Пусковой ящик высокого напряжения 25.
Коммутационная аппаратура. Общие обозначения устройства пускового для электродвигателей (без конкретизации) 26, контактора 27, контактора трехполюсного 28, пускателя 24, контакторного переключателя со звезды на треугольник 29.
Выключатели. Общее обозначение 31. Трехполюсный выключатель 32 (число чер-
Рис. 3.4. Обозначения элсктроконструкций, коробок, разъемов, выключателей и переключателей напланах
точек равно числу полюсов). Обозначения выключателей для планов расположения электрического освещения приведены на рис. 3.5.
Выключатели защитные: общее обозначение 35、трехполюсный (три черточки) максимального тока (/ >) 36.
Кнопочные выключатели. Общее обозначение 37, а со встроенной сигнальной лампой 40. Пост кнопочный на два кнопочных выключателя 38, на пять — 39. Здесь цифра 5 указывает на их число. Иногда в кнопочных постах кроме кнопочных выключателей имеются сигнальные лампы. Например, 41 一 это пост на 1ва выключателя с двумя раздельными сигнальными лампами. Выключатель кнопочный с ограниченным доступом 42.
Выключатели с различными приводами: 43 — выключатель с центробежным приводом; 44 — поплавковый; 45 — пневматический; 46 с усгановкой времени; 47 — с электромагнитнснч приводом; 48 — температурный. В рассмотренных примерах к общему обозначению выключателя 31 графически присоединено обозначение соответствующего привода (см. рис. 1.11).
Переключатели. Переключатель на два направления, например двухполюсный (две черточки), 33; переключатель для изменения направления тока 34; для переключения со звезды на треугольник 30.
Обозначенияэлектрооборудования и аппаратурыэлектроосвещения на планах
В этом параграфе рассматриваются обозначения, применяемые на планах расположения электрического оборудования осветительных электроустановок, а именно обозначения электроконструкций, электроуста- новочных устройств (выключателей, переключателей, штепсельных розеток) и све
тильников. Заметим, что электроустановоч- ные устройства — термин новый. Раньше их называли электроустановочными изделиями; именно так они значатся в магазинах и прейскурантах. Обратим внимание на то, что некоторые из этих обозначений несколько раз изменялись и в настоящее время опубликованы не только в ГОСТ 2.754—72*, но и в дополнении к нему, которое включено в ГОСТ 21.608-84 в качестве обязательного приложения. ГОСТ 21.608—84 входит в систему проектной документации для строительства (СПДС).
Электро конструкции и аппаратура (рис. 3.5): щит, пункт распределительный, например с одним вводом и пятью выводами, /, щиток группового рабочего освещения 2, щиток группового аварийного освещения 3, шкаф, ящик управления 6, автоматический выключатель 5, пускатель магнитный /0, кнопка управления /I, звонок 4, трансформатор понижающий малой мощности 12.
Патроны: стенной 7, подвесной 8, потолочный 9.
Штепсельные розетки со степенью защиты IP20-IP23для открытой установки: двухполюсная /3, двухполюсная сдвоенная 14 (46 — эскиз), двухполюсная с защитным контактом 75, трехполюсная с защитным контактом 16. О степенях защиты см. в § 6.4. Защитный контакт используется для зануления (в сетях с гл ухозаземленной нейтралью) или для заземления. Заметьте: у вилок к розеткам с защитным контактом зануляющая (заземляющая) пластина длиннее рабочих пластин и пластины расположены так, что вилку можно включить в розетку одним-единственным способом. Розетки с защитным контактом применяют, например, для включения стационарных кухонных плит.
В условных обозначениях защитный контакт изображают горизонтальной чертой (см. красную стрелку).
Розетки для скрытой установки: двухполюсная 19, двухполюсная сдвоенная 20, двухполюсная с защитным контактом 21, трехполюсная с защитным контактом 22.
Сравнивая обозначения 13 и 19, 14 и 20, 75 и 21, 16 и 22, видим, что на скрытую установку указывает вертикальная черта (см. синюю стрелку).
Штепсельные розетки со степенью защиты IP44—IP55 (по старой терминологии в герметическом исполнении) : двухполюсная / 7, двухполюсная сдвоенная 23, двухполюсная с защитным контактом /8, трехполюсная с защитным контактом 24. Сравнивая обозначения 13 и /7, /5 н 7&, 74 H 23, 16 и 24, легко понять, что на исполнение IP44—IP55 указывает зачернение.
Выключатели со степенью защиты IP20 IP23 для открытой установки: однополюсный 25, двухполюсный 26, трехполюсный 27 (на число полюсов указывает число черточек - см. зеленую стрелку); однополюсный сдвоенный 289 строенный 29 (47 — эскиз); двухполюсный сдвоенный 3。 Выключатели для скрытой установки: однополюсный 3/, двухполюсный 32, трехполюсный 33; однополюсный сдвоенный 34, строенный 35. С равнение обозначений 25 и 31, 2 6 и 32、2 7 и 33, 28 и 34, 29 и 35 показывает, в чем состоит различие (см. желтую стрелку).
Выключатели со степенью защиты IP44 —IP55. Обозначения зачерняют. Например, 36 — это выключатель двухполюсный (ср. 26 н 36).
Переключатели со степенью защиты IP20—IP23: однополюсный 37; двухполюсный 39, трехполюсный 47, а со степенью защиты IP44—IP55 38、40 и 42 соответственно..
Блоки (комбинированные изделия). один выключатель и штепсельная розетка 43, три выключателя и розетка 45 (48 — эскиз) для открытой установки, два выключателя и розетка 44 для скрытой уста
новки. Блок 45 применяют, например, в квартирах. Выключатели предназначены: один — для туалетной, другой — для ванной комнат, третий — для кухни. В розетку включают пылесос, полотер или другие бытовые электроприборы. Подчеркнем, что следует говорить "'бытовой электроприбор, а не электро бытовой прибор, так как электрическим является прибор, а не быт. Эта терминологическая ошибка распространена в торговле и службе быта.
Светильники. Светильником называется источник света (лампа, лампы), заключенный в осветительную арматуру. Примеры светильников: люстра, торшер, плафон (потолочный светильник), бра (настенный светильник). Прежде чем рассматривать обозначения светильников, обратим внимание на то, что число их обозначений значительно уменьшилось, а обозначения несколько раз упрощались Старые обозначения (с ними читатели могут встретиться в книгах и исполнительной документации) на рис. 3.6 показаны на желтом фоне. Обозначения по ГОСТ 2.754-72 до внесения в него изменений обведены красной волнистой линией.
Рассмотрим примеры обозначений.
На рис. 3.6 изображены: бра с шаром 7, чашей 2, цилиндром 3; светильники ^Глубокой злу чате ль эмалированный 4 и зеркальный 5, ^Альфа** 6; люстры с лампами накаливания 7 и с люминесцентными лампами 8; ''Плафон" 9, светильники пылеводонепроницаемый ?0, рудничный нормальный с прозрачным стеклом 11, с люминесцентными лампами 12. Обозначений было более трех десятков, запомнить их невозможно. Поэтому приходилось вблизи графического обозначения указывать (писать) тип свительника.
Указание типов дало возможность упростить и уменьшить количество графических обозначений. Светильники с лампами накаливания стали обозначать: потолочный 73, подвесной 14 (крест), на-
夕
^о
23
стенный 15 (кружок), встроенный /6 (жирная точка). По этой же системе обозначают светильники с л юминесцент- н ы м и лампами: потолочный 17, подвесной 18 (крест), настенный 19 (кружок) ,встроенный 20 (жирная точка). Линию из люминесцентных светильников обозначали по 27, а на выноске писали, например, 10-ЛПО 02 2x40, что обозначает: в линии десять (10) светильников типа ЛПО 02, в каждом из которых две лампы (2) мощностью 40 Вт.
Через несколько лет ввели дальнейшие упрощения. Так, появились общие обозначения светильников с лампами накалива-
Рис. 3.6. Обозначения светильников на планах
ния 22 и с люминесцентными лампами 26. Сочетание этих обозначений дало возможность изобразить комбинированный светильник 27. В нашем примере в нем две лампы накаливания по 25 Вт (2x25) и четыре люминесцентные лампы по 50 Вт (4x50). Обозначения: 23 — светильники с лампами накаливания и однополюсным выключателем, 24 — с регулированием напряжения, 25 — для аварийного осве- шения.
Для одновременного изображения светильников на плане оборудования и про-
водок допускается использовать другие обозначения, а iменно: светильники с лампами накаливания 28, с люминесцентными лампами 29. Если пусковое устройство для люминесцентных ламп надо изобразить отдельно (т. е. если оно установлено вне светильника), то применяют обозначение 30-
Обозначение 21 (светнмьннков, установленных в линию) заменено на 3/, а 32 — это световод (щелевой светипьник). Здесь залитый торец обозначает вводное устройство с источником света. На планах обозначения 31 и 32, понятно, 'не обрываются,\ как показано на рисунке, а "замыкаются” справа, т. е. представляют собой прямоугольник (аналогично 7 7), однако его длина соответствует длине линии (световода) .
Обозначение лампы ДРЛ — 33. Прожекторы: общее обозначение 34, прожектор заливающего света 35, направленного — 36.
Установлен также ряд (Обозначений сигнальных светильников, табло, световых извещателей специального назначения. Например, светильник, сигнализирующий о начале работы, 37 и 38. Обозначение 38 устарело. Табло для вызова персонала на один сигнал 39, на несколько сигналов (не показано), пожарные извещатели, указатели выхода при аварии, светильники рекламные с надписями и т. п.
Обозначения линий,проводок и токопроводов
Линии проводки. Общее обозначение I показано на рис. 3.7. Над ним допускается указывать данные проводки. Например, 2 — это цепь постоянного тока (—) напряжением 110 В; 3 - цепь трехфазного (3) переменного тока (〜)частотой 50 Гц, напряжением 380 В; 4 — цепь переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 6 кВ, выполненная трехжильным кабелем
марки ААБ 3x120, сечение жил 120 мм2, кабель проложен по стене; 7 — линия постоянного тока (—), выполненная двумя (2) одножильными (1) проводами марки АПР сечением 50 мм2, проложенная в полу в пластмассовой трубе (П) диаметром 40 мм.
Обратим внимание на то, что раньше были другие обозначения, а именно: 5 — линия переменного тока напряжением до 500 В, 8 — свыше 500 В. Штриховой линией 6 обозначали линию постоянного тока.
Линии заземления и зануления. Современное обозначение 9, устаревшее /2 Заземлители, например трубы, забитые в грунт, 10, металлические конструкции, используемые в качестве магистралей заземления или зануления, 11.
Линии цепей управления, контроля и измерения. Современное обозначение 73, устаревшее /4
Линии сетей освещения аварийного и охранного 75, линии напряжением 36 В (по новым ПУЭ 42 В) и ниже 76. Обратим внимание на то, что по ранее действовавшему стандарту применялись другие обозначения, а именно: 17 линия рабочего, а 18 — аварийного освещения, причем обозначения /7 и 18 были предназначены для чертежей только электроосвещения. Если же на одном и том же чертеже показаны и силовые сеги, и сети освещения, то пользовались другими обозначениями: 19 — охранное, 20 — рабочее и 21 аварийное освещение.
Линия радиовещания 22.
Линия телевидения 23.
Линии, выполняемые неизолированными шинами, лентами или проводами, 24.
Шинопроводы закрытые на стойках 25, подвесах 26, кронштейнах 27, прокладываемые под полом 28. Для предотвращения поломок из-за расширения шин при нагревании применяют шинные компенсаторы 29.
Троллейные линии 30.
Гибкие проводки 31.
15
Рис. 3.7. Обозначения линий, проводов и токопроводов на планах
Самонесущие провода (кабели) 32. Заметим, что этого обозначения в ГОСТ нет; оно заимствовано из стандарта СЭВ.
Тросовые проводки обозначают по 33, где штриховая линия изображает трос, а сплошная линия - провод.
Изменение сечения. Если нужно показать, что сечение изменяется, то линию рассекают, в рассечке ставят крестик, а слева и справа от него пишут сечения. Так, в обозначении 34 линия сечением 1 (Зх 16) изменила сечение на 1(3x10). Запись 1(3x16) расшифровывается следующим образом: один (1) трехжильный (3) кабель или провод сечением каждой жилы 16 мм2 (16). Если бы было написано иначе, например 3(1 х 16), то это следовало бы читать так: три (3) одножильных (1) провода сечением 16 мм2 (16).
Изменение уровня прокладки: 35 — линия уходит на более высокую отметку (вверх) или приходит с более высокой отметки (сверху) ； 36 линия уходит на более низкую отметку (вниз) или проходит с более низкой отметки (снизу); 37 — проводка пересекает отметку, изображенную на плане сверху вниз или снизу вверх и не имеет горизонтальных, участков.
Если необходимо указать способ прокладки, то графически это делают, изображая: открытую прокладку (над штукатуркой) 38 или 39, скрытую (под штукатуркой или внутри ее) 40, в полу 41, под полом 42, в трубах 43, под плинтусом 44, в лотке 45, на изоляторах 46, на опорах (консолях) 47. Обозначения штукатурки, пола, трубы, лотка изоляторов и опор на рисунке обозначены синим.
Кабельные проводки (рис. 3.8,〃). Кабель в любом случае может быть, изображен чертой 1, над которой пишут марку кабеля, рабочее напряжение, а под чертой — способ прокладки (пример дан на рис. 3.7, поз. 4). Раньше для кабелей, проложенных открыто, было обозначение 2 (рис. 3.8/).
Обозначения кабельных канала 3, траншеи 4, блока 5, тоннеля 6, колодца 7 и люка тоннеля 8.
Обратите в нимание. 1. На планах реконструкции сетей существующие каналы, траншеи, блоки изображают штриховыми линиями (не показано).
Если разводка сетей показана на чертеже генерального плана, то траншеи (как и другие ко ммуникации) обозначают не по стандартам ЕСКД, а иначе, например чертой с буквой W1. Но эти обозначения в книге не рассматриваются.
Проводки в трубах (рис. 3.8,6). Труба, проложенная открыто, 9, поток труб 12 или 75. Обозначение 75 устарело. Труба, проложенная скрыто (в бетоне, полу, грунте) с указанием отметки заложения, обозначают по 10, а поток труб — по 13. Здесь треугольник с надписью ”一0,8" указывает глубину заложения, в данном примере 0,8 м.
Чтобы показать проложенные под перекрытием трубу и поток труб, применяют обозначения 11 и 14 соответственно. Старое обозначение 18.
Обратите внимание на синие кружки в обозначениях 9—14. Они подчеркивают, что изображены трубы. До июня 1973 г. кружки не показывали. Их и не нужно показывать, если в основной надписи к плану (в книге — в подписи к рисунку, в нашем случае к рис. 3.11) сказано, что показана разводка труб.
Труба, направленная вверх, 16 (в нашем примере на отметку +0,5); вниз 77 (в нашем примере на отметку —0,2). Отсчет ведется от отметки 0,00, принятой за базовую. Обозначений ?6 и /7 в стандарте нет. Однако они совершенно необходимы и всегда применяются.
Конструктивные элементы (рис. 3.8,в). Для изображения фундаментной плиты, агрегата, распределительного шкафа, щита управления, одним словом, любого оборудования или элемента конструкции при-
Рис. 3.8. Обозначения проводок в трубах и конструктивных элементов для электропроводок
меняют общее обозначение /9. Патрубок для прохода через перекрытие 20.
Конструкция для креш1ения кабеля, трубы, провода 21. Концевое одностороннее крепление магистрали 22 двустороннее с перемычкой 23. Промежуточное крепление на изоляторах изображают по 24, а крепление троса - по 25
Обозначения, установленные стандартами СЭВ, приведены на рис. З.Н,г. Здесь муфты концевые: прямая 26 и ответвительная 27； муфты линейные: соединительная 28, повышенной надежности 29, ответвительная 30.
Провод, проложенный в трубе, 3/; в кабельных каналах открытом 32 и закрытом 33, в кабельном тоннеле 34.
Прикрытия проводки: 35 фольгой из пластмассы, 36 кирпичом, 37 — железобетонными плитами, 38 - коньковой черепицей, 39 профилированной сталью.
Транспозиция на опоре 40, гаситель вибраций 4/. разъединитель на опоре 42, светильник на опоре 43, искровой промежуток 44, молниеотвод 45.
Условные сокращенияи надписи на планах
Если возникает необходимость в пояснении, то рядом с графическим обозначением приводят надписи придерживаясь определенной системы.
Ряд надписей и способ их расположения установлены стандартом. Так, например, вблизи изображения на плане устройств и электро приемки ков пишут игх номера по плану и номинальные мощности. У линий указывают способ прокладки (в трубах, на тросе и т. п.). В сетях освещения приводят значения расчетных величин м др. Но в одних случаях надписи могут быть упрощены, если, например, в спецификации или в пояснениях на плане даны необходимые сведения. В пругмх — они должны быть более подробными.
С некоторыми надписями мы уже встречались на рис. 3.6 (поз. 21 м 27), 3.7 (поз. 2—4 и 34) и 3.8 (поз. /О, /3,16 и 17). Другие надписи встретятся в § 3.6 на рис. 3.10, 3.11, 3.13 и 3.14. Но прежде чем их рассматривать, подчеркнем, что система построения надписей в одних случаях определена ГОСТ как обязательная, в других — как рекомендуемая, в третьих устанавливается отраслевыми руководящими документами, а иногда и составителем схемы. Но, так или иначе, поскольку возможны варианты, составитель схемы обязан привести соответствующие пояснения.
Рассмотрим несколько примеров распространенных надписей, обратившись к рис. 3.9.
Внутри обозначения устройства с электродвигателем написаны: в числителе номер по технологическому плану (20), в знаменателе - мощность, кВт (/5).
Н а выноске к обозначению устройства с т рансфо рмато ро м в числителе номер по спецификации к дашюму чертежу (7), в знаменателе - позиционное обозначение сварочного трансформатора (СТ4). Две черточки и надпись АС обозначают, что трансформатор двумя проводами присоединен к фазам / и С
Н а выноске к обозначению контактора для переключения со звезды на треугольник написаны: 5 номер позиции спецификации к плану, КМ2 - позиционное- обозначение.
У распределительного щита на в ы- носке: в числителе номер по плану (7), в знаменателе — маркировка (ЩР12).
У щитка группового рабочего освещения: 14 — номер по плану расположения (или маркировка щитка ЩОЗ); 6,7 — установленная мощность, кВт; 2,46 — по- re ря напряжения до щитка, %.
У светильника с лампой накаливания 100 — мощность, Вт, 4,5 — высота установки 4,5 м.
/^ ‘КМ2/^ ‘КМ23-4/70 02 2x4。3-4/70 02 2x4。7755500)27°X 二500)27°X 二外-2-外-2-7/[UP1Z7/[UP1Z7070МУ— 18МУ— 18622生 22-8622生 22-81111с 5-8,5-，- 73-30JY T)2-ABB「Зхб + х^-П12с 5-8,5-，- 73-30JY T)2-ABB「Зхб + х^-П12№2О№2ОС 丁 <3(50x50*5)С 丁 <3(50x50*5)АПРАПР7 "2 GS к 76)] ZT 7m7 "2 GS к 76)] ZT 7m737314-14-ОО о15ОО о151616Рис. 3.9. Условные сокращения и надписи на планах зданий и сооружений
/^ ‘КМ2
/^ ‘КМ2
3-4/70 02 2x4。
3-4/70 02 2x4。
7
7
5
5
500)27°
X 二
500)27°
X 二
外-2-
外-2-
7
/[UP1Z
7
/[UP1Z
70
70
МУ— 18
МУ— 18
622生 22-8
622生 22-8
11
11
с 5-8,5-，- 73-30
JY T)2-ABB「Зхб + х^-П
12
с 5-8,5-，- 73-30
JY T)2-ABB「Зхб + х^-П
12
№2
О
№2
О
С 丁 <3(50x50*5)
С 丁 <3(50x50*5)
АПР
АПР
7 "
2 GS к 76)] ZT 7m
7 "
2 GS к 76)] ZT 7m
73
73
14-
14-
ОО о
15
ОО о
15
16
16
Линия состоит из трех (3) светильников типа ЛПО 02, в каждом из которых две лампы (2) мощностью по 40 Вт. Высота установки не указана.
Мощность лампы в прожекторе 500 Вт, угол наклона 27°.
Надписи: С - север, Ю — юг, 19 — номер прожектора по плану, мощность лампы 300 Вт, угол наклона 25°. Лампа присоединена к фазам 4HB
7Q Надписи у прожекторной мачты № 5 (М5). Установленная мощность 4 кВт (4), высота мачты 18м (78).
7/. Прожектор установлен на высоте 22 м・ Вышка № 2 (В2) стоит на опоре, например на крыше. Высота вышки 8 м,
а высота крыши 22 — 8 = 14 м. Установленная мощность ламп 2,8 кВт.
Способы прокладки линий обозначают буквами: Т - прокладка в металлических, 77 — в пластмассовых трубах, % в металлических рукавах, 〃 一 на изоляторах, ^ — на клипах, Тс — на тросе.
/2 Надписи на линии питающей сети электроосвещения: с5 — маркировка линии; 8,5 — расчетная мощность, кВт; 1 — коэффициент мощности (cos <р); 13 — рас- <1етный ток, А; 30 - длина участка питающей сети, м; 390 — момент (13 Ах 30 м = =390 А м); 1,2 — потеря напряжения, %; АВВГ 3x6 + 1x4 一 марка (АВВГ) и сечение (три жилы сечением 6 мм2 и одна жила сечением 4 мм2); /7 — в пластмассовой трубе.
Троллейная линия трехфазная (3) выполнена из угловой (<) стали (СУ) сечением 50x50x5.
1
74 Надпись АПР 2 [3("16)] 2Tl ? расшифровывается следующим образом, две параллельные цепи (двойка перед прямыми скобками), каждая из которых состоит из трех (тройка перед круглыми скобками) одножильных (единица в круглых скобках) проводов марки АПР сече* нием 16 мм". Каждая цепь проложена в отдельной стальной трубе (2Т — две трубы)
диаметром 1「
Выключатели и переключатели и управляемые ими светильники обозначают соответственно одинаковыми римским и цифрами.
Номер и цифра у светильников и штепсельных розеток указывают номера групп, к которым они присоединены.
Допущения: а) в двухпроводных осветительных сетях количество проводов допускается не указывать, ограничиваясь указанием марки м сечения. Например, АПР-4 (два провода марки АПР сечением 4 мм2); б) если из общего указания на чертеже ясны способ прокладки (Г, “ и т. п., марка проводов и кабелей), то у каждой линии их не указывают; в) при наличии кабельного журнала (см. ниже) с маркировкой на плане сети никаких надписей, кроме маркировки, не делают; г) данные линии надписывают либо непосредственно над ней, либо на выносках.
Применение обозначений
Рассмотрим три примера применеймя обозначений, имея в виду следующее:
На рисунках даны перенумерованные выноски (красные), которых на планах сетей, конечно, не делают. Здесь же они нужны для облегчения пояснений.
Ряд надписей у линий труб, светильников, электрооборудования опущен, чтобы не затемнять рисунки.
Рисунки 3.10—3.14 преследуют ограниченную цель: дать примеры возможных применений разных условных обозначений. Одним словом, это не рабочие, а учебные чертежи.
План силовой сети (рис. 3.10) выполнен для части помещения. В основу плана положен упрощенный строительный чертеж, на котором показаны. стены, простенок, окна, дверные проемы, очертания (зеленые линии) фундаментов машин и технологического оборудования. В кружках обозначены оси здания. В одном направлении они обозначены буквами А, Б; в другом — цифрами 7—3. Дана отметка пола —1,3, которая показывает, что пол расположен на 1,3 м ниже уровня, принятого в данном сооружении за основу (за отметку 0,00).
От трансформаторной подстанции / идет кабельный тоннель 2 с люком 3 и колодцем 4. От колодца отходят две траншеи: существующая 5 (штриховые линии) и новая 6.
В этой траншее проложен один кабель ААБ1 (3x120 + 1x50). Марка кабеля А АБ, число жил четыре, три из них сечением 120 мм2 и одна жила 50 мм2.
Кабель питает распределительный щит 7 одностороннего обслуживания. Его номер по плану 5 (числитель), а знаменатель - маркировка ШРЗ.
От щита отходят пять линий:
линия 8 — к распределительному пункту 9；
линия 24 — к устройству 19 с электродвигателем. По спецификации к технологическому плану оно значится под номером 14 (надпись внутри изображения устройства) .На выноске написаны: номер (3) по спецификации электрооборудования (числитель) и номинальная мощность 16 кВт (знаменатель);
линия 25 — к устройству 20. В спецификации к технологическому плану оно имеет номер 7 7, где и дана расшифровка (в книге она приведена в надписи к рисунку).
В данном случае это электрическая печь сопротивления мощностью 23 кВт;
линия 26 — к устройству 21. В спецификации к плану его номер 9 — зто автотрансформатор .От него по линии 22 получает питание двигатель-генератор 23 Чтобы узнать, что представляет собой линия 22, следует обратиться к кабельному журналу (подробнее см. ниже упражнение 3.1), где сказано, что линия выполнена тремя проводами марки А ПР, которые проложены в трубе диаметром g в полу. Извлечение из кабельного журнала приведено в подписи к рис. 3.10;
линия 27 уходит вверх на отметку + 4,75.
К распределительному пункту 9 присоединены:
линия 10, питающая три троллея ТР1 】4, выполненных из трех (3) стальных полос 25*4 мм. У троллейной линии изображен токосъемник 15 крана грузоподъемностью G = 3 тс. Номер крана по плану 32, у крана два двигателя мощностью 2,8 и 4,5 кВт. Один из них служит для передвижения крана, другой - для подъема и опускания крюка. Обратите внимание: обозначение токоприемника заимствовано из стандарта для схем, так как в стандарте для обозначения проводок и электрооборудования на планах такого обозначения нет. Следовательно, его обязательно нужно пояснить.
Линия 11 питает многодвигательный привод 16. Его номер по технологическому плану 5. По спецификации электрооборудования он имеет номер 10 (числитель) и состоит из трех двигателей мощностями 5^, 0,52 и 1,2 кВт (знаменатель). В данном примере раздельно указаны мощности двигателей, но иногда на плане ограничиваются указанием суммарной их мощности, т. е. в данном случае 5,8 + 0,52 + + 1,2 =7,52 кВт.
Линия 12 двухпроводная (на ее изобра
жении две черточки) присоединена к устройству 17 — ящику с рубильником и предохранителями (см. спецификацию), от которого отходит гибкий кабель 28 к сварочному трансформатору 18.
Линия 13 идет к конденсаторной батарее 29.
Упражнение 3.1
Руководствуясь рис. 3.10, ответить на вопросы. 1. Сколько трансформаторов и какой мощности установлено на трансформаторной подстанции /? 2. В какой поеледовательности изображены линии 24—26? Соответствует ли это действительному расположению линий? 3. Почему на рис. 3.10 не написано, что кабель проложен в траншее 6? 4. Линия 27 уходит вверх на отметку +4,75. На сколько эта отметка выше уровня пола рассматриваемого помещения? 5. Обозначения некоторых устройств имеют двойные номера, например в поз. 16 номера 5 и 10. Может ли так быть? 6. Какие сведения не могут быть получены из рис. 3.10? 7. Чем принци пи ально отличаются обозначения поз. /6, /8, 29 и 23 от обозначений поз. /7, 20 и 2/? 8. Почему на линии 12 есть черточки, указывающие число проводов, а на остальных линиях черточек нет?
Ответы
Два трансформатора по 400 кВ • А. Это следует из надписи 2*400 кВ А.
Линии и зображены в порядке расположения выносок, т. е. верхняя линия 24, средняя 25、нижняя 26. В натуре они могут быть проложены в другом порядке.
И без надписи ясно, что кабель проложен в траншее, так как она изображена в стандартном условном обозначении.
Отметка +4,75 выше уровня пола (—1,3) на 6,05 м, так как +4,75 - ( 1,3) = 4,75 + 1,3 = =6,05.
Номер внутри обозначения, в нашем примере 5, это номер по технологическому плану； /0 (числитель) — номер позиции по спецификации электрооборудования. Эти номера могут и не совпадать. Заметим, что в спецификации гораздо больше позиций, чем на плане. В нее вхо-
0©
Рис» 3.10. Пример применения обозначений на плане силовой сети. К упражнению 3.1
И з спецификации: поз. 9 - автотрансформатор; поз. ?，一 ящик с рубильником и предохранителями; поз. 12 - сварочный трансформатор; поз. ?7 — электрическая печь^сопротивления мощностью 23 кВт. И з к абельного журнала: №22 — АПРЗ(1 х25) Т； , прокладка в попу.
лее трубылее трубыЧетыре 4В-5-1 匚2Четыре 4В-5-1 匚2изизии?н 38-2-11r?н 38-2-11r
лее трубы
лее трубы
Четыре 4В-5-1 匚
2
Четыре 4В-5-1 匚
2
из
из
и
и
?н 38-2-11r
?н 38-2-11r
дит не только то, что установлено и, следовательно, изображено, но и ряд монтажных изделий и материалов (трубы, провода, кабели, скобы и т. п.). В спецификации они перечислены, но на плане сетей их, конечно, нет.
На рис. 3.10 не указаны длины кабелей, нет "привязки" оборудования к какой-либо базе, т. е. не ясно, в каких местах оно установлено. Но монтажнику, кстати, это и не нужно, так как не он устанавливает оборудование. Не указана и трасса, по которой проходят линии.
Обозначения 16,18、29 и 23 наиболее распространены, поэтому стандарт их конкретизирует. Обозначения /7, 20 и 27 не обладают наглядностью. Чтобы их расшифровать, надо обратиться к спецификации.
Линия 12 - двухпроводная в отличие от всех остальных, которые совершенно очевидно являются трехпроводными, кроме линии, проложенной в траншее 6. Эта линия четырехпроводная, но это ясно из данных кабеля (3x120 + + 1x50).
План разводки труб (рис. 3.11) выполнен для части помещения. На плане синими штриховыми линиями изображены границы разных уровней (можно было бы указать соответствующие отметки), а зелеными линиями — контуры механизмов и технологического оборудования. Электроприемники и электрооборудование условно изображены желтыми прямоугольниками и обозначены 4Б—6Б, 38, 39, /ОС 9С и 15С.
Для изображения труб на плане (рис. 3.11) использованы обозначения, которые приведены выше (см. рис. 3.8,6).
Чтобы не спутать выноски, относящиеся к маркировке труб и обозначению уровней, с выносками, сделанными для облегчения описания, последние заключены в красные кружки.
Итак, в помещении проходят девять труб 1. Они проложены в полу на отметке + 0,6. Написать маркировку около каждой трубы трудно: мало места. Поэтому сделана выноска и маркировка написана на ее "полках". Выноска относится ко всем девяти трубам, на что указывают засечки только на крайних трубах и одинаковое число труб и полок. Маркировку на трубах размещают в том же порядке,
в каком читают, т. е. слева направо и сверху вниз. Значит, маркировка левой трубы написана на верхней полке: 4Б-8-1 -—, /"2
правее труба 4Б-2-1 -^- и т. д. В данном примере (что совершенно не обязательно, так как стандартом не регламентируется) маркировка состоит из трех частей: слева —номер электро приемника (электроконструкции) ,например 39、в середине номер трубы, например 7, справа диаметр трубы, например / [
Нет необходимости показывать по всей
трассе все девять труб, идущих в обшем потоке. Поэтому между двумя фигурными скобками одной штрихпунктирной линией 2 показан поток (группа) труб. Да-
из потока 2 разветвляются, них 4Б-8-1^~, 4B-2・lg、 35-5-1' образуют новый
поток 3, который проложен на отметке + 0,8. Эти трубы поднимаются вверх и заканчиваются на отметке + i,35.
Одна из труб 5 направлена вниз и заканчивается на отметке — 0,7.
Три трубы 6 уходят за пределы помещения. Труба 7 поднимается на отметку + 0,85.
Под перекрытием нижележащего этажа на отметке —1,0 идет группа труб 9. В нее входят две трубы 8： 10 С-1-Г' и 10 С-2-Г\
концы которых поднимаются вверх на от
метку + 1.0. Две трубы 38-1-1
поднимаются на отметку +0.55. Труба /I 9С-1-1, поднимается на отметку +0,9.
Открыто на отметке + 0,2 проложена труба /2 Один ее конец приходит снизу с отметки —0,6. другой уходит вверх на отметку +0,4. Открыто проложены трубы /3, 15 и /6： они приходят из потока труб 14. Труба 13 поднимается на отметку + 1,4.
Рис. 3.11. Пример применения обозначений на плане разводки труб К упражнению 3.2
Упражнение 3.2
Руководствуясь рис. 3.11, ответить на вопросы: 1. Правильно ли расставлена маркировка труб 4? Откуда известна маркировка трубы 7? 2. Правильно ли расставлены засечки у труб 6? 3. Откуда известно, что трубы 7 и 77 проложены скрыто, трубы 12, 13, 75 и 76 — открыто, а трубы 8 и 10 ~ под перекрытием? 4. Составить эскиз вертикапьного разреза помещения и указать на соответствующих отметках номера позиций (Z /7), заимствованных из рис. 3.11.
Ответы
Правильно. Она повторяет маркировку первой, второй, третьей и пятой труб из потока 1. Труба 7 в потоке I является крайней правой. Следовательно, ее маркировка 39~Ы—^, написана на нижней полке выноски к потоку труб /.
Правильно.
Это известно из стандартных условных обозначений, которые были рассмотрены выше и приведены на рис. 3.8,6.
Ответ дан на рис. 3.12. Он выполнен следующим образом. Слева приведена шкала отметок. За базовую отметку принята отметка 0,。 - зеленая линия. Вверх от нее расположены отметки со знаком "+"、а вниз — со знаком ”一”. Затем обратимся к рис. 3.11 и заимствуем из него номера позиций (? 77) и уровни прокладки труб (отметки). Эти данные перенесем на рис. 3.12.
Например, на отметке +0,6 проложены трубы 1, 2, 5t 6 и 7. Поэтому окружности с этими же номерами расположены на уровне +0,6. Окружности соединены горизонтальной красной линией на том основании, что трубы проложены горизонтапьно. Далее из плана видно, что поток 2 переходит в поток 3, проложенный на уровне +0,8. Значит; от окружности 2 должна быть проведена верти кальная линия до отметки + 0,8 и на ней изображена окружность J. Горизонтальный участок 3-4 показывает, что трубы 3 н 4 проложены горизонтально, но затем поднимаются на отметку +1,35, на что указывает вертикальная линия 44
Другой пример. Труба /2 начинается на отметке — 0,6, поднимается на отметку +0,2, идет горизонтапьно и наконец поднимается на отметку + 0,4-
Читателям рекомендуется самостоятельно сопоставить остальные части рис. 3.11 и 3.12 и убедиться в их взаимном соответствии.
Важное замечание. Эскизы, подобные рис. 3.12, никогда не делают: они монтажникам не нужны, так как из плана все ясно. Здесь же рис. 3.12 дан исключительно в учебных целях, чтобы поупражняться в чтении планов.
Кабельный (кабельно-трубный) журнал. Планы проводок и планы, на которых показывают разводку труб, дополняют кабельно-трубными журналами и спецификациями на провода, кабели, трубы, монтажные изделия и материалы. Журнал (независимо от формы, принятой в той или иной организации) сов местно со спецификацией дает необходимые сведения для выполнения работы. Поясним суть дела на учебном примере (рис. 3.13), предупредив читателей о том, что из-за ограничений, вызванных форматом книги, надписи на выносках сокращены, а спецификация опущена.
Итак, от вводно-распределительного устройства ВРУ к щиту Щ в стальной трубе Т5, проложенной открыто, идет линия № 1. Между щитом Щ и ящиком Я1 без зажимов (протяжным в полу проходит труба 77, а в ней линии № 2 и 3. Линия № 2 в пластмассовой трубе П5 идет к устройству М с электродвигателем. Линия № 3, пройдя через ящик ^/, направляется к ящику с зажимами Я2. Трубы ТЗ и П5 проложены под перекрытием (площадкой), т. е. ниже уровня +0,4. Линия № 4 соединяет устройство Л/ с контактором К, пройдя через ящик Ж. Линии № 5 и 6 проложены в трубе П7. Линия № 5 заканчивается в посту дистанционного управления ПДУ, а линия № 6, пройдя через него транзитом, идет к кнопочному посту S8 От ПДУ до SB она проложена в металлическом рукаве Мр.
Все, что даже в простейшем случае потребовало многословного описания, гораздо проще и четче находит отражение в к а-
®®ОтветыОтветы
®
®
Ответы
Ответы
б е л ь и о м журнале, который для рис. 3.13 приведен в табл. 3.1.
Закрепим полученные знания, выполнив упражнение 3.3.
Упражнение 3.3
Руководствуясь рнс. 3.13.Д и кабельным журналом (табл. 3.1). ответить на вопросы. 1. Почему здесь употребляется слово линия, а не кабель и не провод? 2. Откуда известны марки, количества жил, сечення и длины линий? 3. Равны ли длина линии № 4 длине проводов, нсобходиглых для нее? 4. Откуда известен способ прокладки участков
Рис. 3.12. Эскиз, иллюстрирующий уровни про-кладки труб. К упражнению 3.2
линий (открыто, в стальной трубе, пластмассовой трубе, металлическом рукаве)? 5. Что происходит в ящике Я2 с линией № 3? 6. Почему длина линии № 4 (73 м) больше суммы длин труб /75, ТЗ и П6 (17 + 40 + 14 = 71), через которое она проходит? 7. Изобразить схематически трассу линий.
Словом линия можно назвать и кабель, и жгут проводов. В нашем случае линии № 1-3
Рнс. 3.13. Принцип записей в кабельном журнале.К упражнению 3.3
Таблица 3.1
Обозначение кабеля (груп- Начало Конец пы проводов)
Трасса проходит через трубуКабел ь, провод
Обозна- У слов- Дли-Протяж- Марка Количество Длина
чениеный про- на, мноижил и сечение линии, м
ход, ммящик
^ ^ ^ ^ ^^^™^^ 心 ж 以" 成 К 磔5sК ^ ^ ^ м ж ^ ж 1 2 3 4 5 6 7 № № № № №№ №
5
2
25
о
2
2020
8
32
АВВГ
1(4x10)
35
12Я1
АВВГ
1(3x4)
31
17
Я1
АВВГ
1 (4x6)
53
40
17Я1
АПВ
3(1х2,5)
73
Я2
14
19
ПВ
4 (1х 2,5)
20
ПДУ
ПВ
3 (1x2,5)
26
6
ПВ 2 (1x2,5)15
выполнены кабелями, а линии № 4-7 - проводами.
Из кабельного журнала.
Не равна. Длина линии 73 м, а длина трех проводов、 которыми она выполнена, 73*3 = =219 м.
Из стандартных условных обозначений.
Линия № 3 разветвляется на три линии: № 5, 6 и 7.
Трубы ДОХОДЯТ ТОЛЬКО ДО ЯЩИКОВ, ШИТОВ и других изделий, а линии входят или протягиваются через них.
Ответ дан на рис. 3.13,6.
План сети освещения (рис. 3.14) составлен для пяти помещений, имеющих номера /—5; эти номера заключены в концентрические окружности (красные). На плане видны групповые щитки 8 рабочего и 7 аварийного освещения.
Надписи у щитков показывают их номера по плану (/ и /о), установленные мощности (мощность питающихся от щитков электроприемников) 8,3 и 0,6 кВт соответственно, потери напряжения (1,5 и 4,2%) и типы щитков, условно обозначенные XXX.
Групповой щиток 8 питается по линии /7, которая приходит снизу, поднимается на уровень ферм и далее до щитка проложена на изоляторах по фермам. Надпись у линии расшифровывается следующим образом: маркировка линии с5, расчетная мощность 10,7 кВт, коэффициент мощности 1, расчетный ток 22 А, длина участка 35 м, момент 770 А-м, потеря напряжения 1,47 . Провода АПР 3(1 х Ю) + 1 х6 проложены по фермам на изоляторах (И).
От щитка 8 отходят групповые линии № 1-7.
В группу N° 1 входят светильники с люминесцентными лампами рабочего освещения помещений /, 4 и 5 (в красных кружках), а именно: 15 — встроенные светильники; 16 — линия из шести (6) светильников типа XYZ, в каждом из которых две лампы (2) мощностью по 40 Вт; 18 — потолочные; 20 — подвесные светильники.
Светильники 75 м линия 16 управляются переключателем 14, с помощью которого можно включить либо оба светильника 15, либо линию 76, либо все светильники рабочего освещения. Четыре светильника 18 имеют общий однополюсный выключатель 12 Светильники 20 управляются переключателем 22, который дает возможность включить либо один средний (/), либо два крайних (//), либо все три светильника одновременно.
В группы № 2 и 3 входят по пять светильников 5 с лампами накаливания для рабочего освещения помещения 2. В каждом светильнике лампа мощностью 500 Вт (числитель), высота подвеса 7 м (знаменатель) .У последнего в группе светильника указана потеря напряжения U- 1,3%.
Вначале там, где линии идут рядом, провода АШМ (марка АПР, сечение 4 мм2 ) обеих линий проложены в общей стальной трубе Тдиаметром 25 мм. Далее проводка выполнена на изоляторах (〃).
Группа № 4 питает: штепсельные розетки 4 с защитным (заземляющим или зануляющим) контактом и 3 с выключателем, а также два встроенных светильника 7 с лампами накаливания и общим выключателем 2. Штепсельные розетки 3 н 4 предназначены для скрытой установки.
Группа № 5 питает штепсельные розетки 11 на напряжение 42 В (по старым нормам 36 В). Розетки включены в линию 10 через понижающий трансформатор 9, которая защищена автоматическим выключателем.
Группа № 6 питает наружное освещение, выполненное двумя светильниками 23 с лампами ДРЛ Светильники установлены на кронштейнах с вылетом 0,5 м (К-0,5). Мощность лампы 300 Вт (числитель), высота установки 10 м (знаменатель). Выключатель 24 двухполюсный со степенью защиты IP44 для скрытой установки.
Группа № 7 предназначена для штепсельных розеток 21 в помещениях 5 и 5
®©©©
88JP7JP75®5005®500АПРТ-ИАПРТ-И70 лк70 лк®_丄亠y、-®_丄亠y、-7a .夕；XXX器%2之7a .夕；XXX器%2之氏ADPT 总氏ADPT 总8 общей 丁25MM 'n 58 общей 丁25MM 'n 5OfOf337-^XXX7,57-^XXX7,5№7[-)№7[-)7070《《S,3%S,3%ссгг仓仓^—T-d—!- : -1 / 0 :1I<^12V」 WZDHUl^l^w)gKI*f ZZV^—T-d—!- : -1 / 0 :1I<^12V」 WZDHUl^l^w)gKI*f ZZV
8
8
JP7
JP7
5®500
5®500
АПРТ-И
АПРТ-И
70 лк
70 лк
®_丄亠y、-
®_丄亠y、-
7a .夕；XXX器
%2之
7a .夕；XXX器
%2之
氏
ADPT 总
氏
ADPT 总
8 общей 丁25MM '
n 5
8 общей 丁25MM '
n 5
Of
Of
3
3
7-^XXX
7,5
7-^XXX
7,5
№7[-)
№7[-)
70
70
《
《
S,3%
S,3%
с
с
г
г
仓
仓
^—T-d—!- : -1 / 0 :1I<^12V」 WZDHUl^l^w)gKI*f ZZV
^—T-d—!- : -1 / 0 :1I<^12V」 WZDHUl^l^w)gKI*f ZZV
«0,5 茅О
Рис. 3.14. Пример применения обозначений на плане сети электроосвещения. Ряд надписей опущен. Для изображения светильников приняты обозначения, приведенные на рис. 3.6 под номерами 13-20
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
и для питания встроенных светильников 19 с люминесцентными лампами в помещении 3.
Аварийное освещение разделено на две группы: № 1а и 2а. Группа № 1а предназначена для помещения 2. Она питает потолочные светильники 6. Мощность лампы в каждом из них 100 Вт, расположены светильники на высоте 7,5 м. Группа № 2а предназначена для настенных светильников 13 в помещениях / и 7. Обратите внимание: светильники в помещении / имеют два выключателя.
Щиток 7 аварийного освещения питает линия, которая приходат снизу с отметки —1,3 и уходит вверх на отметку + 8、5.
Упражнение 3.4
Ру ко водств уясь рис. 3.14, ответить на вопросы. 1. Откуда известно, какие светильники н с какими лампами изображены на плане? 2. Какие надписи опущены у светильников (за исключением надписи у линии /б) ? 3. Почему на пинии, питающей штепсельные розетки 3 и 4, изображены три черточки (зеленые). а на других пиниях черточек нет? 4. Почему на четырехпроводной линии /7 нет черточек, указывающих на количество проводов? 5. Каким проводом выцрлнена линия /0? 6. Что обозначают римские цифры / и // у выключателей и ламп аварийного освещения
в помещении 7? 7. Что обозначает надпись 70 лк в помещении 2? 8. Светильники 5 и б находятся в одном и том же помещении. Почему же на их изображениях указаны разные высоты (7 н 7,5 м) ? 9. Как называются размеры 6 и 3,4 м, обозначенные зелеными линиями в помещении 2? Чему равно расстояние между линиями рабочего и аварийного освещения?
Светильники изображены в стандартных условных обозначениях.
Опущены буквы, которыми обозначаются ги пы светильни ков.
Штепсельная розетка 4 имеет три гнезда. К третьему гнезду присоединен заземляющий (зануляющий) проводник. В двух проводных линиях освещения черточки не ставят.
Из надписи у линии 3(1x1°) +1x6 ясно, что линия четырех про водная.
Линия 10 выполнена двумя (черточек нет) проводами марки ППВ сечением 4 мм .
Выключатель / управляет лампой /, выключатель// -лампой 〃.
Это номинальная освещенность, лк, от общего освещения.
Подвесные светильники 5 над полом расположены ниже потолочных светильников 6
Это нривязочные размеры. Расстояние между линиями рабочего и аварийного освещения 6-3,4 二 2,6 м.
Глава
Надписи на схемах
Общие положения.
Зоны и строки.
Основная надпись
Надписи на схемах значительно важнее и сложнее, чем представляется тем, кто не работал со схемами на монтаже, при наладке и эксплуатации. Суть дела состоит в том, что ни одна схема не может быть ни выполнена, ни прочитана без надписей. Речь идет, конечно, не о словесном пересказе содержания схемы. Такой пересказ не только не нужен, но и вреден. Он был бы многословен и расплывчат. Необходимы краткие надписи, конкретизирующие графические обозначения " дополняющие их такими сведениями, которые не могут быть переданы графически.
К таким надписям относят: а) позиционные обозначения элементов и устройств, а также таблицы "Перечень элементов**; б) обозначения типов, исполнений в технических характеристиках электрических машин, аппаратов, приборов, комплектных устройств (станции управления, комплектные распределительные устройства и др.) ; в) маркировка выводов машин, трансформаторов, приборов, коммутационных аппаратов； г) маркировка зажимов и разъемов; д) обозначения (маркировка) разнопотенциальных участков электрических цепей; е) таблицы применимости; ж) нумерация труб, кабелей.
протяжных коробок; з) ссылки на другие схемы, которые следует рассматривать совместно с данной; и) условия действия схемы н примечания; к) расшифровка принятой системы обозначений и маркировки; л) расшифровка обозначений, не являющихся стандартными, если они встречаются в схеме; м) спецификации или ссылки на них; н) обозначения зон, в которых на схеме показаны элементы устройства и их части при разнесенном способе изображения, или нумерация строк (цепей) ;о) основная надпись. Могут быть и другие надписи, если в конкретных условиях в них возникает необходимость.
На рис. 4.1,〃 показано взаимное расположение на чертеже: I — собственно схемы, 2 — поясняющих надписей, диаграмм переключений, примечаний и пр., 3 — таблицы "Перечень элементовм, 4 — основной надписи (по старой терминологии углового штампа).
Основная надпись указывает наименование объекта (например, насосная станция № 6), назначение схемы (управление насосами № 3—5), ее вид (схема электрическая), тип (принципиальная схема, схема соединений и т. п.), номер схемы, количество листов (например, 2), номер листа (например, I). Могут быть также указаны: стадия разработки, например Р — рабочие чертежи, шифр схемы, например ЭЗ (схема электрическая принципиальная) и др.
Заметим, что основная и ряд других надписей на чертежах выполняют по СПДС (см. § 1.3).
Забегая немного вперед, подчеркнем, что ознакомление с любой схемой надо во всех без исключения случаях начинать с чтения основной надписи (в книге — с подписи к рисунку).
Обозначение зон дает возможность указать, в каком месте схемы находятся части элементов, изображенных разнесенным способом. Суть дела сводится к тому, что поле схемы разделяют на зоны (клетки) ,подобно шахматной доске (рис. 4.1 ,а). С этой целью по вертикали пишут буквы /1, В, С ... , по горизонтали — цифры /, 2 ...
Рнс. 4.1. Деление схемы на зоны. Нумерация строк (цепей). К упражнению 4.1
Если мысленно провести через вертикальные и горизонтальные границы зон линии, то образуются прямоугольники — зоны. Одна из них — зона 4В (или В4) показана на рис. 4.1,а
Нумерация строк (цепей) показана на рис. 4.1,6 и в. Строки могут быть расположены либо горизонтально (рис. 4.1,6), либо вертикально (рис. 4.1,6); строки нумеруют арабскими цифрами.
Целесообразность деления схемы на зоны и нумерации строк выяснится из упражнения 4.1.
Упражнение 4.1
На рис. 4.1,а приведена выкопировка из схемы, на которой показано только одно реле К1. Оно состоит из трех частей: катушки К/, которая изображена на схеме в зоне ЗА; размыкающего контакта К1:2 в зоне 6С и замыкающего контакта К/: / в зоне 7Я
Ответить на вопросы. 1. Что обозначают надписи в скобках? 2. В каких строках расположены части реле К4 на рис. 4.1.6? 3. Не глядя на рис. 4.1,6, перерисовать схему рис. 4.1,6 так, чтобы строки были расположены вертикально. 4. Нужно ли одну и ту же схему делить на зоны и указывать на ней же номера строк?
Ответы
Надписи в скобках показывают, в каких зонах изображены другие части реле KL Например, у изображения в зоне В7 в скобках написано (6& ЗА). Эти надписи указывают на то, что другие части реле показаны в зонах 6С (контакт К/.2) и 3% (катушка KZ). Читателям рекомендуется самостоятельно решить, что должно быть написано в скобках у изображений в зонах 6С и 34 a затем проверить правильность своих решений, обратившись к рис. 4.1,д.
Катушка в строке ", контакт - в строке 9.
Правильный ответ дан на рис. 4.1,в.
Не нужно.
Обратим внимание на то, что надписей на схеме значительно больше, чем использованных в ней графических обозначений. Подчеркнем, что графические обозначения строго определены государственными стандартами, благодаря чему их разночтение безусловно исключено. Но к надписям стандарты предъявляют только самые общие требования, а способ выполнения надписей устанавливают отраслевые нормативные документы, различные в разных отраслях.
Убедимся в справедливости сказанного, обратившись к рис. 4.2. На нем приведена
выкопировка йз схемы, в которой показано только одно шестиконтактное реле. Его позиционное обозначение К1 на рис. 4.2,4 повторено 7 раз: I раз у катушки и 6 раз у контактов. Точками обозначены их выводы, около которых написаны красные буквы Л и 5 и номера /3,14 ... 64 Кроме того, все провода, присоединенные к выводам, имеют марки /、2 … /5 м 22 — синие цифры.
На рис. 4.2,6 изображено то же самое. Но на рис. 4.2,〃 строки пере ну мерованы — зеленые цифры ?一8, а на рис. 4.2,6 поле схемы разделено на зоны. Если мысленно провести штрихпунктирные зеленые линии, то будет ясно, что катушка находится в зоне 4А, а контакт К1 с выводами 13 и 14 в зоне 4В.
Под изображением катушки помещена табличка. В ней буквы 3 н Р соответственно обозначают замыкающий и размыкающий контакты. На рис. 4.2,。в клетках написаны номера строк (цепей). Из таблички следует, что замыкающие контакты входят в цепи /, 4-6、а размыкающие — в цепи 3 н 7.
Табличку можно выполнить иначе. Так, на рис. 4.2,〃 в центре в клетках написаны дроби, где числители номера строк, а знаменатели — обозначения выводов. Например, в строке 4 показан контакт с выводами 23 и 24. Справа иллюстрирован еще один способ заполнения таблички. Здесь числители по-прежнему номера строк, а знаменатели 一 марки проводов, присоединенных к выводам контактов. Следовательно, к контакту в строке 4 присоединены провода 15 и 22.
На рис. 4.2,6 в табличках «место номеров строк указаны зоны, в которых изображены контакты. Так, в зоне ЗА показан контакт с выводами 23 и 24 (табличка слева). К этому же контакту присоединены провода 15 и 22 ~ табличка справа.
Заметим, что все пять табличек, несмотря на некоторые различия, имеют
⑵
砂
%
卜72
3
Р
7
3
4
7
5
6
3
戶
“6
ЗА
51-52
34
1А
232
31-3Z
28
“3- “《
2A
9
£3・6夕
или
'
6“
⑵
3
7
5
73e
(
31T2
23-24
5
43-М
6
63-64
3
Р
48
за 75-22
1А
6 11
2В
2А
или
3
Р
7
3
7 To
4
7
75-22
6-П
5
6
（询
64
14
К1
色A)
51
52
6*
n 二
2》 31' 32,
Рис. 4.2. Наиболее распространенные надписи на схемах. К упражнению 4.2
одно и то же назначение, все правильны и все употребител ьны.
Кроме того, под позиционным обозначением у изображения контактов на рис. 4.2,〃 в скобках написан номер строки 2, а на рис. 4.2,6 — зона 4/, в которой показана катушка.
Допустим далее, что в схему входит не одно, а десять таких же реле, и поставим перед собой вопросы: 1) сколько условных обозначений нужно для их изображения? 2) сколько надписей в схеме с десятью реле? Ответы, на первый взгляд, окажутся неправдоподобными.
Условных обозначений нужно всего четыре- они изображены на рис. 4.2,〃 справа и на них указывает красная стрелка. Они простые, не допускают разных толкований, одним словом, в них нельзя ошибиться. 2) Надписей 420, т. е. в 105 раз больше (!), чем условных обозначений: 7x10 = 70 позиционных обозначений; 7x2x10 = 140 обозначений выводов; 7x2x10 = 140 марок проводов; 6х 10 = 60 ссылок на номер цепи (зону), где изображена катушка; 10 табличек. Итого 70 + 140 + 140 + 60 + 10 =420.
Выполним упражнение 4.2, чтобы научиться читать таблички, что чрезвычайно важно для работы.
Упражнение 4.2
Обратившись к рис. 4.2, ответить на вопросы. 1. Для чего на схеме приводят эскизы взаимного расположения контактов и катушек (см. на рис. 4.2,6 справа) ? 2. Правильно ли заполнены таблички? 3. Сколько клеток должно быть в табличке? 4. Сколько столбцов должно быть в табличке, относящейся к магнитному пускателю?
Ответы
Эскиз дает возможность определить, где в натуре находится контакт и к какому его вы-
воду присоединен провод, имеющий ту или иную марку. Решают эти вопросы следующим образом. Допустим, нас интересует контакт в строке 4 (в зоне 3/). Из схемы ясны номера его выводов, а именно 23 и 24. Эти же номера имеет на эскизе второй контакт сверху в левом ряду.
По эскизу легко определить, на какие выводы подан ”+、、и на какие ''-''. Плюс марка / подан на верхние выводы контактов 13 м 43. В натуре, естественно, между ними сделана перемычка. Минус - марка 2 подан на правый конец катушки. В приложении 1 будет показано, насколько важны эти сведения при наладке и эксплуатации. Эскизов должно быть столько же, сколько типов (исполнений) реле использовано в схеме.
Правильно. Чтобы в этом убедиться, надо самостоятельно заполнить таблички, а затем сличить их с табличками на рис. 4.2.
В табличке число клеток должно равняться числу контактов. Если какая-либо клетка не заполнена или заполнена нс полностью (т. с. содержит, например, номера выводов, но без указания номера строки или зоны), значит, контакт не занят.
Три столбца. Один из них относится к контактам в силовой цепи, другой к замыкающим и третий — к размыкающим контактам.
Перейдем к подробному рассмотрению особенностей надписей на схемах.
42 Позиционные обозначения.
Перечни элементов
Прежде чем подробно рассматривать существо дела, подчеркнем, что из многочисленных надписей, которые перечислены в § 4.1, далеко не все могут встретиться в той или иной схеме Все зависит от ее назначения, т. е. от тех сведений, которые должны быть с помощью схемы переданы. Но в любом сл учае на схеме должны быть позиционные обозначения элементов. Без них, равно к〃к и без графических условных обозначений, схема не может быть ни составлена, ни прочитана.
Позиционные обозначения элементов
Позиционные обозначения элементов строятся в соответствии с ГОСТ 2.710—81
и состоят му прописных латинских или русских (реже) букв и арабских цифр. Его пишут н а схемах справа от условного графического обозначения или над ним (в книге от этого правила из-за недостатка места могут быть отступления) и обязательно в натуре: на панелях, табличках, якорях реле и т. п., но н е н а съемных крышках, так как крышки легко перепутать.
Позиционные обозначения строят по определенной системе. Она определена стандартом и состоит в следующем.
Буквы и цифры расположены в определенном порядке без пробелов и без разделительных знаков между ними.
Во всех без исключения случаях написаны буквенный код, обозначающий вид элемента. В простейшем случае он состоит из одной, обязательной, буквы, например R, С, Н、К мт. т; в более сложных 一 из двух букв, например НА, HL, КМ и т. п.
За буквенным кодом о бязатель- но следует порядковый номер в пределах элементов данного вида, например RI、R2 R15 (резисторы № 1, 2 и 15).
Еще правее допускается (но не обяза-
тельно!) писать еще одну или несколько букв, определяющих функциональное н азначение элемента. Например, R2F — резистор № 2. используемый как защитный (предохранительный) — F.
После собственно позиционного обозначения может быть поставлена (но не обязательно!) либо точка, либо двоеточие, а за точкой (двоеточием) следует цифра (цифры). Если написана точка, то цифра (цифры) за ней — это номер части элемента (устройства) на схеме (но не в натуре) при разнесенном способе изображения. Например, если части элемента, имеющего позиционные обозначения КМ4, изображены в трех местах схемы, то их условно нумеруют: КМ4.1 一 первая часть, КМ4.2 - вторая часть, КМ4.3 — третья часть.
Обратите внимание: точку можно ставить в любом случае. Если же нужно подчеркнуть, что цифры относятся к контакту, то точку заменяют двоеточием.
Например, КМ4:2 и КА14:5 соответственно обозначают: второй и пятый контакты элемента КМ4.
Подводя итоги, можно схематически представить структуру позиционного обозначения элемента следующим образом:
Номер части на схемеНомер части на схемеБукваЦифра(буквы)(цифры)БукваЦифра(буквы)(цифры)
Номер части на схеме
Номер части на схеме
Буква
Цифра
(буквы)
(цифры)
Буква
Цифра
(буквы)
(цифры)
Буква (буквы)
Цифра (цифры)
Буква
Вид элемента
Порядковый номерПорядковый номерТочка или двоеточие
Порядковый номер
Порядковый номер
Функциональное назначение
Или еще проще
Буква (буквы)
Цифра (цифры)
Точка или двоеточие
Но может быть проще
Цифра (цифры)
Таблица 4,1. Буквенные коды видов элементов
Одно бук
венный Группы видов элементов и устройств код
Примеры
Двухбуквенный код
/Устройство
Станция управления (блок)
Пульт
Щит
Усилитель
ВПреобразователь нсэл сктричсских
Сельсин-приемник
8Е
величин в электрические или на-
Сельсин-датчи к
ВС
оборот
Фотоэлемент
BL
Датчик скорости
BV
СКонденсаторы
—
-
DСхемы интегральные, микросборки
Логический элемент
DD
Устройство задержки
DT
£Элементы разные
Нагреватсльиый элемент
ЕК
Лампа осветительная
EL
FРазрядники, предохранители, устрой-
Предохранитель плавкий
FU
ва защитные
Разрядник
ГГ
GГенераторы, источники питания
Батарея
GB
〃Устройства индикаторные и сиг-
Прибор звуковой сигнализации
НА
нальные
Прибор световой сигнализации
HL
КРеле, контакторы, пускатели
Реле указательное
КН
—токовое
КА
—элсктротепловос
КК
一 времени
КТ
—напряжения
кг
Контактор, магнитный пускатель
км
LКатушки индуктивности, дроссели
Дроссель люминесцентного осве-
LL
щения
МДвигатели
—
—
РПриборы, измерительное оборудо-
Амперметр
РА
вание
Частотомер
尸F
Счетчик активной энергии
PI
—реактивной энергии
РК
Омметр
PR
Вольтметр
PV
Ваттметр
PW
QВыключатели и разъединители в си-
Выключатель автоматический
0
левых цепях (энергоснабжение, пи-
Разъединитель
0s
танис оборудования и т. п.)
Коротко замы катсл ь
QK
RРезисторы
Т ерморсзистор
RK
Потенциометр
RP
SУстройства ком мутационные в це-
Выключатель или переключатель
SA
пях управления, сигнализации и из-
Выключатель кнопочный
SB
мерительных
—автоматичсс кий
SF
Выключатели, срабатывающие:
от уровня
SL
давления
SP
положения (путевой)
SQ
температуры
SK
Продолжение табл. 4.1
Одно бу к-
Дв ухбуквен-
венный
Группы видов элементов и устройств
Примеры
ный код
код
丁
Трансформаторы и автотрансфор-
Граисформатор тока
ТА
маторы
напряжения
Л
Электромагнитный стабилизатор
TS
L
Устройства связи. Преобразователи
Модулятор
ив
электрических величин в электри-
П рсобразоватсль частотный
чески с
инвертор,
UZ
генератор частоты.
выпрямитель
Г
Приборы электровакуумные и полу-
Диод, стабилитрон
VD
проводки ковыс
Прибор элсктровакуумный
VL
Транзистор
VT
Тиристор
rs
W
Линин и элементы СВЧ. Анз енны
—
¥
Соединения контактные
Токосъемник, контакт скользя-
ХА
1НИЙ
Штырь
ХР
「нездо
XS
Соединение разборное
XT
У
Устройства механические с электро-
Электромагнит
YA
магнитным приводом
Тормоз с электромагнитным при-
УН
водом
Муфта с электромагнитным при-
УС
водом
Электрома! нитный патрон или
У〃
плита
Z
Устройства оконечные, фильтры.
—
ограничители
Именно такие, простые, обозначения наиболее распространены.
Забегая немного вперед (чтобы в одном месте сразу иллюстрировать все возможные случаи), рассмотрим еще одну структуру составного обозначения, а именно: #匚二］一匸二］^ ｛工
Здесь знаки # (не равно) н - (минус) это квалифи цирующие с имво- л ы (подробнее см. ниже). Они соответственно указывают на то, что в первом прямоугольнике слева обозначена функциональная группа (например, номер управляемого механизма), а во втором
собственно позиционное обозначение. Проще всего понять суть дела, сопоставив записи так :力 4 - SB1; W9 - SB1; Ф17 SB I. Из них следует, что в одинаковых схемах трех механизмов, а именно в схемах механизмов № 4, 9 и 17, использован выключатель кнопочный SB1.
Буквенные коды видов элементов образуются по указаниям стандарта, где они сведены в таблицу. Извлечение из нее в книге приведено в табл. 4.1.
Обратим внимание на следующее. Буквенные коды, приведенные в табл. 4.1. не исчерпывают всего, что может встретиться в конкретной схеме. В этом случае их дополняет разработчик э но он обязан Дать необходимые пояснения. 2. Не допу-
JKMNPQKSTKwxyzJKMNPQKSTKwxyz
JKMNPQKSTKwxyz
JKMNPQKSTKwxyz
Таблица 4.2. буквенные кодыдля указания функционального назначенияэлементов
Буквенный Функция элемента (устройства) код
ЛВспо могательный
8Направление движения (вперед, на
зад, вверх, вниз, по часовой стрелке, против часовой стрелки) Считывающий Дифференцирующий
Защитный Испытательный Сигнальный Интегрирующий Толкающий Главный Измерительный Про порциональный
Состояние (старт, стоп, ограничение) Возврат, сброс Запоминание, запись Синхронизация, задержка
Скорость (ускорение, торможение) Сложение
Умножение Аналоговый Цифровой
скается применять буквы / н О, а также сочетание букв РЕ.
Очень важно не усложнять код без необходимости. Это значит, что в тех случаях, когда можно обойтись однобуквенным кодом, не нужно применять более сложный двух бу квенн ы й. Например, если схема содержит несколько магнитных пускателей, но в ней нет ни одного реле, то магнитные пускатели обозначают одной К (Л7, К2, КЗ), а не двумя КМ (КМ1, КМ2, КМЗ) буквами. И наоборот, если в схеме есть и магнитные пускатели, и реле, то приходится магнитные пускатели обозначать двумя буквами КМ (7СШ, КМ2, КМЗ), а реле —одной буквой К (KI, К2, КЗ).
Буквенные коды функционального назначения элементов в схемах электроустановок применяются редко. Тем не менее читателям полезно иметь о них понятие.
Дело в том, что с этими кодами можно встретиться в вычислительной технике, схемах, построенных на логлческих элементах и аналогичных устройствах, все шире внедряющихся в схемы управления, автоматики, телемеханики, защиты и т. п. Эти коды приведены в табл. 4.2.
Рассмотрим несколько примеров, выполнив упражнения 4.3 и 4.4.
Упражиеиие 4.3
На рис. 4-3 приведены фрагменты схем, на которых даны типичные примеры позиционных обозначений элементов. Буквенные коды видов элементов заимствованы из табл. 4.1 и выделены красным. Порядковые номера элементов - зеленые. Буквенные коды, указывающие функциональное назначение элементов, заимствованы из табл. 4.2; они выделены синим. Ошибочные обозначения обведены волнистой линией.
Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 4.3,«? Откуда это извссгно? Благодаря чему появилась возможность использовать в схеме одно буквенные коды? 2. Чго вынудило для позиционного обозначения лампы на рис. 4.3,6 применить не однобуквенный (как на рис. 4.3,о), а двухбуквенный код ///>? Сколько кнопочных выключателей изображено на схеме: один или два? 3. На что указывает буква /V в обозначении резисторов на рис. 4.3,в? 4. На рис. 4.3,в показан вольтметр, а рядом с его графическим обозначением (окружность, в которую вписана буква V) дано позиционное обозначение FP6; из него явствует, что это вольтметр № 6. Не правильнее было бы опустить позиционное обозначение PV6, а в графическое обозначение просто ввести цифру 6 (см. обведенное волнистой линией) ? 5. Каким свойством обладает контакт SL4 на рис. 4.3,2? 6. Буква F в позиционном обозначении (рис. 43,г) резистора указывает на его защитную функцию (см. табл. 4.2). В чем она проявляется; иными словами, что, от чего и как защищает этот резистор? 7. На рис, 4.3Q и е даны одинаковые схемы двухполупериодного выпрямления переменного тока. Но в позиционных обозначениях диодов на рис. 4.3,d использован двухбуквенный код VD а на рис. 4.3, е — одно буквенный V. О чем это говорит?
⑥⑥ОтветыОтветыРис. 4.3. Позиционные обозначения элементов. К упражнению 4.3Рис. 4.3. Позиционные обозначения элементов. К упражнению 4.3
⑥
⑥
Ответы
Ответы
Рис. 4.3. Позиционные обозначения элементов. К упражнению 4.3
Рис. 4.3. Позиционные обозначения элементов. К упражнению 4.3
На рис. 4.3,。изображены выключатель S/, резисторы RI R12 и сигнальные лампы HI Hl2. Штриховая ]Ш1шя между резисторами указывает на то, что аналогичные цепи на схеме повторяются 12 раз, но показаны только крайние из них. В схеме есть только сигнальные лампы, но нса других сигнальных приборов. Следовательно, достаточно кода из одной обязательной буквы Н (см. табл. 4.1).
На рис 4.3,6 изображены два вида сигнальных устройств： лампа и i удок. Значит, одной, обязательной буквы Н недостаточно: пришлось применить для лампы двухбуквенный код HL、 а для гудка - код НА
В схеме показан один двухконтактный выключатель Это явствует из того, что у обоих его контактов написан > одно и то же позиционное обозначение SB5.
На рис. 4.3,8 показан вольтметр с двумя пределами измерений; придел устанавливают псреключагелем SB3, который в левой позиции вводит в цепь вольтметра резистор R7N, а в правой — резистор R8N. Сопротивлс ния резисторов различны, благодаря чему пределы измерения изменяются. Буква Л указывает функциональное назначение резисторов, а именно резисторы измерительные (см. табл. 4.2).
Рисунок 4.3,6 иллюстрирует грубую ошибку, состоящую в том, что 6<ква V (A. W и др„ которые вписаны в изображения приборов, т. е. в окружности, квадраты), принимают за их позиционные обозначения. Ь1а этом основании к ним ''просто прибавляют' порядковые номера (см. ошибочное обозначение обведенное волнистой линией). Дело в том что эти буквы (К /, И7 и др.) входят в состав условного графического обозначения и нс имеют ничего общего с позиционным обозначением. В нашем случае у изображения вольтмсгра совершенно необходимо написать его позиционное обозначение PV6, что и выполнено.
Заметим кстати, что такие же ошибки допускают при изображении электрических машин, т. е. допи сывают порядковые номера к буквам М (двигатель), G (генератор), ТХ (ссль- син-датчик поворота) и т. д.
На рис. 4.3,2 показан контакт выключателя, срабатывающцЙ от уровня (см. табл. 4.1).
Рисунок 4.3,г иллюстрирует схему контактора К/, для включения которого требуется больший ток, чем допустим при длительном
включении катушки. 11тобы длительный ток ограничить, последовательно с катушкой вводят резистор R3F. Он нс мешает включению, так как до тех пор, пока контактор отключен, резистор закорочен размыкающим контактом контактора. Одним словом, резистор защи щает к а- тушку от перегрева благодаря тому, что ограничивает в длительном режиме нроходяиций через нее ток.
Применение на рис. 4.3,d двухбуквенного кода свидетельствует о том, что в схеме, фрагмент которой приведен, еегь и другие полупроводин ковые приборы, например транзисторы, или элс ктров акуумны с приборы. В схеме на рис. 4.3,е нет других полупроводниковых прибо-
ров, кроме диодов. Следовательно, в данном случае двух буквенный код не нужен.
Упражнение 4.4
(Рис. 4.4). В схему управления электродвигателем М5 вентилятора входят элементы: рубильник Q5, контактор КМ5, два электротепловых реле KKI и КК2, выключатели кнопочные SB3 ("Стоп") и SB4 ("Пуск”). Кроме того, в схеме есть реле К2, которое срабатывает при включении контактора КМ5, если включено реле К7. О братите внимание: к позиционному обозначению реле К2 после двоеточия добавлены черные цифры 7 и J.
Ответить на вопросы. 1. Почему позиционное обозначение Q5 написано 1 раз, а позиционное обозначение КМ5 6 раз? 2. Позиционное обозначение КМ5 написано у каждого контакта в цепи электродвигателя. Нс являются ли две из трех надписей лишними? Как нужно изобразить эти контакты, чтобы обойтись одной надписью? 3. На схеме написано К2:1 и К2:3. Не значит ли это, что на схеме изображены части двух аппаратов. А если это один аппарат, то каково его позиционное обозначение? О чем говорят цифры 7 肘 3? 4. Не следовало бы у изображения каждого предохранителя писать /5?
Ответы
Рубильник Q5 показан совмещенным способом -между его контактами изображена линия механической связи (две параллельные линии). Значит, позиционное обозначение надо писать 1 раз. Части контактора КМ5 изображены разнесенным способом. Следовательно, у каждого из них должно быть повторено позиционное обозначение.
Все надписи нужны. Но можно обойтись и одной надписью. Для этого надо между контактами КМ5 изобразить линию механической связи.
Как было объяснено выше, цифры после двоеточия — это номера контактов аппарата, который на схеме показан разнесенным способом. Значит, К2:1 и К2:3 — это не два по зиционных обозначения двух аппаратов. Аппарат один и его позиционное обозначение К2.
Достаточно одной надписи F5, так как совершенно ясно, что показан комплект предохранителей.
Функциональные группы.Устройства
Группа элементов, выполняющих определяющую функцию, но не объединенных в единую конструкцию, называется функциональной группой. Например, на рис. 4.4 функцию управления механизмом совместно выполняют элементы: Q5, КМ5, КК1,КК2, W5, SB3 и SB4.
Некоторые из них, а именно Q5, КМ5, КК1 и КК2, смонтированы на асбоцементной плите, т. е. конструктивно объединены, поэтому они составляют устройство. Обратите внимание: в функциональной группе больше элементов, чем в устройстве; в него не входят ни двигатель М5, ни кнопочные выключатели SB3 и SB4. Значит, устройство в нашем случае —это только часть функциональной группы; оно называется функциональной частью.
Типичные примеры устройств: блок, плата, шкаф управления, щит питания, механизм, например электропривод выключателя, и т. п. К устройствам могут быть отнесены приборы и аппараты, предназначенные для определенной цели, например манометры с электрическими выходными сигналами, электронные реле времени и т. п.
Важно отдать себе отчет в следующем. Устройства можно разделить на две большие группы. К одной из них относятся те, которые имеют самостоятельную принципиальную схему, предназначены цля определенной цели и применяются в строгом соответствии с этой схемой. К ним относятся: блоки управления электродвигателями, стабилизированные источники питания, электронные реле времени и т. п. Другую группу представляют устройства, н е и м е ю щ и е с а- мостоятельной принципиальной схем ы, как, например, световое
табло, привод задвижки, простые реле. Их применяют и присоединяют тем или иным способом, смотря по конкретным условиям. Например, конечные выключатели привода задвижки можно соединять разными способами. По-разному используют лампы световых табло, платы с наборами резисторов, диодов, реле и т. п.
Все это нужно знать. !ак как в зависимости от того, имеет стройство самостоятельную принципиальную схему или нет, устройства на схемах графически выделяют разными способами. Так, элементы, входящие в устройство, имеющее самостоятельную схему, обводят сплошной линией (контуром) ,равной пи толщине линиям связи или вдвое толще (на рис. 4.4 желтой). Элементы устройств, не имеющих самостоятельной принципиальной схемы, обводят контуром из циирхпуиктирных линий. Над контуром или справа от него пишут позиционное обозначение устройства.
Позиционное обозначение устройства, если оно рассматривается как элемент схемы, состоит из одной обязательной буквы А и порядкового номера.
Иногда применяют составное обозначение, например *5 ~А2. Здесь цифра 5 (в нашем примере) после квалифицирующего символа 力(не равно) есть обозначение функционально丘 группы, частью которой является устройство. Перед его позиционным обозначением А2 стоит клас- сифипирующий символ (минус).
В схемах, выполненных разнесенным способом, обойтись одним контуром обычно не удается. Приходится графически (т. е. на схеме) делить устройство на части, а каждой из них присваивать номер. От позиционного обозначения его отделяют точкой. Например, на рис. 4.4 таких частей две: А4.1 и А42 Заметим здесь же, что в простых случаях, ecjrw схема невелика, номера частей опускают.
Рис. 4.4. Позиционные обозначения элементов и устройств. К упражнениям 4.4 и 4.5Рис. 4.4. Позиционные обозначения элементов и устройств. К упражнениям 4.4 и 4.5Конкретизируем перечисленные выше общие положения, обратившись к рис. 4.4 и выполнив упражнение 45
Рис. 4.4. Позиционные обозначения элементов и устройств. К упражнениям 4.4 и 4.5
Рис. 4.4. Позиционные обозначения элементов и устройств. К упражнениям 4.4 и 4.5
Упражнение 4.5
Ответить на вопросы. 1. Что на рис. 4.4 обведено сплошной желтой линией? Какое позиционное обозначение присвоено этому устройству? Из скольких частей (графических) оно состоит? Как проверить, что контуры выполнены правильно? 2. Почему контакт К7 обведен штрих пунктирной линией, какая часть устройства показана на рис. 4.4? Какое ему присвоено обозначение? Где показаны остальные части этого устройства? 3. Могут ли в одну функциональную группу входить несколько устройств? 4. Могут ли в функциональной группе быть jjiCMcHTbi, которые нс входят в устройства?
®®ОтветыОтветыСплошной желтой линией выделено устройство, имеющее самостоятельную прииципмальную
®
®
Ответы
Ответы
схему. Его позиционное обозначение А4. Оно состоит из двух частей: А4.1 и А4.2. Контуры выполнены правильно. В этом легко убедиться, проверив, что все части элементов, составляющие устройство, оказались в контурах.
Этот контакт принадлежит устройству, которое не имеет самостоятельной принципиальной схемы. На рис. 4.4 показана его пятая часть (после точки стоит цифра 5). Устройству присвоено составное обозначение #/3 —/7. В нем 13 - обозначение функциональной группы, /7 — позиционное обозначение. Остальные части устройства показаны на схеме №...
Могут. Например, рубильник и предохранитель установлены на щите питания (одно устройство) ,магнитный пускатель, электротепловыс реле и выключатели кнопочные в ящике управления (другое) э переключатель режимов управления —на пульте управления (третье) и т. д.
Могут. Например аварийные выключатели, датчики технологического контроля и т. п.
Перечни элементов
Перечень элементов — это таблица установленной формы. Ее помещают либо на первом листе схемы (если она выполнена на нескольких листах) над основной надписью (см. рис. 4.1), либо на отдельных листах. Если поле схемы разбито на зоны (строки), то перечень элементов дополняют графой "зона'' ("строка''). Последовательность записей в перечне определена стандартом.
Не вдаваясь в детали составления перечней, рассмотрим несколько примеров, чтобы научиться читать перечни.
Предупредим читателей о том, что: 1) примеры "не иривязаны,' к конкретным схемам； они лишь иллюстрируют типичные записи; 2) записи сокращены по сравнению с теми, которые помещают в перечнях, а ссылки на ГОСТ или другие документы, например на техиические условия (ТУ), условны; 3) фрагменты перечней для удобства ссылок на них названы таблицами.
Рассмотрим и сравним табл. 4.3 и 4.4.
Т а б л и ц а 4 3. Перечень элементов. Первый способ
Позиционное обозначение
Наименование
Коли- При- чест- меча- во ние
R1
R2- R5
Резисторы МЛТ-0,5—300 кОм ± ±5% ГОСТ... ПЭВ-10—6 кОм 土 ±10% ГОСТ.
1
4
Табл
и ц а 4.4. Перечень элементов. Второй способ
Позиционное обозначение
Наименование
Коли- При- чест- меча- во иие
R1
R2-R5
Резисторы МЛТ ГОСТ … Резисторы ПЭВ ГОСТ ...
МЛТ-0,5-300 кОм± 5% 1
ПЭВ-10 6 кОм + 10%4
В них записано одно и то же, но разными способами.
Первый с и о с о б (та5л. 4.3). После общего подчеркнутого заголовка "РезнсторьГ' следуют строки, в которых изделия сгриппированм по типам и исполнениям. Прочитаем первую строку. Из нее следует, что тип резистора R1 — МЛТ. Его номинальная рассеиваемая мощность 0,5 Вт, сопротивление 300 кОм ± ±5%. Резистор выполнен по ГОСТ ... Вторая строка относится к четырем резисторам (R2-R5) типа ПЭВ, номинальной мощностью 10 Вт, сопротивлением 6 кОм ± ± 10% по ГОСТ...
Второй способ (табл. 4.4). Номера ГОСТ вынесены в заголовок. Поэтому в последующих строках они не повторяются, благодаря чему записи в них получились короче.
Рассмотрим фрагмент перечня элементов сложной схемы (табл. 4.5), поле которой разделено на зоны, а элементы в перечне распределены по группам, в нашем примере: щит № 1; эле мен-
Таблица 4.5. Перечень элементов сложной схемы
Зона
Позиционное обозначение
Наименование
Количество
Примечание
ПВ, 12А
К/3, К14
Щит № 1
Реле МКУ48-С РАЧ.509.023П
2
600 А
2D
SB1
PAI
Пост КУ-11У2, горизонтальное положение, ТУ 16 ...
Амперметр Э335, 600 А. ТУ ...
1
1
4С
#4,#9
HLI HL3
Элементы управления электродвигателями М4 и М9 Табло ТСМ-Ш-УЗ-01
3
Лампа Ц220-10
*
KTI-KT3
Реле РВП72-3222-00У4-220/50,
3
См. Технические требования
2c
4В
А5
К1-К4
КМ/. КМ2
SA3
SA4
#/5. =16
А2
ТУ 16-523.472-79
Щит управления Панель управления, черт. №..., на которой установлены: Реле промежуточные4
РПУ-2-362003, 220 В
Пускателг магнитные ПМЕ-222 2
Выключатели пакетные:
ПВЗ-601
ПВЗ-101
Элементы управлеиии элек* тродвигателями М15 и Ml 6 Блок управления2
н. 4
5c
НА5
БУ5447-ОЗГЗИ
Аппаратура по месту
Звонок ЗВП220
1
24 2В
М7,М8
ТУ 16-739.059-72
Электродвигатель 10 кВт,
2
По документации марки ...
5。
SL1
380 В, 1500 об/мин
Реле поплавковое РМ-51,
1
Поэ. 15
Т е х н и ч
е с к и е треб
ТУ 205.43-75Е
ов ания ... п. 4： KTI/IA, КТ2/4С, KT3/4D
ты управления электродвигателями М4 и М9; щит управления; элементы управления электродвигателями М15 и М16\ аппаратура по месту. Наименования групп подчеркнуты.
На щите № 1 установлены: два реле К13 и К14 типа МКУ48-С (паспорт РАЧ.509.023П). Их катушки на схеме изображены в зонах 11В и 12А соответственно; пост SB1 типа КУ-11У2 и амперметр РА1, показанный в зоне 2D.
Далее следует заголовок ^Элементы управления электродвигателями М4 и М99\ а в графу "Позиционное обозначение"
записаны не элементы, а обозначения функциональных групп #4 и #9, в которые они входят. Не указана также зона. Естественно, возникают вопросы: 1) Почему не указана зона? 2) Почему в перечень элементов введены обозначения не элементов, а функциональных групп? Ответим на них.
Зона не указана потому, что надписи W4 н R9 относятся не к какому-либо одному элементу, а ко всем элементам, перечисленным в последующих строках, в нашем примере HL1 HL3> КТ1 -КТЗ, а они изображены в разных зонах.
Второй вопрос сложнее. Дело в том,
что одна и та же схема относится не к одной, а к двум функциональным группам. Из-за этого на схеме у изображения элементов и их частей приходится писать не просто позиционное, а составное обозначение. В нашем случае надо писать не М4 и М9, а 丰М4 и / М9 соответственно. Так, на схеме управления электродвигателем М4 пишут W4 HLL #4 HL2, #4 HL3, 卡4—КТ1,丰4 — КТ2、^4 —КТЗ, а на схеме управления двигателем М9 соответственно 力9 〃£/,力9 〃£2.力9 HL3,*9-KT1, 力9—КТ? #9—ATS
Обратимся к записи элементов КТ1 —КТЗ. Она относится к трем изделиям, которые изображены в разных зонах. В таких случаях можно было бы занять три строки перечня (по одной строке для каждого изделия) и указать соответствующие им зоны. Но обычно поступают иначе: в графе "Зона" ставят звездочку *, а в графе "Примечание'' указывают: см. Технические требования п... . В нашем примере КТ1 находится в зоне /Л, КТ2 - в зоне 4С, КТЗ - в зоне 4D. Это следует из того, что в числителе написано позиционное обозначение, а в знаменателе — зона.
Устройство Л5 — это панель управления, изготовленная по черт. № ... , на которой установлены: реле промежуточные К1—К4, пускатели магнитные КМ1 и КМ2, выключатели пакетные SA3 и SA4. Устройств。 А2 — готовое изделие — блок управления типа БУ5447-ОЗГЗИ. Оно в перечень элементов записано одной строкой, без расшифровки.
По месту установлены: звонок НА5, электродвигатели М7 и М8 и реле поплавковое SL1 типа РМ-51 по ТУ 205 43-75Е. Обратим внимание на графу ^Примеча- нме". В ней указано, что электродвигатели М7 и М8 выбраны и заказаны не по этому проекту, а по документации марки ... Такой случай характерен, например, для схем автоматизации, энергетическая часть которых выполняется на субподряд
ных началах другой организацией (или другим отделом проектной оргаш;- зации).
В примечании к SL1 написано 'Ч1оз. 15”. Это номер позиции спецификации средств автоматизации.、
Важное замечание. Форма перечня элементов (см. .табл. 4.3—4.5) установлена стандартом. Но в нем же сказано, что в перечень элементов допускается вводить дополнительные графы. И такое допущение имеет глубокий смысл. Дело в том, что схемы входят в систему ЕСКД и, следовательно, подчинены в основном нуждам изготовителей электроустановок, а не наладчиков и не эксплуатационников. В перечне указаны типы, номера стандартов и технических условий, наименования документов и общее количество однотипных изделий. Все это необходимо конструкторам. Но зксплу атационнику важно знать другое: для чего служит каждое изделие. Перечень элементов не дает ответа на этот вопрос. Поэтому наладчики и эксплуатационники в ряде случаев выну ж- д е н ы либо дополнять проектный перечень, либо перестраивать его, приводя к виду, удобному для эксплуатации. В результате должна получиться таблица, содержащая примерно следующие графы.
Позиционное обозначение, например S/.
Наименование и назначение — переключатель выбора режима управления.
З.Тип УП5312-С128.
Место усгановки — станция управления.
Техническая характеристика — исполнение открытое, фиксация рукоятки в положениях через 45 °.
Рассмотрим еще один типичный пример.
Позиционное обозначение 一 К2.
Наименование и назначение — реле промежуточное контроля температуры. Притянуто при температуре 50℃ и ниже.
Тип — РПУ-2-362013, 220 В.
Место установки щиток сигнализации.
Техническая характеристика 23 + 1П (два замыкающих контакта и один переключающий) .
Обратим внимание на то, что в ^эксплуатационных таблицах'' которые иногда называют экспликациями (разъяснениями), перечисляют не только тс элементы, которые включены в данную схему (как делают согласно стандарту в проектах), но и элементы других схем, частично использованные в данной.
Полный состав буквенно-цифровыхобозначений, применяемыхв электрических схемах
Рассмотренные выше позиционные обозначения элементов, устройств и функциональных групп наиболее распространены в схемах элект роустановок. Но кроме них в сложных схемах, например в схемах вычислительной техники, применяют более сложные, составные буквенно-цифровые обозначения. Читателям они могут встретиться. Поэтому, не вдаваясь в детали, сообщим о них основные сведения
Типы условных обозначений. В зависимости от назначения и характера передаваемой информации стандарт устанавливает следующие типы условных обозначений:
обозначение высшего уровня, например позиционное обозначение у стройства, записанное в перечень элементов, или же обозначение типа изделия；
обозначение функциональной группы передает, как правило, информацию о функциональном назначении группы элементов, обозначающих функциональную группу, примеры даны ниже;
обозначение конструктивного расположения (конструктивное обозначение) указывает место расположения элемента или устройства в изделии;
позиционное обозначение присваивается каждому элементу и устройству и содержит информацию о виде элемента (см. табл. 4.1), его порядковый номер среди элементов дан-
Т а б л и ц а 4.6. Классифицирующие символы
Тип условного обозначения
Классифицирующий символ
Наименование применяемого знака
а) Обозначение высшего уровня
=
Равно
б) Обозначение функциональной группы
Не равно
в) Обозначение конструктивного расположения
+
Плюс
Позиционное обозначение элемента
Обозначение электрического контакта
Минус
Двоеточие
е) Адресное обозначение
О
Обозначение заключается в круглые скобки
ного вида и, при необходимости, указание о функции, выполняемой данным элементом (см. табл. 4.2). Позиционные обозначения элементов являются в любой схеме обязательными. Они подробно рассмотрены выше;
обозначение электрического контакта условное обозначение, присвоенное электрическому контакту (выводу) элемента или устройства;
адресное обозначение указывает место н а конструкторском документе (но не в натуре!), в котором содержится изображение (на схеме или чертеже) илн описание (в таблице) соответствующего элемента (устройства) ,функциональной группы.
Составное обозначение может состоять из двух и более (но ие более шести) условных обозначений различного типа; оно передает совокупность сведений, содержащихся в условных обозначениях, входящих в его состав. Перед каждым условным обозначением, входящим в составное, написан классифицирующий символ, т. е. специальный знак, указывающий тип условного обозначения (табл. 4.6).
Структура наиболее полного составного обозначения, т. е. обозначения, содержащего все шесть типов обозначений, выглядит следующим образом:
= В^И+И-Ш: И (И),
где буквы а-е соответствуют типам условных обозначений в табл. 4.6.
Составные обозначения записывают либо в строку, как сделано выше, либо в столбец
+
Примеры обозначений разных типов. Функциональные группы:⑦ фильтр; УПЧ - усилитель промежуточной частоты; TJK — триггер; *27. Обратите внимание: при обозначении функциональной группы только цифрами перед ними обязательно ставят классифицирующий СИМВОЛ W .
Конструктивные о бозначения указывают место в изделии. Примеры.
+ С24 (ряд С, колонка 24)；
+ 5.17 (ряд 5, колонка 17). Заметьте: цифры 5 и 17 имеют самостоятельные смысловые значения. Поэтому оии разделены точкой. Обозначение + С24 состоит из буквы и цифры, следовательно, точка между ними может быть опущена.
+ 204 - место № 204.
+ R2 ~ зона В, вторая часть.
+ 2.05.4В12 — стойка 2, рама 0,5, панель 4, плата В12.
Адресные о б означения. Примеры: - R (幻 — резистор R изображен в ряду Е.
-С4(06) 一 конденсатор С4 изображен в колонке 06.
—А2 (В 12) — устройство А2 изображено в зоне В12.
-D61 {З.Е8) микросхема D61 изображена на третьем листе в зоне Е8. Обратите внимание： "адрес" указан в круглых скобках.
Составное о бозначение (пример) = ЯУ5 W Т18 + 20К4:12 (14.6+ 15:2) указы
вает, что контакт 12 (классифицирующий символ :)реле К4 (классифицирующий символ ), расположенного на месте 20 (классифицирующий символ +) в функциональной группе Т8 (классифицирующий символ W), входящий, в свою очередь, в устройство ЯУ5 (классифицирующий символ 二),соединен с контактом 2 (классифицирующий символ :), который расположен на
месте 15 и изображен на шестом листе принципиальной схемы 14.
Примечание. В рассмотренном выше примере в качестве обозначения высшего уровня использован тип устройства, а именно ЯУ5.
5 некоторых случаях классифи пирующие символы опускают, если, конечно, отсутствие квалифицирующего символа не изменяет смысла обозначения. Например, вместо 金АЗ — R5 пишут АЗ - R5t что следует читать так: резистор R5 входит в устройство АЗ.
Важное замечание. Как следует из приведенных выше примеров, правильно применить и прочесть буквенно-цифровые обозначения довольно сложно. Исключение составляют позиционные обозначения простые, достаточно определенные и подробно рассмотренные выше. Отсюда следует, что разработчик схемы обязан дать четкие указания о системе примененных обозначений, иначе не исключены серьезные ошибки.
С какими позиционнымиобозначениями можно встретитьсяна практике
Все, что написано выше о позиционных обозначениях и перечнях элементов, соответствует стандартам, действующим ко времени выхода книги Но в схемах, выпущенных раньше и не утративших своего значения, как, например, в исполнительной документации, а также во многих хороших и поле зных книгах можно встретиться с другими позиционными обозначениями и другой формой перечней элементов. Сообщим читателям об их особенностях.
В позиционных обозначениях применялись не латинские, а прописные и строчные русские буквы. Они до некоторой степени отражали особенности и свойства элементов. При меры: Р — реле; РП — реле промежуточное; РВ — реле времени; РУ — реле ускорения: МП — магнитный пускатель; К контактор; 7р — трансформатор; Пр — предохранитель; СД - сопротивление (резистор) добавочное; СР — секционный разъединитель; КЗ —
короткрзамыкатель; АБ — аккумуляторная батарея и т. п.
Порядковые номера элементов, так же как и в настоящее время, обозначали арабскими цифрами, но их помещали не после буквенного кода, а перед ним. Пример ы: 2尸- второе реле: 4РВ — четвертое реле времени и т. п.
В некоторых случаях цифры ставили не только перед буквенным кодом, но и после него, но при этом цифры имели уже иной смысл. Примеры: 5РП1 — первый (/) повторитель промежуточного реле (777) номер пять (5); 5РП2 второй повторитель (т. е. повторитель повторите iя) реле 5/¥7; 5РПЗ — третий повторитель1.
Следует заметить, что и в настоящее время по сложившейся традиции (и в соответствии с некоторыми отраслевыми нормативными документами) некоторые устройства обозначают русскими буквами.
Выделение устройств на схемах. Как объяснено выше (см. рис. 4.4), элементы, составляющие устройство, на схеме выделяют контурами из сплошных или штрих- пунктирных линий, в зависимости от того, имеет оно самостоятельную принципиальную схему (сплошные линии) или же не имеет ее (штрихпунктирные линии). Но это общее положение в различных проектно-конструкгорских организациях трактуют по-разному.
В одних организациях контуры просто опускают, но в примечаниях перечня элементов указывают, в какое устройство входит элемент.
Речь идет о каскадном включении четырех реле, заключающемся в том, что контакт реле 5РП включает 5РП1, контакт реле 5РП1 включает 5РП2, контакт реле 5РП2 включает 5РПЗ. Если у каждого из четырех реле по шесть контактов, то благодаря каскадаому включению можно получить 21 контакт. Однако каскадное включение имеет не только достоинства, но и недостатки. Они о&ьяснсны в § 7.3, рис. 7.18.
В других — контурами выделяют только основные устройства, например блоки управления.
В третьих организациях к делу подходят формально: если элементы объединены в конструкцию (смонтированы на общей плате), значит, получилось устрой； ство. А раз это устройство, то входящие в него элементы надо заключать в контур. Простой пример, допустим, в схеме 30 элементов. Они смонтированы на пяти платах, т. е. образуют 30:5 =6 устройств. Каждое из них при разнесенном изображении состоит графически из трех частей. Всего частей 6x3 = 18. И на схеме появляются 18 контуров.
Однако в схемах, состоящих только из резисторов, конденсаторов, триодов и т.п.— элементы, смонтированные на общей плате, необходимо и удобно заключать в контуры.
Обозначения типов, исполненийи видов элементов
и комплектных устройств
В графе "Наименование” перечня элементов (см. табл. 4.3—4.5) приведены сведения, без знания которых нельзя заказать электрооборудование.Среди них основными являются типы, исполнения и технические характеристики элементов и устройств, установленные предприятиями- изготовителями, содержащиеся полностью в каталогах (см. § 6.2) и в сокращенном виде в прейскурантах.
Типы, исполнения и технические характеристики образуются сочетанием букв и цифр, каждая из которых имеет строго определенное значение. Оно определяется не только той или иной буквой (цифрой), но и местом, на котором она расположена. Рассмотрим несколько примеров, предупредив читателей о том, что приведенные в них типы с течением времени могут измениться, но существо дела, т. е.
существование системы построения обозначений типов и исполнений, сохранится.
Пример 4.1
Обозначение РПУ-2-36201 УЗ 220 В расшифровывается следующим образом. Реле серии РПУ-2 защищенного исполнения с передним присоединением проводов вмнто- выми зажимами (3), катушка переменного тока (6) на номинальное напряжение 220 В- У реле два замыкающих контакта (2), нет размыкающих контактов (0) и один переключающий контакт (1). Исполнение для районов с умеренным климатом (У), в закрытых помещениях (категория размещения 3). Обратите внимание: в обозначении две одинаковые цифры 3, но в зависимости от места расположения в обозначении они имеют разный смысл. Так, в нашем примере тройка слева указывает на конструктивное исполнение (защищенное) и способ присоединения проводов (переднее винтовыми зажимами). Тройка справа категория размещения.
Достаточно поменять местами две цифры и получится реле той же серии, но с другим набором контактов, например реле РПУ-2-36021УЗ имеет два размыкающих и один перекл ючающий контакт, а замыкающих контактов у него нет.
Пример 4.2
Сравним обозначения четырех универсальных переключателей серии УП5300, собранных по одной и той же схеме № 128 но имеющих разные исполнения: УП5312-С128 и УП5312-А128 —открытое (на что указывает цифра 3); УП5812-С128 и УП5812-А128 взрывозащищенное (цифра 8). Кроме того, у переключа
телей УП5312-А128 и УП5812-Л128 рукоятка имеет самовозврат в исходное положение (буква А), а у переключателей УП5312-С128 и УП5812-С128 фиксируется иа положениях через 45° (буква С).
Индустриализация изготовления электроустановок привела к широкому использованию комплектных устройств: типовых камер, из которых собирают распределительные устройства, нормализованных станций, шкафов и блоков управления электродвигателями и т. п. Комплектные устройства изготовляют электротехнические заводы и доставляют на место монтажа в полностью законченном виде. Они требуют лишь присоединения, установки или снятия некоторых перемычек, а также конкретизации надписей, например указания номеров линий, наименований управляемых механизмов и г. п.
Комплектные устройства обозначают по строгой системе.
Пример 4.3
Обозначение ЯУ5113-03А2А состоит из двух частей: слева от разделительного знака — т и п изделия, справа - типовой индекс. В нашем примере тип расшифровывается следующим образом. Ящик управчения (Я), унифицированный (У), для управления нереверсивными (1) асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, однолинейный (13). Типовой индекс указывает: ток силовой цепи до 25 А (0), напряжение силовой цепи 380 В (3), конструктивное исполнение (А), напряжение цепи управления 220 В (2), автоматический выключатель с комбинированным расцепителем на 4 А и электротепловыми реле на 2,5 А.
Достаточно в типе пускателя заменить только одну, первую, единицу на четверку (т. е. вместо УП5113 написать УП5413), а типовой индекс оставить без изменений —
полу'штся реверсивный магнитный пускатель с теми же параметрами.
Выводы. Из рассмотренных выше нескольких примеров явствует, сколь важные сведения таятся в каждой букве и цифре, из которых состоят обозначения типов и исполнений, и какое большое значение имеет расположение в нем буквы (цифры). Кроме того, нужно знать, что в обозначениях разных элементов (устройств) одни и те же буквы имеют разные значения. Значит, прежде чем расшифровывать обозначение, нужно уяснить, что именно в данном конкретном случае подразумевается под каждой буквой (цифрой). И, наконец, предприятия-изготовители с течением времени иногда меняют систему обозначений, например, с целью унификации.
Обозначения выводов
Выводы элементов обозначают несколькими способами, способ определяется двумя обстоятельствами: конструкцией изделия и его размерами. В простейшем и наиболее благоприятном случае, т. е. если позволяют размеры изделия и есть место для нанесения обозначений, их проставляют предприятия-изготовители. Если же места нет, как, например, у телефонных и кодовых реле, полупроводниковых приборов, многоконтактных промежуточных реле в открытом исполнении (присоединение пайкой), то выводы обозначений не имеют. Но в этих случаях договариваются по определенной системе счета, однозначно определяющей место вывода в изделии. Рассмотрим эти вопросы подробнее, обратившись к нескольким типичным примерам.
Выводы элементов обозначеныпредприя тием-и 3do гое и телем
Электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором (рис. 4.5,办 Выводи одной фазы С/-С4, другой С2-С5, третьей СЗ-С6.
Силовой трансформатор двухобмоточный (рис. 4.5,6). Фазы высшего напряжения Л, 8, С (прописные буквы), низшего напряжения 〃, 〃，с (строчные буквы). Нейтраль (нулевая, средняя точка) 0 или N.
Уииверсальиый переключатель, например серии УП5300 (рис. 4.5,в). Выводы перенумерованы. Контакт одной секции /-2, другой 3＜、 третьей 5-6 и т. п.
Пакетный трехполюсиый выключатель (рис. 4.5,г). Первая фаза Л/ (линия /) и С/ (сеть /), вторая - Л2 и С2, третья — ЛЗ и СЗ.
Промежуточное реле, например серии ПЭ21 (рис. 4.5,3). Выводы перенумерованы. Рядом с эскизом показано изображение на схеме контактов и катушки; выводы обозначены точками. Такая условность принята в ряде ведущих проектно конструктореких организаций. Выводы комплектных устройств, чтобы их выводы отличить от выводов аппаратов, обозначают кружками (а не точками), как показано ниже на рис. 4.7.
Счетчик однофазного тока Wh (рис. 4.5,з)- Буквы Г (генератор) и Н (нагрузка) указывают, что счетчик должен при соединяться к сети строго определенным образом.
Траисформатор тока ТА1 (рис. 4.5,з). Выводы первичной обмотки Л1 и 力2 (линия), вторичной 力/ и И2 (измерение).
Однофазный трансформатор напряжения TVI (рис. 4.5,з). Выводы первичной обмотки Л (начало) и X (конец), вторичной —〃 н х соответственно.
Б. Выводы элементов не обозначены,но предприя тия-и зго гое и тели устанавливаю гстрогую систему их счета
Полупроводниковый диод (рис. 4.5,е). На его корпус предприятием-изготовителем нанесен знак, указывающий направление проводимости. В соответствии с этим знаком выводы можно обозначить цифрами, например 1 (вход) и 2 (выход).
Электронный и ионный прибор (например, лампа). Предприятие-изготовитель дает схему цоклевки, из которой совершенно ясны назначения выводов (анод, катод, сетка и т. п.).
Выводы элементов не обозначены.Систему их счета определяютотраслевые нормативные документы
На рис. 4.5,* показало такое же реле, как на рис. 4.5Q. ио провода к его выводам присоединяют пайкой. В таком случае приходится д о-
#2#2J1 z 力 0J1 z 力 0м)м)
#2
#2
J1 z 力 0
J1 z 力 0
м)
м)
® ® @ © @ ®
Рис. 4.5. Обозначения выводов элементов.К упражнению 4.6
говариваться об определенной системе счета. В нашем примере реле имеет два замыкающих контакта 13-14 и 33-34, размыкающий контакт 2/-22 и переключающий 41-42-43. Выводы катушки обозначены буквами А и В.
Обратившись к рис. 4.5,л(, легко обнаружить определенную закономерность нумерации выводов. Состоит она в следующем. Каждый вывод имеет двузначный номер В нем левая цифра (красная) 一 порядковый номер контакта (/-4); а правая (зеленая) о пр еде шет вид контакта： / и 2 размыкающий, 3, 4 замыкающий, /, 2, 3 — переключающий контакт. Общая пружина переключающего контакта обозначена цифрой 2. Обратите внимание: счет ведут в определенном порядке, а именно: верхний контакт в левом ряду обозначен цифрой /, под ним расположен контакт 2, верхний контакт в правом ряду 3, под иим расположен контакт 4.
Очень важно строго определить, какую сторону считать левой, а какую правой, т. е. с к а- кой стороны смотреть нар зле： с лицевой или с монтажной. У реле переднего присоединения лицевая и монтажная стороны совпадают; у реле заднего присоединения они различны.
Нумерация мест выводов иллюстрируется рис. 4.6,么 На нем С1ева сверху показан контур реле с тремя колонками /, 2 и 3 (красные цифры). В каждой колонке (в нашем примере) может быть не менее двух и не более пяти контактных пружин. Их местам присвоены номера 1—5 (зеленые цифры). Таким образом, в левой колонке пружины нумеруются ", 12 ... 15, в средней 2/, 22 ... 25, в правой 3/, 32 ... ...35. Счет со стороны присоединения проводов. Выводы катушек обозначены буквами 〃上.
В центре на рис. 4.6,〃 дан пример расположения на реле трех контактных групп: слева контактная группа состоит из размыкающего контакта 14-13 и замыкающего 11-12. В середине установлен переключающий контакт 2/-22-23. В правой группе сверху контакт 33-34-35, переключающийся без разрыва цепи, снизу — замыкающий контакт 31-32.
Конструктив ные схемы контактов 21-22-23 и 33-34-35 показаны на рис. 4.6,〃
справа. А снизу на рис. 4.6,〃 приведены три варианта включения красной и зеленой ламп, присоединенных к различным контактам этого же реле.
Рассмотрим еще один распространенный пример нумерации мест выводов кодовых реле (рис. 4.6,6), при которой за основу принимают "тройник", т. е. переключающий контакт (рис. 4.6,6 слева снизу). Его пружинам присвоены постоянные номера, а именно: общая пружина I, пружина замыкающего контакта 2, размыкающего контакта 3 (черные цифры).
Колонки (контактные группы) нумеруют слева направо, если смотреть с монтажной стороны (красные цифры слева), а тройники в каждой колонке нумеруют снизу вверх.
Колонка может состоять из нескольких тройников, нумеруемых снизу вверх (зеленые цифры посредине).
В итоге номер пружины состоит из трех цифр: слева порядковый номер колонки, в середине порядковый номер тройника, справа постоянный номер пружины, т. е. 7, 2 или 3 в зависимости от ее назначения.
Реле с тремя контактными группами, состоящими из тройников, показано на рис. 4.6,6 слева. Справа даны примеры реле: с одним тройником 212-211-213 на втором месте и двумя "неполными"тро访нмками; 211-212 — замыкающий контакт на первом месте и 511-513 - размыкающий контакт на пятом месте. На кодовом реле можно разместить до пяти групп.
Выполним упражнения 4.6 и 4.7.
Упражнение 4.6
1. Проверить, верно ли на схеме па рис. 4.5Q и " перенумерованы контакты. 2. Какие выводы нс обозначены на рис. 4.5,6 и почему? 3. Выводы на схемах условно изображены жирными точками. Не противоречит ли это требование стандарту на графические условные обозначения?
Рис. 4.6. Обозначения выводов элементов. К упражнению 4.7
Ответы
Контакты перенумеров аны верно. В этом легко убедиться, сопоставив их нумерацию на схеме с нумерацией на эскизах.
Не обозначены концы обмоток трансформатора Л, У, Z (обмотки высшего напряжения) и х, у, z низшего напряжения. В данном случае эти обозначения не нужны, так как соединения в треугольник и звезду выпо Шены внутри трансформатора.
Строго говоря, выводы реле (рис. 4.5,д) надо изображать не точками, а кружками, так как эти соединения выполнены на винтах, т. е. являются разборными (см. выше § 2.1). Но выводы реле на рис. 4.5 ,貝 надо изображать точками это неразборные соединения: они выполнены пайкой. Однако в одной и той же эле ктроустанов ке обычно бывают аппараты и с разборными и с неразборными соединениями. Поэтому принято общее пол ожени е, а именно, в любых случаях обозначать на схемах выводы элементов точками. Если же нужно отличить выводы элементов от вьшодов комплектных устройств, предназначенных для их внешних соединений, то эти выводы обозначают кружками пример дан ниже на рис. 4.7-
Упражиеиие 4.7
На рис. 4.6.д счет местам контактных пружин (или тройникам на рис. 4.6,。)в еду г не сверху вниз, а снизу вверх. Есть в этом какой-нибудь смысл, или этот порядок принят случайно? 2. Какие номера должны иметь выводы контактов в контактной группе, состоящей из размыкающего и переключающего контактов и установленной в левой колонке? Рассмотреть два случая: а) снизу размыкающий контакт, сверху — переключающий; б) снизу переключающий контакт, сверху — размыкающий. 3. Нумерация выводов в одной группе /1-12-13, причем общая пружина 12, в другой - 31-32-33、общая пружина 33. Какие это группы и где они расположены на реле? 4. Какими свойствами обладают схемы включения ламп, приведенные на рис. 4.6,с? 5. Можно пи так отрегулировать реле с переключающей группой 1142-13 (рис 4.6,о, в центре), чтобы обе лампы при срабатывании или возврате реле на мгновение включались одновременно?
1 • Счет снизу вверх (по ''этажам'') имеет глубокий смысл. Состоит он в том. что при добавлении пружин обозначения выводов существующих контактов сохраняются без изменений, добавляются только новые номера вновь установленных пружин.
Случай а): выводы размыкающего контакта //-/2, переключающего - 13-14-15, общая пружина /4. Случай б): выводы переключающего контакта /1-12-13, общая пружина /2, размыкающего контакта 14 и 75.
Группа 11-12-13 переключается с разрывом цепи, группа 31-32-33 - без разрыва. Они расположены в первой и третьей колонках соответственно.
В левой схеме обе лампы могут на мгновение включиться одновременно (зависит от регулировки контактов). В средней схеме лампы одновременно включиться не могут. В правой схеме всегда раньше включается одна лампа, а затем гаснет другая.
При правильной регулировке (т. е. при регулировке, обеспечивающей нормальную эксплуатацию) нельзя.
Выводы комплектных устройств. На рис. 4.7 дан пример блока управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Блок представляет собой плиту из изолирующего материала, на которой смонтированы: магнитный пускатель КМ1, автоматический выключатель QF1, предохранители цепей управления FU1 и FU2, электротепловые реле КК1 и КК2、переключатель выбора режима управления SA1 (ремонтное Р, автоматическое Л) и ряды зажимов Х1-ХЗ для присоединения внешних проводов. В нашем примере к выводам LI L3 присоединяют питающие провода, к выводам С] —СЗ — электродвигатель.
Обратите внимание: выводы комплектных устройств (в нашем примере 厶/ L3, С7—СЗ, /, 2, 5, 7, 1Ц ", /5, /7, 79, 2/, 23, 259 27, 35) обозначены кружками, а не жирными точками. Зтз условность дает возможность легко
口
пади
КМ1
S川甲
рис. 4.7. Обозначения выводов комплектных устройств. К упражнению 4.8 (в схеме некоторые элементы опущены)
отличить выводы элементов, обозначаемых жирными точками (см. рис. 4.5,д-ж), от выводов комплектных устройств (кружки).
Упражнение 4.8
Ответить на вопросы. 1. К каким зажимам и как следует присоединить кнопочные выклю
чатели SB2 для пуска электродвигателя и SB1 для его остановки? 2. Что изображают на схеме жирные лннин между выводами 7 и II, 13 и 15? 3. На какие зажимы выведены резервные контакты магнитного пускателя КМ1? 4. От зажима 2 отходит волнистая зеленая линия с надписью N. Что она обозначает?
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
К зажимам 7, 5 и 7 ряда XI. Правильное присоединение показано на рис. 4.7 зелеными пиниями.
Перемычки между зажимами.
Замыкающий контакт выведен на зажимы 17-19, размыкающие - на зажимы 21-23 и 25-27.
Эта линия обозначает присоединение к заземленному (зануленному) нейтральному проводу минуя предохранитель FU2. Если бы электродвигатель защищал не автоматический выключатель QF1, а препохранители в силовой цепи, то вместо при соединения N предохранитель FU2 следовало бы присоединить к фазе после силового предохранителя. Почему надо поступать именно так, объяснено ниже в примере 8.25.
4.5・ Система обозначений(маркировки) цепейв электричес ких схемах
Общие положения
Сформулируем сначала общие положения, а затем проиллюстрируем реализацию каждого из чих, выполнив приведенные ниже упражнения.
Сравнительно недавно применялись термины: марка и маркировка. В настоящее время слово маркировка заменено словом обозначение.
Что же такое марка? Марка — это обозначение, например номер (5, 17 ... ... 94/), буква с цифрой (£/, О), буква со знаком полярности (£*, L~) или просто знак (+, -). присвоенное участку цепи. Совокупность марок в схеме называется маркировкой. Маркировкой называют также процесс нанесения марок на бирки-оконцеватели проводников, панели (вблизи выводных шпилек аппаратов) и т. п.
Установленная стандартом система обозначений цепей применяется только для цепей управления, контроля и защиты электроустановок, но не рас пространяется на устройства проволочной и радиосвязи и другие специальные устройства.
Участки цепей обозначают независимо от нумерации или условных обозначений
зажимов (выводов) аппаратов, приборов, электрических машин, к которым подходят (или отходят) концы обозначаемых проводников (примеры даны на рис. 4.2).
Участки цепей, разделенные контактами аппаратов, катушками, обмотками машин, резисторами, конденсаторами, диодами, считаются разными участками и имеют разные обозначения. Участки, сходящиеся в одном узле принципиальной схемы, а также проходящие через неразъемные, разборные или разъемные контактные соединения, обозначаются одинаково. Однако участкам цепи, проходящим через разъемные соединения, допускается присваивать разные обозначения (пример дан на рмс. 4.8,〃).
Для обозначений применяют ряд последовательных чисел, а в необходимых случаях с буквенной или числовой приставкой. Для цифровых обозначений применяют арабские цифры и прописные буквы латинского алфавита. В электроустановках, изготовленных ранее, применялись русские буквы.
Цепи обозначают в последовательности от ввода источника питания к потребителю, а разветвляющиеся участки — сверху вниз в направлении слева направо. Обычно пропускают несколько номеров, оставляя их в резерве.
Допускается в обозначение цепи включать обозначения, характеризующие ее функциональное назначение, например перед номером писать букву, заимствованную из табл. 4.2. Пример дан ниже в упражнении 4.11.
На схеме обозначения (марки) проставляют около концов или в середине участка цепи: а) при вертикальном расположении цепей — слева (а не справа!) от изображения цепи; б) при горизонтальном расположении — над изображением цепи. Однако в технически обоснованных случаях допускается проставлять обозначения под изображением цепи.
HL4
А
《7什竺ig
0
КТ1 КЧ
6 ОЗ
901 式 903
Отключение Q4
Рнс. 4.8. Обозначения участков цепей. К упражне-ниям 4.9—4.11
Основные правилапостроения обозначений
В схемах постоянного тока входные и выходные участки обозначают с указанием
полярности: плюс "丄 +", минус "丄一", как показано на рис. 4.8,〃，или просто "+'" и ”一‘‘ (рис. 4.8,6). Средний проводник обозначают буквой М (рис. 4.8,〃). Участки положительной полярности нумеруют нечетными, а отрицательной полярности — четными числами. Если в процессе работы схемы участок изменяет полярность, то участки,
не имеющие явно выраженной полярности (проводник, соединяющий две последовательно соединенные катушки, резисторы и т. п.), обозначаются четными или нечетными числами.
В схемах однофазного переменного тока (фаза—нейтраль, фаза фаза) участки цепей обозначают аналогично цепям постоянного тока с добавлением индекса фазы А, В, С или О 0V). Индекс фазы или нейтрали пишут перед цифровой частью. Четные (нечетные) числа могут присваиваться любым участкам цепи любой фазы или нейтрали (нулю).
В схемах трехфазного переменного тока участки цепей обозначают без деления на четные и нечетные с добавлением перед цифровой частью индекса фазы.
На рис. 4.8,8 дан пример, показывающий трансформатор тока TAI фазы Л, вторичная обмотка которого питает амперметр РА1 и токовое реле КА1： Трансформатор тока ТА2 фазы С питает токовое реле КА2. Участки, относящиеся к фазе Л, имеют обозначения А401 и А402\ к фазе С С401. Обозначение нуля 0400.
Если индекс фазы не нужен, как, например, в цепях управления и сигнализации, то его перед цифровой частью обозначения не указывают.
Конкретизируем рассмотренные выше общие правила, выполнив упражнения 4.9~ 4.14.
Упражнение 4.9
ко раз? 4. Как расшифровать надписи XI :1 и X 1:23. Являются ли они обозначениями (марками) участков цепей, а если не являются, то каковы марки этих участков? 5. На рис. 4.8,а присоединение конденсатора С/ показано в двух вариантах. Но в одном варианте к нему подходят проводники 5 и Л—, в другом — 5, 9、//, £—. Какой из ннх верен? Обосновать (не формально, т. е. не ссылкой на стандарт, а по существу) правомерность ''двойной маркировки** одного и того же контакта разъема.
Ответы
Эти цифры — обозначения (марки) участков цепей.
Должны быть написаны марки 7 и £—.
Одна и та же марка повторяется у однопотенциальных выводов элементов. В нашем случае: а) у левых (по схеме) выводов реле К4 и К8 — марка £+; б) у выводов контактов реле К8 и К5 и контакта № 1 разъема XI — марка 5.
Надписи XI. / и XI:23 расшифровываются следующим образом: XI - позиционное обозначение разъема, двоеточие 一 классифицирующий символ, заменяющий слово ^,кoнтaкт^^ (см. габл. 4.6); 1 и 23 — порядковые номера контактов разъема. Значит, надпись XI: 1 надо читать так: 1-й контакт разъема XI (см. § 4.2); XI: 23 - 23-й контакт разъема X/ Марки участков 5 н £ — соотв етственно.
Верны оба варианта. В первом варианте проводники, присоединенные к штыревой и гнездовой частям контакта № 1 разъема XI обозначены одинаково (марки 5), так как рассматривается положение, когда разъем собран 恥, следовательно, штырь и гнездо однопотенциальны. Во втором варианте предполагается, что разъем разобщен. Сл едов ательно, потенциалы штыря и гнезда различны, поэтому проводникам присвоены разные марки.
Упражнение 4.10
На рис. 4.8,о дан фрагмент схемы, элементам которой присвоены позиционные обозначения： GB1 — ак ку муляторная батарея с выведенной средней точкой Mt реле ^2, К4, К5, К8, конденсатор С7, разъем XL
Ответить на вопросы: 1. Что обозначают цифры 3, 5, 7, 9 и /7? 2. Какие марки (обозначения участков цепей) должны быть написаны вблизи выводов катушки реле К2? 3. В каких случаях одна и та же марка повторяется в схеме несколь
На рис. 4.8.6 показана часть схемы однофазного переменного тока. В нее входят: реле К1—КЗ, К7, К9, пускатель магнитный КМЗ, сигнальная лампа HL4 с добавочным резистором R5, выпрямитель UZ1, электродвигатель М3.
Ответить на вопросы. 1. Что обозначают мар二 ки 4 5, С, 0? 2. Что можно сказать на основании схемы о номинальных напряжениях лампы HL4,
катушки магнитного пускателя КМЗ и электродвигателя? 3. Какое из общих правил, сформулированных выше, подтверждает рис. 4.8,6? 4. Схемы какого тока - однофазного или трехфазного показаны на рис. 4.8,6?
Ответы
При перегрузке и коротком замыкании срабатывает токовое реле КА1 или КА2 или оба реле и включают реле времени КТ1. Через его контакт включается промежуточное реле К4 и подает питание на отключающий электромагнит масляного выключателя Q4.
Буква F указывает функциональное назначение цепи, в данном случае цепь защитная. Эта буква определена табл. 4.2.
A,BtC - обозначения фаз, 0 - нейтраль (нуль).
Электродвигатель получает питание от двух фаз 5 и С, а катушка КМЗ от фазы Л и нуля. Следовательно, номинальное напряжение двигателя в 1,73 раза выше напряжения катушки. Лампа HL4 в ключена через добавочный резистор R5. Значит, ее номинальное напряжение ниже номинального напряжения катушки.
Из схемы видно, что участки цепи, разделенные контактами, резистором, лампой, катушкой, электродвигателем, одним словом, участки, которые могут быть разно потенциальными, имеют разные обозначения (марки).
Показаны схемы однофазного тока, хотя одна из них получает питание от двух фаз.
Упражнение 4.11
Обратившись к рис. 4.8,8, ответить на вопросы. 1. Какую марку можно было бы написать вместо вопросительного знака и почему она там не написана? 2. Почему на среднем рисунке не указан род тока, а на нижнем указан? 3. Как работает данная схема? 4. Что обозначают буквы 戶 перед цифрами 77 и / J и на основании чего использована буква 戶，а не какая-либо другая?
Ответы
Можно было бы написать 0400. Но эта надпись не нужна, так как марка на схеме уже 1 раз написана, а участок цепи невелик.
Род тока на среднем рисунке — переменный —очевиден и без надписей. Реле времени К77 и промежуточное реле К4 на нижнем рисунке могут быть либо постоянного тока, либо переменного. Поэтому требуется конкретизация.
Упражнение 4.12
На рис. 4.9,。показана схема управления электро дви гателем М/. который защищен автоматическим выключателем QF1 и двумя электротеп- ловыми реле КК1 и КК2. Двигатель управляется кнопочными выключателями SB1 ("Vtoh") и SB2 (''Пуск*') через магнитный пускатель КМ1. Цепь катушки КМ1 защищена предохранителями FV1 и 戶U2.
Ответить на вопросы. 1. Какие из общих положений иллюстрируют обозначения участков: а) силовой цепи; б) цепи управления катушкой КШ? 2. Верно ли, что позиционное обозначение КМ1 написано не 1 раз, а у каждого контакта в силовой цепи? 3. На рис. 4.9,〃 рядом с изображением электродвигателя приведена его техническая характеристика: 10 кВт, 380 В. 1450 об/мин. Допустимо ли писать ее не в перечне элементов (см. выше), а на поле схемы?
Ответы
а) В обозначениях каждой фазы силовой ■епи цифры возрастают в направлении от ввода питания к электроприемнику (1,11,12 一 первая фаза; 2,21 - вторая; 3,31,32 一 третья). Перед цифрами имеется буквенная приставка, в нашем примере £ (линия) б) В цепи однофазного тока (цепь катушки однофазная, хотя она получает питание от двух фаз) участки могут обозначаться как четнымиt так и нечетными числами. Индекс фазы перед ними опущен; в данном случае он не нужен.
Верно, так как между изображением контактов нет линии механической связи.
Допустимо и в несложных схемах, так обычно н поступают.
Рис. 4.9. Обозначения участков цепей. К упражнениям 4.12 и 4.13Рис. 4.9. Обозначения участков цепей. К упражнениям 4.12 и 4.13Упражнение 4.13Упражнение 4.13На рис. 4.9,6 изображены три электродвигателя М5-М7, иными словами, три функциональные группы. В схеме управления электродвигателем 応 участки цепей обозначены: 5-15, 5-16, 5-27 и 5-5. Ответить на вопросы. 1. На каком основании употреблен термин функциональная группа? 2. Что обозначают зеленые цифры перед разделительным знаком? 3. Как следует обозначить аналогичные участки цепей управления электродвигателями U6 и М7? 4. Какое общее положение иллюстрирует данный пример?
Рис. 4.9. Обозначения участков цепей. К упражнениям 4.12 и 4.13
Рис. 4.9. Обозначения участков цепей. К упражнениям 4.12 и 4.13
Упражнение 4.13
Упражнение 4.13
ОтветыОтветыКаждый электродвигатель является приводным для механизма, выполняющего определенную функцию. Следовательно, совокупность элементов, участвующих в управлении механизмом, а также сам электродвигатель могут быть названы функциональной группой.
Ответы
Ответы
Зеленые цифры — номера функциональных групп.
Участки цепей управления электродвигателями Мб и М7 следует соответственно обозначить: 6-15, 6-16, 6-27, 6-5 и 7-15t 7-16t 7-27, 7-5.
В обозначения участков цепей допускается вводить характеристики функционального назна-
чения, в нашем примере номера функциональных групп.
Упражнение 4.14Упражнение 4.14
Упражнение 4.14
Упражнение 4.14
На рис. 4.10,〃 и б изображена одна и та же схема управления электронвигателем Мб конвейера № 6. Силовая цепь, защищенная автоматическим выключателем QF1 (W 6 - QF1), включается и отключается контактором КМ1 (^6 -КМ1). Цепи управления, защищенные предохранителем FU1 (^ 6 - FU1), получают питание от фазы и нейтрали N. Конвейер имеет два режима управления:尸—ремонтное иЛ — автоматическое. Режим управления определяется положением переключателя К 6 SA1. В любом режиме конвейер может быть остановлен кнопочным выключателем W 6- SB1 ("Стоп”).
В режиме ремонтного управления пуск осуществляется кнопочным выключателем 丰 6 — SB2 ("Пуск”)， параллельно которому включен в спо могательный контакт контактора КМ1 佯 6—КШ).
#6-562#6-562#6-А1・2#6-А1・2КМ1КМ16-96-9\^7-КМ1\^7-КМ1Н6-В%Н6-В%^6~А13^6~А13N卜N卜solN&dOJwgHOX Апахз gsolN&dOJwgHOX Апахз g5 м5 м5/V?5/V?66Л/卜 5W adapaBHOX gЛ/卜 5W adapaBHOX gРис. 4.10. Два варианта выполнения надписей наодной и той же схеме. К упражнениям 4.14 и 4.15.Схема программного реле времени КТ1 и диа-грамма переключений его контактов показаныниже на рис. 5.8
#6-562
#6-562
#6-А1・2
#6-А1・2
КМ1
КМ1
6-9
6-9
\^7-КМ1
\^7-КМ1
Н6-В%
Н6-В%
^6~А13
^6~А13
N卜
N卜
solN&dOJwgHOX Апахз g
solN&dOJwgHOX Апахз g
5 м
5 м
5/V?
5/V?
6
6
Л/卜 5W adapaBHOX g
Л/卜 5W adapaBHOX g
В режиме автоматического управления для пуска конвейерной линии служит программное
реле времени КТ1; в данной схеме — схеме управления конвейером № 6 — использован его третий контакт (КТ1:3), параллельно которому присоединен контакт датчика скорости Ф 6 - BVI. Этот контакт замыкается после того, как скорость конвейера после включения достигает заданной, и размыкается при недопустимом снижении скорости. В цепь пуска при авТоматиче-
Конвейер № 6Конвейер № 5Конвейер № 7ОбозначенияОбозначенияОбозначенияпозиционныевыво-участковпозиционные выво-участковпозиционныевыво-участковДОВцепиДовцепиДОВцепифб-QFl——±5—QFl——力 7-QF1—丰 6—FU1/—丰 5-FU1Z—W 7-FU1726-125"27-1W6-S8716"W 5-SB115-1W 7-SB117-126-525-527-5фб-SAl156-5± 5-SA1755-5W 7-SAI15乃5176-7175-71777356-13355-13357-13丰6—SB236-7*5-SH235-7W 7-SB237-746-945-947■9* 6КМ146-7W 5-KM145-7W 7-KM147-786-985-987-9Л6-9A5-9A7-9ВN8NВ95-129—夕6"2105.夕10—106-9КТ1:356-13KT1：??5-13KTl:??7-13106-12?5-12?7-12W6—в 以116."*5—SVl115-13^7-BVl117-13136-12135-/2137-12Конвейер № 6Конвейер № 5Конвейер № 7ОбозначенияОбозначенияОбозначенияпозиционныевыво-участковпозиционные выво-участковпозиционныевыво-участковДОВцепиДовцепиДОВцепифб-QFl——±5—QFl——力 7-QF1—丰 6—FU1/—丰 5-FU1Z—W 7-FU1726-125"27-1W6-S8716"W 5-SB115-1W 7-SB117-126-525-527-5фб-SAl156-5± 5-SA1755-5W 7-SAI15乃5176-7175-71777356-13355-13357-13丰6—SB236-7*5-SH235-7W 7-SB237-746-945-947■9* 6КМ146-7W 5-KM145-7W 7-KM147-786-985-987-9Л6-9A5-9A7-9ВN8NВ95-129—夕6"2105.夕10—106-9КТ1:356-13KT1：??5-13KTl:??7-13106-12?5-12?7-12W6—в 以116."*5—SVl115-13^7-BVl117-13136-12135-/2137-12Таблица 4.7. Позиционные обозначения к упражнению 4.15Таблица 4.7. Позиционные обозначения к упражнению 4.15ском управлении введен контакт W 7 - КМ1 конвейера № 7, на который транспортируемый материал (песок, щебень, руда, уголь) поступает с конвейера № 6.
Конвейер № 6
Конвейер № 5
Конвейер № 7
Обозначения
Обозначения
Обозначения
позиционные
выво-
участков
позиционные выво-
участков
позиционные
выво-
участков
ДОВ
цепи
Дов
цепи
ДОВ
цепи
фб-QFl
—
—
±5—QFl
—
—
力 7-QF1
—
丰 6—FU1
/
—
丰 5-FU1
Z
—
W 7-FU1
7
2
6-1
2
5"
2
7-1
W6-S87
1
6"
W 5-SB1
1
5-1
W 7-SB1
1
7-1
2
6-5
2
5-5
2
7-5
фб-SAl
15
6-5
± 5-SA1
75
5-5
W 7-SAI
15
乃5
17
6-7
17
5-7
17
77
35
6-13
35
5-13
35
7-13
丰6—SB2
3
6-7
*5-SH2
3
5-7
W 7-SB2
3
7-7
4
6-9
4
5-9
4
7■9
* 6КМ1
4
6-7
W 5-KM1
4
5-7
W 7-KM1
4
7-7
8
6-9
8
5-9
8
7-9
Л
6-9
A
5-9
A
7-9
В
N
8
N
В
9
5-12
9
—
夕
6"2
10
5.夕
10
—
10
6-9
КТ1:3
5
6-13
KT1：?
?
5-13
KTl:?
?
7-13
10
6-12
?
5-12
?
7-12
W6—в 以
11
6."
*5—SVl
11
5-13
^7-BVl
11
7-13
13
6-12
13
5-/2
13
7-12
Конвейер № 6
Конвейер № 5
Конвейер № 7
Обозначения
Обозначения
Обозначения
позиционные
выво-
участков
позиционные выво-
участков
позиционные
выво-
участков
ДОВ
цепи
Дов
цепи
ДОВ
цепи
фб-QFl
—
—
±5—QFl
—
—
力 7-QF1
—
丰 6—FU1
/
—
丰 5-FU1
Z
—
W 7-FU1
7
2
6-1
2
5"
2
7-1
W6-S87
1
6"
W 5-SB1
1
5-1
W 7-SB1
1
7-1
2
6-5
2
5-5
2
7-5
фб-SAl
15
6-5
± 5-SA1
75
5-5
W 7-SAI
15
乃5
17
6-7
17
5-7
17
77
35
6-13
35
5-13
35
7-13
丰6—SB2
3
6-7
*5-SH2
3
5-7
W 7-SB2
3
7-7
4
6-9
4
5-9
4
7■9
* 6КМ1
4
6-7
W 5-KM1
4
5-7
W 7-KM1
4
7-7
8
6-9
8
5-9
8
7-9
Л
6-9
A
5-9
A
7-9
В
N
8
N
В
9
5-12
9
—
夕
6"2
10
5.夕
10
—
10
6-9
КТ1:3
5
6-13
KT1：?
?
5-13
KTl:?
?
7-13
10
6-12
?
5-12
?
7-12
W6—в 以
11
6."
*5—SVl
11
5-13
^7-BVl
11
7-13
13
6-12
13
5-/2
13
7-12
Таблица 4.7. Позиционные обозначения к упражнению 4.15
Таблица 4.7. Позиционные обозначения к упражнению 4.15
Предупредим читателей о том, что на схеме рис. 4.10, имеющей ограниченную цель иллюстрировать способы выполнения надписей, некоторые детали опущены.
Руководствуясь рис. 4.10,о и 6, ответить на вопросы. 1. Почему на рис. 4.10,〃 позиционные обозначения QF1. FU1、КМ1 проще, чем на рис. 4.10,6? 2. Что обозначают зеленые надписи 6-2, 6-5 ... 6-1J? 3. Как можно остановить конвейер, не прикасаясь к кнопочному выключателю SB] ("Стоп") ? 4. Обладает ли данная схема нулевой защитой при ремонтном управлении? при автоматическом? 5. Зачем в цепь автоматического управления введен контакт 力 7 — КМ 1? 6. Что обозначают красные цифры около точек? Как видно из рис. 4.10,6, некоторые красные цифры (/, 2, 4, 9, /0) повторяются. Не ошибка ли это? Зеленые надписи не повторяются. Почему?
Ответы
На рис. 4.10,〃 красными контурами вьщеле- ны части готового устройства *6 — 4」, W 6-Al.2, W 6-Al.3. Здесь *6 — обозначение функциональной группы, в нашем примере - группы элементов для управления конвейром № 6. Следовательно, повторять ее в позиционных обозначениях незачем. На рис. 4.10,6 части устройства не выделены. Поэтому обозначения функциональной группы предшествуют каждому позиционному обозначению.
Зеленые надписи — это обозначения (марки) участков цепи.
Нужно перевести переключатель #6-5/1 в позицию 0. На штриховой линии, соответствующей этой позиции, нет точек, а это значит, что все цепи разомкнуты.
Обладает, так как при исчезновении или краткое ременном значительном снижении напряжения якорь # 6 — КМ1 отпадает, в результате
чего его контакт в цепи ремонтного управления размыкается; он будет разомкнут до следующего включения контактора с помощью выключателя W 6 - SB2. В цепи автоматического управления импульсный контакт КТ1:3 при работающем конвейере уже разомкнут, а контакт датчика скорости 片 6 — SBI после возврата 力 6 — КМ1 в исходное положение тоже разомкнется, так как конвейер остановится.
Контакт 金 7- КМ 1 осуществляет блокировку, благодаря которой конвейер № 6 не может быть пущен, если еще не работает следующий в технологической цепи конвейер, в нашем примере конвейер № 7. Кроме того, конвейер № 6 немедленно останавливается при остановке конвейера № 7.
Красные цифры вблизи точек и кружков, изображающих выводы, — это их обозначения (номера). Повторение номеров выводов не ошибка. Зеленые надписи, обозначающие разно- потенциальные участки цепи, не могут повторяться.
Упражнение 4.15
Руководствуясь рис. 4.10,0 н полагая, что схемы конвейеров № 5 и 7 аналогичны схеме конвейера № 6, составить табличку с перечислением позиционных обозначений, обозначений участков цепи, номеров выводов. 2. Указать, У каких контактов в этой табличке не могут быть проставлены номера вьшодов, и объяснись почему. 3. Доказать, что обозначения 5」2 и 5-9 в схеме конвейера № 6 и аналогично 6-12 и 6-9 в схеме конвейера № 7 не являются ошибочными.
Ответы
Правильный ответ дан в табл. 4.7.
Номера контактов КТ1 и номера их выводов в табл. 4.7 нельзя проставить, так как на рис. 4.10 не приведена схема программного реле времени КТ1.
Обозначения правильны. Дело в том, что конвейер № 5 сблокирован с конвейером № 6. Следовательно, контакт W 6 — KMI входит в схему конвейера № 5. Аналогично контакт # 7 — КМ1 входит в схему конвейера № 6.
Генеральная маркировка
Термин генеральная маркировка не является стандартным, но он широко применяется в ряде ведущих проектно-конструкторских организаций. Поясним суть дела, рассмотрев следующий пример (рис. 4.11). В этом примере три вентилятора: №9, 14 и 17 управляются по совершенно одинаковым схемам. Аппаратура: 1 магнитный пускатель КМ1; 2 — выключатель автоматический QF1; 3 — переклк> чатель выбора режима управления SA1 смонтирована в одинаковых блоках управ ления, которые установлены на общем каркасе. Блоки изготовлены на электротехни ческом заводе, и, естественно, зажимы для присоединения внешних проводников обо значены совершенно одинаково — в нашем примере 5, 7, / / и 13.
Допустим далее» что от каждого блока отходят кабели № 32, 95 и 77 соответственно. Эти кабели подходят к какому- либо устройству, например к пульту управления. На пульте зажимы сгруппированы, но не по механизмам (как в блоках управления) ,а по назначению. Например, раньше идут три вывода 5, затем три вывода 13 и т.д. Или вообще зажимы пульта имеют номера, которые не совпадают с номерами зажимов в блоках. Одним словом, какой- либо участок цепи н а схеме имеет одно обозначение (одну марку), а в натуре —другую. Например, на блоке управления марка участка 5. на пульте 27, а на схеме 9・5, хотя этот участок о д н о п о- тенциален и, следовательно, не мо- ж е т иметь в схеме трех марок.
Из этого затруднительного, но неизбежного положения выходят следующим образом: одно из обозначений (одну марку) принимают за основное. Оно указывается на принципиальной схеме и называется генеральным (главным) или, по сложившейся терминологии, генеральной маркировкой.
Вентиляторы
73
也抑
№1?
5
鸣
N29
№17
S3 9一5 码 g-7 ^ 9-11
5
7
勿
НИ
鸣
Обозначение 〃а
схеме
^локе
1
*9 — КМ1
КМ1
*14-КМ1
КМ1
^17-КМ1
КМ1
2
K9-QF1
QF7
《14-QF1
QF7
W77-Q。
QF1
3
黄 ”5А1
SA1
力抑-SA1
SA1
^17-SA1
S47・
7
77
方
7
11
z| 17-13
7
№32
07л，
№95
№77
耳 77-5 sf %-T Н 77-77
对 %-5 ， E 冋 2-7 卜一"一石
Рис, 4.11. Генеральная маркировка. К упражнению 4.16
Упражнение 4.16
(Рис. 4.11). Ответить на вопросы. 1. Как обозначены зажимы любого блока управления? 2. Как различить зажимы, относящиеся к схемам управления различными механизмами? 3. Где в натуре написана генеральная маркировка? 4. Составить табличку и указать в ней, какие обозначения присвоены аппаратам на схемах управления вентиляторами №9, 14 и 17 и в натуре, т.е. на блоках?
Ответы
Зажимы любого блока имеют номера 5, 7, // и 13.
В каждом блоке, над I'pynnott зажимов имеется маркировочная колодка — на рис. 4.11 она выделена с помощью желтого ободка. На маркировочных колодках написаны номера механизмов № 9, 14 и 17.
Генеральная маркировка в схемах вентиляторов № 9 (14) и [17], 9-5, 9-7, 夕-/I и 943, (74-5, 74-7, 14-11 и 14-13), [7 7-5, 17-7, 17-11 и 17-13] написана на бирках-оконцевателях, которые надеты на жилы кабелей.
Ответ дан в табличке, которая помещена на рис. 4.11 слева, снизу.
Таблицы применимости
Распространены сооружения, в которых работают несколько однотипных механизмов, например конвейеров, вентиляторов, задвижек с электрическими проводами и т.п. Схемы однотипных механизмов в основном одинаковы и различаются только в деталях и маркировке. В таких случаях выполняют схему только одного из механизмов .На ней указывают, какие изменения надлежит внести в схемы других, однотипных механизмов. Поясним суть дела, обратившись к примеру, который приведен на рис. 4.12.
Из поясняющей технологической схемы ясно, что дробилка не должна работать,
если остановлен конвейер № 5, в противном случае на нем образуется завал. Аналогично конвейер № 6 (№ 7) не может работать, если остановлен конвейер № 7 (№ 8). Одним словом, каждый предыдущий по технологической схеме механизм должен быть сблокирован с последующим. Но конвейер № 8 ни с чем блокировать не нужно, так как материал с него поступает не на механизм, а в бункер. Иными словами, в нашем случае явно выражены два типа схем: с блокировкой (конвейеры № 5—7) и без блокировки — конвейер № 8. Отсюда следует, что вместо четырех схем, т.е. схем для каждого конвейера, можно ограничиться двумя схемами (по числу типов). А в нашем случае даже одной схемой. Докажем зто с помощью рис. 4.12.
На рис- 4.12 приведена схема конвейера № 5. На ней изображено три синих прямоугольника П1-ПЗ, в них заключены те части схемы, которые при ее применении для других конвейеров должны быть изменены. Содержание изменений указано в таблице применимости.
Рассмотрим ее строку, относящуюся к конвейеру № 5 и сличим указания, приведенные в таблице, со схемой. Двигатель конвейера № 5 имеет по зиционное обозначение Ml — на схеме черная надпись. Но он входит в функциональную группу =/5 (зеленая надпись). Поэтому на схеме написано не просто М/, а Ф5-М1. Аналогично, т.е. с добавлением обозначения функциональной группы, построены позиционные обозначения выключателя автоматического 為—QF1, предо хранителя 丰5-FU1, выключателей кнопочных 丰5-SB1 и 丰5—SB2, переключателя режимов управления W5— SAlt контактора *5—КМ1, контакта датчика скорости Ф5-ВУ1. Кроме того, перед обозначениями участков цепей (черные цифры 7, 5—Z И, 12 и 75) поставлены зеленые цифры 5. В результате участки цепей схем конвейера № 5 будут обозначены 5-1; 5-5; 5-7; 5-〃； 542 и 5-13.
46 Таблицы применимости
\^5TMi\^5TMi#5-М7#5-М7Дробилка °Дробилка °бункербункер^5-BV1^5-BV1
\^5TMi
\^5TMi
#5-М7
#5-М7
Дробилка °
Дробилка °
бункер
бункер
^5-BV1
^5-BV1
I&
Обозначения
П1
/72
ПЗ
Функциональные группы
Цепи
№5
М1
А5
5 —
6-К Ml
КТ1：4
8 схему dpoSuJiKu
№6
М1+
#6
6一
^7-КМ1
КТ1：3
8 схему конвейера N?5
№7
М17
W 7
7 —
X 8-КМ1
КТ1： 2
6 схему конвейера №6
N28
М5
#5
8 一
Перемычка
КТ1：1
В схему конбеПерес №7
Рис. 4.12. Таблицы применимости. К упражнению 4.17
Далее следует обратиться к таблице, в которой указано, что в прямоугольниках Ш~Ш должны быть надписи 丰6-КМ1, КТ 1:4 и В схему дробилки соответственно.
Поступая аналогичным образом, легко уточнить надписи на схемах других конвейеров.
Упражнение 4.17
Руководствуясь схемой конвейера № 5 (рис. 4.12 сверху) и таблицей применимости: 1. Начертить схему конвейера № 6.2. Решить, какие надписи должны быть в схеме конвейера № 7 вме сто вопросительных знаков в синих прямоугольниках П1-ПЗ? 3. Объяснить, почему в строке таблицы, относящейся к конвейеру № 8, в столбце Ш написано Перемычка и что из этой надписи следует? 4. Что нужно сделать в схеме конвейера № 8 с обозначением участков цепей, подходящих к прямоугольнику П1 ?
Ответы
Правильный ответ дан на рис. 4.12 снизу
Вместо П1-ПЗ в схеме конвейера № 7 должны быть надписи: ^8-КМ1, КТ 1:2 и В схему конвейера W° 6 соответственно.
Конвейер № 8 блокировать не с чем, так как транспортируемый им материал поступает не на механизм, а в бункер. Следовательно, контакт нужно заменить перемычкой.
Одно из обозначений &?2 или 8-11 нужно ликвидировать, так как один участок цепи не может иметь двух марок.
7・ Другие надписи на схемах
В этой главе подробно рассматривались наиболее распространенные надписи на схемах: позиционные обозначения элементов и устройств (§ 4.2), обозначения типов, исполнений и видов элементов и комплектных устройств (§ 4.3), обозначения выводов (§ 4.4), обозначения участков цепей в электрических схемах (§ 4.5), таблицы применимости (§ 4,6).
Кроме этих весьма важных и довольно сложных надписей нередко приходится изображать таблицы переключений аппаратов со сложной схемой коммутации, например программных реле, универсальных переключателей, вспо могательных контактов приводов, датчиков технологического контроля и т.п.
Способы построения и чтения таких таблиц рассмотрены в гл. 5.
На схемах в ряде случаев приходится давать примечания. Например, к схеме на рис. 4.12 следовало бы дать такое: ,эСхемы управления конвейерами №6—8 аналогичны схеме управления конвейером № 5 с изменениями, указанными в таблице применимости".
Если в схеме имеется контакт (или другая часть аппарата данной схемы), входящий (входящая) в другую схему, то у изображения этого контакта (части) пишут, в какую схему он (она) входит. Например, на рис. 4.10, б около контакта 丰6—КМ1 с выводами 9 и 10 написано "В схему конвейера № 5". А в схеме конвейера № 5 у изображения этого контакта должно быть указано ,?Пз схемы конвейера № 6” и т. п.
Чтобы "связать" принципиальную схему с натурой, приходится, если необходимо, приводить эскизы, поясняющие расположение контактов и катушек аппаратов (примеры даны на рис. 4.2, 4.5, 0 и ж)9 или же оговаривать систему счета выводов (см. рис. 4.6). Это же относится к разъемам, рядам зажимов, выводам электронных, ионных и полупроводниковых приборов, платам с наборами резисторов, конденсаторов и т.п.
Важно подчеркнуть, что сказанное выше по существу необходимо и верно, но форма надписей и место их расположения государственными стандартами не определены. Они устанавл ив аются отраслевыми нормативными документами.
Глава
5
Поясняющие схемы,диаграммы взаимодействия,таблицы переключений
Поясняющие схемы
Рассмотрим типичные примеры, иллюстрирующие целесообразность помещения на электрических схемах: выкопировки из технологических схем (рис. 5.1), оперативных схем распределительных устройств (рис. 5.2), схем, показывающих принципы действия блокировочных зависимостей (рис. 5.3 и 5.4)
Технологическая схема (рис. 5.1) поясняет условия действия электрической схемы управления и контроля работы нагнетателей Н1—НЗ и задвижек №1—4 в трубопроводах с электрическими приводами. На рис. 5.1,〃 показаны механизмы и трубопроводы, а также приведены позиционные обозначения электродвигателей М15—М17 нагнетателей Ш—НЗ и двигателей Mil, М21, M31t №4』задвижек № 1-4.
Из рис. 5.1, 6 явствует, что в нормальном режиме работают нагнетатели Ш и НЗ, питающие печи № 1 и 2 через открытые задвижки № 1 и 4.
Резервный нагнетатель Н2 не работает, задвижки № 2 н 3 закрыты.
Рисунок 5.1, в показывает положение механизмов при ремонте нагнетателя Н1. В этом случае нагнетатель Н1 не работает, задвижки № 1 и 3 закрыты, а задвижка № 2 открыта: печь № 1 получает питание от работающего нагнетателя Н2,
Упражнение 5.1
Обратившись к рис. 5.1, ответить на вопросы. 1. Что изображено красными стрелками на рис. 5.1, 6 н 8? 2. В каком положении должны быть задвижки при ремонте нагнетателя НЗ? 3. Можно ли в процессе ремонта включать ремонтируемый нагнетатель? 4. Что нужно сделать, чтобы получить возможность ремонтировать задвижку? Почему на рнс. 5.1 не показаны элементы, которые служат для "отключения" ремонтируемой задвижки от работающих трубопроводов?
Ответы
Красными стрелками изображены направления нагнетаемых потоков.
Открыты задвижки № 1 и 3, закрыты № 2 н 4.
Можно, так как от работающих трубопроводов отделен: задвижкой № 1 - нагнетатель Н1, задвижками № 2 и 3 - нагнетатель Н2, задам* кой № 4 - нагнетатель НЗ.
Нужно перекрыть соответствующий участок трубопровода с помощью вентиля с ручным прн、 во дом. Эти вентили на выкопировке из технологической схемы не показаны, так как они не имеют отношения к электротехнике.
Оперативная схема распределительно го устройства (рис. 5.2). В распределительном устройстве две секции шин, от каждой из которых отходят по две линии. Секции
Рис. 5.1. Выкопировка из технологической схемы. Изображения неработающих механизмов зачерчены. К упражнению 5.1Рис. 5.1. Выкопировка из технологической схемы. Изображения неработающих механизмов зачерчены. К упражнению 5.1Упражнение 5.2Упражнение 5.2Рис. 5.2. Оперативная схема распределительного устройства 10 кВ. К упражнению 5.2Рис. 5.2. Оперативная схема распределительного устройства 10 кВ. К упражнению 5.2ОтветыОтветы
Рис. 5.1. Выкопировка из технологической схемы. Изображения неработающих механизмов зачерчены. К упражнению 5.1
Рис. 5.1. Выкопировка из технологической схемы. Изображения неработающих механизмов зачерчены. К упражнению 5.1
Упражнение 5.2
Упражнение 5.2
Рис. 5.2. Оперативная схема распределительного устройства 10 кВ. К упражнению 5.2
Рис. 5.2. Оперативная схема распределительного устройства 10 кВ. К упражнению 5.2
Ответы
Ответы
могут быть соединены с помощью секционного выключателя. В отличие от ''обычной” схемы (на которой все коммутационные аппараты показывают в отключенном положении) на оперативной схеме изображения коммутациоиных аппаратов соответствуют определенному оперативному режиму работы. В нашем примере: секции шин работают раздельно, так как секционный выключатель отключен. Первая секция получает питание по вводу 7 через трансформатор Г7, вторая — от ввода 2 через трансформатор 72. Включены линии № 1, 3 и 4. Выключатель линии № 2 подготовлен для ремонтно- ревизионных работ.
Руководствуясь рис. 5.2, ответить на вопросы. 1. Почему на схеме не показаны разъединители? 2. Можно ли по рис. 5.2 судить о значении напряжения питающих вводов? Может ли напряжение ввода 1 отличаться от напряжения ввода 2? 3. Как изменилась бы оперативная схема при необходимости ремонтировать ввод 2? 4. Что следует сделать, что бы ввести в работу линию № 2. 5. Может ли линия № 2 быть под напряжением в положении, которое изображено на рис. 5.2?
В данном распределительном устройстве все выключатели присоединяются с помощью разъемов. Поэтому разъединители не нужны. Действительно, чтобы работать на выключателе (ремонт, регулировка), достаточно “вмкатить" его из камеры (см. линию № 2).
Нельзя 一 эти напряжения на схеме не указаны. Напряжения вводов 丿 и 2 могут быть различны, например на одном вводе 35, а на другом ПО кВ. Но в этом случае трансформаторы Т1 и Т2 должны иметь различные коэффициенты трансформации, в нашем примере 35/10 и 110/10 соответственно.
Был бы сперва включен секционный выключатель, затем отключен и ^^выкaчeн,^ выключатель
трансформатор Т2. Не исключена необходимость снизить нагрузку линий, так как в этом случае она будет получать питание не от двух, а только от одного трансформатора. Ввод 2 со стороны питающего центра должен быть отключен и заземлен. Предупрежден н и е: все перечисленные здесь действия выполняются в строгой последовательности, установленной конкретной оперативной инструкцией.
Во-первых, надо убедиться в том, что выключатель линии № 2 отключен. Только после этого его можно вкатить в камеру и. когда он займет правильное положение, включить.
Если линия № 2 имеет двустороннее питание, то она может оказаться под напряжением.
нет, если хотя бы один из них включен (его Ьспо- могательный контакт размыкает цепь лампы). Лампа на рис. 5.3, в горит, если хотя бы один разъединитель включен, и гаснет, если отключены все разъединители. Ответить на вопросы. 1. Какая из этих схем отвечает условиям безопасности? 2. Один из двух споривших электромонтеров утверждал, что на рис. 5.3, 6 дана схема И, а на рис. 5.3, в — схема ИЛИ. Другой утверждал обратное: на рис. 5.3, 6 — схема ИЛИ, а на рис. 5.3, в — И. Можно ли разрешить их спор, т.е. подтвердить правоту первого (второго) и опровергнуть правоту второго (первого) ? 3. Какой общий вывод следует сделать из сравнения схем на рис. 5.3, 6 и в?
Пример 5.1
Ответы
Иллюстрирует условия включения лампы безопасности. На рис. 5.3, а показан выключатель Q1, находящийся в камере, контуры которой изображены синим прямоугольником. В камеру разрешается входить только в том случае, если с выключателя и с отрезков шин, подходящих к нему, снято напряжение. Из рисунка ясно, что для снятия напряжения с выключателя необходимо отключить разъединители QS1, QS2 со стороны шин и QS3 со стороны линии.
В камере выключателя находится лампа безопасности ШЛ, которая присоединена через вспо могательные контакты (блок- контакты) всех трех разъединителей. Но присоединить ее возможно несколькими способами. Два из них показаны на рис. 5.3, .6 (размыкающие контакты соединены по следовательно) и на рис. 5.3, в (замыкающие контакты соединены параллельно) .
Выполним упражнение 5.3, чтобы убедиться в том, что эти способы далеко неравноценны.
Упражнение 5.3
Как видно из рис. 5.3, 6, лампа HL1 горит, если все три разъединителя отключены. Она гас
Условиям безопасности отвечает схема рис. 5.3, б. Входить в камеру можно только в том случае, если лампа горит. Она гаснет, если: а) нарушено условие безопасности, т.е. включен хотя бы один разъеданитель; б) из-за неисправности нарушен хотя бы один из вспомогательных контактов; в) нарушено электро питание. Одним словом, погашенная лампа — это сигнал опасности. Здесь использован тот же принцип, что и на железной дороге, а именно: погашенные огни светофоров запрещают движение.
Чтобы лампа, включенная по схеме рис. 5.3, в, погасла, нужно отключить все разъединители, что соответствует условию **лампа погашена, если в камере нет напряжения”. Но лампа погаснет и независимо от положения разъединителей, если: а) вспомогательный контакт включенного разъе динителя неисправен; б) перегорела лампа; в) нарушено электропитание. По перечисленным причинам схема по рис. 5.3, в опасна и ее ни в коем случае применять нельзя.
Решить спор невозможно, не обусловив предварительно, применительно к какому состоянию лампы — горит или погашена - рассматривается схема. Так, если принять условие “лампа должна гореть", то на рис. 5.3, 6 приведена схема И (чтобы лампа горела, нужно замкнуть и контакт QS1, и контакт QS2, и контакт 2s3). А на рис. 5.3, в изображена схема ИЛИ (чтобы зажечь лампу, достаточно замкнуть или контакт 057, или контакт QS2, или контакт QS3).
Если же принять, что лампа должна быть погашена, то на рис. 5.3, 6 приведена схема ИЛИ (любым контактом можно погасить лампу), а
Рис. 5.3. Включение ламп безопасности. К примеру 5.1 и упражнению 5.3
Рис. 5.4. Структура блокировочных зависимостей. К примеру 5.2 и упражнению 5.4
на рис. 5.3, в 一 схема И (чтобы погасить лампу, надо разомкнуть и контакт QS1, и контакт QS2, и контакт QS3).
Общий вывод таков: считать схему пригодной к эксплуатации можно, только убедившись в том, что повреждение элементов, входящих в схему, а также нарушение электропитания не могут иметь опасных последствий.
Пример 5.2
Поясняющий структуру блокировочных зависимостей, определяющих последовательность пуска и остановки механизмов поточно-транспортной системы, приведен на рис. 5.4. Как следует из технологической схемы (рис. 5.4л), транспортируемый материал питателем П подается в дробилку Д и после измельчения в ней по конвейеру К1 поступает на грохот Г. Грохот (система сит) разделяет его на две фракции. Одна из них по конвейеру К4 направляется в бункер &; другая по конвейерам К2 и Ю — на склад.
Технологическая схема определяет необходимую поеледовательность пуска меха
низмов :от конца технологического потока к его началу. Так, например, конвейер К2 может работать только при условии, что работает конвейер КЗ, принимающий с него транспортируемый материал. При остановке конвейера КЗ конвейер К2 должен немедленно остановиться, иначе на конвейере КЗ образуется завал.
Необходимая последовательность пуска достигается с помощью взаимной блокировки механизмов, структура которой (но не электрическая схема!) показана на рис. 5.4,6. Здесь механизмы условно обозначены как катушки контакторов, включающих и отключающих механизмы, а в цепь каждой катушки введен контакт, характеризующий положение другого (других) механизма (механизмов), с которым данный должен быть сблокирован. Так, например, в цепь катушки К1 введен контакт, определяющий положение грохота Г Это значит, что конвейер К1 не может быть пущен, если не работает грохот, а если грохот остановится, то это немедленно приведет к остановке конвейера К1.
Рассмотрим подробнее блокировочные зависимости, выполнив упражнение 5.4.
Упражнение 5.4
Ответить на вопросы, 1. Откуда на рис. 5.4, 6 появились надписи " Д. К4? Являются ли 0HM позиционными обозначениями элементов электрической схемы? 2. Какие из механизмов ни с чем не сблокированы и почему? 3. При соблюдении каких условий можно пустить грохот Т? 4. Что обозначают на рис. 5.4, б красные цифры в кружках? 5. Нужны ли синие стрелки?
Ответы
Нацписи перенесены с технологической схемы (рис. 5.4, а). Они условны и позиционными обозначениями не являются.
Не сблокиров.шы конвейеры КЗ и К4, так как материал с них поступает не на механизмы, а на склад и в бункер, где завал образоваться не может.
Грохот может быть пущен, если работают все механизмы, принимающие с него материал (К2 и К4).
Красные цифры указывают очередность пуска: первыми пускают КЗ и К4 (?), затем К2 (2), Г (5), К1 (4), дробилку (5) и, наконец, питатель (6).
Синие стрелки не нужны. Здесь они даны только для наглядности.
П редупреждение Условия остановки дробилки и грохота здесь не рассматриваются. Это механизмы с тяжелым пуском, поэтому по блокировке их, как правило, не останавливают, ограничиваясь остановкой механизмов, подающих на них материал. В данном случае при остановке конвейера К] останавливают не дробилку, а питатель; при остановке К2 (К4) останавливают не грохот, а конвейер KL
Диаграммы взаимодействия
Аппараты и их детали на схемах изображают, как правило, в отключенном положении, т.е. при отсутствии принудительных сил, воздействующих на подвижные контакты. Если от этого правила сделано отступление, то оно оговаривается на чер
тежах. Но так или иначе схема изображает какое-то одно положение аппаратов. Фактически же при подаче и снятии питания, а также в процессе работы в схеме совершаются изменения, причем они протекают во времени и их в ряде случаев необходимо отразить на чертежах. С этой целью строят диаграммы взаимодействия.
Наиболее распространены диаграммы двух типов. Первый тип наиболее прост и служит для изображения по следов ател ьно- сти действия и расчетов времен в установившихся режимах. Диаграммы второго типа сложнее. Они предназначены для схем, работающих в неустано- вившихся режимах.
Предварительные условия и масштабы. Количество строк на диаграмме равно количеству аппаратов, взаимодействие которых рассматрив ается. Дпя облегчения описания схем характерные точки на диаграмме нумеруют, стремясь к тому, чтобы номера возрастали слева направо (тогда их легче находить). Характерные точки соединяют стрелками, указывающими "направление процесса".
По горизонтали отсчитывают время. Масштаб времени для всех аппаратов одинаков.
Работа однопозиционного аппарата с р у ч н ы м приводом, например выключателя, изображается прямоугольником. П ря мо угольник на рис. 5.5, а показывает, что кнопочный выключатель SB1 был нажат в момент времени, обозначенный точкой /, и отпущен в точке 4. Следовательно, его замыкающий контакт был замкнут в течение времени 1—4, размыкающий от 0-7 и от 4 и далее.
Чтобы отразить работу м но г о по з и- ционного аппарата, приходится занять несколько строк по числу позиций.
Если на диаграмме нужно показать характер движения управляемого механизма со сложной кинематикой, то движение обозначают наклонными ли-
Рис. 5.5・ Диаграмма взаимодействия первого типа. К упражнению 5.5Рис. 5.5・ Диаграмма взаимодействия первого типа. К упражнению 5.5ниями, а покой — горизонтальными. Например, рис. 5.5, б изображает работу механизма, совершающуюся следующим образом. При включении привода механизма его подвижная часть сначала движется (участок %8), затем о станавл ив ается (月-9), снова движется (9・10), и, наконец, останавливается — точка 10. Сработавший механизм остается в покое (?0-71). В точке 11 начинается возврат в исходное положение. На участке 11-12 механизм движется, но теперь уже в противоположно м
Рис. 5.5・ Диаграмма взаимодействия первого типа. К упражнению 5.5
Рис. 5.5・ Диаграмма взаимодействия первого типа. К упражнению 5.5
направлении, затем о станавливается (/2-15), снова движется (73-/4) и приходит в исходное положение — точка 14,
Из менения значений технологических параметров, например температуры с течением времени, показаны на рис. 5.5, в. До точки 15 температура % не изменяется (горизонтальная линия), затем начинает повышаться (наклонная линия) а после достижения значения ®2 — точка 16 снижается (наклонная линия). Через некоторое время, соответствующее точке 17, устанавливается температура %. Аналогично изображают изменения давлений, уровней, скоростей и т.п.
Обратите внимание. 1. Если известен масштаб времени, то по горизонтальной оси можно определить продолжительность интересующей нас части процесса. Рассмотрим пример. Пусть на рис. 5.5, s 1 см соответствует времени 10 мин, а проекции участков 15-16 и 16-17 на горизонтальную ось равны 2,5 и 1,3 см. Это значит, что температура повышается 2$ х Ю = =25 мин, а снижается 1,3 х Ю = 13 мин.
Абсолютные значения величин определить по диаграмме нельзя. Например, из рис. 5.5, 6 следует, что температура 好 ниже температуры 久，но выше темпера- туры^з.
Диаграммы первого типа
Работа реле, контакторов, электромагнитов изображается трапециями. Высота всех трапеций одинакова и соответствует н о- мин альному току аппарата. Так, на рис. 5.5, а кнопочным выключателем SB1 (точка 7) замкнута цепь реле К1. Действие кнопочного выключателя на реле К? обозначается стрелкой, которая идет от ^линии выключателя" к "линии реле". За время 1—2 реле сработало, т.е. переключились его контакты, завершилось движение якоря и т.п. Цепь реле разомкнута в точке 4. За время 4—6 контакты снова переключились и пришли в первоначальное положение. Затемненная (желтая) часть трапеции показывает наличие тока в катушке от основного источника питания.
Если в процессе работы аппарата ток в его катушке претерпевает изменение (например, выводится часть сопротивления цепи), то на диаграмме образуется мсту- пенька". Например, реле К1 и. К? (рис. 5.5 ,а) включаются одновременно, но после срабатывания реле К1 его контакт в цепи реле К2 размыкается и вводит резистор К?; ток в катушке реле К2 за время 2—3 уменьшается.
Диаграммы первого типа просты, наглядны, при некоторых навыках безошибочно выполняются и почти полностью заменяют словесные описания схем. По диаграмме легко определить, что происходит в любой момент времени. Для этого достаточно в соответствующем месте диаграммы провести черту, перпендикулярную оси времени, и посмотреть, с чем она пересекается. Так, на рис. 5.5, а черта, соответствующая времени fi, показывает: кнопочный выключатель SB1 нажат, ток в катушке реле К1 достиг установившегося значения, ток в катушке реле К2 уже снизился.
По диаграмме легко определить, сколько времени нужно задать тому или иному аппарату для достижения определенного результата. Так, для срабатывания реле К1 нужно время 1-2 (отсчет по горизонтальной оси времени). Значит, выключатель SB1 должен быть нажат н е менее этого времени. Для возврата реле К1 нужно время 4—6. Следовательно, нельзя повторно нажимать SB1 (с целью повторения тех же действий) ранее этого времени.
Подобного рода вопросы (сколько времени требуется, какие нужны интервалы, имеются ли запасы по времени и каковы они, в каком порядке чередуются переключения, равномерно ли нагружаются источники электропитания, т.е. не совпадают ли по времени пусковые токи нескольких двигателей, и. т. п.) часто возникают у тех, кто проектирует, налаживает и эксплуатирует устройства автоматики, телемеханики, электропривода, и их невозможно решить без диаграммы взаимодействия.
Выше было подчеркнуто, что затемненная часть трапеции показывает наличие тока в катушке от основного источника питания. Светлая часть — зто замедление при возврате (см. гл. 7).
Закрепим полученные сведения, выполнив упражнение 5.5.
Упражнение 5.5
Ответить на вопросы. 1. Что происходит в схеме на рис. 5.5, а спустя времена г2 и ?з, а также в промежутке между точками 0 м 1? 2. Быстрее или медленнее движется механизм (рис. 5.5,少 при срабатывании и возврате? 3. Что можно сказать о значениях температуры 如_[ и 圻[口， соответствующих линиям /-/ и Я-Я на рис. 5.5, в? 4. На рис. 5.5, г слева дана в однолинейном изображении схема пуска электродвигателя М с фазным ротором (цепи управления не показаны) На ней: КМ1 контактор в цепи статора, КМ2— КМ4 — контакторы ускорения; их контакты в определенной последовательности закорачивают секции пускового резистора R1. Справа построена диаграмма взаимодействия. Обратившись к ней, описать действие схемы и решить, что происходит во время, соответствующее линии III 〃/.
Ответы
Спустя время『2 выключатель SB1 отпущен, реле К1 отключено, но его якорь еще притянут. Реле К2 уже возвратилось в исходное положение. Спустя время，з все элементы пришли в исходное положение, т.е. в положение, в котором они находились в промежутке 0-1.
При срабатывании подвижная часть механизма движется медленнее, чем при возврате. Этот вывод сделан на том основании, что участки /8 и 0" 0 соответственно более пологи, чем участки 13-14 и 11-12.
б— выше 01，но ниже % ； "l—U ниже%, но выше 0з； & выше 内.Чтобы сделать эти выводы, надо сравнить значения ординат* Например, из диаграммы ясно видно, что ордината 0-17 меньше ординаты 0〃5 и т.п.
В точке 18 был включен контактор КМ1. Он сработал (/再 и включил контактор ускорения КМ2. При его срабатывании (20) была закорочена одна секция пускового резистора R1 . В результате сопротивление цепи ротора уменьшилось, что отчетливо видно, так как на строке R1 образовалась ступенька. Через заданное время в точке 21 включился и сработал (22) контактор ускорения КМЗ. Следовательно, была выведена
еще одна секция R1: образовалась еще одна ступенька. Затем (точка 23) включился контактор КМ4 (24), полностью закоротил R1 и, кроме того, отключил КМ2 и КМЗ. Этим пуск электродвигателя завершился.
Контактор КМ1 был отключен в точке 25, возвратился в исходное положение (26), отключил статор и КМ4, после возврата которого (27) в цепь ротора снова был полностью введен резистор А7, Иными словами, схема оказалась подготовленной к следующему пуску.
Теперь рассмотрим работу электродвигателя. Как следует из диаграммы, в строке М на участке 18-24 совершился разгон, участок 2426 соответствует работе с установившейся скоростью, участок 26-28 一 это выбег. Левее точки 18 и правее точки 28 двигатель не работал.
Времени, отмеченному линией Ill-Ill, соответствуют: включены КМ/, КМ2 и КМЗ, отключен КМ4, в цепь ротора введена одна, последняя, секция R1, разгон еще не завершился.
Диаграммы второго типа
Схемы, работающие в импульсных режимах, нельзя ни рассчитать, ни оценить с помощью диаграмм первого типа, так как последние не отражают ни ^электромагнит- ного состояния'' аппаратов, ни степени за- ряженности конденсаторов. А для устойчивой работы аппаратов необходимо сочетать длину импульсов, поступающих в электромагнит (конденсатор), с собственным временем не только срабатывания (заряда), но и намагничивания, длину пауз — с временем нс только возврата, но и размагничивания (полного разряда конденсатора).
В основу построения диаграмм второго типа положены следующие соображения. Если представить себе некоторый эквивалентный ток, учитывающий все явления, происходящие при включении и отключении (т. е. поступление тока в катушку, индуктируемые в процессе движения якоря вихревые токи в металлических массах и т. п.), то характер тока может быть представлен условной осциллограммой (рис. 5.6,q слева).
Рис. 5.6. Диаграммы взаимодействия второго типа. К упражнению 5.6Рис. 5.6. Диаграммы взаимодействия второго типа. К упражнению 5.6Пренебрегая в первом приближении разницей во времени переключения замыкающих и размыкающих контактов, а также контактов, расположенных в разных частях аппарата (ближе к якорю или дальше от него), практически легко перейти от экспонент к трапеции. Для этого нужно провести, как показано на рис. 5.6,а красным, прямые линии через характерные точки: / — замыкание цепи; 2 — срабатывание (определяется как пересечение горизонтали /с, соответствующей току срабатывания, с вертикалью /с, соответствующей времени срабатывания); 3 размыкание цепи; 4 — возврат (определяется как пересечение горизонтали /в — тока возврата и вертикали /в — времени возврата); установившийся ток /у = U]R、где U напряжение питания, R — сопротивление цепи. Получившаяся трапеция дана на рис. 5.6,а справа.
Рис. 5.6. Диаграммы взаимодействия второго типа. К упражнению 5.6
Рис. 5.6. Диаграммы взаимодействия второго типа. К упражнению 5.6
Диаграммы второго типа применяются, например, при расчете пульспар1, где времена срабатывания и отпускания зависят от предварительного намагничивания (реле, якорь которого отпустил, но магнитопровод еще полностью не размагничен, срабатывает быстрее; реле сработавшее, но еще не полностью намагниченное, возвращается быстрее). В пульспарах, где первое реле может разомкнуть цепь второго еще до его полного намагничивания, а второе может включить первое, еще не полностью
Пульспара — это два реле, взаимно включающие и отключающие друг друга (см. рис. 5.6,6); она служит для образования чередующихся импульсов и пауз.
размагнитившееся, возникают следующие опасности: либо пульспара будет работать быстрее, чем предполагалось, либо время срабатывания будет изменяться от периода к периоду и в результате нарушится равномерность темпа пульсации, что, например в устройствах телемеханики, чрезвычайно опасно.
С помощью диаграмм первого типа эти явления обнаружить невозможно. Диаграммы второго типа их немедленно выявляют. В качестве примера рассмотрим диаграммы хорошей (рис. 5.6,в сверху) и плохой (рис. 5.6,в снизу) пульспар. У хорошей пульспары реле вновь включается лишь после того, как оно уже полностью размагничено, у плохой — реле включается еще до полного размагничив ания. Сравнивая длины зеленых черточек и промежутков между ними, легко убедиться в том, что длины импульсов (зеленые участки) у хорошей пульспары одинаковы, а у плохой —различны. Различаются также паузы —промежутки между импульсами.
Упражнение 5.6
Ответить на вопросы. 1. В пояснениях к рис. 5.6/ слово экспонента употреблено во множественном числе, а трапеция в единственном. Не ошибка ли это? 2. Приведенные здесь рассуждения носят отвлеченный характер или же трапеция, заменяющая экспоненты, может быть на самом деле построена для каждого конкретного аппарата? 3. Можно ли по схеме (рис. 5.6,6) судить о том, хорошая или плохая пульспара на ней изображена? 4. Объяснить, как построена диаграмма взаимодействия (рис. 5.6,в) и почему одни и те же цифры повторяются в ней несколько раз?
Ответы
Вид экспоненты иллюстрирует характер изменения тока в катушке, а он определяется со
отношением ее индуктивности и активного сопротивления цепи. Но индуктивность в процессе движения якоря изменяется, так как при срабатывании воздушный зазор между якорем и сердечником уменьшается, а при возврате возрастает. Следовательно, одна осциллограмма представляет собой совокупность нескольких экспонент, а трапеция, заменяющая осциллограмму,— одна.
Трапецию, характеризующую работу аппарата, легко построить благодаря тому, что токи срабатывания, возврата и установившийся, а также времена срабатывания и возврата легко измерить с помощью миллиамперметра и секундомера.
Нельзя- Нужно, зная характеристики реальных аппаратов, построить диаграмму. Диаграмма укажет, в каком направлении следует произвести регулировку пульспары (в допустимых пределах) ,или же вынудит взять реле с другими характеристиками.
Из схемы видно, что реле К2, срабатывая, включает реле К7 На диаграмме это отмечено стрелкой от точки 5 к линии реле К7. Из схемы видно, что реле К7, срабатывая (точка 6), отключает реле &2. Реле 应，отпуская (точка 7), ог- ключает KZ, а оно, отпуская (точка 8) , включает /<2 и т. д. Одни и те же цифры повторяются, так как переключения в каждом периоде одинаковы.
Циклограммы^ тавтограммыи диаграммы взаимодействия
Не следует отождествлять диаграмму взаимодействия с циклограммами и такто- граммами — это не разные названия одного и того же, как иногда считают. Циклограммы и тактограммы широко применяются в дополнение к схемам управления станками, а также для пояснения режимов работы технологического оборудования. В этих случаях рассматривают либо такты (на которые условно разделяют процесс), либо циклы. Одной схеме соответствуют несколько циклограмм по числу рассматриваемых режимов, причем одни и те же элементы, если они участвуют в нескольких режимах, изображают на нескольких циклограммах. Нам важно понять, что каждая из них может отразить, как и схема, только
одно какое-либо установившееся положение. Поэтому приходится пользоваться не одной циклограммой, а несколькими.
В отличие от комплекта циклограмм одна диаграмма взаимодействия показывает (в чем читатели уже убедились) д и- н а м и к у работы схемы в о всех режимах, рассмотреть которые нужно, чтобы проанализировать схему.
Диаграммы взаимодействия были созданы в связи с разработкой устройств теле* механики, содержащих много взаимодействующих во времени элементов. В настоящее время их применяют для пояснения работы многих устройств электропривода и автоматики, благодаря простоте построения, компактности и наглядности.
Тактограммами пользуются при составлении и оценке схем, созданных на базе логических элементов. В этих случаях процесс делят на такты, каждый из которых соответствует конечному состоянию логических элементов: логические нуль и единица (подробнее см. § 2.12). Переходные явления, т. е. те явления, которые происходят между состояниями нуль и единица, не рассматриваются.
Таблицы переключений
В двухпозиционных аппаратах все просто: в одной позиции одни контакты замкнуты, другие разомкнуты. В другой позиции контакты, которые были замкнуты, разомкнуты, а те, что были разомкнуты, замкнуты. Одним словом, термины "за- мыкающий1' и ,,размыкающий,* достаточно четко определяют существо дела.
Однако в схемах весьма часто приходится иметь дело с аппаратами, к которым эти термины неприменимы. Такими аппаратами являются: многопозиционные переключатели со сложной коммутацией; программные реле времени; реле, контролирующие значения технологических параметров (напри
мер, температуры, уровня, давления, скорости и т. п.); вспомогательные контакты задвижек и клапанов с электрическими приводами; вспомогательные контакты приводов масляных, электромагнитных и воздушных выключателей, разъединителей и т. п. В таких случаях схемы приходится дополнять таблицами (их иногда называют диаграммами) переключений, таблицами настройки сложных аппаратов или другими графическими пояснениями. Рассмотрим типичные примеры.
Переключатели с ручным приводом. Таблица переключений трехпозиционного переключателя показана на рис. 5.7. Переключатель набран из четырех пакетов (секций) контактов, выводы которых перенумерованы (зеленые цифры 2—16). Подвижные контакты изображены в позиции 。Позиции названы: 4 — автоматика, О — отключено, Р — ручное управление, т. е. управление по простейшим цепям, без блокировки. Строго говоря, такой вид управления правильнее называть не ручным, а ремонтным, так как в нормальных условиях эксплуатации пользоваться им не следует.
В клетках стоят либо крестики — контакт замкнут (выводы соединены), либо черточки — разомкнут, т. е. выводы не соединены.
Упражнение 5.7
Руководствуясь таблицей на рис. 5.7, указать, какие выводы соединены в позиции Р, не соединены в позиции Оу соединены в позиции А. 2. По таблицам пц)еключений, приведенным в гл. 2 на рис. 2.43—2.46, составить соответствующие таблицам схемы переключателей.
Ответы
1. В позиции 尸 соединены: 1-3, 5-7, 9 -〃. В позиции О не соединены: 7—Л 2—4, 5—7, 6—8,
Условное обозначениеВид фланца (спереди) “ схема расположения контактов (сза8〃)ЛОР。7。3。5?ч° 07。312 、 。〃с о J 76с)灯”5——№ контакта—ho14 1 z心со(ОJI3 1J?РРучное/X—X—X—一—0Отключеноt—X—ААвтоматика—X—X—X——Условное обозначениеВид фланца (спереди) “ схема расположения контактов (сза8〃)ЛОР。7。3。5?ч° 07。312 、 。〃с о J 76с)灯”5——№ контакта—ho14 1 z心со(ОJI3 1J?РРучное/X—X—X—一—0Отключеноt—X—ААвтоматика—X—X—X——Рис. 5.7. Таблица переключений трехпозиционного пакетного переключателя. К упражнению 5.7Рис. 5.7. Таблица переключений трехпозиционного пакетного переключателя. К упражнению 5.79~11, 10—/2, 14—15. В позиции Л соединены: 2-4, 6-8,10-12.
Условное обозначение
Вид фланца (спереди) “ схема расположения контактов (сза8〃)
ЛОР
。7
。3
。5
?ч° 07
。3
12 、 。〃
с о J 76
с
)灯
”5
——
№ контакта
—
ho
1
4 1 z
心
со
(О
J
I
3 1
J?
Р
Ручное
/
X
—
X
—
X
—
一
—
0
Отключено
t
—
X
—
А
Автоматика
—
X
—
X
—
X
—
—
Условное обозначение
Вид фланца (спереди) “ схема расположения контактов (сза8〃)
ЛОР
。7
。3
。5
?ч° 07
。3
12 、 。〃
с о J 76
с
)灯
”5
——
№ контакта
—
ho
1
4 1 z
心
со
(О
J
I
3 1
J?
Р
Ручное
/
X
—
X
—
X
—
一
—
0
Отключено
t
—
X
—
А
Автоматика
—
X
—
X
—
X
—
—
Рис. 5.7. Таблица переключений трехпозиционного пакетного переключателя. К упражнению 5.7
Рис. 5.7. Таблица переключений трехпозиционного пакетного переключателя. К упражнению 5.7
Правильные ответы даны на рисунках, перечисленных в условии упражнения.
Переключатели с электрическими приводами весьма разнообразны по конструкции, параметрам, преимущественным областям применения, способам настройки и т. п. Но, так или иначе, в схемах, за исключением простейших случаев, приводят указания по настройке контактов. Эти указания обычно выполняют в виде таблицы (пример приведен на рис. 5.8,6). Рассмотрим ее.
Как видно из схемы (рис. 5.8,。)，прибор, названный КТ1, состоит из спускового электромагнита У1, электродвигателя М и семи контактов: КТ1:7, КТ1:2-КТ1:7. Два из них, а именно КТ1:1 и КТ1:2, заняты в схеме самого прибора. Остальные контакты КТ1:3 - КТ1:7 используются для управления какими-либо механизмами, сигнальными приборами, участвуют в блокировочных зависимостях и т. п. В нашем примере через контакт КТ1:4 включена лам
па HL1; контакт КТ1:7 управляет контактором КМ1、который служит для включения и отключения механизма.
Таблица настройки (рис. 5.8,6) состоит из семи строк по числу контактов. По горизонтали отсчитывают время, в течение которого контакты либо замкнуты (затемненные участки, в нашем примере желтые), либо разомкнуты. Из таблицы видно, что контакт КТ1.7 до начала работы прибора разомкнут, затем замыкается, но перед окончанием работы снова размыкается. Контакт КТ1:2 при неработающем приборе замкнут, а в начале его работы размыкается, но не сразу, а только после того, как контакт КТ1:1 уже замкнулся. Это явствует из того, что желтые участки в начале первой и второй строк ''перекрываются". Контакт КТ1:2 в конце работы снова замыкается, но до размыкания контакта КТ1:1. Контакты в течение одного цикла работы прибора замыкаются: КТ1:3 — I раз; КТ1:4 — 3 раза; КТ1:5 — 1 раз, причем некоторое время контакты КТ1:4 и КТ1:5 замкнуты одновременно; КТ1 ：6 — 1 раз; КТ1;7 — 2 раза, причем некоторое время контакты КТ1:5 и КТ 1:7, а также контакты КТ1:4 и КТ1; 7 замкнуты одновременно.
Рис. 5.8. Таблица настройки контактов программного реле времени. К упражнению 5.8
В приведенном описании опущены указания на временные параметры, т. е. не указано, через сколько времени контакт замыкается, сколько времени остается замкнутым, продолжительность следующей паузы и т. п. Но даже без этих совершенно необходимых указаний временных параметров настройки в нашем довольно простом случае словесное описание многословно, удержать его в памяти трудно, а воспользоваться им для настройки прибора невозможно. В то же время таблица проста и наглядна. С ее помощью легко не только правильно настроить прибор, но и составить диаграмму взаимодействия, поясняющую работу схемы, в которой прибор использован. Докажем это, выполнив упражнение 5.8.
Упражнение 5.8
Составить диаграмму взаимодействия для схемы, которая приведена на рис. 5・8,〃. 2. Как изменятся условия действия, если в цепи 2 контакт S1Q заменить перемычкой? 3. Объяснить назначение реле K1R 4. Руководствуясь приведенной в гл. 4 табл. 4.1 и 4.2, доказать что позиционные обозначения элементов построены правильно.
Для выполнения этого упражнения надо знать принцип работы прибора. Его пуск осуществляется с помощью импульса, который в нашем случае подает контакт S1Q на электромагнит YI по цепи 2. Электромагнит освобождает защелку контакта КТ1.7, который по цепи 3 включает двигатель М: валик, переключающий контакты, начинает движение. Контакт в цепи 3 автоматически размыкается после завершения цикла, благодаря чему двигатель останавл ив ается. О братите внимание： прибор не имеет самовозврата в исходное положение, мз-за чего при исчезновении питания он останавливается, а после его восстановления продолжает работу. Другие важные особенности прибора рассмотрены в гл. 6 в примере 6.1.
Чтобы ,,связать,' таблицу настройки контактов (рис. 5.8,6) с диаграммой взаимодействия (рис. 5.8,8), между ними в учебных целях проведены вспомогательные красные линии.
Ответы
Пусковой контакт S1Q подает импульс (точка 0) в цепь электромагнита У/ (цепь 2). Электро магнит срабатывает (точка 2) и освобождает защелку контакта КТ1:1. Контакт замыкается и включает двигатель М (цепь 3, точка 2). Через некоторое время замыкается КТ1:4 и по цепи 6 включает лампу HL1 (точка 4). Затем замыкается КТ1.7 (цепь 9, точка 5), КМ1 сраба1ывает и включает механизм (цепь 10, точка 6). Размыкается КТ1:4 (точка 7) и отключает лампу. Контакт КТ1 ： 7 размыкается (точка 8) и отключает механизм (точка 9). Через некоторое время КТ1 ■ 7 снова замыкается: включается KMI и в ключает механизм. Затем КТ1:7 размыкается и отключает КМ1: механизм останав л ив ается (точки J0—/2, /5). Контакт KTl 1 размыкается и отключает двигатель М (точка /4) : цикл закончен.
Обратите внимание: за один цикл механизм включался дважды, но в первый раз на меньшее время (отрезок 6-9 короче отрезка 77-75), а лампа трижды. На рисунке показано одно включение.
Если контакт S1Q заменить перемычкой или контактом выключателя, то прибор будет работать непрерьгано, пока выключатель включен.
Как было сказано выше, прибор не имеет самовозврата, из-за чего может возникнуть, если не принять специальных мер. в высшей степени опасная ситуация. Поясним ее суть следующим примером. Пусть контакты КТ1:3—КТ1:7 использованы для включения пяти механизмов. Прибор, приведенный в действие автоматикой (или сознательно персоналом), правильно включил три механизма. Но затем питание прибора нарушилось, из-за чего он остановился. Персонал, видя, что четвертый и пятый механизмы не включились, мог предпринять какие-то действия, в частности приступить к их осмотру. Но если в это время питание восстановится, то прибор "самопроизвольно" продолжит работу и неожиданно включит их, что в новых условиях может привести к недопустимым и даже опасным поеледстви ям. Их предотвращает реле K1R.
Оно присоединено таким образом, что при неработающем приборе его катушка получает питание по цепи 4 (левее точки 3 и правее точки /3) через контакт КТ1 ：2. Но как только прибор начинает работать, этот контакт размы-
кается и остается разомкнутым вплоть до окончания работы прибора, благодаря чему катушка реле K1R получает питание только через его со бственный замыкающий контакт по цепи 1 на диаграмме взаимодействия отмечено зеленым. Это значит, что при любом нарушении питания K1R немедленно воз- врашается в исходное положение (отпускает) и, как отчетливо видно на рис. 5.8,〃，размыкает все оперативные цепи управления механизмами. А раз оперативные цепи разомкнуты, то переключения контактов (в процессе продолжения работы прибора после перерыва его питания) безопасны. Используя общепринятую терминологию, можно сказать, что реле K1R осуществляет нулевую защиту.
Позиционные обозначения построены правильно. Действительно, К77 — реле времени. В обозначении K1R-. К - реле (табл. 4.1), R — обозначение функции, в данном случае "возврат", ''сброс'" (табл. 4.2); в обозначении S1Q-. S — выключатель, Q - обозначение функции "состояние", "старт"; Y1 — эл ектромагнит; HL1 — прибор световой сигнализации.
Приборы конгроля технологических параметров. Рассмотрим в качестве примеров таблицы настройки двух приборов, контролирующих температуру. Один прибор (рис. 5.9,4)срабатывает, т. е. замыкает контакт, при понижении температуры до 50 °C (счет справа налево) и возвращается в исходное положение, т. е. размыкает контакт, при ее повышении до 70℃ (счет слева направо). Другой прибор (рис. 5.9,6) срабатывает, т. е. замыкает контакт, при повышении температуры до 40° С (счет слева направо) и возвращается — размыкает контакт при ее снижении до 30℃ (счет справа налево).
3 а метьте: температуры срабатывания и возврата одного и того же прибора н е могут быть одинаковы.
Упражнение 5.9Упражнение 5.9
Упражнение 5.9
Упражнение 5.9
Ответить на вопросы. 1. Могут ли аналогичным образом (рис. 5.9) выглядеть таблицы настройки реле давления, уровня, скорости? Что в этих случаях должно быть написано вме-
Рис. 5.9. Таблица настройки приборов контроля температуры. К упражнению 5.9
сто значений температуры? 2. При рассмотрении рис. 5.9 было подчеркнуто, что при срабатывании прибора его контакт замыкается, а при возврате размыкается. Рассмотрим прибор, у которого при срабатывании контакт размыкается, а при возврате замыкается. Работу какого прибора в этом случае иллюстрирует рис. 5.9,〃 (5.9,6)?
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
Могут, но в этих случаях должны быть указаны не значения температур (℃), а значения давлений (Па, кПа), уровней (м, см), скорости (м/с) соответственно.
Рисунок 5.9,с иллюстрирует работу прибора, контакт которого размыкается при п о- в ы ш е н и и температуры до 70℃ и вновь замыкается при ее снижении до 50℃. На рис. 5.9,6 показана настройка реле, контакт которого размыкается при снижении температуры до 30℃ и вновь замыкается при 40℃.
Пример 5.3
На рис. 5.10 показаны контуры бака и даны отметки уровней: верхнего 8 и нижнего Н. Там же схематически изображено реле уровня SLI в двух положениях: / — поплавок опущен до уровня Я, при котором произошло переключение контакта (контакт замкнулся), и 〃一 поплавок всплыл и достиг уровня В, при котором контакт вновь переключился — разомкнулся.
В положении / поплавок 1 находится на отметке ", при пустом баке он повисает на тросе 3. Упорная втулка 8 давит на рычаг 5 с коро-
Рис. 5.10. Особенности изображений контактов поплавковых реле. К примеру 5.3 и упражнению 5.10Рис. 5.10. Особенности изображений контактов поплавковых реле. К примеру 5.3 и упражнению 5.10
Рис. 5.10. Особенности изображений контактов поплавковых реле. К примеру 5.3 и упражне
нию 5.10
Рис. 5.10. Особенности изображений контактов поплавковых реле. К примеру 5.3 и упражне
нию 5.10
мыслом, в результаге чего контакт 6 замкнут. Контакт показан отдельно в большем масштабе.
Обратите внимание: рычаг 5 само- тормозяшийся. Это значит, что он, повернувшись под воздействием втулки 8(7), остается в том же положении до тех пор, пока на него не надавит втулка 7(8).
При заполнении бака поплавок всплывает, а противовес 2, связанный с поплавком тросом 3, перекинутым через блок 4、опускается. При опускании противовеса упорная втулка 8 отходит от рычага 5, но контакт о стает- с я в том ж е положении - он замкнут. Наконец, поплавок, вспльшая, достигает отметки Я - положение Я. Упорная втулка 7 надавливает на рычаг 5 и переводит его в положение, при котором контакт размыкается.
При опорожнении бака поплавок опускается, упорная втупка 7 перестает давить на рычаг 5, но контакт остается в том ж е по ложе н и и — он разомкнут. Так будет до тех пор, пока втулка 8 снова не надавит на рычаг 5, в результате чего произойдет обратное переключение: контакт замкнется.
Таким образом, в интервале настройки, к е. между отметками Н и В контакт может быть как замкнут, так и разомкнут. Все зависит от того, какой процесс происходит: заполнение бака или его опорожнение. Именно из-за этой
нео пределенностм в отношении кон- гактов поплавковых реле и аналогичных приборов технологического контроля, а также концевых выключателей задвижек, путевых выключателей и тому подобных механизмов термины “замыкающий" и ''размыкающий" весьма условны. Отсюда следует важный вьшод: на схемах необходимо указывать, для какого режима принято изображение контакта, а при рассмотрении схемы руководствоваться диаграммой (таблицей) переключений. Убедимся в справедливости сказанного, выполнив упражнение 5.10.
Упражнение 5.10
На рис. 5.10 показана с некоторыми упрощениями схема управления двигателем М. который приводит в действие насос, заполняющий бак водой. Слева изображена диаграмма его заполнения и опорожнения, а над ней показано положение контакта поплавкового реле SL1. Требуется: 1. Объяснить, как построена диаграмма. 2. Обосновать правильность изображения контакта как размыкающего (а не как замыкающего) и объяснить, с какой целью поплавок “присоединен" к контакту снизу, а не сверху (что также не противоречило бы требованиям стандарта на обозначения условные графические для схем - см. выше гл. 2). 3. Рассмотреть действие схемы.
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
За исходное положение естественно принять самое начало, т. е. что бак еще пуст (отметка Дно). При включении насоса уровень начинает повышаться наклонная линия, достигая сперва отметки Н, а затем В. На этой отметке контакт размыкается (точка а), двигатель отключается, поступление воды в бак прекращается. Но водоразбор продоикается, из-за чего уровень начинает снижаться — наклонная линия на диаграмме направлена в другую сторону. На отметке Н контакт снова замыкается (точка б), насос начинает работать: уровень повышается — наклонная линия и т. д.
Контакт изображен правильно. Если же его изобразить как замыкающий, то схема не сможет начать работать* так как цепь катушки Л7 при пустом баке разомкнута. ^Присоединениепоплавка к контакту снизу более наглядно; оно соответствует происходящим явлениям, а именно： поплавок всплывает (поднимается) и размыкает контакт.
Бак пуст, контакт SLI замкнут, контактор Л7 включен, цепь двигателя М замкнута, насос работает. На уровне 8 контакт SL1 размыкается, насос останавливается. На отметке Н контакт снова замыкается, насос включается. Далее все происходит в той же последовательности, что и обеспечивает автоматическое поддержание уровня в пределах отметок Н м В.
Вспомогательные контакты электропривода задвижки и примеры их применения в схемах сигнализации. На рис. 5.11,。 дана таблица переключений контактных узлов (групп, пакетов) SQ1 и SQ2. Каждый из них содержит два контакта. Когда один из них замкнут — другой разомкнут. Поэтому они условно изображены как размыкающий и замыкающий соответственно, а о том, как они фактически переключаются, можно судить только п о таблице. В ней зачерненные участки 一 контакт замкнут, не зачерненные —контакт разомкнут. На таблице выделены три зоны: задвижка закрыта (красный цвет), открывается или же
закрывается "ход" — желтый цвет, открыта 一 зеленый цвет. Эта же расцветка сохранена на диаграммах переключений рис. 5.11,6-г.
Сигнальные лампы "закрыта" HL1 и "открнта" HL2 могут быть включены по одной из трех схем. Выполнив упражнение 5.11, читатели убедятся в том, что эти схемы хотя и правильны, но далеко не равноценны.
Упражнение 5.11Упражнение 5.11
Упражнение 5.11
Упражнение 5.11
1. Сформулировать свойства схем рис. 5.11,6 и г. 2. Сформулировать свойства схемы рис. 5.11,в. 3. Доказать, что количество элементов, входящих в схему, отнюдь не дает оснований для ее оценки.
Ответы
Схема рис. 5.11,6: задвижка закрыта горит красная лампа, открыта зеленая, открывается или же закрывается - горят обе лампы. Схема рис. 5.11»г: задвижка закрыта - горит красная лампа, открыта зеленая, открьша- ется или закрывается 一 обе лампы погашены.
В схему рис. 5.11,в введены резисторы R1 и R2, которые при отключенных контакторах KMI (''закрыть задвижку'') и КМ2 (''открыть задвижку4,) введены в цепи ламп HL1 и HL2 со ответственно. Действие схемы поясняет диаграмма взаимодействия. Рассмотрим ее.
Задвижка открыта. Лампа HL1 погашена, так как в ее цепи разомкнут контакт SQ1. В цепь лампы HL2 введен резистор R2, благодаря чему она горит неполным накалом (см. на диаграмме участки Л и Д).
Задвижка закрывается (включен контактор КМ1). Лампа HL2 горит неполным, а лампа HL1 - полным накалом (участок Б).
Задвижка закрыта участок В. Лампа HL2 погашена, HL1 горит неполным накалом (в ее цепь введен резистор R1、так как контактор КМ1 отключен, его контакт, шунтирующий R1, разомкнут).
а)а)noHhQE6*aJ£s.H 必 qglrngQXtsEaonoHhQE6*aJ£s.H 必 qglrngQXtsEaoЗакрыта」4о?」дткрьтаЗакрыта」4о?」дткрьтаРис. 5.11. Таблица переключений вспомогательных контактов электропривода задвижки.
а)
а)
noHhQE6*aJ£s.H 必 qglrngQXtsEao
noHhQE6*aJ£s.H 必 qglrngQXtsEao
Закрыта」4о?」дткрьта
Закрыта」4о?」дткрьта
К упражнению 5.11
г. Задвижка открывается. Горят: лампа HL1 неполным, a HL2 — полным накалом (участок Г).
д. Аварийный режим: задвижка начала закрываться, но остановилась в промежуточном положении (контактор КМ1 отключился) : неполным накалом горят обе лампы (участок Е).
Схемы по рис. 5.11,^ и г содержат одинаковое количество элементов. Но первая схема контролирует "ход”，значит, она лучше второй схемы,
по которой ход бесконтролен. В схеме по рис. 5.11,в элементов больше (добавились резисторы R1 и R2 и контакты КМ1 и КМ2) у зато приобретены важные эксплуатационные свойства: не только контроль хода, но и указание того, что происходит — закрывание или открывание.
Кроме того, сигнализируется застревание в промежуточном положении.
Отсюда следует важный вывод: оценивать эксплуатационные свойства схем (а именно они являются самыми важными) только по количеству входящих в них элементов — способ сомнительный, хотя, к сожалению, распространенный.
г 6
Чем руководствуютсяпри составленииэлектрических схем
Нормативные и руководящиедокументы
Общие сведения
Электроустановки должны быть надежны, долговечны, безопасны, удобны в эксплуатации и экономичны. В значительной мере эти их качества достигаются благодаря тому, что при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации соблюдают требования нормативных и рекомендации руководящих документов.
Основными нормативными документами являются: Правила устройства электроустановок (ПУЭ), Строительные нормы и правила (СНиП), Правила техники безопасности (ПТБ), Правила технической эксплуатации (ПТЭ), Государственные стандарты СССР (ГОСТ) — они имеют силу закона, отраслевые стандарты (ОСТ), которые обязательны в соответствующих отраслях, а также другие правила, например противопожарные, охраны окружающей среды и т. п. [4].
Кроме нормативных, существуют р у- ководящие указания и материалы, например: а) по расчету токов КЗ, выбору, проверке аппаратов и проводников по условиям КЗ; б) руководящие материалы по выполнению схем, в которых учтена специфика разных отраслей: станкостроения, автоматики, энергетики и др.; в) инст
руктивные указания по проектированию и монтажу. В качестве примера можно привести выпуски ВНИИПИ Тяжпро мэлектро- проект ^Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок". В них публикуются директивные технические указания, материалы для проектирования, монтажа и наладки, освещаются сметные вопросы, приводятся сведения об изделиях электротехнических заводов.
Основные сведения о стандартах при* ведены в § 1.2.
Руководящие и нормативные материалы имеют самое непосредственное отношение к теме этой книги. Дело в том, что одной из задач чтения схем является установление соответствия их правилам. Например, обратившись к ПУЭ, можно проверить, верно ли спроектирована электрическая защита, правильно ли выбрана марка проводников, их сечение и т. п. Но правильно спроектировать — это лишь часть дела. Необходимо также осуществить проект. А проверить правильность выполнения работы можно, руководствуясь указаниями СНиП и другими строительными нормами.
Таким образом, ПУЭ и СНиП являются важнейшими и основными правилами, ПУЭ определяет, что должно быть сделано, а СНиП — как следует сделать. Обратите внимание на то, что ни ПУЭ, ни СНиП, ни другие нормативные и руководящие
материалы не заменяют учебников и не являются ими; они не поясняют, чем определено то или иное обязательное требование. Так, например, ПУЭ предписывает питать катушку магнитного пускателя от двух фаз, если электродвигатель, управляемый этим пускателем, защищен предохранителями. Значит, независимо от того, понятно это далеко не очевидное требование исполнителю или нет, его нужно неукоснительно выполнять. Забегая немного вперед, укажем, что оно не по средств е нн о относится к безопасности обслуживающего персонала.
Чрезвычайно важны указания заводов-изготовителей электротехнических изделий. Они приводятся в каталогах и инструкциях по эксплуатации (ниже § 6.2). Но понять и оценить требования правил и инструкций по монтажу и эксплуатации можно, если известно, как влияют на электротехнические изделия нагрев и охлаждение, влага, вибрации, механические усилия и другие факторы. Эти вопросы рассмотрены в §6.3.
Правила устройстваэлектроустановок
Правила устройства электроустановок (шестое издание) введено в действие 1 июня 1985 г. Правила содержат семь разделов, каждый из которых состоит из глав, а главы из параграфов. При ссылке на ПУЭ пишут, например, 5.6.18, что читается так： разд. 5, ш. 6, § 18. Область действия глав ПУЭ приведена в текстах глав.
В общей части указано, что ПУЭ распространяются на все вновь сооружаемые и реконструируемые электроустановки до 500 кВ. Отдельные требования ПУЭ можно применять для действующих электроустановок, если это упрощает электроустановку, если расходы на реконструкцию обоснованы технико-экономическим расчетом и реконструкция направлена на обеспечение
тех требований безопасности, которые распространяются на действующие электроустановки. По отношению к реконструируемым электроустанов кам требования ПУЭ распространяются лишь на реконструируемую часть электроустановок, например на аппараты, заменяемые по условиям короткого замыкания.
В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на три категории: 1,11 и Ш. Первая категория — самая высокая.
Важно подчеркнуть, чта ПУЭ разработаны с учетом обязательности проведения в условиях эксплуатации планово -предупредительных и профилактических испытаний, ремонтов электроустановок 〃 их электрооборудования, 〃 также систематического обучения 艮 проверки обслуживающего персонала в объеме требований действующих правил технической эксплуатации и правил техники безопасности.
Строительные нормы и правила
Строительные нормы и правила распространяются на все отрасли народного хозяйства и обязательны для организаций, проектирующих ^ектроустановки, выполняющих и принимающих работы по монтажу электроустановок, а также для всех общестроительныч и специализировэнных организаций, поставщиков и изготовителей электрооборудования, электрических машин, приборов и аппаратов в части требований, относящихся к профилю их работы.
Каталоги, номенклатурныесписки и справочники.
Инструкции по монтажуи эксплуатации
Каталоги содержат основные характеристики электрооборудования, кабельной продукции, электромонтажных изделий и
указывают условия применения, установочные размеры и, в необходимых случаях, схемы соединений, расположение выводов и т. п.
Каталоги (за исключением сводных по отдельным видам оборудов ания) издаются отдельными выпусками, которые комплектуются в тома.
Номенклатурные списки и справочники содержат перечень выпускаемых изделий и нередко их цены. Там же указывается, какие изделия предполагается снять с производства и чем они будут заменены.
Прейскуранты - это официальные сборники цен по видам оборудования и материалов .Каждый прейскурант имеет шифр (номер). Например, в прейскуранте № 15-01 даны ценз на электрические машины средней и малой мощности. Цены в прейскурантах сведены в таблицы.
Ценники на монтаж оборудования выпускаются по видам работ. Например, ценник № 8 дает расценки на монтаж электрических установок. В общей части ценника рассматриваются специфические 〉словия работ по данному ценнику. В ценниках указан состав работы и перечислены материалы и конструкции, не учтенные в стоимости монтажных работ. Например, стоимость вспомогательных материалов входит в цену монтажа, но цены труб, кабелей, электродвигателей в ценнике не учтены.
Инструкции по монтажу и эксплуатации —важнейшие документы. Они содержат указания заводов-изготовите л ей, поясняют особенности изделий и формулируют обязательные требования к их настройке, регулировке, монтажу и эксплуатации. Ниже даны характерные примеры. Но прежде напомним, что в каталогах и инструкциях по монтажу и эксплуатации в полном объеме, а в номенклатурных списках, справочниках и прейскурантах должны быть обязательно указаны значения н о- минальных величин
Номинальные величины
Номинальные величины являются исходными для правильной наладки, эксплуатации и проектирования. При номинальных значениях величин электрические машины, аппараты, приборы и другие изделия не только достаточно хорошо работают, но и служат не менее установленного срока службы. Например, при номинальном напряжении 220 В лампа накаливания дает яркий свет и служит не менее 1000 ч. Если же напряжение повысить примерно на 20 В, то яркость, конечно, увеличится, но срок службы сократится вдвое. И наоборот, при снижении напряжения примерно на 20 В срок службы удвоится, однако яркость заметно снизится.
Номинальными величинами могут быть: напряжение, ток, мощность, сопротивление, емкость, температура, индуктивность, частота вращения н вообще любой параметр, определяющий условия работы изделия, предусмотренный заводом-изготовителем. Значения номинальных величин написаны на табличках электродвигателей и трансформаторов, катушках реле, колбах ламп, конденсаторах, резисторах и других электротехнических изделиях. Они могут быть приведены в каталогах, технических паспортах, в инструкциях по эксплуатации.
Если значение какого-либо параметра, например тока электродвигателя, неизвестно, то его вычисляют исходя из известных нормальных мощности и напряжения.
Особенности некоторых номинальных величин. Различают: а) номинальное напряжение электроприемников —оно же принимается за номинальное напряжение сети н б) номинальное напряжение источников (генераторов, аккумуляторных батарей) и преобразователей тока (вторичных обмоток трансформаторов), но без нагрузки. Номинальное напряжение источников и нреобр% зователей всегда выше номинального напряжения сети, например напряжение*вторичной обмотки трансформато ра 400/230 В, но лишь до тех пор, пока трансформатор не нагружен (400 В между фазами и 230 В меящу ка*до戯 фазой и
Рис. 6.1. Время-токовая защитная характеристика (пример). К упражнению 6.1
нейтралью). А под нагрузкой из-за потерь в самом трансформаторе и сети напряжение несколько снижается, приближаясь к номинальному напряжению сети 380/220 В.
Номинальное напряжение к онденсато- р а, например 100 В, указывает предельное напряжение сети, в которой может использоваться конденсатор. В нашем случае напряжение сети не должно превышать 100 В. Для сети любого меньшего напряжения конденсатор годится, но при обязательном учете рода тока: постоянный, переменный, пульсирующий. Необходимость указывать род тока объясняется тем, что при переменном (пульсирующем) токе через конденсатор проходит ток; он нагревает диэлектрик, что может привести к его пробою.
Номинальная мощность резисторов, например 10 Вт, это предельная мощность, которую может рассеять поверхность резистора без недопустимого для него перегрева.
Номинальными величинами диодов являются: а) номинальный прямой ток. Ток, проходящий через диод, не должен превышать номинального прямого тока, иначе диод перегреется и выйдет из строя; б) наибольшая амплитуда обратного напряжения. Наибольшая амплитуда обратного напряжения диода должна быть не меньше максимального мгновенного значения напряжения сети. В протнвном случае диод будет пробит. Например, максимальное значение напряжения в сети 220 В равно 220 *^/7= 310 В. Следовательно, наибольшая амплитуда напряжения диода должна быть не менее 310 В, но лучше, если она будет больше, например 350 В.
На электроустановочных устройствах (розетках, выключателях, патронах) написаны предельные значения токов, напряжений, мощности, а на зажимах, разъемах и других изделиях, кроме того, нередко указывают наибольшие сечения присоединяемых проводников.
У автоматических в ыключате- л е й различают номинальные напряжения и ток, определяющие соответственно предельное напряжение сети, в которой допустимо применять выключатель, и предельный ток, который может неограниченно долго проходить через его контакт^ ную схему. Весьма важны ток (напряжение) и тип расцепителя: тепловой, электромагнитный, комбинированный, минимального напряжения.
У п редохранителей различают четыре номинальные величины: а) напряжение предохранителя —корпуса, патрона, контактных стоек; б) напряжение плавкой вставки; в) ток плавкой вставки; г) ток предохранителя.
Другие важные сведения. Некоторые из них понятны и без пояснений. Например, если указаны пределы напряжений (0,851,1) U, то совершенно ясно, что завод-изготовитель гарантирует устойчивую работу изделия в пределах от 85 до 110% номинального напряжения. Но в каталогах и инструкциях есть и такие сведения, которые без дополнительных пояснений не могут быть использованы или, что значительно хуже, могут быть неправильно истолкованы. К ним относятся: а) время- токовые защитные характеристики; б) вольт-амперные характеристики; в) таблицы коммутационной способности контактов ;г) указания по настройке и регулировке аппаратуры.
Перейдем к подробному рассмотрению этих вопросов.
Время-токовые защитныехара ктеристи ки
На рис. 6.1 приведена примерная время-токовая защитная характеристика автоматического выключателя с комбинированным расцепителем, который состоит из
теплового Т (защита от перегрузки) и электромагнитного М (токовая отсечка) расцепителей. По вертикальной оси отсчитывают время срабатывания (отключения), по горизонтальной кратности тока, т. е. отношение тока / к номинальному току расцепителя /ном>р.
Упражнение 6.1
Ру ков одств уясь рис. 6.1, ответить на вопросы: 1. Почему характернстики изображены не линиями, а площадями? 2. При каких значениях тока тепловой расцепитель не срабатывает? 3. При каких значениях тока электромагнитный расцепитель не срабатывает? 4. Через сколько времени сработает тепловой расцепитель при трехкратном токе? При восьмикратном токе? 5. Каков разброс во времени срабатывания электромагнитного расцепителя? 6. Каков разброс по току срабатывания электромагнитного расцепителя? 7. Относятся ли характеристики, приведенные в каталоге, к отдельным экземплярам изделий или же являются типовыми? 8. Почему на рис. 6.1 на оси времени нет делений?
Ответы
Точность срабатывания невелика; на практике всегда имеет место разброс как по времени (при одном н том же токе), так и по току. Линии, ограничивающие зоны, определяют предельные
Рис. 6.2. Статические вольт-амперные характеристики плоскостного германиевого диода (а) и анодного и сеточного токов по сеточному напряжению при разных напряжениях на аноде трио
да (б). К упражнению 6.2
значения (см. ответы на 4-й и 5-й вопросы) времен н токов.
Тепловой расцепитель не срабатывает при токах меньших 1,35/, на графике левее черты Г1.
Электромагнитный расцепитель не срабатывает при токах меньших 7,2 Л на графике левее черты 1141.
При трехкратном токе время срабатывания теплового расцепителя лежит в пределах от £】 до Г?, при восьмикратном токе в пределах F3T4, но он сработает только в том случае, если откажет электро магнитный расцепитель, который должен сработать быстрее, так как % <tq.
Разброс в пределах от 片 до f^-
Электромагнитный расцепитель настроен на в осьмикратный ток. Однако он может сработать и при меньшем (линия П-11) и при большем (линия III-ПГ} токе.
На оси токов отложены не абсолютные значения токов, а о тносительные, благодаря чему характеристика универсальна, т. е. она относится ко всем однотипным изделиям.
В каталогах ось времени логарифмическая, но на рис. 6.1, чтобы его не затемнять, деления опущены.
Вольт-амперные характеристики
Если в электрических цепях имеют место сложные зависимости, то их выражают не аналитически (с помощью формул), а гра-
фически. Типичный пример: взаимозависимости токов и напряжений в электровакуумных, ионных и полупроводниковых приборах.
Упражнение 6.2
На рис. 6.2,а изображена статическая характеристика плоскостного германиевого диода. На рис. 6.2,6 приведено семейство характеристик анодного /а и сеточного 7С токов по сеточному напряжению Uc при разных напряжениях % на аноде. Ответить на вопросы. L Какими свойствами обладает диод, вольт-амперная характеристи ка которого изображена на рис. 6.2,а? 2. О чем свидетельствует рис. 6.2,6? 3. На каком основании характеристики на рис. 6.2 названы вольт-амперными? 4. Почему эти характеристики называются статическими?
Ответы
В области положительных напряжений U (т. е. в направлении 5'пропускания5Э ток / возникает при очень малых напряжениях и затем резко нарастает: крутизна характеристики велика. В области отрицательных напряжений диод пропускает небольшой ток. Таким образом, характеристика резко нелинейна. Это значит, что в отрицательной области сопротивление гораздо больше, чем в положительной.
Когда обратное напряжение достигает больших значений (в нашем примере около — 100 В), обратный ток увеличивается и, наконец, запирающий слой пробивается. При росте тока падение напряжения сначала остается неизменным, а затем начинает уменьшаться: ''падающий1* участок характеристики отмечен штриховой линией.
Анодный ток』а (красные линии) определяется не только сеточным Vc, но и анодным 心 на~ пряжением. Поэтому на рис. 6.2.6 приведена не одна, а семейство характеристик, снятых прн различных постоянных напряжениях U^，в нашем примере 240, 180, 120 и 60 В. Сопоставление этих характеристик показывает, что:
характеристики, снятые при более высоких анодных напряжениях, располагаются выше. Иными словами, с увеличением анодного напряжения они сдвигаются влево;
анодный ток возникает при больших отрицательных напряжениях на сетке, например, если 〃а = 240 В, то анодный ток возникает при Uc = =-9 В, если % 180 В, то при t/c = — 7 В И т. 口.；
чем выше напряжение на аноде, тем при данном напряжении на сетке больше анодный ток. Чтобы в этом убедиться, достаточно мысленно провести вертикаль //, которая пересечет характеристики в точках а—а, и сравнить расстояния от горизонтальной оси до этих точек: чем расстояние больше, тем больше анодный ток;
характеристики сеточного тока (зеленые линии) с увеличением анодного напряжения располагаются ниже, и, кроме того, все они выходят из начала координат 0. Последнее объясняется тем, что электроны могут оседать только на положительно заряженной сетке.
Характеристики показывают зависимость между токами и напряжениями.
Характеристики называются статическими, так как их снимают при фиксированных напряжениях «а одном из электродов, в нашем случае на аноде.
Таблицы коммутационнойспособности контактов
Коммутационные контакты аппаратов — наиболее уязвимая часть электроустановки. Если не учитывать реальных условий их работы, то контакты преждевременно выйдут из строя, могут сгореть и даже привариться.
Коммутационная способность контактов, т. е. условия, при которых они надежно работают в течение положенного срока службы, зависит:
от свойств коммутируемой цепи: безындуктивная нагрузка (1ампы, печи) легче коммутируется, чем нагрузка индуктивная (катушки реле, контакторов, приводов выключателей, электродвигатели);
от длительности прохождения тока через контакт: контакты, рассчитанные на кратковременный режим, нельзя замыкать длительно, иначе они перегреваются;
от скорости переключения. Например, контакты электромагнитного реле переключаются быстро — это хорошо, а контакты тепловых реле (если не приняты специаль-
Упражнение 6.3Упражнение 6.3Род токаНа- пряже- ние, ВТок, Авключаемый*отключаемыйПостоянный, постоянная12105времени нагрузки не бо-24103лее 0,01 с48101,560101,0ПО100,5220100,25Переменный, козффи-127404циент мощности не ме-220323,2нее 0,4380252,5Род токаНа- пряже- ние, ВТок, Авключаемый*отключаемыйПостоянный, постоянная12105времени нагрузки не бо-24103лее 0,01 с48101,560101,0ПО100,5220100,25Переменный, козффи-127404циент мощности не ме-220323,2нее 0,4380252,5Т а б л и ц а 6.1Т а б л и ц а 6.1под током включенияпод током включения* Время нахождения не более 0,1 с.* Время нахождения не более 0,1 с.
Упражнение 6.3
Упражнение 6.3
Род тока
На- пряже- ние, В
Ток, А
включаемый*
отключаемый
Постоянный, постоянная
12
10
5
времени нагрузки не бо-
24
10
3
лее 0,01 с
48
10
1,5
60
10
1,0
ПО
10
0,5
220
10
0,25
Переменный, козффи-
127
40
4
циент мощности не ме-
220
32
3,2
нее 0,4
380
25
2,5
Род тока
На- пряже- ние, В
Ток, А
включаемый*
отключаемый
Постоянный, постоянная
12
10
5
времени нагрузки не бо-
24
10
3
лее 0,01 с
48
10
1,5
60
10
1,0
ПО
10
0,5
220
10
0,25
Переменный, козффи-
127
40
4
циент мощности не ме-
220
32
3,2
нее 0,4
380
25
2,5
Т а б л и ц а 6.1
Т а б л и ц а 6.1
под током включения
под током включения
* Время нахождения не более 0,1 с.
* Время нахождения не более 0,1 с.
ные меры ускорения) медленно — это плохо.
В каталогах приводятся таблицы коммутационной способности. Рассмотрим в качестве примера одну из них (табл. 6.1), относящуюся к одному из типов распространенных промежуточных реле.
Читателям ре ко менду ется проанализировать данные, приведенные в табл. 6.1, и сформулировать выводы, следующие из анализа.
ток не более 5 А, выше 200:5 = 40 В. 250 В, то контакт не более 200:250 =ток не более 5 А, выше 200:5 = 40 В. 250 В, то контакт не более 200:250 =
ток не более 5 А, выше 200:5 = 40 В. 250 В, то контакт не более 200:250 =
ток не более 5 А, выше 200:5 = 40 В. 250 В, то контакт не более 200:250 =
а Коммутационная способность в цепях постоянного тока значительно ниже коммутационной способности в цепях переменного тока. Например, при 220 В постоянного тока отключаемый ток 0,25 А, а при 220 В переменного тока 3,2 А, т. е. почти в 13 раз больше.
Включаемый ток значительно больше отключаемого, но он может проходить через контакты ограниченное время, в нашем примере не более 0,1 с. иначе контакты перегреются.
Чем выше напряжение цепи, в которую включены контакты, тем отключаемый ток меньше. Например, при 12 В постоянного тока отключаемый ток 5 А, а при 220 В — 0,25 А, т. е. в 20 раз меньше.
В таблице обусловлены характеристики цепей: постоянная времени не более 0,01 с в цепях постоянного тока и коэффициент мо щности не менее 0,4 в цепях переменного тока. Постоянная времени и коэффициент мощности характеризуют скорости нарастания и спадания тока при замыкании и размыкании цепи. Указанные в каталоге значения “не более 0,01 и не менее 0,4 с" примерно соответствуют индуктивности обьшных электромагнитных аппаратов.
Значение номинального тока контактов, например 4 А, характери сти ка важная, но недостаточная, так как не учитывает ни рода тока, ни характера цепи, ни ее напряжения.
Рассмотрим еще один характерный пример распространенного указания в катало-
ге: 250 В, 5 А, 200 Вт". Оно означает, что
допустимо размыкать но при напряжении не Если же напряжение может размыкать ток =0,8 А.
Указания по настройке〃 регулировке аппаратуры
Ограничимся типичными примерами, чтобы показать, насколько важно при чтении и оценке работоспособности и устойчивости схемы проверять: а) выполнены ли требования инструкции по монтажу и эксплуатации; б) не выходят ли параметры аппаратуры, которые заданы составителем схемы, за пределы, указанные в паспорте, каталоге или другом руководящем документе.
Пример 6.1
Выше, в упражнении 5.8 (рис. 5.8), рассмотрена таблица настройки контактов
программного реле времени. Однако нельзя оценить реальность выполнения требований таблицы, не проверив, что она построена с соблюдением требований завода-изготовителя конкретного изделия. Для данного изделия эти требования сводятся к следующему：
Промежутки между переключениями контактов, время, в течение которого контакт замкнут, и общая продолжитсяьность цикла должны быть соизмеримы. Нельзя, например, при цикле 6 ч настроить контакт на 10 с.
Валик, переключающий контакты, вращается не непрерывно (движение —остановка, движение—остановка). Значит, при настройке прибора нужно следить за тем, чтобы контакты переключались только в о время движения; в противном случае к заданной длительности замыкания контакта прибавится длительность остановки.
Более двух контактов одновременно переключать нельзя.
Прибор не имеет самовозврата в исходное положение, из-за чего начавшийся цикл необходимо обязательно завершить, и только после его завершения прибор будет готов к повторению действия.
При исчезновении питания прибор останавливается, а после его восстановления продолжает работу. Это крайне опасно м вынуждает принимать специальные меры против несвоевременного переключения оперативных цепей (подробнее см. упражнение 5.8).
Пример 6,2
Если необходимо сразу же (т. е. не ожидая окончания цикла) повторить действие, то прибор, рассмотренный в примере 6.1, не годится. В этом случае необходим другой прибор с быстрым самовоз
вратом. Самовозврат осуществляется пружиной, которая взводится (закручивается) при вращении валика прибора в процессе работы. Но чтобы пружину достаточно сильно взвести, необходимо совершить сравнительно много оборотов, а это достигается лишь в том случае, если требуемая в конкретном случае продолжительность цикла соизмерима со временем, на которое рассчитан прибор. Теоретически, например, при необходимой длительности цикла 3 мин можно взять 30-минутный прибор, использовав только 0,1 его возможностей. Так, к сожалению, иногда и поступают, считая, что ^^зaпac^, не повредит. А на самом деле недостаточно взведенная пружина не сможет возвратить механизм. Он застрянет в промежуточном положении, не разомкнет контакты, не подготовится к повторению действия.
Воспользуемся случаем, чтобы обратить внимание читателей на то, что запасы далеко не всегда хороши, 〃 в ряде случаев к〃- тегорически недопустимы. Рассмотрим два примера. 1. Изоляция аппарата рассчитана на 500 В. Этот аппарат безусловно можно использовать в сети 380 В. 2. Контакт, рассчитанный на 10 А, можно использовать и при меньших токах: контакт будет меньше нагреваться, срок его службы увеличится. В приведенных случаях запасы допустимы и полезны (экономическая сторона вопросов, т. е. удорожание, не рассматривается)
Совершенно недопустимы запасы при выборе защиты. Дело в том, что слишком чувствительная защита будет отключать исправную электроустановку при нормальных эксплуатационных режимах, например при пуске электродвигателя, а слишком грубая может отказать. В этом случае сработает вышестоящая защита и отключит все электроприемники, входящие в группу.
Недопустимы запасы и такого рода, как рассмотрено в примере 6.2. Они "лнквн・ дируют*5 те свойства аппарата, ради кото-
рых именно он применен, в данном случае самовозврат в исходное положение.
Недопустимы запасы в параметрических узлах схемы. Нельзя, например, увеличить сопротивление резистора и емкость конденсатора, образующих искрогасительный контур для защиты контактов. Такие "запасы” приведут к прямо противоположным результатам, чем те, на которые рассчитывал составитель схемы. Подробнее вопрос об искрогашении рассмотрен в § 7.6.
Обратимся теперь к случаям, касающимся простых массовых изделий. К ним инструкции по монтажу и эксплуатации не прилагаются. Ограничив аются указанием параметров.
Пример 6.3
В электроприводе, автоматике, телемеханике, связи, железнодорожной автоблокировке широко используют простейшие по устройству электромагнитные реле времени постоянного тока (см. рис* 2.29). Важнейшей частью таких реле является пластина (штрифт) отлипания. Она служит для фиксации конечного зазора между торцом сердечника и якорем, т. е. когда якорь притянут. В паспорте такого реле указывают верхний предел выдержки времени при возврате, например, для какого-либо конкретного случая 1,5 с (подробнее см. рис. 7.13).
Есть однако “умельщд", которые путем регулировки (а точнее сказать, разрегулировки) добиваются увеличения времени в 2 раза и более. А ^регулировка'4 состоит в основном в уменьшении толщины пластины отлипания (по сравнению с той, что предусмотрена как наименьшая заводом-изготовителем), вплоть до ее ликвидации. В результате, если якорь даже не залипнет (а это достаточно вероятно), выдержка времени станет крайне неустой
чивой. Это объясняется тем, что в области малых зазоров кривая зависимости выдержки времени от величины конечного зазора очень полога.
Одним словом, при анализе схемы нужно проверить, не предполагал ли ее составитель таких выдержек времени, устойчивость которых не гарантируется при нормальной регулировке аппаратуры.
Приведенных выше примеров достаточно, чтобы убедиться в том, насколько серьезно следует относиться к указаниям заводов-изготовителей и паспортным данным электротехнических изделий.
3. Влияние Fia электротехническиеустройства и изделия нагрева
it охлаждения, механических сил,влаги и других факторов
Материальной основой любой электроустановки являются электротехнические устройства и изделия. От их надежности, в конечном итоге, зависят устойчивость и долговечность электроустановок. Но электрооборудование (машины, приборы, аппаратура), провода, шины и кабели, приспособления для присоединений (зажимы, разъемы), электромонтажные изделия (кронштейны, скобы) и электромонтажные материалы (изоляциоиные ленты, трубки, лаки и т. п.) не вечны. Срок их службы ограничен износом. А износ наступает в результате нагрева и охлаждения, увлажнения, механических перегрузок, вибраций, разъедания и окисления изоляции и контактов, электролиза, ржавления магнито проводов и пружин. Важно подчеркнуть, что эти явления практически никогда не действуют в одиночку. Обычно одно из них вызывает другие или сопровождается ими. Например, из-за увлажнения окисляются контактные поверхности, что приводит к увеличению переходного сопротивления, а это, в свою очередь, вызывает повышенный нагрев и т. д.
В электроустановках совместно работают материалы не только с различными свойствами, но и по-разному изнашивающиеся. Например, совместно работают металлы мягкие и твердые, тугоплавкие (медь) и легкоплавкие (припой, соединяющий медные проводники); металлы и графитовые щетки электрических машин; металлы и изоляционные материалы, причем свойства последних весьма различны. Так, например, гетинакс, текстолит, фибра, органическое стекло далее не всегда взаимозаменяемы. Далеко не одно и то же лаки покровные и изоляционные и т. п. Одним словом, трудно найти такой материал, который не применяется в электротехнике. Более подробно о свойствах материалов и особенностях их применения рассказано в [6] и [12]. Нам же необходимо ясно представить себе, что срок службы электротехнического изделия лимитирует износ наименее стойкого к нему материала. Например, срок службы провода определяет его изоляция, а не металлический проводник.
Нагрев и охлаждение
Нагрев изделий до недопустимо высокой для них температуры приводит к неблагоприятным, а в ряде случаев опасным последствиям. В одних случаях нарушается регулировка, в других — сокращается срок службы, в третьих изоляция просто сгорает. Рассмотрим примеры.
При нагреве увеличивается сопротивление катушек реле, электромагнитов, пускателей. Из-за увеличивающегося сопротивления ток, проходящий через катушку, уменьшается, а в результате снижается развиваемое механическое усилие: аппарат хуже "тянет". Другой пример: ток КЗ, своевременно не отключенный, проходя через контактные пружины аппаратов, отжигает их: пружины теряют упругость.
Чтобы представить себе, с какой катастрофической быстротой снижается срок службы из-за, казалось бы, небольших повышений температуры, приведем цифры, иллюстрирующие характер процесса. Пусть изоляция катушки при температуре 90℃ служит 10 лет. Но если ее перегреть всего (!) на 10, 20, 30, 40 и 50℃, то срок службы снизится соответственно в 2, 4, 8, 16 и 64 раза! Иными словами, катушка сгорит менее чем за 2 месяца.
Причин для повышения температуры в электроустановках много. Во-первых, это внутренние причины: а) нагрев током, проходящим через провода, ком* мутирующие (переключающие) контакты аппаратов, когда они замкнуты, а также через зажимы, разъемы и т. п.; б) нагрев искрой (кратковременный) и дугой (длительный электрический разряд) при размыкании контактов; в) преобразов ание в теплоту потерь на пере маг ничив ание магнитопроводов электрических аппаратов и машин переменного тока; нагрев вихревыми токами.
Во-вторых, это внешние причины — нагрев электроустановок окружающей среды. Докажем это. Допустим, что температура кабеля, проложенного в коллекторе, 40℃, а воздух в нем нагрет до 20, 30, 40, 50℃. При 20℃ охлаждение интенсивнее, чем при 30℃. При 40°С кабель не охлаждается, так как температуры кабеля и воздуха одинаковы. При 50℃ воздух не охлаждает, а нагревает кабель.
В-третьих, работа электрооборудования в более тяжелом режиме, чем тот, для которого оно предназначено. Например, нельзя длительно включать включающий электромагнит привода выключателя, так как он рассчитан на кратковременное включение, в пределах нескольких секунд. Весьма важно применять электродвигатели именно в том режиме, для которых они изготовлены. Этот важный вопрос рассмотрен ниже.
В-четвертых, нарушение условий теплообмена. Это требует пояснений. Дело в том, что температура определяется совместным действием нагрева и охлаждения, а нагрев зависит от количества выделяющейся теплоты, которое пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени протекания тока. Значит, чем дольше включено изделие, тем больше в нем выделяется теплоты. Однако одновременно с нагревом всегда происходит охлаждение, причем чем выше была бы температура при отсутствии охлаждения, тем охлаждение интенсивнее. Одним словом, рост температуры постепенно замедляется и, наконец, при некоторой температуре наступает д и намическое р авновесие: сколько теплоты выделяется, столько же отводится. Эта максимальная температура называется установившейся.
Обратим внимание читателей на важные особенности теплообмена. Они состоят в том, что: а) более нагреюе изделие нагревает менее нагретое, а не наоборот; б) любое включенное изделие нагревает воздух, т. е. ухудшает условия охлаждения всех изделий; в) чем меньше объем изделия, тем при прочих равных условиях температура его выше и, следовательно, меньше допустимое превышение температуры.
В технических документах встречаются термины: "допустимая температура" и ^допустимое превышение темпсратурн", но это далеко не одно и то же. 1ело в том, что допустимая температура определяется свойствами конкретной изоляции и, например, для непропитанной пряжи составляет 90℃. Допустимое превышение температуры меньше допустимой температуры, так как изделие находится в среде, которая сама нагрета. Например, если допустимая температура 90℃, а температура среды 40℃, то допустимое превышение температуры (над температурой среды) 90 — 40 工 50℃.
Теплота всегда отводится в окружающую среду. Наиболее просто и распространено естественное охлаждение. Именно так охлаждаются реле, контакторы, бытовые электро прибо ры. Если же тепловые потери настолько велики, что теплоту нельзя отвести в достаточной мере естественным путем, то приходится применять искусственное охлаждение, т. е. вентиляцию. И если изделия — трансформатор, электродвигатель и другие —предназначены для эксплуатации с вентиляцией, то без вентиляции их ни в коем случае нельзя эксплуатировать.
Относительная продолжительность включения (ПВ, %) является важной характеристикой электрооборудования. Иногда говорят: относительная продолжительность работы (ПР, %). Суть дела состоит в том, что изделия, не предназначенные по тепловому режиму для длительного включения (работы), надо время от времени отключать, чтобы они остывали. Это требование характеризуется значением ПВ, %:
ПВ=』-100% = ?, £р + f о 7ц
где £р — время работы при номинальных условиях; to — период отключенного неподвижного состояния; Гц — продолжительность цикла,
Тц = £р + *о，
Если в каком-либо случае дано только 『р (но неизвестно значение Г。)，то продолжительность цикла принимают равной 10 мин.
Упражнение 6.4Упражнение 6.4
Упражнение 6.4
Упражнение 6.4
1. Определить значения ПВ для двух случаев: 1) fp = 2 мин,，о = 6 мин; 2) fp = 2 мин. Из сравнения полученных результатов явствует, что при полной определенности (случай 1), т. е. когда
известны к Гр к『о, значение ПВ получилось большим. Не опасно лн использовать результат, полученный в случае 2? 2. В условиях эксплуатации фактическое ПВ (например, 40%) больше паспортного, например 25%. К каким последствиям это приведет и когда они обнаружатся? 3. Допустимо ли применять изделие, если паспортное ПВ, например 60%, больше фактического, например 25%? 4. На изделии ПВ вообще не обозначено, есть ли в этом какой-либо смысл или это просто недосмотр, ошибка?
Ответы
2
Случай 1) ПВ 二 ^^ 100% = 25%. Случай 2) ПВ = 100% = 20% (продолжительность цикла принята 10 мин). Меньшее ПВ обязывает применять изделие в более благо приятных условиях и, следовательно, не опасно.
Если фактическое ПВ больше паспортного, то срок службы изделия сократится. Но это обнаружится не сразу, а, может быть, через несколько лет.
Допустимо, но неэкономично.
Если ПВ нс обозначено — значит изделие рассчитано на длительный режим.
Номинальные режимы работы электродвигателей. Стандарт устанавливает восемь номинальных режимов работы, которым присвоены обозначения от S1 до S8.
SI—режмм продолжительной нагрузки - работа при постоянной нагрузке М, достаточно длительная для достижения теплового равновесия, т. е. для достижения всеми частями электродвигателя уставов ившейся температуры 0maXi после чего она остается практически постоянной (рис. 6.3,〃).
S2 — режим кратковременной нагрузки — работа при постоянной нагрузке в течение заданного времени, меньшего, чем требуется для получения теплового равновесия, с последующим отключением неподвижным состоянием достаточной продолжительности для достижения двигателем температуры окружающей
среды 0О (рис. 6.3,6). Нормируются следующие продолжительности кратковременной работы %: 10. 30, 60 и 90 мин.
S3 — режим повторио-кратко- временной нагрузки — последовательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы £р при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния Г。. Длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла Тц, а наличие пускового тока существенно не влияет на нагрев (рис. 6.3,6). Для режима S3 характеризующей величиной является продолжительность включения ПВ. Значения ПВ устанавливаются: 15, 25, 40 и 60%.
S4 — р е ж и м повтори о-к ратко- в ременной нагрузки, включая пуск, отличается от режима S3 тем, что пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры отдельных частей двигателя. Режим S4 характеризуется относительной продолжительностью включения (15, 25, 40 и 60%), числом включений в час (30, 60, 120, 240) при коэффициенте инерции 1,2; 1,6; 2,0; 4,0; 6,3； 10,0. Чем больше коэффициент инерции, тем тяжелее пуск.
Режимы S5 S8 относятся к более сложным условиям работы— электрическое торможение, переменная нагрузка, реверсирование и др.
Двигатель, номинальный режим которого не соответствует реальным условиям работы, либо не сможет надежно работать, например '勿е возьметft под нагрузкой, либо будет неэкономичен, либо перегреется и в скором времени сгорит.
Упражнение 6.5
Ру ков одств уясь рис. 6.3. ответить на вопросы. 1. Для какого режима должен быть выбран двигатель вентилятора? 2. Чему равен отрезок, обозна-
ченный на рис. 6 1,6 вопросительным знаком? 3. Что иллюстрирует красная штриховая линия на этом рисунке?ченный на рис. 6 1,6 вопросительным знаком? 3. Что иллюстрирует красная штриховая линия на этом рисунке?Рис. 6.3. Графическое изображение номинальных режимов рабогы двигателей：о - режим 57; 6 режим S2; g - режим S3; 8та% — максимальная (установившаяся) температура; 阮—температура окружающей среды; Ер — время работы при номинальных условиях; Q— период отключенного неподвижного состояния; % — продолжительность циклаРис. 6.3. Графическое изображение номинальных режимов рабогы двигателей：о - режим 57; 6 режим S2; g - режим S3; 8та% — максимальная (установившаяся) температура; 阮—температура окружающей среды; Ер — время работы при номинальных условиях; Q— период отключенного неподвижного состояния; % — продолжительность цикла
ченный на рис. 6 1,6 вопросительным знаком? 3. Что иллюстрирует красная штриховая линия на этом рисунке?
ченный на рис. 6 1,6 вопросительным знаком? 3. Что иллюстрирует красная штриховая линия на этом рисунке?
Рис. 6.3. Графическое изображение номинальных режимов рабогы двигателей：
о - режим 57; 6 режим S2; g - режим S3; 8та% — максимальная (установившаяся) температура; 阮—температура окружающей среды; Ер — время работы при номинальных условиях; Q— период отключенного неподвижного состояния; % — продолжительность цикла
Рис. 6.3. Графическое изображение номинальных режимов рабогы двигателей：
о - режим 57; 6 режим S2; g - режим S3; 8та% — максимальная (установившаяся) температура; 阮—температура окружающей среды; Ер — время работы при номинальных условиях; Q— период отключенного неподвижного состояния; % — продолжительность цикла
Ответы
Для режима S/, так как вентиляция обычно работает длительно.
Отрезок в соответствующем масштабе равен превышению температуры над допустимой ^тах-
Штриховая линия иллюстрирует недопустимый процесс продолжающегося нагрева в том случае, если бы двигатель, изготовленный для режима S2, был использован в режиме S1.
Сильное охлаждение в ряде случаев вредно. Например, провода и кабели не всех марок можно прокладывать при низких температурах, так как некоторые изоляционные материалы, например пластмассы, при низких температурах становятся хрупкими. При перегибании в изоляции образуются волосяные трещины, что совершенно недопустимо.
Другой пример. При длительной остановке двигателя его температура может оказаться ниже температуры, при которой наступает конденсация Bjiarn. В этом случае,
если в электро машинном помещении повысится температура, избыточная влага, конденсируясь на холодных обмотках двигателя, снизит его изоляцию.
Термическая стойкость — это условия, обусловленные заводами-изготовителями электротехнического оборудования; при соблюдении их нагрев не превосходит значений, при которых изделие служит в течение нормированного срока службы. Заметим, что перегрев — явление обманчивое. Если он не очень велик, то его последствия сразу не очевидны, а когда они обнаружатся, то уже поздно принимать какие-либо меры - изделие испорчено.
Механические силы
В электроустановках неизбежны механические силы. В одних случаях они необходи-
мы и полезны, в других — вредны. Рассмотрим типичные примеры.
В генераторах и двигателях кроме сил, необходимых для преобразования механической энергии в электрическую (генераторы) и электрической в механическую (двигатели), возникают вредные центробежные силы. Они действуют по радиусу ротора в направлении от его центра и стремятся ^^выpвaть^^ проводники из пазов.
Механические силы возникают при изменениях температуры электроустановок и их деталей: размеры деталей изменяются, причем в разной степени, в зависимости от материалов, из которых они изготовлены.
Ток создает вокруг проводников магнитное поле. В результате в электромагнитах возникают полезные механические силы. Однако силы, имеющие ту же природу, действующие между параллельно проложенными проводниками, вредны: в зависимости от направления токов они либо притягивают проводники, либо отталкивают их. А при коротких замыканиях, когда токи весьма велики, силы настолько значительны, что могут разрушить электроустановку, если в случаях, обусловленных Правилами, она сооружена без соблюдений требований динамической стойкости.
Сила тяжести — вес — создает давление на опорные конструкции (фундаменты, подшипники), нагружает тросы грузоподъемных механизмов, изоляторы и опоры линий электро передачи.
При прочих равных условиях чем подвижная часть (якорь, сердечник, ротор) массивнее, тем для ее перемещения требуется больше времени. Например, чем массивнее ротор двигателя, тем он медленнее разворачивается и медленнее останавливается.
Механические силы действуют не только в движущихся, но и в неподвижных частях злектроустанов о к. Например, силы
теплового расширения нагружают неподвижные опорные изоляторы.
Механические вибрации возникают в электрических машинах, агрегатах, состоящих из двигателя и сочлененного с ним приводимого механизма, магнитопроводах трансформаторов, контакторах и пускателях переменного тока, в дросселях пускорегулирующих аппаратов (ПРА) устройств люминесцентного освещения и т. п.
Вредными последствиями вибраций являются:
повреждения контактов, так как вибрирующие контакты искрят и портятся;
перегрев обмоток — якорь аппарата переменного тока вибрирует, из-за чего увеличивается зазор в магнитной цепи, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления и, как следствие, к увеличению тока и перегреву обмотки;
механические поломки. Дело в том, что вибрация агрегатов приводит к часто повторяющимся деформациям. Они вызывают повышенные механические напряженйя, в результате которых могут наступить поломка вала, задевание ротора за статор, подплавление подшипников. Передаваясь через подшипники на опорную раму, вибрации могут ее разрушить. Чем больше частота вращения, тем вибрация опаснее.
Механический резонанс особенно опасен. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний (т. е. колебаний, вызванных воздействием периодической внешней силы) резко возрастает, когда период синусоидальной внешней силы приближается к периоду собственных колебаний тела. Собственные (или свободные) колебания возникают, если тело, выведенное из состояния равновесия, предоставить самому себе.
Механический резонанс может возникнуть, например, в процессе разгона ротора при какой-то промежуточной частоте вращения; с увеличением частоты резонанс прекращается. Резонанс может возникнуть
не во всем механизме, а только в какой- либо его части; при резонансе она может отломиться.
Влага, пыль и другие загрязнения
Влага проникает в трещины, впитывается в гигроскопичные материалы, поднимается по волокнам, как в фитиле. Вода смешивается с грязью, растворяет кислоты и щелочи, образуя электролиты. Из-за их электропроводности возникают "утечки", вызывающие, например, саморазряд аккумуляторов. Электролиты разрушают не только изоляционные материалы, но и металлы.
Ржавчина — прямое следствие смачивания. Из-за нее уменьшается сечение стальных деталей, снижается их механическая прочность. Особенно опасно ржавление пружин. А если заржавеет торец магнитопровода, к которому притягивается якорь, то это равносильно изменению величины конечного зазора, из-за чего нарушатся временные характеристики.
Химическим воздействиям подвержены многие материалы. Например, най ритовую изоляцию и алюминиевые жилы проводов разрушают штукатурные растворы, содержащие добавки поташа и мылонафта. Под воздействием воздуха и света в резине появляются трещины, резина стареет.
Любая пыль для электроустановок вредна. Например, электропроводная графическая пыль от щеток электрических машин и электропроводная металлическая пыль, образующаяся при металлообработке, проникает через трещины в изоляции и портит ее. Обычная пыль и в особенности строительная — цементная, известковая и т. п. — нарушает контакты.
Перенапряжения
При рабочем напряжении изоляция надежна и нет причин для ее нарушения. Но
если напряжение по какой-либо причине повысится, то возникнет перенапряжение, которое может оказаться опасным: может возникнуть либо пробой изоляции. — ее необратимое повреждение, либо перекрытие по поверхности изоляции.
Важнейшими характеристиками изоляции являются: а) электрическая прочность —способность изоляции выдерживать без повреждений повышенное напряжение; б) сопротивление изоляции между проводниками, а также между проводниками и "землей"; в) электрическая емкость между жилами кабелей и заземленными конструкциями, на которых уложены каоели, а также между жилами и разделяющей их изоляцией. Емкостные связи между жилами протяженных кабелей и между жилами и "землей" могут явиться причиной образования ложных цепей (подробнее см. гл. 10).
Обратим особое внимание на крайне опасное явление — резонанс напряжений, который может возникнуть при неблагоприятных сочетаниях индуктивности и емкости.
Резонанс напряжений — причина перенапряжений, которые в десятки раз превышают номинальные напряжения.
Краткие выводы
Итак, электроустановки подвержены различным воздействиям, далеко не всегда благоприятным.
Значит, одной из важных задач чтения схем является сопоставление реальных условий эксплуатации с условиями, на которые рассчитаны электротехнические изделия “X изго тови телями.
Одним словом, распространенные оценки "хорошая схема" и "плохая схема" сами по себе, т. е. без привязки к конкретной аппаратуре и конкретным условиям эксплуатации, лишены смысла.
.4. Макроклиматические условия,категории размещения и степенизащиты электрооборудования
Макроклиматические районы. Изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, реках и озерах, обозначают, как правило, установленными стандартом буквами: У — умеренный климат; ХЛ — холодный; Т тропический.
Категории размещения. В зависимости от места размещения изделия изготовляются по категориям:
一 для работы на открытом воздухе;
— в помещениях, где колебания температуры и влажности несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха, например в палатках, под навесом;
— в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха, а также воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе;
— в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями;
— в помещениях с повышенной влажностью.
В условное обозначение типа (марки) изделия дополнительно после всех обозначений, относящихся к модификации изделия, вводят буквы и цифры, обозначающие его климатическое исполнение и категорию. Например, электродвигатель типа 4А50А4 климатического исполнения У для категории размещения 3 обозначают 4А50А4УЗ.
Степени защиты электрооборудования напряжением до 1 кВ обозначают по следующей системе. После букв IP (от слов International Protection — международная защита) ставят две цифры. Первая из них указывает степень защиты от прикосновения и попадания посторонних тел. Вторая —
от проникновения воды. Чем больше цифра, тем совершеннее защита.
Например, электродвигатели единой серии 4А защищенного исполнения имеют степень защиты IP23, т. е. они защищены от возможности соприкосновения пальцев с токоведушими или движущимися частями внутри оболочки, от попадания твердых посторонних тел среднего размера диаметром не менее 12 мм (цифра 2) и от дождя под углом менее 60° (цифра 3).
Электродвигатели этой же серии защищенного обдуваемого исполнения имеют степень защиты IP44.
Как уже сказано, чем больше цифра, тем защита совершеннее. Так, например, 0 — водонезащищенное электрооборудование; 2 — каплезащищенное (защита от капель, падающих под углом к вертикали до 15°); 3 — дождезащищенное; 4 - брызгозащищенное и т. д.; 8 герметичное.
В некоторых случаях степень защиты от пыли и соприкосновения обозначают цифрой со штрихом. Например, пылезащитные светильники могут быть либо открытыми (цифра 2), либо перекрытыми (цифра 2'). В данном случае специальная защита светильника отсутствует, но попадание в него пыли ограничено неуплотненными светонепроницаемыми оболочками. Обратите внимание: если применяется цифра со штрихом, то буквы IP не пишут. Так, например, надо писать IP53, но 5'3 (а не 1Р5'3).
Если защита отсутствует, то пишут 0.
Если в обозначении взамен цифры стоит знак X, это значит, что в одном из видов защиты необходимости нет.
Здесь сформулированы только основные понятия и объяснена система построения обозначений. Для данной книги этого вполне достаточно. Подробные сведения читатели найдут во многих справочниках.
「7
Распространенныеприемы получениязаданных результатов
Связывание простыхи разделение сложных цепей
Как следует из названия книги и предисловия к ней. она посвящена не составлению, а чтению схем. И тем не менее читать схему гораздо легче, если известны основные приемы, которыми пользуется ее составитель, чтобы получить заданные результаты, а исходят при составлении схемы из того, что каждое из заданных условий действия удовлетворяется простой электрической цепью. Поэтому составитель, зная условия, которые должна выполнять схема в целом, сначала каждое из них изображает в виде простой цепи. Затем, если нужно, эти цепи связывает. После их связывания проверяет, не образовались ли при связывании ложные цепи, т. е. такие, по которым происходят недопустимые действия. И если такие цепи получились, то их разделяют.
Итак, составитель схемы идет от простых цепей к сложным. А тот, кто читает схему, поступает наоборот, а именно: сложную схему мысленно разделяет на простые и, рассматривая каждую из них, выявляет исполнительные условия действия и сравнивает их с заданными.
Простые цепи. Что же такое простая цепь? Простой цепью условимся называть такую, которая состоит из одного источника тока (батареи, вторичной об
мотки трансформатора, заряженного конденсатора, возбужденной катушки индуктивности и т. п.), одного приемника (двигателя, резистора, лампы, катушки реле, разряженного конденсатора и т. п.), прямого провода (от источника к приемнику) ,обратного провода (от приемника к источнику) и одного коммутирующего контакта (контакта выключателя, реле и т. п.). Понятно, что в цепях, не допускающих размыкания, а также в цепях, не предназначенных для коммутации, контактов нет.
Пример 7.1
Рассмотрим рис. 7.1,〃. На нем простыми цепями изображены следующие условия действия.
Электромагнит включения YA / привода масляного выключателя должен включаться и отключаться контактом промежуточного контактора КМ1, имеющим дуго- гашение. Это условие выполняется цепью 7-2.
Контактор должен при местном управлении включаться и отключаться с щита
7
+
0
^2
КМ1
КМ1
а)
4,6,8,74
С
宀，心
7% 72
Y2f
Рис. 7.1. Составление простых цепей и их естественное связывание. К примерам 7.1 и 7.9 и упражнению 7.1
Составление
YA1
КМ1
兄
КМ1
Q7
КМ1
КМ1
5В7
\К1
+ J7,73
Q' Чтение
кнопочным выключателем SB1, имеющим самовозврат (цепь 3-4).
Контактор должен включаться и отключаться контактом К1 автоматического устройства (цепь 5-6).
Электромагнит YA1 должен автоматически отключаться независимо от длительности замыкания SB1 в цепи 3-4 и контакта KZ в цепи 5-6. Это условие достигается введением в цепь 7-8 катушки КМ1 вспомогательного контакта Q1 привода масляного выключателя.
Включение должно быть исключено.
если имеет место нарушение режима (или неисправность, приведшая к замыканию контакта защитного реле K1F). Контакт K1F включает сравнительно ,,легкоем (требующее небольшого тока) про межуточное реле блокировки К2 (цепь 9-10), а его контакт, в свою очередь, размыкает цепь 13-14 катушки КМ1.
6. Аналогичные действия должны происходить в режиме автоматического управления при неисправности, приведшей к замыканию контакта реле K2F. Обратим внимание на цепь 15-16. На ней контакт реле блокировки К2 введен непосредственно в цепь электромагнита включения YA1 (а не в цепь 13-14 катушки КМ1). Теоретически все равно, в какую цепь введен
контакт К2, так как в любом случае он предотвратит включение при наличии неисправности. А н а самом деле введе> ние контакта в цепь электромагнита, рассчитанного на ток примерно 100 А, — это грубейшая и недопустимая - ошибка.
Итак, сформулированные условия действия изображены семью простыми цепями. Но из рис. 7.1,〃 непосредственно видно, что в любую из цепей 34 5-6, 7封 13-14 входит одна и т а ж е катушка КМ1 и, следовательно, хотим мы этого или нет, она естественно цепи связывает. Обратившись далее к цепям 9-10 и 11-12, видим, что их естественно связывает катушка К2. После этих предварительных замечаний графически выполним это связывание (см. рис. 7.1,6—^). Так, на рис. 7.1,6 связаны цепи 9-10 и 11-12. На рис. 7.1Q показана окончательная схема, удовлетворяюишя всем сформулированным (но не всем необходимым в данном случае) условиям действия.
Упражнение 7.1
Ответить на вопросы. 1. Какая ошибка допущена при связывании цепей на рис. 7.1,в и каковы ее недопустимые последствия? 2. Какая ошибка допущена при связывании цепей на рис. 7.1,г? 3. Как исправить обе ошибки? 4. Каким обязательным условиям не удовлетворяет схема на рис. 7.1,0?
Контакт Q1 действует только при местном управления, а контакт /<2 — только при автоматическом. Значит: а) местное управление возможно в случаях, когда оно недопустимо; б) при автоматическом управлении электромагнит YA1 может либо перегреться, либо перегорят его предохранители.
Выполнить схему так, как сделано на рис. 7.1。
Схема не удовлетворяет двум обязательным условиям (которые здесь умышленно опущены, чтобы не отвлекаться от рассматриваемого вопроса). Первое из них состоит в недопустимости одновременности местного и автоматического управления. Один из возможных способов их взаимного исключения рассмотрен ниже в примере 7.8 (см. рис. 7.6,6). Второе — в предотвращении 5'качаний5\ т. е. нескольких самопроизвольных включений выключателя на поврежденную пинию.
Пример 7.2
На рис. 7.2,〃 изображена схема управления двигателем Ml, цепь которого защищена автоматическим выключателем QF1. Двигатель включается и отключается пускателем КМ1. для управления которым служат кнопочные выключатели SB1 ("Стоп'') и SB2 ("Пуск"). Силовая цепь показана в однолинейном изображении, а один участок ее приведен более подробно. Воспользуемся этим примером, чтобы выполнить упражнение 7.2.
Упражнение 7.2
Ответы
Контакты Q1 и К2 действуют только при местном управлении, но при автоматическом бездействуют, из-за чего: а) длительное замыкание контакта К1 (в ряде конкретных схем это может иметь место) приведет пибо к перегреву электромапшта 匕41, либо перегорят защищающие его предохранители; б) авто матическо е включение возможно в случаях, когда оно недопустимо, так как ему не препятствует репе К2.
Требуется сперва разделить силовую цепь на простые цепи, а затем объединить их. 2. Разделить цепь управления на простые цепи и, руководствуясь ими, сформулировать исполнительные условия действия каждой из них. 3. Мысленно объединяя попарно цепи 4 и 5, 4 и б, 5 и б, сформулировать условия действия каждой из перечисленных пар и сделать обобщающий вывод. 4. Как видно из рис. 7.2,с, двигатель и цепи управления им защищены общим автоматическим выключателем. Что на этом основании можно сказать о мощности двигателя?
Рис. 7.2. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.2 и упражнению 7.2
Ответы
Ответ дан на рис. 7.2,6 — цепи /-3.
При раздельном существовании простых цепей (рис. 7.2,в) они отвечают следующим условиям. Цепь 3 — защита автоматическим выключателем. Цепь 4 - пускатель отключается кнопочным выключателем SB1, но немедленно включается, как только его отпустят. Цепь 5 — пускатель выключается кнопочным выключателем SB2, но немедленно отключается, как только его отпустят. Цепь 6 — в ключенный любым способом пускатель остается включенным, так как получает питание через собственный вспомогательный контакт.
Объединение цепей 4 и 5: пускатель включается кнопочным выключателем SB2, но немедленно отключается, как только его отпустят. Объединение цепей 4 и 6: включенный ранее любым способом пускатель отключается кнопочным выключателем SBI и остается отключенным; объединение цепей 5 и 6: включенный любым способом пускатель остается включен
ным. Он немедленно отключается при исчезновении напряжения, а при его восстановлении самопроизвольно включиться не может. Так о существляется так называемая нулевая з а щ и т а. Из рассмотрения результатов попарного объединении" цепей следует, что ни одно из них не годится: нужно объединить все четыре цепи.
Цепи управления и двигатель защищены одним и тем же автоматическим выключателем. Значит, мощность двигателя не более 15 кВт. При большей мощности уставка автоматического выключателя была бы слишком велика для защиты цепей управления; их следовало бы защищать другим автоматическим выключателем или предохранитепем на ток 15—20 А.
Пример 7.3
На рис. 7.3,〃 на первый взгляд один источник тока, полюсы которого обозначены ''+” и ”一". На самом деле разделение схемы на простые цепи обнаруживает два источника. Дело в том, что при размыкании контакта 7 накопленная в катушке реле 2 энергия освобождается и образуется цепь: катушка 2 - резистор г, в котором некоторое время существует ток, замедляющий возврат реле. Аналогичные явления происходят в схеме на рис. 7.3,6, где при замыкании контакта 3 конденсатор С, являясь электроприемю!ком, заряжается, а при размыкании контакта становится источником тока и разряжается на катушку 4 (см. синие стрелки).
Упражнение 7.3
В приведенном выше пояснении к рис. 7.3,о, сказано, что в резисторе 夕 некоторое время существует ток. Каков его характер, чем определяется его длительность и почему он прекращается? 2. На рис. г.3,8 показан столб из шести полупроводниковых диодов 5—/0, соединенных в трехфазную мостовую схему. Нагрузкой служит резистор R. Разделить эту схему на простые цепи. Чем характерна каждая из них? Какими
Рис. 7.3. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.3 и упражнению 7.3Рис. 7.3. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.3 и упражнению 7.3соображениями следует руководствоваться при разделении схемы?соображениями следует руководствоваться при разделении схемы?Ответы
Рис. 7.3. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.3 и упражнению 7.3
Рис. 7.3. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.3 и упражнению 7.3
соображениями следует руководствоваться при разделении схемы?
соображениями следует руководствоваться при разделении схемы?
Ток затухает (с течением времени уменьшается) .Длительность тока определяется соотношением активного сопротивления цепи (сумма сопротивлений катушки 2 и резистора г) и индуктивности катушки (см. ниже пример 7.22, где этот вопрос рассмотрен подробно). Ток прекращается, когда энергия, запасенная в катушке, переходит в теплоту и рассеивается.
Ответ дан на рис. 7.3,8 снизу. Характерно здесь то, что одному прямому проводу (от одной фазы) соответствуют два обратных; так, например, ток от фазы Л, пройдя через диод /0 (в направлении "острия”) и резистор К, возвращается через диоды 8 H 5 K двум другим фазам — В и С соответственно. При разделении цепей надо "идти" в направлении "острия" от одной фазы через нагрузку А к тем другим фазам, к которым направлены "острия”. Например, от фазы С в диод 6 (а не в диод 5!), а после нагрузки — через диод 8 к фазе В и через диод 夕 к фазе А.
В рассмотренных рис. 7.1 и 7.2 в результате связывания цепей получились именно те условия действия электроустановок в целом, которые требуются. Рисунок 7.3 обнаружил явления, происходящие не в установившемся режиме (т. е. в режиме, когда переключения уже завершились), а возникающие в процессе переключений. Многие из них, если их знать и правильно использовать, имеют полезные применения. Но есть и такие, которые могут привести к ложным цепям, опасным колебательным процессам и т. п., причем совершенно неожиданным. В следующих главах они подробно рассмотрены н объяснены. Здесь же мы ограничимся рассмотрением простых, но типичных случаев, когда цепи приходится искусственно разделять или, как иногда говорят, развязывать.
Пример 7.4
На рис. 7.4,。показана схема, проще которой, пожалyii, трудно придумать. В ней две сигнальные лампы HL1 н HL2. Лампа HL1 вкпючается при замыкании сигнального контакта К1 (синяя стрелка), если возникает одна неисправность; лампа HL2 включается контактом К2 при другой неисправности. В обычных условиях лампы погашены. Чтобы проверить их исправность, время от времени на них подают питание через кнопочный выключатель SB1 (красные штриховые стрелки).
Но чтобы одним выключателем SB1 проверить обе лампы, надо его присоеди* нить к обеим лампам, из-за чего между ними неизбежно образуется перемычка. По ней при возникновении одной неисправности включаются обе лампы: лампа HL1 правильно — синяя стрелка, лампа HL2 - ложно — зеленая стрелка (см. рис. 7.4,6). При возникновении другой неисправности лампа HL2 включается правильно, а лам- naHLl — ложно (см. рис. 7.4,в).
Чтобы исправить схему, необходи- мо разделить цепи ламп — другого решения быть не может. Однако разделить их можно двумя способами: либо применить двухполюсный выключатель (рис. 7.4«), либо ввести в перемычку встречно-соединенные диоды Р7 н Г2 (рис. 7.4,0). Через диоды ток от SB1 проходит в обе лампы (красные стрелки), а при возникновении неисправности только в ту, что требуется, так как путь в другую лампу преграждает диод. Например, при замыкании контакта К1 включается только лампа HL1； при замыкании контакта К2 — только лампа HL2.
Благодаря тому, что диоды соединены встречно, полярность источника питания не имеет значения, в частности, схема правильно работает н на переменном токе. Но
в этом случае при проверке исправности ламп они горят тускло, так как из-за односторонней проводимости диодов одна половина синусоиды срезается.
В рассмотренной схеме (рис. 4.7,а—д) разделение цепей неизбежно. Рассмотрим теперь схему, иллюстрирующую целесообразность разделения цепей.
Пример 7.5
Схема на рис 7.4,е состоит из трех частей —для напядности они изображены разными цветами. Каждая часть схемы имеет самостоятельное питание при напряжениях Ui, U2 и U3 соответственно, например 110, 60 и 12 В.
Рассмотрим действие схемы, воспользовавшись диаграммой взаимодействия. Итак, импульсный контакт КЗ、замыкаясь (точка 7), включает ''сильную" катушку / реле К1; ее сопротивление в нашем примере 600 Ом. Реле срабатывает (точка 2) и включает "слабую", удерживающую катушку II (точка 3) сопротивлением 5000 Ом и лампу HL3. Контакт КЗ размыкается (точка 4), но реле продолжает получать питание через катушку /7, благодаря чему оно остается включенным. Чтобы погасить лампу н привести схему в исходное положение, достаточно нажать кнопочный выключатель SB2 (точка 6). При этом размыкается цепь катушки //： реле возвращается в исходное положение (точка 7) и отключает лампу. Через некоторое время (точка 8) вновь замыкается контакт SB2, но реле больше сработать не может, так как в цепь катушки 〃 введен собственный замыкающий контакт, который к этому времени уже разомкнут. А контакт КЗ вновь замыкается только тогда, когда в срабатывании реле К1 снова возникнет необходимость.
е)
Рис. 7.4. Разделение цепей. К примерам 7.4—7.7 и упражнениям 7.4 и 7.5
Целесообразность разделения цепей в данном случае состоит в следующем: а) питание реле в длительном режиме, через удерживающие, сравнительно маломощные катушки дает большую экономию энергии и уменьшает тепловыделение, что в аппаратных диспетчерских пунктов, где имеются сотни реле, весьма существенно; б) при напряжении 12 В миниатюрные сигнальные лампы можно питать без добавочных резисторов, что не только просто, но и экономно.
Пример 7.6
Иллюстрируем разделение цепей для получения импульса (рис. 7.4,*). Суть дела состоит в том, что при замыкании остающегося (т. е. замкнутого длительное время) контакта SA1 зарядный ток конденсатора С/, проходящий по цепи 7, через катушку реле А7 включает его. Но когда конденсатор зарядится (время, необходимое для заряда, определяется емкостью конденсатора и сопротивлением цепи), ток прекратится и реле возвратится в исходное положение (отпустит). Контакт К1 по цепи включает повторитель Л2, контакты которого могут быть использованы, например, для запуска какого-либо устройства. Работу схемы иллюстрирует диаграмма.
Важными особенностями схемы являются: а) необходимость применения конденсатора большой емкости — десятки микрофарад; б) необходимость присоединения параллельно емкости разрядного резистора.
Упражнение 7.4
Обратившись к рис. 7.4,ж, ответить на вопросы. Что происходит за время %, отмеченное на диаграмме? 2. Какова роль конденсатора СГ. 8един兄ет он или разделяет контакт SAI и катуш
ку КУ? 3. Как изменятся условия действия, если исключить ''лишний'' резистор R1? 4. Каким должно быть сопротивление резистора: большим или малым?
За время t\ реле К1 срабатывает.
Разряженный конденсаторсоеди- н 兄 ет SA1 и катушку К/, а заряженный их разделяет, т. е. действует как разомкнувшийся контакт.
Без разрядного резистора схема сработает только 1 раз, а потом откажет. Это объясняется тем, что заряженный конденсатор постоянный ток не проводит. Следовательно, перед очередным замыканием контакта SA1 конденсатор необходимо разрядить, для чего и служит резистор; через него конденсатор разрядится как только контакт SA1 будет разомкнут (см. контур С7 —R1 под диаграммой. Направление тока разряда показано красной стрелкой).
Сопротивление резистора должно быть настолько велико, чтобы проходящий через него ток (в обход конденсатора) не мог удержать якорь К1 притянутым.
Одной из важнейших задач электрического разделения цепей является и з о л я- ц и я измерительных приборов от цепей высокого напряжения. Она осуществляется с помощью измерительных трансформаторов.
Пример 7.7Пример 7.7
Пример 7.7
Пример 7.7
На рис. 7.4,з показано, что через трансформатор тока ТТ1 присоединен амперметр РА1, а через трансформаторы напряжения TV1 и TV2 - вольтметры PV1 н PV2. К этой схеме мы еще возвратимся при выполнении упражнения 7.5.
Правила устройства электроустановок категорически запрещают устанавливать в ванных комнатах штепсельные розетки, присоединенные н е посредственно к электрической сети. Это запрещение
объясняется повышенной опасностью поражения электрическим током из-за близости водопроводных труб, металлической ванны, токопроводящего пола, сырости. Путь поражения электрическим током во время бритья, если изоляция электробритвы повреждена, иллюстрирует рис. 7.5,6.
Однако общеизвестно, что в ванных комнатах гостиниц и новых домов устанавливают розетки специально для питания электробритв. Но это не нарушает ПУЭ благодаря тому, что розетки присоединены к сети не непосредственно, а через разделяющий трансформатор Т1, как показано на рис. 7.5, а.
К этим точкам должно быть присоединено заземление (зануление) с целью защиты персонала в случае нарушения изоляции между пер* вичными и вторичными обмотками измеритель* ных трансформаторов.
Разделяющий трансформатор изолирует о т сети бритву или другой прибор, присо* единенный к его вторичной обмотке, в чем легко убедиться, обратившись к рис. 7.5,в.
Прикоснуться к выводам вторичной обмотки разделяющего трансформатора невозможно благодаря тому, что гнезда розетки утоплены. Следовательно, штифты вилки могут к ним прикоснуться только тогда, когда они достаточно глубоко вставлены и потому уже недоступны.
Вторичную обмотку разделяющего трансформатора, а также присоединяемые к нему приборы нельзя ни заземлять, ни занулять. Каждый электроприемник должен иметь свой разделяющий трансформатор.
Упражнение 7.5
Прхм/р 7.8
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
Ответить на вопросы. 1. Что обозначают на рис. 7.4,3 надписи 5 0/5 и 10 000/100? 2. Какую роль, кроме изоляции измерительных цепей от высокого напряжения, играют в технике измерительные трансформаторы? 3. Что и зачем должно быть присоединено в местах, выделенных на рис. 7.4,з красными кружками, около которых стоят в опроси тел ьные знаки? 4. В чем смыел разделяющих трансформаторов? 5. Какие меры исключают прикосновение к обоим выводам вторичной обмотки разделяющего трансформатора? 6. В чем состоят принципиальные особенности монтажа разделяющих трансформаторов?
Эти надписи — коэффициенты трансформации трансформатора тока 50/5 и трансформаторов напряжения 10 000/100.
Вторичные токи любых трансформаторов тока, так же как и вторичные напряжения любых трансформаторов напряжения, соответственно одинаковы (5 или 1 А, 100 или 100: \/Т = 58 В). Это дает возможность унифицировать устройства приборов; приборы различаются только шкалами в зависимости от значений первичных напряжений (токов).
Рассмотрим (рис. 7.6) отключение выключателя Q1 (цепь 7) а) при местном управлении по цепи 5 кнопочным выключателем SB1; б) при телеуправлении по Цепи 6 при срабатывании реле К1; в) при Действии токовой защиты. В этом случае -срабатывает токовое реле КА1, присоединенное ко вторичной обмотке трансформатора тока ТА1 (цепь 2), включает реле времени КТ1 (цепь 3), которое, в свою очередь, включает отключающий электромагнит YA1 привода выключателя.
В данном случае необходимо разделить цепи местного управления и телеуправления. Эти цепи разделяют с помощью выключателей SA1 и SA2 благодаря тому, что в режиме местного управления SA1 включен, a SA2 отключен; в режиме телеуправления SA2 включен, a SA1 отключен.
Упражнение 7.6
1- Построить диаграмму взаимодействия и с ее помощью доказать, что длительное замыкание
&)&)АВСАВС70 KB70 KB99цепи 4, 5 или 6 (например, из-за неисправности) не приведет к повреждению отключающего электромагнита YA1. 2. Доказать, что вспомогательный контакт Q1 защищает контакты К77, SB1 и KI t и объяснить, почему такая защита безусловно необходима. 3. При каком режиме управления действует токовая защита? Верно ли это? 4. На рис. 7.6,с в цепи 5 н 6 введены разные выключатели: SA1 и S/2, а на рис. 7.6,6 — один переключатель SA3. Что лучше?
&)
&)
АВС
АВС
70 KB
70 KB
9
9
Ответы
1. Диаграмма иа рис. 7.6,в содержит четыре строки и иллюстрирует по следов ательность явлений, происходящих при коротком замыкании в линии.
В исходном положении (т. е. левее точки I На диаграмме) выключатель Q1 включен.
Рис. 7.5. Разделяющие трансформаторы.
К упражнению 7.5
его вспомогательный контакт в цепи 5 замкнут, а реле КАЦ КТ1 и электромагнит YA1 отключены. При возни кновении короткого замыкания (точка /) срабатьшает токовое реле КА1 (точка 2) и включает реле времени КТ1. Оно срабатывает (точка 3) и по цепи 4 включает электромагнит YA1. Его сердечник, втягиваясь (точка 4). выбивает зашел ку привода: выключатель отключается (точка 5). В результате КА1 возвращается в исходное положение (точка 6), вспомогательный контакт QI привода размыкается и отключает электромагнит: его сердечник возвращается в исходное положение (точка 7). Реле КА1 отключает КТ1: оно возвращается в исходное положение (точка 8).
Электромагнит YA1 повредиться не может благодаря тому, что контакт QI его отключает независимо от того, сколько времени замкнуты контакты в цепях 4, 5 или 6.
ТОГО илиТОГО или
ТОГО или
ТОГО или
левее точки 8 (момент размыкания контакта КТ1). Это значит, что контакт К77 размыкается только тогда, когда он уже отсоединен контактом Q1 от электромагнита, т. е. размыкается без тока. Этот очень распространенный способ защиты контактов от подгорания состоит в том, что при последовательном соединении контактов цепь размыкает "более мощный*' контакт.
Токовая защита действует при любом виде управления, это верно.
Лучше переключатель: он может одновременно занимать только одну позицию: либо налево (по схеме) тогда действует местное управление, либо направо — действует телеуправление.
7.2. Введение в схемыэлемента времени
Общие положения. Любой процесс в системах электроснабжения, электропривода,
автоматики, телемеханики и вообще любых устройств, даже самых быстродействующих, совершается во времени. В одних случаях время относительно велико (часы, минуты), в других — мало (милли- и даже микросекунды), но оно всегда имеет значение и нередко решающее. Причем во многих случаях важно не только абсолют-
ное значение продолжительности
иного процесса (срабатывание, возврат, переключение, заряд и разряд конденсатора, намагничивание и размагничивание и т. д.), но и взаимное согласование времен совместно действующих: а) аппаратов, машин, приборов в пределах устройства; б) устройств между собою.
Рис. 7.7. Согласование времен срабатывания совместно работающих реле защиты от токов КЗ обеспечивает избирательность действия защиты. К примеру 7.10
Подробно зти вопросы рассмотрены в следующих главах. Здесь же сначала приведены характерные случаи, вынуждающие вводить в схемы элементы времени, а затем рассказано о наиболее распространенных средствах, с помощью которых получают необходимые замедления и ускорения.
Назначение замедления и ускорения действия. Любая схема в конечном итоге имеет целью выполнение определенной ра- боть【： включение и отключение масляного выключателя (контактора), заполнение резервуара жидкостью (газом), воздухообмен, разгон двигателя, передача сигналов, нагрев и охлаждение до заданных температур н т. п. Но любая работа всегда совершается во времени. Следовательно, электроустановка должна обеспечить необходимое время. Рассмотрим типичные примеры.
Этот контакт Q1 должен размыкаться с замедлением, так как если он разомкнется ^слишком быстро'\ не успеет закрыться защелка, удерживающая выключатель во включенном положении. В данном случае необходимое замедление обеспечивается конструкцией контакта.
Пример 7.10Пример 7.10
Пример 7.10
Пример 7.10
Избирательность токовой защиты, т. е. отключение тех выключателей (перегорание предохранителей), которые расположены ближе всего к месту КЗ, достигается благодаря тому, что защитные реле (предохранители) имеют различные и притом согласованные времена срабатывания (перегорания). Убедимся в этом, обратившись к рис. 7.7.
На рис. 7.7,〃 приведена упрощенная схема трех подстанций / /// и указаны места КЗ (К Кз), происходящих неодновременно. На рис. 7.7,6 изображены защитные характеристики реле /, 6,氏 отключающих при КЗ соответствующие выключатели.
При КЗ в точке К、начинают работать все защитные реле, но сработает только реле В, так как время его срабатывания 九 меньше времен 七 н /• После его отключения место КЗ будет отсоединено и защитные реле выключателей Б и А возвратятся в исходное положение. При КЗ в точке К? отключится только выключатель 6, так как Z2 ＜『з・
Пример 7.11Пример 7.11
Пример 7.11
Пример 7.11
Пример 7.9
На рис. 7.1 в цепи 7^8 показан вспомогательный контакт привода выключателя.
Чтобы защитить контакты от повреждений вследствие размыкания слишком больших для них токов, нередко последовательно соединяют два контакта различных аппаратов, размыкающиеся н е-
одновременно: более мощный контакт размыкается раньше (или, что то же, менее мощный контакт размыкается позже).
⑥⑥Пример 7-12Пример 7-12При программном управлении несколькими технологически связанными механизмами импульсы для их включения должны подаваться не одновременно, а с интервалами, что осуществляется, например, с помощью многоконтактных программных аппаратов. Пример рассмотрен в упражнении 5.8. Требование неодновре- мениости может быть вызвано как технологическими, так и энергетическими причинами. Нельзя, например, включать механизм, имеющий масляное охлаждение подшипников, раньше, чем включен масляный насос. Но есть и такие случаи, когда одновременное включение нескольких механизмов технологически допустимо и даже желательно (для убыстрения пуска технологической линии), однако ограниченная мощность подстанции, падение напряжения в питающих кабелях при совпадении нескольких пусков и т. п. вынуждают мевду пусками вьщерживать интервалы.
⑥
⑥
Пример 7-12
Пример 7-12
Пример 7.13
В схемах АП В линий постоянного тока, питающих контактную сеть электрической тяги, необходима выдержка времени меаду отключением и повторным включением, чтобы успела произойти деионизация пространства близ контактов н чтобы они немного остыли.
По таким же сложным физическим причинам требует некоторой выдержки времени максимальная токовая защита транс-
Рис. 7.8. Изменение тока в катушке (цепи K—L) при срабатывании реле (заряде конденсатора — цепь У?-Q и возврате (разряде конденсатора)Рис. 7.8. Изменение тока в катушке (цепи K—L) при срабатывании реле (заряде конденсатора — цепь У?-Q и возврате (разряде конденсатора)форматора. Дело в том, что в момент включения из-за возможного броска намагничивающего тока защита, если она не имеет выдержки времени, может сработать и ложно отключить исправный трансформатор.
Рис. 7.8. Изменение тока в катушке (цепи K—L) при срабатывании реле (заряде конденсатора — цепь У?-Q и возврате (разряде конденсатора)
Рис. 7.8. Изменение тока в катушке (цепи K—L) при срабатывании реле (заряде конденсатора — цепь У?-Q и возврате (разряде конденсатора)
Пример 7.14Пример 7.14
Пример 7.14
Пример 7.14
В системах электроснабжения имеют место кратковременные снижения напряжения. Чтобы исключить при этом действие автоматики включения резерва, в схему вводят выдержку времени, обеспечивая тем самым действие АВР не при толчках, а лишь тогда, когда напряжение действительно исчезло.
Пример 7.15
В цепь ротора асинхронного двигателе с фазным ротором на время разгона вво】 дят секционированный пусковой резистор. В процессе пуска двигателя его секции постепенно закорачивают, вплоть до полного
исключения (ротор замыкает накоротко), когда пуск заканчивается. Каждая секция должна быть включена строго определенное время： не больше и не меньше, чем требуется для нормального пуска.
Требуют времени такие процессы, как нагрев до определенной температуры в установках, специально предназначенных для нагревания, например нагрев охлаждающе го масла в системе смазки до такой температуры, при которой оно перестает быть недопустимо вязким (но не более, а то оно перестанет быть охладителем).
Необходимо время и для охлаждения. С характерным примером мы уже сталкивались выше, рассматривая режим работы двигателей (см. рис. 6.3).
Длительны процессы заполнения резервуаров до заданного уровня, достижения необходимого давления при работе компрессора, электрического торможения, периодического воздухообмена, т. е. включения вентиляционных устройств с определенной периодичностью и на достаточно длительное время.
Примеры можно приводить без конца, но даже сказанного выше достаточно, чтобы понять, насколько все это серьезно и важно и, как выяснится ниже, непросто.
Способы замедления и ускорениясрабатывания “ возврата
Основные принципиальные положения.
Ускорение и замедление — понятия о т- носительные. Например, если первый процесс совершается ранее второго, значит, второй замедлен относительно первого. При этом длительность самих процессов и сдвиг между ними по времени могут быть весьма невелики.
Если по условиям действия необходимо, чтобы один из связанных процессов происходил раньше второго, но второй процесс замедлить нельзя — приходится ускорять первый.
Времена срабатывания и возврата любого электромеханического устройства определяются как силой, действующей на подвижную часть аппарата (прибора, машины), так и е е массой. В полупроводниковых приборах ничто не движется, поэтому они механически безынерционны.
Электрические процессы — нарастание н спадание тока, заряд н разряд конденсатора и т. п. — подчиняются экспоненциальному закону, важнейшей характеристикой которого является постоянная времени.
Постоянная времени. Рассмотрим суть дела, воспользовавшись рис. 7.8. На нем графически изображены процессы срабатывания и возврата реле, обладающего индуктивностью L н активным сопротивлением R (или же заряда и разряда конденсатора С, соединенного последовательно с сопротивлением А).
Реле включено в точке 0, после чего ток через некоторое время достигает установившегося максимального значения /切〃工= =U/R. Затем реле отключается (точка 3): ток начинает уменьшаться. Эти процессы подчиняются экспоненциальному закону, графически изображаются кривыми, которые называются экспонентами, а аналитически выражаются формулой
где 2 — мгновенное значение тока, соответствующее времени Е; Г = L/R 一 постоянная времени; U — напряжение питания; R - активное сопротивление н £ — индуктивность цепи; с — основание натуральных логарифмов.
Если положить t =ТЧ то 1=爾(1 — /^)= = t(l ；)= ((1- 0,37) = 0、6з[.
Иными словами, постоянная времени есть время, в течение которого при включении ток нарастает до 63%, а при отклю-
чении спадает до 37% установившегося значения (так как 100 —63 =37).
На рис. 7.8 приведены кривые для двух реле (красная и зеленая линии). Значения lmax У них одинаковы (они включены на одно и то же напряжение и имеют равные активные сопротивления), но различаются индуктивностями, из-за чего постоянные времени срабатывания 心〕и 心？ и возврата Тъ J и Тв2 У них соответственно различны. В этом легко убедиться, обратившись к рис. 7.8. На нем проведена горизонталь 0,631П1ах (считая снизу), пересекающая кривые в точках / и 2. Из этих точек опущены перпендикуляры на ось времени и определены таким образом постоянные времени срабатывания 心］и Гн2. Сравнивая их, видим, что одно реле (красная линия) срабатывает быстрее другого (зеленая линия) ,так как Гн, < Т^2-
Аналогично на расстоянии 0,63/ЛЛСХ, считая сверху (или 0,37/打］〃工,считая снизу) проведена горизонталь, пересекающая кривые в точках 4 и 5, из которых опущены перпендикуляры, определяющие постоянные времени возврата 心1 и 7^2 соответственно.
Ускорение срабатывания. Один из способов ускорения срабатывания состоит в искусственном уменьшении постоянной времени цепи.
Пример 7.16
Если включить реле по схеме рис. 7.9,〃, го при замыкании контакта S1 ток будет нарастать по кривой 〃/ (рис. 7.9,6). Постоянная времени Гз 二 L/R. Время срабатывания %［ соответствует току срабатывания /с. Однако если это время для какого-либо конкретного случая велико, то его можно уменыпить.
С этой целью это ж е реле включают по схеме рис. 7.9,6, т. е. на двойное
T=V/R T=L/R a)
R=r I=2U/(R+r) 丁 =L/(R+r)R=r I=2U/(R+r) 丁 =L/(R+r)00GGРис. 7.9. Влияние на время срабатывания постоянной времени и коэффициента возврата. К примерам 7.16 и 7.17
R=r I=2U/(R+r) 丁 =L/(R+r)
R=r I=2U/(R+r) 丁 =L/(R+r)
0
0
G
G
напряжение 2U через добаво<1ный резистор г. Значение Im ах остается тем же, так как U/R = 2U,(r + К), где г ~ R. Не изменяется и ток срабатывания /с — реле одно и то же. Но постоянная времени уменьшается: 厶 =L/(R + г) < Г3, благодаря чему кривая /Р идет круче и, следовательно, время срабатывания уменьшается, что и требуется. На рис. 7.9,6 отчетливо видно, что "v <0и・
Как же построены кривые на рис. 7.9,6?
1 -й шаг. Проведена горизонталь lmax = U/R=2UI(R+r).
2-й шаг. Проведена горизонталь 0,63U/R или, что то же, 0,63,2U/(R + г).
3-й шаг. Исходя из того, что Т《 <『з, на горизонтальной оси отложены их значения: то<1ки 7 и 2 соответственно.
4-й mar. Через точки 7 и 2 проведены вертикальные линии до пересечения с горизонталью 0,63 U/R и получены точки 3 и 4 соответственно.
5-й шаг. Через начало координат 0 и точки 3 н 4 проведены плавные кривые IV^ III.
6-й шаг. Проведена горизонталь, соответствующая току срабатывания /с, и из точек ее пересечения 5 и 6 с кривыми IV и III опущены перпендикуляры, определяющие времена срабатывания "v и Апреле по схеме 7.9,6 может быть включено на двойное напряжение неограниченное время. Но такое включение требует двойного напряжения, что далеко не всегда реально. Поэтому можно поступить иначе: использовать ту же схему (рис.7.9,в), но взять реле на меньшее номинальное напряжение. Например, если напряжение питания U = ПО В, то напряжение реле может быть 60 В и т. п. Следует, однако, иметь в виду, что у другого реле безусловно иные активное сопротивление и индуктивность. Значит, нельзя механически р ешать этот вопрос, т. е. включить любой добавочный резистор.
Обратите внимание на употребление слов: постоянная времени цепи, а не просто постоянная времени реле. В одних случаях это одно и то же, как в схеме на рис. 7.9, а, в других — нет (рис. 7.9, в). К этому "коварному" вопросу мы возвратимся в примере 7.18.
Пример 7.17
Иллюстрируем другой способ ускорения срабатывания, но он годится только для
реле, включающихся кратковремен- н о, иначе катушка перегреется и может даже сгореть. Этот способ основан на увеличении коэффициента запас а, т. е. на включении реле на значительно большее напряжение, чем то, на которое оно рассчитано в продолжительном режиме работы.
На рис. 7.9,г кривая 7 показывает нарастание тока в катушке, включенной на номинальное напряжение, т. е. по схеме рис. 7.9〃 Кривая проходит через тоику пересечения вертикали 7 и горизонтали 8, соответствующей постоянной времени Tj. Кривая 11 относится к тому же реле, включенному п о этой ж е схеме, но на двойное напряжение, т. е. с вдвое большим коэффициентом запаса. Коэффициентом запаса называется отношение номинального тока (напряжения) к току (напряжению) срабатывания.
Кривая // проходит через то<1ку переселения вертикали 7 (так как для обоих случаев постоянная времени одна и та же 7\), но с другой горизонталью 9. Горизонталь 10 соответствует току срабатывания /с, который для обоих случаев одинаков, так как речь идет об одном и том же реле. Пересечения горизонтали 10 с кривыми 7 и // определяют времена срабатывания соответственно 〃 и “卜 Очевидно, “ > 厶卜 Это доказывает, что быстрее срабатывает реле, включенное на более высокое напряжение, т. е. с большим коэффициентом запаса.
Пример 7.18
На рис. 7.10,〃 показано сборное реле KS1, используемое для блокировки, сигнализации и т. п. В частности, с телеуправляемых объектов через контакт реле KS1 передается сигнал на диспетчерский пункт о необходимости осмотра оборудования.
Рис. 7.10 Применение резисторов для обеспечения срабатывания сигнальных реле. К примеру 7.18 и упражнению 7.7Рис. 7.10 Применение резисторов для обеспечения срабатывания сигнальных реле. К примеру 7.18 и упражнению 7.7
Рис. 7.10 Применение резисторов для обеспечения срабатывания сигнальных реле. К примеру 7.18 и упражнению 7.7
Рис. 7.10 Применение резисторов для обеспечения срабатывания сигнальных реле. К примеру 7.18 и упражнению 7.7
Это одно реле срабатывает от ц е л о- г о ряда причин, например от снижения уровня (в цепи 3-2 замыкается контакт 豆7), давления (замыкается контакт SP1) и т. д., причем некоторые нарушения режимов могут быть весьма кратковременны. Реле KS1 самоблокируется по цепи 7*2 и остается включенным (''запоминает") до размыкания цепи самоблокировки кнопочным выключателем SB1.
Для ориентировки персонала (который прибудет на объект) о причине неисправности (она к этому времени может само-
устраниться) предусмотрены указательные реле КН1, КН2 ... — блинкеры. При прохождении тока через катушку указательного реле освобождается защелка и выпадает флажок, который виден через окошко в чехле указательного реле.
Время срабатывания указательного реле (если его включить самостоятельно на допустимое для него напряжение) значительно
Ответить на рис. 7.10Q и 2. Определить (рис. 7.10,6), катушки KS1Ответить на рис. 7.10Q и 2. Определить (рис. 7.10,6), катушки KS1
Ответить на рис. 7.10Q и 2. Определить (рис. 7.10,6), катушки KS1
Ответить на рис. 7.10Q и 2. Определить (рис. 7.10,6), катушки KS1
меньше времени срабатывания сборного промежуточного реле KSI* Казалось бы, схема на рис. 7.10,а достаточно хороша, так как быстродействующее указательное реле КН!, хотя его катушка закорачивается контактом относительно медленно действующего реле KS] при его срабатывании, должна, благодаря быстродействию, успеть сработать (выпадет флажок). Но такие, на первый взгляд, вполне логичные рассуяще- ния на само м деле ошибочны. И разобраться в их ошибочности, а также принять надлежащие меры, <1тобы обеспечить правильную работу схемы, поможет понимание смысла постоянной времени.
Дело в том, что указательное реле, включаемое "само по себе” (а не как часть какой-либо цепи), действительно срабатывает очень быстро — постоянная времени мала. Но когда его включают последовательно с другой катушкой, в нашем примере с катушкой реле KSI, действует уже не постоянная времени указательного реле, а постоянная времени цепи. Докажем это, обратившись к рис. 7.10,г. Из него ясно видно, что в катушках указательных реле КН1 и КН2 и реле KS1 протекает о д и н и тот ж е ток, но токи их срабатывания могут быть различны. А времена и токи срабатывания в данном случае связаны зависимостью: большему току соответствует большее время срабатывания. Следовательно, реле КН2 успеет сработать (£【< G), а реле КН1 не успеет (£з > Г2)-
Срабатывание реле КН1 может быть достигнуто двояко: либо включением резистора R1 (рис. 7.10,6), благодаря чему, как явствует из рис. 7.100, ток I^khi будет достигнут раньше, чем 1©KS1(久 々 < %); либо включением в цепь самоблокировки реле KS1 резистора R2 (рис. 7,10,s). В этой схеме реле КН1 срабатывает после реле KS1 при условии, что приложенное к катушке КН1 напряжение, равное падению напряжения на ре
зисторе R2, окажется для этого достаточным.
Естественно, что резисторы R1 и R2 должны обладать необходимыми параметрами: сопротивлениями и номинальной мощностью. Докажем правильность приведенных выводов, выполнив упражнение 7.7.
Упражнение 7.7Упражнение 7.7
Упражнение 7.7
Упражнение 7.7
вопросы. 1. Что изображено на какие следуют из него выводы, сопротивление & резистора R1 если заданы: а) сопротивление 10000 Ом и ток срабатывания
0,007 А; б) сопротивление катушки КН1 950Ом и ток срабатывания 0,015 А. 3. Определить сопротивление £ резистора R2 (рис. 7.10,в), если задано, что реле KS1 срабатывает при токе 0,01 А и сопротивление его катушки 5000 Ом. Данные катушки КШ те же. В обоих случаях запасы учтены (т. е, схемы надежно работают при допустимых ПУЭ отклонениях от номинального напряжения) .Напряжение питания ИОВ.
Рисунок 7.10,0 относится к схеме рис. 7.10, б, на нем показаны изменения токов в резисторе (厶)，катушке KS1 (/2) и суммарного тока (/j + /з) в катушке КН1. Сумма токов 厶+厶 всегда больше одного и з них. Сл едов ательно, кривая 厶 + 厶 проходит выше кривой Z2- Перенося с рис. 7.10,г значения токов срабатывания (зеленые штрихпунк- тирные линии) до пересечения кривыми в точках 7 M 2 соответственно и опуская из них перпендикуляры, определяем, что реле КН1 срабатывает раньше, чем A Si, так как 打 <^s-
У внимательного читателя, естественно, может возникнуть вопрос не противоречит ли этот вывод сделанному выше при рассмотрении рис. 7.10,г, в пояснениях к которому сказано, что большим токам соответствуют большие времена срабатывания. А на рис. 7.10,0 получилось наоборот: ток больше, а время меньше. Но противоречия нет. Дело в том, что кривая на рис. 7.10,г относится к схеме без резистора, т. е. к случаю.
0,015-176000,015-1760010 000 + 17 6 0010 000 + 17 6 00=0,0095 А,=0,0095 А,0,0150,015950Л2950 + ^2950Л2950 + ^2=14,25 В.=14,25 В.14,25: (110 -14,25)14,25: (110 -14,25)950K2950+ А2950K2950+ А2:5000,:5000,шем случаешем случае11095 0 + 5 00011095 0 + 5 000это требованиеэто требованиеудовлетворяетсяудовлетворяется0,017 > 0,0150,017 > 0,015
0,015-17600
0,015-17600
10 000 + 17 6 00
10 000 + 17 6 00
=0,0095 А,
=0,0095 А,
0,015
0,015
950Л2
950 + ^2
950Л2
950 + ^2
=14,25 В.
=14,25 В.
14,25: (110 -14,25)
14,25: (110 -14,25)
950K2
950+ А2
950K2
950+ А2
:5000,
:5000,
шем случае
шем случае
110
95 0 + 5 000
110
95 0 + 5 000
это требование
это требование
удовлетворяется
удовлетворяется
0,017 > 0,015
0,017 > 0,015
когда цепь катушек KS1 и KHt общая, а кривые на рис. 7.10,д - к схеме с резистором; в этом случае токи в катушках KS1 и КН1 разные.
Можно рассуждать и иначе, а именно: когда в цепь катушки КН1 ввели резистор, постоянная времени уменьшилась, благодаря чему кривая пошла круче.
Без резистора ток 110:10 95 0 = 0,009 < < 0,015 А, следовательно, КН1 сработать нс может. Чтобы получить ток, достаточный для срабатывания реле, надо соблюсти равенство
ПО
0,015 =
с с юооо/?1 950+-
10 000 + /?!
откуда & = 17 600 Ом.
Далее надо проверить, не мешаетлн шунтирующее действие сопротивления К] срабатыванию реле KS1. Для этого вычисляют ток, проходящий через его катушку, когда параллельно ей присоединен резистор:
и сравнивают его с гоком срабатывания (0,007). Если фактический ток больше, значит, сопротивление выбрано правильно.
После срабатывания KS1 падение напряжения на катушке КН1 должно быть не менее
Но падения напряжения на участках цепи пропорциональны их сопротивлениям, следовательно,
откуда 択2 = 3200 Ом.
Заметим, что такая схема возможна лишь при U
условии, что 二—> ккнг В на~
Из рассмотрения результатов, полученных в упражнении 7.7, нужно сделать важные выводы:
Элементы схем (резисторы, конденсаторы, диоды), назначение которых не очевидно (в отличие от катушек и контактов) ,играют важную роль. Поэтому их ни в коем случае нельзя считать лишними и за их счет "упрощать" схему. Особенно важны резисторы и конденсаторы в бесконтактных схемах, построенных на базе полупроводниковой техники и электронных ламп. Именно эти элементы определяют режим схемы, например обеспечивают необходимые потенциальные зависимости,
Выбрать необходимые параметры резисторов не только довольно сложно, но и не всегда возможно.
В ряде случаев вместо ускорения одного из совместно действующих процессов можно замедлить другой. В нашем случае, например, проще придать реле KS1 небольшое замедление при срабатывании, т. е. применить реле другого типа, и задача будет успешно решена.
Замедление срабатывания может быть достигнуто разными способами, каждый из которых обладает определенными свойствами н имеет преимущественную область применения.
В релейной защите для обеспечения из би рательности (см. пример 7.10) применяют реле с часовым механизмом. Они обеспечивают высокую стабильность уставки, быстро возвращаются в исходное положение при отключении катушки, но допускают нечастые включения (единицы в сутки) и имеют небольшую термостойкость (см. § 6.3), из-за чего катушку нельзя долго оставлять под током. В автоматике такие реле применяют редко, например в схемах АПВ. Типичный случай приведен в примере 9.17 — схема АПВ контактной сети.
Рис. 7.11. Использование для замедления срабатывания процесса заряда конденсатора. К примеру 7.19 и упражнению 7.8Рис. 7.11. Использование для замедления срабатывания процесса заряда конденсатора. К примеру 7.19 и упражнению 7.8Пример 7.19Пример 7.19
Рис. 7.11. Использование для замедления срабатывания процесса заряда конденсатора. К примеру 7.19 и упражнению 7.8
Рис. 7.11. Использование для замедления срабатывания процесса заряда конденсатора. К примеру 7.19 и упражнению 7.8
Пример 7.19
Пример 7.19
Маятниковые реле имеют мгновенный возврат, выдержка времени менее стабильна, чем у защитных реле времени, габариты больше, зато частота включений и их количество практически неограниченны.
Действие пневматических реле основано на медленном истечении воздуха из камеры определенного объема через калиброванное отверстие. Реле просты, неприхотливы, срок службы практически неограничен, точность невысока, но в ряде простых применений ее достаточно. Однако пневматические реле можно устанавливать только в чистых помещениях, чтобы не засорялось калиброванное отверстие.
Распространены специальные эле ктромеханические устройства— многоконтактные реле времени, командные приборы (см. упражнение 5.8), шаговые искатели (пример применения в автоматике приведен на рис. 9.17) и т. п.
Используются тепловые реле времени. В них замедление достигается за счет времени, необходимого на нагрев и остывание биметаллической пластины. Устройство такого реле и его особенности рассмотрены в упражнении 7.9.
Замедление срабатывания может быть получено за счет использования процесса заряда конденсатора, включенного последовательно с резистором. Свойства и особенности этого способа замедления подробно рассмотрены в примере 7.19 и упражнении 7.8. В настоящее время именно этот способ получил наибольшее распространение в электронных реле времени и многочисленных устройствах на базе бесконтактных элементов для создания элементов задержки.
Рассмотрим несколько характерных примеров замедления при срабатывании.
мыкании контакта реле K1Q в цепи 3-4 зарядный ток конденсатора С1 нарастает до потенциала зажигания неоновой лампы Е1. На это требуется гем больше времени, чем больше сопротивление резистора R1, емкость конденсатора С1 и чем выше потенциал зажигания лампы. После ее зажигания конденсатор разряжается на катушку реле /<7、肘，если накопленной в конденсаторе энергии достаточно, реле срабатывает и самоблокируется по цепи 5-6, а лампа Е1 гаснет.
Полный разряд конденсатора обеспечивается закорачиванием его контактом сработавшего реле KL Для правильной работы схемы нужно обеспечивать высокую изоляцию всех ее элементов, так как сопротивление резистора R1 (сотни тысяч ом) соизмеримо с сопротивлением изоляции.
Упражнение 7.8Упражнение 7.8При напряжениях ниже 110 В схема работает плохо, так как четкость срабатывания реле в конечном счете зависит от энергии, накопленной конденсатором, а ее к。* личество пропо рционал ьно квадрату напряжения.
Упражнение 7.8
Упражнение 7.8
Рис. 7.12. Замедление срабатывания с помощью термисторов. К примеру 7.20Рис. 7.12. Замедление срабатывания с помощью термисторов. К примеру 7.20Ответы
Рис. 7.12. Замедление срабатывания с помощью термисторов. К примеру 7.20
Рис. 7.12. Замедление срабатывания с помощью термисторов. К примеру 7.20
срабатывания реле будет не 35 с (как в нашем примере), а меньше.
Знергия, накопленная конденсатором,物 二 QU?
=一 10 Дж должна быть равна или больше
2/ G • 702
W] = 0,05 Дж- Следов ательно, 0,05 & .
八 0,05-2-Ю62-10
откуда G > ~ 20 мкФ.
702
В рассмотренном примере заряд конденсатора прекращается, когда напряжение на нем достигает значения, при котором зажглась неоновая лампа. Таким образом, лампа выполняет роль своеобразной ^отсечки'\ Однако это не единственный прием прекращения заряда конденсатора, т. е. в конечном итоге ограничения выдержки времени. Распространено, например, сравнение напряжения заряжающегося конденсатора с так называемым опорным, наперед заданным стабилизированным напряжением. Когда напряжение на заряжающемся конденсаторе достигает значения опорного напряжения, заряд прекращается. Кстати сказать, изменениями значений опорных напряжений (например, с помощью потенциометра) задается необходимая уставка времени.
Пример 7.20
необходимое время, а затем деблокируется контактом реле возврата K1R.
Характер нарастания тока в цепи реле, включенного без термистора (рис. 7.12,〃)， показан на рис. 7.12,6 — красная кривая; через термистор — на рис. 7.12,6 — зеленая кривая. Ток срабатывания /с в обоих случаях одинаков, но времена срабатывания различны: h > 厶.
Обратим внимание на контакт реле К1, закорачивающий термистор после срабатывания реле. Это отнюдь не лишний контакт; если он отсутствует, термистор сгорит, так как из-за его отрицательного температурного коэффициента ток, проходящий через него, если термистор вовремя не закоротить, будет безгранично возрастать.
Электромагнитное замедление. Особенно распространены реле с короткозамкнутой обмоткой (втулкой, гильзой) — телефонные, кодовые, реле управления. Эти реле наиболее просты, дают в ряде случаев достаточные замедления и сравнительно дешевы. Устройство реле в трех вариантах поясняют эскизы на рис. 1ЛЗ,а. Слева гильза 4 расположена вблизи якоря 2, в центре — вдали от якоря, справа гильзы нет.
Принцип получения замедлений поясняет рис. 7.13,6. На нем зеленая кривая — изменения тока в катушке 3, красная кр】右 вая — изменения вихревых токов в гильзе, возникающих в ней только при изменении тока в катушке, т. е. при включении (ток в катушке нарастает) и при отключении (ток в катушке спадает) .На якорь воздействует суммарный магнитный поток, создаваемый как током в катушке, так и вихревыми токами в гильзе. Следовательно, чтобы оценить работу реле, обе кривые надо сложить. В результате получается, что при срабатывании нарастание магнитного потока замедляется, т. е. возникает прямое замедление. При возврате поток, созда-
Пластина,
3NH3忘Bstss
.ОИмпульс
Рис. 7.13. Электромагнитное замедление и его особенности
ваемый гильзой, некоторое время (после спадания потока, созданного катушкой) удерживает якорь притянутым. Таким образом, создается о б р а т н о е замедление.
Возвратимся к рис. 7.13,〃. На нем под каждым эскизом помещена кривая, учитывающая действие токов в катушке и гильзе. Цифрами отмечены: 1 — включение, 2 — срабатывание (переключение контактов), 3 — отключение, 4 возврат (переключение контактов). Сравнивая времена, в течение которых контакт замкнут (желтые площадки) , видим, что % <f3 <"
Реле с электромагнитным замедлением имеют особенности, которые необходимо учитывать. Состоят они в следующем.
Реле с замедлением при срабатывании (иначе, "с прямым замедлением,?) также дают значительное замедление при возврате ("обратное замедление"). Оно даже больше, чем у репе, считающихся замедленными при возврате. Но это обстоятельство обычно не подчеркивают (так как сравнивают замедления при срабатывании у реле с гильзой, расположенной вблизи якоря, с замедлением реле без гильзы или же с гильзой, расположенной вдали от якоря).
На величину и характер замедления существенно влияет расположение гильзы 4 на сердечнике. Гильза, расположен-
ная вблизи якоря /, замедляет срабатывание, так как вытесняет магнитный поток из якоря в процессе нарастания тока в катушке 3. Гильза вдали от якоря замедляет в основном обратное замедление, однако она немного замедляет и срабатывание.
На величину замедления сильно влияет механическая нагрузка якоря реле, которая зависит от количества контактных и возвратных пружин. Например, обратное замедление у телефонных реле одного и того же типа при трех контактных пружинах составляет 400 мс; при восемнадцати — 120 мс, т. е. снижается более чем в 3 раза.
Чтобы реле возвратилось (отпустило) с определенным замедлением, надо обеспечить его достаточную "зарядку", т. е. доста- точно длительно его предв зрительно возбуждать. Характер зависимости замедления от длительности заряжающего импульса иллюстрирует рис. 7.13,6. Из кривой, приведенной на этом рисунке, явствует, что чем короче импульс, тем меньше замедление (% < f8 < ^тах) • Чтобы получить максимальное замедление, например, для реле одного типа 0,5 с (100%), нужно, <1тобы оно было предварительно включено примерно 0,2—0,25 с.
Существенно влияет на замедление конечный зазор между торцом сердечника 5 и якорем. Зазор определяется толщиной пластины (или штифта) отлипания, выполненной из немагнитного материала, например из бронзы. Характер влияния толщины пластины 2 на замедление иллюстрирует рис. 7.13,г. Из него следует, что чем пластина толще (зазор меньше), тем меньше замедление 厶 о < %. Если же толщину пластины уменьшить по сравнению с той минимальной, которая предусмотрена заводом-изготовителем, то в лучшем случае получится недопустимо большой разброс по времени, а в худшем — якорь залипнет, что крайне опасно.
anHtvcsas&g 0anHtvcsas&g 0яяK7QK7Q2)2)
anHtvcsas&g 0
anHtvcsas&g 0
я
я
K7Q
K7Q
2)
2)
Рис. 7.14. Замедление при возврате благодаряшунтиров анию катушки. К примеру 7.21
Замедление зависит от активного сопротивления гильзы. Поэтому температура окружающей среды играет большую роль. Известны случаи нарушений в работе устройств, отрегулированных летом, с наступлением сильных морозов (реле работали в неотапливаемых помещениях).
Схемные способы получения замедления при возврате иллюстрируем примерами 7.21—7.23.
Пример 7.21Пример 7.21
Пример 7.21
Пример 7.21
На рнс. 7.14,〃 показана схема, применяющаяся, если нужно получить замедле-
ние только при возврате, нс замедляя срабатывания. В схеме применено быстродействующее (без гильзы) реле К1、включаемое и отключаемое контактом K1Q - аппарата, начинающего и прекращающего действие. Параллельно катушке присоединен резистор RL На рис. 7.14,〃 красными цифрами 1-3 показаны места включения осциллографических гальванометров (шлейфов — термин употребительный, но он устарел); этими же цифрами на рис. 7.14,г обозначены кривые, иллюстрирующие результаты осциллографирования.
Чем сопротивление резистора R1 меньше, тем замедление больше. В пределе катушка закорачивается контактом K2Q, как показано на рис. 7.14,6. При этом необходимо ввести в схему резистор R2 для предотвращения короткого замыкания. Закорачиванию катушки соответствует наибольшее замедление.
Характер зависимости замедлений при срабатывании и возврате иллюстрирует рис. 7.14,0. На нем по горизонтальной оси отложены не абсолютные, а относительные значения сопротивлений, т. е. отношение сопротивления At резистора R1 к сопротивлению Ао катушки реле.
В резисторе R1 при длительном включении расходуется энергия: он нагревается. Поэтому часто вместо резистора применяют полупроводников ып диод VI (рис. 7.14,6). который включен так, что пропускает ток только при размыкании цепи реле.
Обратимся снова к рис. 7.14,г. На нем показано: а) сколько времени замкнут контакт K1Q (желтая площадка на верхней строке) ： б) изменение тока в катушке, причем штриховой линией обозначено, как изменялся бы ток при отсутствии резистора &; в) ток в резисторе R1. В момент размыкания цепи ток, проходивший через резистор при замкнутом контакте K1Q, прекращается, но возникает ток
обратного направления. Он поступает в катушку (красная стрелка на рис. 7」4,〃)， проходит в ней в том же направлении и, следовательно, поддерживает магнитный поток, благодаря чему получается замедление при возврате. Этот ток вызван энергией, накопленной катушкой и освободившейся при размыкании ее цепи. Когда энергия исчерпывается, т. е. переходит в теплоту и рассеивается, ток прекращается; г) сколько времени замкнут контакт реле К1 в цепи лампы НЫ. На рис. 7.14,2 % — время возврата (обратное замедление).
П редупреждение. Присоединение параллельно катушкам реле резисторов (диодов) — распространенный приём гашения коммутационных перенапряжений, применяемый для защиты контактов от подгорания (подробнее см. пример 7.31). Но при этом возникает "лишнее" замедление, далеко не всегда допустимое.
Пример 7.22
Еще один прием схемного получения замедления при возврате иллюстрирует рис. 7.15,〃. При размыкании контакта K1Q конденсатор С1 разряжается на ка- тушку реле, и благодаря энергии, накопленной в конденсаторе при включении, якорь реле в течение некоторого времени удерживается притянутым.
Резистор RI: а) ограничивает зарядный ток в момент включения, предотвращая тем самым повреждение контакта K1Q. Дело в том, что незаряженный конденсатор —это практически короткое замыкание; б) дает возможность не слишком быстро расходовать энергию, накопленную конденсатором, иными словами, дает возможность устанавливать необходимое замедление; в) обеспечивает апериодическое течение разряда конденсатора, что необходимо при неблагоприятных
anHDgiqE 唁吕anHDgiqE 唁吕ВремяВремя七R七REadgmoqEadgmoq2)2)99Рис. 7.15. Замедление при возврате с помощью конденсаторов. К примерам 7.22 и 7.23 соотношениях между индуктивностью реле и емкостью конденсатора.
anHDgiqE 唁吕
anHDgiqE 唁吕
Время
Время
七R
七R
Eadgmoq
Eadgmoq
2)
2)
9
9
Этот важный и сложный вопрос требует пояснений. С этой целью рассмотрим сначала рис. 7.15,6. На нем красным показаны осциллограммы 1—3. При замыкании контакта (точка 7) : а) быстро заряжается конденсатор (точка 2): зарядный ток прекращается, но конденсатор остается заряженным; б) срабатывает реле К1 (точка 3) : его контакт (на рисунке не показан) замыкается — точка 4.
Контакт K1Q размыкается (точка 5), накопленная в конденсаторе энергия начинает разряжаться (точка 6), а это значит, что в контуре конденсатор — катушка (см. на рис. 7.15,〃 синюю стрелку) возникает ток (см. участок кривой 3 между точками 6 и 7 и его зеркальное изображение на осциллограмме 2).
Так должны протекать явления, задуманные составителем схемы. И они действительно так протекают, н о при условии, что сопротивление цепи R (оно складывается из сопротивления катушки Rq и сопротивления & резистора R1) значительно больше, чем
где £где £индуктивность реле,индуктивность реле,a Ci — емкость конденсатора С/. При соблюдении этого условия (т. е. если R > > 2 / g ) имеет место апериоди
где £
где £
индуктивность реле,
индуктивность реле,
ческий разряд конденсатора. Иными
словами, ток в контуре катушка—кон
денсатор спадает плавно, не переходит
через нуль, т. е. происходит именно то, что
требуетсяОднакотребуетсяОднако(см. на рис. 7.15Q кривую 2). если R < 2 / — , возникает
требуется
Однако
требуется
Однако
затухающий колебательный
Рнс. 7.16. Биметаллические реле времени.К упражнению 7.9
процесс (рис. 7.15,г), во время которого реле успевает после отпускания (точка 8) еще несколько раз (в нашем примере 4 раза) ложно сработать: на нижней горизонтальной линии ясно видны четыре "лнш- нме" желтые площадки, указывающие на то, что контакт реле замкнут. Отсюда следует важный вывод. Он состоит в том, что прежде чем применять замедление с помощью конденсатора, нужно проверить, исходя из конкретных параметров, не возникнут ли
колебания. А если они вероятны, то и х следует предотвратить включением резистора R1, обладающего достаточно большим сопротивлением.
Пример 7.23
В устройствах, требующих стабильных временных параметров, как, например, во время-импульсных системах телемеханики, применяется замедление по схеме рис. 7.15,в. Замечательно в ней то, что время полного заряда конденсатора С2 практически равно времени срабатывания реле, и, следовательно, если реле сработало, то полный запас энергии для замедления безусловно накоплен. Кроме того, на стабильность замедления (начиная с некоторого минимума, определяемого временем срабатывания реле) не влияет длительность импульсов, поступающих на реле, т. е. эта схема стабильна во времени.
Заметим: работа схем с конденсаторами практически не зависит от температуры.
Обратите внимание на ,5лиш- ний" резистор R3. Он необходим для того, чтобы перед каждым следующим замыканием контакта K1Q конденсатор С2 полностью разрядился.
Биметаллическое реле времени. На рис. 7.16,д показан эскиз телефонного реле, на котором установлена так называемая т е рмогруппа — простое, дешевое биметаллическое реле времени, с помощью которого можно получить выдержку времени до 3 с. Выдержка времени ограниченно стабильна, так как она зависит от температуры окружающей среды, но во многих случаях это не имеет значения.
Термогруппа работает следующим образом. Когда включают нагревательную обмотку (выводы 26—28), навитую на биметаллическую пластину (вывод 27), она
через несколько секунд нагревается и изгибается. При этом контакт с выводами 25—27 размыкается, а затем, через некоторое время, контакт 27—29 замыкается. Иллюстрируем применение термогруппы, выполнив упражнение 7.9.
Упражнение 7.9Упражнение 7.9
Упражнение 7.9
Упражнение 7.9
В схеме на рис. 7.16,6: K7Q контакт, при замыкании которого схема начинает работать; КТ — нагревательная обмотка и контакты термогруппы; К7 — промежуточное реле, на котором в нашем примере установлена термо группа (см. эскиз на рис. 7.1 6,g) ; R1 регулируемый, a R2 ~ постоянный резисторы. Контакты реле К7 11-12-13 и К1 31-32 используются в схемах сигнализации, управления и для других целей.
Требуется прочитать схему, для чего целесообразно построить диаграмму взаимодействия и ответив на вопросы: 1. Как (в каком порядке) построена диаграмма? 2. Для чего служит резистор R1? В каком положении его подвижного контакта реле имеет наибольшую и наименьшую выдержку времени на срабатывание реле К/? 3 Зависит ли время возврата реле К1 от положения подвижного контакта R1? 4. Для чего служит резистор R2? 5. Контакт КТ 29-27 присоединен к "плюсу”，а контакт КТ 27-25 - к "минусу". Мсжд》 ними нет сопротивлений. Что же предотвращает короткое замыкание? 6. Как усгановить взаимное соответствие между эскизом на рис. 7.16,а, схемой (рис. 7.16,6) и диаграммой (рис. 7.16,в) ? Что обозначают красные и черные цифры,) 7. Чему должна быть равна продолжи тел ьность £【？ Что произойдет, если это время сократится и станет меньше времени, пропорционального отрезку /2 Как будет работать схема, если время『2 будет больше времени 7-5? 8. Почему из схемы нельзя исключить цепь 3, ограничившись цепью 2?
ОтветыОтветы
Ответы
Ответы
При построении диаграммы исходят из требования стандарта изображать схему в том положении, когда на нее еще не подано напряжение и не действуют внешние силы. Следовательно, до подачи на схему питания все ее части находятся
именно в том положении, в котором они изображены. В нашем случае цепи 1—3 разомкнуты, так как в них введены разомкнутые контакты K1Q, АТ 29-27 и К1 23-24 соотвстственно. Далее рассматривают схему и происходящие в ней явления фиксируют на диаграмме (рис. 7.16,в):
замыкается контакт К! Q в цепи I (точка 7) и включает нагревательную обмотку КТ. В результате биметаллическая пластина нагревается и начинает изгабаться;
в цени 2 замыкается контакт КТ 29-27 (точка 2): срабатывает реле К1 (точка 3), Реле К1 по цепи 3 самоблокируется через резистор R2, поэтому ток в катушке реле уменьшается；
контакт К1 2/-22 размыкает цепь 2 обмотки К7\ поэтому биметаллическая пластина начинает остывать, благодаря чему контакт КТ 29-27 размыкается;
контакт КТ 27-25 замыкается (точка 4, цепь 3), закорачивает катушку К1: реле К1 возвращается в исходное положение;
контакт К/ 23-24 размыкается, а контакт К1 21-22 (точка 5) замыкается; схема приходит в исходное положение и готова к повторению действия.
Сноски со стрелками от точек 3 и 5 дают возможность построить диаграммы работы контактов реле К! 11-12,12-13 и 3/-32
Резистор RI регул и ровочный. С его по мощью при настройке реле измеряют силу тока в нагревательной обмотке и, следовательно, иро- допжительность изгибания биметаллической пластины. В нижнем положении подвижного контакта резистора R1 пластина изгибается быстрее, реле К1 быстрее срабатывает.
Время возврата от положения подвижного контакта резистора R1 ис зависит. В любом случае оно определяется iгродолжительностью остывания биметаллической пластины о т одной и той ж е температуры (при которой она полностью изогнулась) до температуры окружающей среды.
Резистор R2 предотвращает короткое замыкание в цепи 3, в то время когда контакт К1 23-24 еще замкнут, а контакт КТ 27-25 уже замкнулся. На диаграмме это соответствует точке 4.
Контактная группа 25-27-29 переключающая ее устройство аналогично группе, изображенной на рис. 7.17,в
Как следует из предыдущего (см. рис. 4.6,а), цифры слева (в нашем примере красные) это номера мест (рядов) контактных групп на реле, если считать с монтажной сто
роны (сзади) слева направо (см. схематическое расположение групп, показанное на рис. 7.16,г).
Цифры справа (черные) -номера (^этажи'*) пл астин в группах, считая снизу. В итоге сочетания красных и черных цифр образуются условные номера выводов, например 32 — вторая снизу пластина в третьем ряду; 13 —третья снизу пластина в первом ряду. Именно по этим условным номерам вьшодов устанавливается взаимное соответствие между эскизом, схемой и диаграммой.
Продолжительность f i должна быть не менее времени 1-3, но не более 1-4. Если / j меньше 1-2, то нагрев КТ прекратится еще до замыкания контакта КТ 29 27, а это значит, что реле К1 не сработает. Если г? больше 7-5, то действие повторится. Например, при f? = 30 мин контакт КТ 12-13 полчаса будет посылать импульсы (отрезок 3-5), разделенные паузами (отрезок 5~3). Времена 3-5 и 5-3 в общем случае не равны.
Контакты тепловых реле переключаются медленно, из-за чего контактное нажатие в них нарастает постепенно. Поэтому они могут работать только на замыкание, причем после первого же замыкания контакт необходимо разгрузить, иначе он подгорит. Кроме того, реле, управляемое контактом теплового реле, будет дребезжать, что совершенно недопустимо. Такие явления были бы при наличии в схеме только цепи 2. Их предотвращает ^цепь разгрузки" 3.
Заметим здесь же, что контакты тепловых реле, предназначенных для частых переключений (например, в холодильниках, регуляторах температуры и т. п.), переключаются мгновенно, например с помощью промежуточного рычага и пружины, которая быстро переключает контакт, несмотря на медленные изменения температуры. В других конструкциях использован постоянный магнит: когда к нему приближается контакт, магнит притягивает биметаллическую пластину, что обеспечивает быстрое замыкание. При остывании биметаллической пластины контакт некоторое время остается замкнутым (за счет силы магнита), а затем быстро размыкается.
Одним словом, прежде чем оценивать эксплуатационные свойства схемы, нужно отдать себе отчет в том, быстро или мед-
Рис. 7.17. Специальные контактные группы, обеспечивающи е заданную последовательность переключенийРис. 7.17. Специальные контактные группы, обеспечивающи е заданную последовательность переключений
Рис. 7.17. Специальные контактные группы, обеспечивающи е заданную последовательность переключений
Рис. 7.17. Специальные контактные группы, обеспечивающи е заданную последовательность переключений
ленно переключают контакт реле в конкретном случае.
Специальные контактные группы весьма распространены. Рассмотрим пример.
Нижний контакт 7-2 замыкается раньше верхнего 34 (рис. 7.17,〃). Раньше замыкается контакт 7-2, а затем — 2-3 (рис. 7.17,6). Различие между этими контактными группами состоит в том, что
контактная группа на рис. 7.17,〃 переключает две независимые цепи (раздельные контакты), а цепи, переключаемые контактной группой рис. 7.17,6, обязательно связаны.
Раньше размыкается нижний контакт 7-2, а затем замыкается верхний 2-3 (рис. 7.17,6) Такой контакт называется п е р е к л ю ч а ю щ и м. Его особенность состоит в том, что оба контакта (верхний и нижний) никогда не бывают одновременно замкнуты.
Раньше замыкается контакт 1-3,
а затем размыкается контакт 2-3 (рис. 7.17,г). Такой контакт в отличие от переключающего обеспечивает б е з- обрывное переключение; его нередко называют мостящим.
Принципиальная особенность рассмотренных контактных групп заключается в том, что в них временные зависимости, т. е. очередность переключений, достигаются 〃 притом весьма надежно простейшим способом, г. е. без каких-либо специальных мер.
Использование основного процесса для создания необходимой выдержки времени. Создавая схемы автоматики, естественно, стремятся к их упрощению, удешевлению и ускорению действия. Все три задачи в ряде случаев успешно решаются, если для создания необходимых замедлений используется время, затрачиваемое на совершение автоматизируемого процесса, вместо того, чтобы применять специальные реле для создания вьщержки времени.
Пример 7.24
Работа компрессора продолжается ровно столько времени — не больше и не меньше — если он автоматически включается при снижении давления в резервуаре н автоматически отключается, как только давление достигает заданного значения.
Пример 7.25
Железнодорожный путь разделяют на участки, ограждая каждый из них светофором. Если участок занят, то в светофоре перед ним горит красный сигнал. Но как только участок освободитсн, красный сигнал автоматически переключается на зеленый. Можно, конечно, рассчитать, сколько времени поезд находится на участке, и на
этом основании с помощью реле времени осуществлять переключения. 11о такое решение крайне опасно. Дело в том, что поезд по какой-либо причине может задержаться на участке, а реле времени независимо от этого включит зеленый сигнал.
Рассмотренные примеры (а их можно продолжать без конца) подчеркивают весьма ценное свойство распространенного приема —обеспечивать переменную по времени выдержку времени в зависимости от течения процесса и притом минимально необходимую.
3. Свойства и основные областиприменения различных способовсоединений
Соединения катушек. В схемах нередко приходится иметь два повторителя одного н того же аппарата К1 (рис. 7.18,а—в), причем один из них 7 должен действовать быстро, а другой 2 с замедлением. Эти повторители могут быть включены по одной из трех схем. Но, как показывают помещенные рядом со схемами диаграммы, на которых желтые прямоугольники обозначают, что контакт замкнут, эти схемы обладают различными свойствами.
Так, в схеме на рис. 7.18,〃 цепи реле не связаны: каждая из них управляется отдельным контактом ^7 и 7. Следовательно, катушки ие могут оказывать друг на друга влияния, что благоприятно. Замедление равно %. Однако если контакт в цепи повторителя по какой-либо причине, например из-за загрязнения, не замкнется, то повторитель не включится и, следовательно, цепи, которые он должен переключить, останутся в прежнем положении. Получится "автоматика наполовину,\ а это в лучшем случае приведет к отказу, а в худшем — к неправильным и, быть может, опасным действиям.
Чтобы исключить этот недостаток, оба реле включают через один общий контакт — рис. 7.18,6. Но теперь катушки оказываются связанными, из-за чего после размыкания контакта в их контуре возникает ток, который может изменить времена возврата. В результате реле 7 получит замедление 厶(по сравнению со схемой рис. 7.18,〃)， а реле 2 возвратится быстрее на время t2. Все зависит от соотношения параметров. По аналогии с механикой здесь имеют место явления, как при соударении упругих шаров: в зависимости от их масс шары после соударения могут изменить скорости и даже обменяться скоростями.
В схеме на рис. 7.18,6 обе катушки управляются общим контактом, благодаря чему контур, их связывающий при размыкании, не образуется. Это хорошо. Но требуется либо двойное напряжение (20, либо катушки на напряжение。2, и, кроме того, их сопротивления должны быть одинаковы. Заметим, что при последовательном соединении катушек может измениться постоянная времени цепи и, следовательно, изменится время срабатывания. Этот вопрос рассмотрен в примере 7.18.
П редупреждение. В рассматриваемых схемах предполагается электромагнитное (см. рис. 7.13), а не механическое (часовой механизм, двигатель с редуктором, маятник и т. п.) замедление.
Особый случай рассмотрен на рис. 7.18,г. Здесь параллельно соединены катушки 3 и 4 двух аппаратов со значительной разностью индуктивностей. Например, индуктивность реле 3 значительно меньше индуктивности включающего электромагнита 4 автоматического выключателя с дистанционным управлением. При таких неблагоприятных соотношениях после размыкания контакта К1 энергия, накопленная электромагнитом 4、разряжаясь на катушку реле 3, замедлит его отпускание на вре
мя ，з： реле возвратится не раньше (как предполагал составитель схемы), а после электромагнита 4, так как 巧 Аг” Недопустимые последствия рассмотренного явления приведены в примере 8.10.
Реле 5 на рис. 7.18Q включает повторитель —реле 6, а он, в свою очередь, повторитель 7. Если у реле 5-7 по пять контактов, то всего в схеме можно использовать 13 контактов (4 + 4 + 5). Но нужно иметь в виду, что реле 6 запаздьгвает относительно реле 5 на время /6, а реле 7 — на время /5.
Особенность аппаратов переменного тока состоит в том, что их катушки потребляют большой пусковой ток (при опущенном якоре полное сопротивление Z в несколько раз меньше, чем при притянутом). Затем ток автоматически снижается в 4—10 раз. Если же аппарат переменного тока 9 используют в сети постоянного тока, то таких же соотношений мевду пусковым и рабочим токами достигают с помощью экономического резистора R3 (рис. 7.18,е). Дело в том, что при отпущенном якоре резистор закорочен размыкающим контактом управляемого аппарата, а после его срабатывания резистор вводится в цепь катушки. Этот же прием используют при большой контактной нагрузке. В этом случае катушку включают при повышенной плотности тока, т. е. при закороченном резисторе. Но когда аппарат уже сработал, плотность тока автоматически снижается до допустимого значения, так как после размыкания контакта, шунтирующего резистор, он оказывается введенным в цепь катушки.
Иногда, чтобы подобрать необходимые параметры, приходится в цепь реле 8 вводить дополнительный резистор R2 (рис. 7.18,е).
Двухобмоточное реле быстро срабатывает при включении сильной обмотки, а затем само блокируется через значительно более слабую обмотку. Это дает большую
длительное время включенных реле. Применяя двухобмоточные реле, надо иметь в виду следующее: а) в схемах с самоблокировкой направления магнитодвижущих сил (МДС) обеих обмоток должны быть согласованы; б) меищу включением слабой обмотки и отключением сильной разрыв во времени недопустим. Это требование может быть успешно выполнено с помощью контактной группы, которая изображена на рис. 7」7«. Группа на рис. 7.17,в
для этой цепи непригодна; в) если двухобмоточное реле отключают не путем размыкания цепи, а противовключением, то МДС обеих обмоток должны быть примерно одинаковы. Кроме того, после возврата реле цепи обеих обмоток необходимо одновременно разомкнуть.
Одним словом, даже такой обычный вопрос, как совместное включение двух реле, не так прост, как представляется.
Рис. 7.19. Свойства типичных соединений контак-- тов, диодов резисторов и конденсаторовРис. 7.19. Свойства типичных соединений контак-- тов, диодов резисторов и конденсаторовСоединения контактов (рис. 7.19,〃). Полезно руководствоваться следующими общими положениями.
Рис. 7.19. Свойства типичных соединений контак-- тов, диодов резисторов и конденсаторов
Рис. 7.19. Свойства типичных соединений контак-- тов, диодов резисторов и конденсаторов
3 амы кающие контакты разных аппаратов / и 2 соединяют: а) параллельно (/), если нужно, чтобы при срабатывании цепь замыкалась раздельно любым из них (ИЛИ), а при возврате размыкалась совместно всеми контактами (И); б) последовательно (/>), если нужно, чтобы цепь при срабатывании замыкалась совместно всеми контактами (И), а при возврате размыкалась раздельно любым из них (ИЛИ).
Размыкающие контакты разных аппаратов 7 и 2 соединяют： а) параллельно (〃)， если нужно, чтобы при срабатывании цепь размыкалась со
вместно всеми контактами (И), а при возврате замыкалась любым из них (ИЛИ); б) по следовательно (Ш), если нужно, чтобы цепь при срабатывании размыкалась любым контактом (ИЛИ), а при возврате замыкалась совместно всеми контактами (И).
Контакты одного и того
же аппарата соединяют параллельно, если длительный ток в цепи больше длительного тока, допускаемого каждым контактом. Надо, однако, иметь в виду, что переходные сопротивления соединяемых параллельно контактов, как правило, не равны, из-за чего токи распределяются не строго поровну.
Контакты одного и того
ж е аппарата соединяют последовательно, чтобы облегчить размыкание цепи: дуга дробится на части, на каждую из них приходится меньшее напряжение, что способствует гашению.
Соединения резисторов (рис. 7.19,в). При параллельном соединении п резисторов складываются их проводимости. Следовательно, эквивалентная про- 1丄 1
водимость ——=——+——+ ... +——,где г п ，2石
‘1,夕2，…，方—сопротивления резисторов. При параллельном соединении двух резисторов с сопротивлениями 后 и г2 экви
валентное сопротивление г =. Оно
『1 +，2
в любом случае меньше наименьшего из соединенных сопротивлений.
При последовательном соединении сопротивления складываются『=『1 +，2 + • •-
…+ %•
Соединения конденсаторов (рис. 7.19,г). При параллельном соединении емкости Ci и С? складываются: эквивалентная емкость равна их сумме При последовательном 1 соединении эквивалентная емкость = 1
последовательно соединить два конденса
тора с емкостями & "2, то эквивалент-
Рис. 7.20. Соединения в установках трехфазного переменного тока
ная емкость С = 9 c*- . Соединив, напри-
Q + C2
мер, параллельно два конденсатора емкостью 10 и 15 мкФ, получим 25 мкФ. При последовательном соединении этих же конденсаторов емкость будет 6 мкФ.
Соединение диодов (рис. 7.19,6). Нужно иметь в виду, что вольт-амперные характеристики различных экземпляров диодов VI и V2 имеют большой разброс, из-за чего токи между параллельно соединенными диодами распределяются неравномерно. При последовательном соединении диодов к каждому из них параллельно присоединяют резисторы R1 и R2. Эти резисторы выравнивают обратные напряжения, приходящиеся на каждый диод, предотвращая их пробой. Присоединение резисторов для
защиты диодов от пробоя — не единственный способ защиты диодов от пробоя, но этот вопрос не относится к теме книги.
Соединения в установках трехфазного тока (рис. 7.20). На рис. 7.20,〃 лампы, соединенные в звезду, включены на фазные напряжения. В нейтральном проводе N предохранителя нет и он недопустим. Дело в том, что при отсутствии нейтрального провода (или перегорания предохранителя, ошибочно установленного в нейтральный провод) неравномерность нагрузки фаз приведет к перераспределению напряжений между лампами; одни лампы будут светить тускло, другие могут даже перегореть.
Соединение к о нденсаторов в звезду показано на рис. 7.20,6. Емкости конденсаторов одинаковы; в противном
случае потребовался бы нейтральный провод.
При соединении в звезду обмоток д в и г а т е л е й (рис. 7.20,6)безразлично, что объединять в нейтральную точку: начала обмоток между собой или их концы.
Соединения в треугольник ламп, конденсаторов и двигателей показаны на рис. 7.20,г—е соответственно.
Трансформаторы соединяют в звезду, треугольник или зигзаг несколькими способами. Один из них иллюстрирует рис. 7.20,лс, где обе обмотки ВН (высшего) и НН (низшего) напряжения соединены в звезду и образуют группу соединений У/Ун^0 [обмотки ВН соединены в звезду (У), НН в звезду с выведенной нейтралью (Ун), сдвиг фаз между напряжениями одноименных фаз ВН и НН 0° ].
В другом примере (рис. 7.20,з) обмотка ВН соединена в звезду (У), обмотка НН — в треугольник (Д). В данном случае получилась группа У/Д-5, т. е. со сдвигом фаз между напряжениями одноименных фаз ВН и НН 5х30° = 150°. При соединении обмоток трансформаторов (в отличие от соединений обмоток двигателей) далеко небезразлично, что с чем соединять (концы, начала) и в какой последовательности выполнены соединения. Это объясняется тем, что большинство трансформаторов питает потребителей параллельными группами. А параллельно можно соединять только те трансфо рматоры, которые имеют одинаковые группы соединения. В противном случае возникнет тяжелейшее короткое замыкание. Образно говоря, параллельное включение двух трансформаторов с разными группами соединений равно- • сильно пуску навстречу двух поездов по одному пути. Существуют двенадцать различных групп соединения.
Что происходит при переключении со звезды в треугольник и обратно в наиболее распространенных случаях. 1. При переключении со звезды в треугольник обмо
ток генераторов или вторичных обмоток трансформаторов напряжение в сети понижается в 1,73 раза, например с 380 до 220 В. Мощность генератора и трансформатора остается такой же. Ток в линейных проводах возрастает в 1,73 раза.
При переключении обмоток генераторов с треугольника в звезду происходят обратные явления, т. е. линейное напряжение в сеги повышается в 1,73 раза, например с 220 до 380 В, токи в линейных проводах уменьшаются в 1,73 раза.
При переключении ламп со звезды в треугольник (при условии присоединения к той же сети, в которой лампы, включенные звездой, горят нормальным накалом) лампы перегорят
При переключении ламп с треугольника в звезду (при условии, что лампы при соединении в треугольник горят нормальным накалом) лампы будут давать тусклый свет.
Все сказанное о лампах относится к резисторам, электрическим печам и тому подобным электроприемникам.
При переключении двигателя с треугольника в звезду мощность его снижается примерно втрое. И наоборот, если двигатель переключить со звезды в треугольник, мощность резко возрастает, но при этом двигатель, если он не предназначен для работы при данном напряжении и соединении в треугольник, сгорит.
Получение заданнойпоследовательности действий.Блокировочные зависимости
Рассмотрим типичные приемы, с помощью которых: а) достигают запрещения опасных и разрешения безопасных действий; б) обеспечивают заданную последовательность действий; в) автоматически связывают процессы, выполнение которых необходимо для получения определенного
построена элек- разъединителей: если масляный исправна схема.построена элек- разъединителей: если масляный исправна схема.
построена элек- разъединителей: если масляный исправна схема.
построена элек- разъединителей: если масляный исправна схема.
результата, например для включения какого либо агрегата, пуска механизмов поточно-транспортной системы и т. п.
Пример 7.26
В упражнении 5.3 показано, как надо включить лампу безопасности, установленную в камере масляного выключателя, из которой не видны ограждающие выключатели разъединители. Лампа погашена, если хотя бы один из разъединителей включен, а также если неисправна схема. Это типичный пример запрещения (лампа не горит) и разрешения (лампа горит) входить в ка
меру.
На таком же принципе тромагнитная блокировка замок можно открыть, выключатель отключен и
Пример 7.27
Изменение направления вращения (реверсирование) двигателя осуществляется путем "перекрещивания” фаз с помощью двух магнитных пускателей. Один из них присоединяет к двигателю фазные провода в порядке Л, В, С, другой — в порядке А, С, В. Оба пускателя одновременно включать нельзя (такое включение равносильно короткому замыканию между фазами В и С); оно предотвращается взаимной блокировкой пускателей. Блокировка состоит в том, что в цепь катушки пускателя ''Впе- ре只"введен размыкающий вспомогательный контакт пускателя "Назад”, и наоборот.
Пример 7.28
В упражнении 5.4 рассмотрена структура блокировочных зависимостей между меха
низмами, образующими транспортную цепь. В данном случае благодаря блокировке между пускателями пуск механизмов возможен только в строго определенной последов ательности. Если же какой-либо механизм остановился, то немедленно для предотвращения завала останавливается механизм, подающий на него материал.
Блокировка в данном случае осуществляется не через вспомогательные контакты магнитных пускателей, а с помощью реле скорости: последующий по технологическому потоку механизм может быть пущен лишь при условии, что предыдущий не только включен, но и достиг заданной скорости.
Задание определеннойпоследовательности действий
Задать определенную последовательность действий можно несколькими способами. Один из них состоит в использовании программных реле, к контактам которых в определенном порядке присоединяют цепи управления. А контакты настраивают на замыкание и размыкание с необходимыми интервалами. Пример такого решения приведен в упражнении 5.8.
Другой способ в общих чертах состоит в преднамеренном связывании цепей управления, благодаря которому без каких-либо программных аппаратов можно (и притом в минимально необходимое время) осуществить переключения. Персонал, например, включает только первый механизм. Когда его разгон завершится, что зафиксирует реле скорости, оно без участия персонала включит второй. Его реле скорости, в свою очередь, включит третий и т. д.
Предупреждение. На самом деле это значительно сложнее: нужно, чтобы цепи бьши связаны только в режиме автоматического управления, нужно обеспечить нулевую защиту и т. п. К этим важным вопросам мы еще вернемся в гл. 9.
Пример 7.29
Чтобы включить агрегат, необходимо выполнить следующее. 1. Измерить температуру в масляном баке. 2. Если температура слишком низка (из-за чего масло недопустимо вязкое), надо включить подогреватель. 3. Когда температура достигнет заданного значения — подогреватель следует отключить. 4. Если температура слишком высока (т. е. не может обеспечить достаточное охлаждение), необходимо включить охладитель. 5. Когда температура достигнет заданного значения, охладитель следует отключить. 6. Включить масляный насос. 7. Когда давление масла в охлаждающей системе достигнет заданного, нужно включить двигатель привода.
Здесь рассмотрен случай пуска несложного агрегата. Его можно выполнить следующими четырьмя способами.
Первый с п о с о б пригоден только при ремонтных работах, для опробования механизмов. Это так называемое ремонтное управление. Однако и здесь есть ограничения :нельзя, например, включать двигатель, если не обеспечена смазка.
Второй способ предусматривает автоматический контроль за температурой и давлением смазки, но все переключения выполняются персоналом, который руководствуется показателями термометра и манометра. Этот способ неполноценен: успех дела зависит от внимательности, квалификации и дисциплинированности персонала.
Третий способ. Вводится блокировка, благодаря которой: а) при слишком холодном масле не удается включить охладитель; б) при слишком горячем - невозможно включить подогреватель; в) при отклонении температуры масла от заданной попытка включить насос закончится неудачей; г) если давление масла
недостаточно, не удается включить двигатель. Одним словом, обеспечивает- ся технологически правильная последовательность действий. Переключения производит персонал, но свободу его действий (которые могли бы оказаться опасными) ограничивают блокировки.
Четвертый способ освобождает персонал от всех промежуточных действий — они выполняются автоматически. На его долю остается только подать импульс на включение первого элемента. Сигнал о включении агрегата (так как именно оно имеет оперативный смысл) поступает от последнего элемента, например от реле, контролирующего окончание разгона. Именно так поступают при автотелеуправлении .
Кодирование чрезвычайно широко распространено в электротехнике. Кодируются, например, телеграфные передачи: путем сочетаний пяти импульсов двух продолжительностей (короткий импульс — точка и длинный — тире) передаются все буквы, цифры и несколько специальных знаков. Кодируются номера телефонов на АТС, что дает возможность по двум проводам с помощью семи цифр вызвать любого из 10 млн. абонентов. В основу телемеханики положено кодирование и т. п.
Оставим в стороне эти специальные вопросы, а обратимся к простому примеру, чтобы пояснить существо дела, выполнив для этого упражнение 7.10.
Упражнение 7.10
На рис. 7.21 сверху показана панель с пятью кнопками /—5 н сигнальной лампой. Под ней изображена схема, состоящая из трех реле К1—КЗ、 электромагнита У4/, освобождающего защелку замка у входной двери, конечного выключателя S07, который размыкается, когда дверь открывают, и сигнальной лампы HL1. Снизу поме-
щена диаграмма взаимодеЙствия, соответствующая коду 253. Зелеными линиями показаны перемычки х-瓦 у-е, z—c, которые надо установить, чтобы замок можно было открыть при нажатии кнопок 2,5 м 3,
Рис. 7.21. Пример, иллюстрирующий один из приемов простейшего кодарования: чтобы открыть дверь, надо предвзрительно нажать кнопки, соответствующие коду. К упражнению 7.10
Требуется. 1. Прочитать схему и составить диаграмму взаимодействия. 2. Доказать, что при любой другой по следов ательности нажатия кнопок (235, 523, 352, 523, 325) замок не откроется. 3. Составить таблицу соединений зажн~ мов х, у, z с зажимами а—е, чтобы получить коды 451. 325. /23, 24J.
Ответы
В исходном положении дверь заперта. Следовательно, замкнут контакт SQ1, остальные контакты разомкнуты. Нажимают кнопку 2 (точка /) : срабатывает и самоблокируется реле К1 (точка 2) и подготавл ив ает цепь катушки реле К2. Нажимают кнопку 5 (точка 3) : срабатывает и само блокируется реле К2 (точка 4) и подготавливает цепь катушки реле КЗ. Нажимают кнопку 3 (точка 5): срабатывает и самоблокируется реле Ю (точка 6). Реле КЗ включает электромагнит YA1 (точка 7) и лампу HL1 (точка 8) : дверь открывается, конечный выключатель SQ1 размыкается, реле К1—КЗ возвращаются в исходное положение (точки 10—12). Электромагнит отпускает (точка ?3). Дверь закрьшают: конечный выключатель SQ1 замыкается. Схема приходит в исходное положение (точка /4).
Из схемы видно, что электромагнит включается контактом реле КЗ. Но оно может сработать только тогда, когда включено реле ^2, а реле К2 может сработать только после срабатывания реле К1. Следов ательно, раньше нужно нажать кнопку 2 сработает К1 и подготовит цепь реле К2; затем кнопку 5 - сработает К2 и подготовит цепь реле КЗ. Нажимать кнопки в другом порядке бессмысленно.
Код 457. Соединены: d-x, е~ у, a~z. Код 325. Соединены: c-xr b-y, e~z. Код 123. Соединены:«-х, b—y, c~z.
' Код 241. Соединены: b~x, d—у, a~z.
Защита от перегрева
В § 6.3 обращено внимание читателей на чрезвычайную опасность для электроустановок перегрева. А перегрев может возникнуть по многим причинам:
неправильный выбор электрооборудования без учета реальных условий его эксплуатации;
неудачное размещение электрооборудования, при котором не обеспечивается его нормальное охлаждение;
перегрузка сетей освещения из-за того, что потребители бесконтрольно могут включать более мощные лампы и бытовые электроприборы, чем предусмотрено проектом;
перегрузка сетей, питающих электродвигатели, и перегрев их обмоток при неполнофазных режимах, например при перегорании предохранителя в одной из фаз;
двигатель будет перегружен, если приводимый им механизм плохо механически отрегулирован, перекошен, нарушена его смазка;
перегрузки могут возникнуть в аварийных режимах, когда, например, отключается один из параллельно работавших трансформаторов и т. п.
В отличие от защиты от токов КЗ, необходимой всегда, защита от перегрузки (т. е. в конечном итоге от перегрева) требуется только в случаях, определенных ПУЭ. Не вдаваясь в детали - это не тема книги — обратим внимание читателей на основные приемы, используемые для защиты. От перегрузки могут защищать:
реле, которые отключают перегруженную линию тем быстрее, чем перегрузка больше. Реле, предназначенные для этой цели, имеют зависимую время-токовую характеристику. Это значит, что время срабатывания тем меньше, чем ток больше;
автоматические выключатели с тепловыми или комбинированными расцепителями. Тепловой элемент комбинированного расцепителя защищает от перегрузки, электромагнитный — от КЗ;
специальные тепловые реле, встроенные в магнитный пускатель, либо монтируемые отдельнс.
Не вдаваясь в детали, подчеркнем следующее:
автоматические включатели одних
исполнений имеют уставку, раз и навсегда заданную заводом-изготовителем. В других исполнениях уставка может регулироваться в довольно широких пределах. Это дает возможность уменьшить количество типоисполнений, что, конечно, желательно, но таит опасность загрубления защиты. Дело в том, что недостаточно квалифицированный персонал, получив возможность регулировать уставку, недопустимо загрубляет защиту, вместо того, чтобы привести механизм в порядок;
тепловые реле имеют сменные тепловые элементы с разными номинальными токами, например 7НОМ = 5; 6,3； 8; 10; 12,5; 16; 20 или 25 А. При этом завод- изготовитель реле оговаривает следующие условия его применения, например:
максимальный ток продолжительного режима может не более чем на 25% превышать номинальной ток теплового элемента, иначе он сгорит;
ток уставки реле должен быть равен номинальному току защищаемого двигателя или больше в пределах 5%;
должен быть запас на регулировку в обе стороны не менее двух делений регулятора. Регулятор имеет (в нашем примере) пять делений влево (минус) и пять делений вправо (плюс) от нулевой отметки шкалы. Каждое деление соответствует примерно 5% номинального тока теплового элемента.
Одним словом, если в схеме правильно показано включение тепловых реле, то из этого еще не следует, что защита от перегрузки обеспечена. Читающий схему должен расчетом проверить правильность ее выбора.
Пример 7.30
Пусть номинальный ток двигателя 6,5 А. Ближайшим к нему тепловым элементам ，номI 1 6,3 и /ном2 一 8 A соответ-
ствуют максимальные токи продолжительного режима 1,25 хбЗ -7,9 и i,25x8 = 10A, в обоих случаях большие, чем номинальный ток двигателя. Следовательно, первое условие выполняется (7,9 > 6,5 и 10 > 6,5).
При /ном1 = 6,3 А уставка может быть задана в пределах от 0,75x6,3 = 4,7 до 1,25x6,3 = 7,9 А, а при /Н0М2 =8 А в пределах от 0,75x8 = 6 до 1,25x8 = 10 А. В обоих случаях номинальный ток двигателя лежит в пределах возможных уставок (4,7 < 6,5 < 7,9 и 6 < 6,5 < 10). Следовательно, второе условие тоже удовлетворяется.
При /Н0М1 = 6,3 А регулятор должен быть установлен либо на нулевое деление (уставка 6,3 А), либо на одно деление правее (уставка 6,3 х 1,05 = 6,6 А). Запас на регулировку по два деления в каждую сторону имеется, следовательно, третье условие удовлетворяется. При /ном2 = 8 А третье условие не удовлетворяется ： регулятор нужно установить на предпоследнее деление влево (уставка 8x0,8 = 6,4 А), но при этом на регулировку остается только одно деление.
Нужно проверить, защищены ли сами тепловые элементы от повреждения токами КЗ, т. е. выполняется ли условие 'вставки < З'ном.злемента・
7・6・ Защита от коммутационныхперенапряжений.
Повышение коммутационнойспособности контактов
Как было объяснено в § 6.3, в электроустановках возникают перенапряжения внешние — грозовые и внутренние — коммутационные. От грозовых перенапряжений защита электроустановок ВН осуществляется с помощью разрядников, например вентильных. Их сопротивление зависит от приложенного напряжения. При
Рис. 7.22. Защита от коммутационных перенапряжений. Приемы искро- и дугогашенияРис. 7.22. Защита от коммутационных перенапряжений. Приемы искро- и дугогашенияноминальном напряжении сопротивление настолько велико, что не нарушает нормальной работы. Но при перенапряжении оно резко снижается, обеспечивая соединение пораженной линии с "землей”. На линиях НН, например на линиях связи, устанавливают простые, дешевые малогабаритные разрядники. В этой книге защита от грозовых перенапряжений не рассматривается этот специальный вопрос подробно освещен в литературе.
Рис. 7.22. Защита от коммутационных перенапряжений. Приемы искро- и дугогашения
Рис. 7.22. Защита от коммутационных перенапряжений. Приемы искро- и дугогашения
Коммутационные перенапряжения достигают сотен и тысяч вольт и, хотя действуют кратковременно, тем не менее опасны для изоляции. Кроме того, коммутационные перенапряжения, являясь причиной искро- и дугообразования, ухудшают
условия работы контаю ов. По этим причинам коммутационные перенапряжения необходимо гасить. Наиболее распространенные способы их гашения и искрогашения иллюсгрирует рис. 7.22.
На рис. 7.22,〃 контур из последовательно соединенных резистора R1 и конденсатора С1 включен параллельно защищаемому контакту, а на рис. 7.22,0 — параллельно источнику перенапряжений— катушке KL Последний вариант лучше, так как он обеспечивает защиту всех контактов, тем или иным способом связанных с катушкой. Кроме того, пробой конденсатора может привести к перегоранию резистора или предохранителей, что, конечно, плохо, но не может привести к замыканию рабочей цепи, как в схеме по рис. 7.22,。 (сопротивление резистора мало, его значение лежит в пределах 10—25 Ом).
Пример 7.32Пример 7.32
Пример 7.32
Пример 7.32
На рис. 7.22,6 показан разрядник FV1 (например, такой, какой применяется для грозозащиты ВЛ связи). Его искровой промежуток пробивается при 350—450 В, ограничивая перенапряжение этим значением. Существенными недостатками таких разрядников являются: малая надежность н нечеткое погасание; дуга, возникшая под действием перенапряжения, иногда продолжает гореть от сопровождающего тока /со пр при напряжении 110 В и даже ниже. Резистор R2 не может улучшить условия гашения, но ограничивает сопровождающий ток и предохраняет сам разрядник от повреждения и п ре дохрани тели от перегорания. Разрядники не требуют энергии от источников оперативного тока, что является их достоинством.
На рис. 7.22« показан резистор R3, называемый разрядным или гасительным, так как на него разряжается (в нем гасится) энергия перенапряжения. Значение сопротивления Аз разрядного резистора R3 может быть определено из соотношения R3J = t/доп, где / - ток, проходивший в цепи до ее размыкания; /。口 — допустимое перенапряжение.
Пример 7.31
Примем, что перенапряжение не должно превышать 4。口 = 600 В. Напряжение оперативного тока 115 В, сопротивление катушки (источника перенапряжения) 460 Ом. При этих условиях рабочий ток / = = 115:460 = 0,25 А. Тогда & х 0,25 二 600 В, откуда К з = 2400 Ом.
На рис. 7.22,0 вместо разрядного резистора включен диод VL В нормальном режиме ток через него не проходит, следовательно, он не потребляет электроэнергии и в этом смысле предпочтительнее разрядного резистора.
Коммутационная способность контактов, кроме рассмотренных выше средств искро-
гашения, повышается следующими приемами： а) параллельным соединением контактов, работающих в длительном режиме; б) последовательным их соединением для повышения разрывной способности. Вопрос о способах соединения контактов подробно рассмотрен выше (см. пояснения к рис. 7.19); в) применением магнитного дутья и деионной решетки (последнее только на переменном токе).
В схемах дугогашение, п редусмот- р е н н о е конструкцией аппарата, независимо от способа его реализации показано на рис. 7.22«.
Следует, однако, иметь в виду, что изображение на схеме дугогашения (рис. 7.22,е) отнюдь не означает, что оно будет эффективным. Читающий схему должен в этом убедиться, сопоставив условия работы цепи с требованиями завода -изготовителя. Эти требования, например, могут быть следующими: а) при токе, меньшем 25% номинального тока дугогасительной катушки, создаваемое ею магнитное поле недостаточно для гашения дуги; б) катушку нужно выбирать на ток примерно втрое больший, чем ток в размыкаемой индуктивной цепи. В противном случае возникнут значительные коммутационные перенапряжения из-за слишком быстрого гашения.
Контакт контактора без дугогашения способен размыкать ток 1,5 А. Контактор может быть укомплектован катушками на 1,5; 2,5; 10; 20 и 40 А. Фактический ток 6,5 А. Погасит ли дугу катушка на 40 А (ее с "запасом" выбрал составитель схемы) ? Не погасит, так как 6,5:40х 100 = = 16,2% <25%.
Катушка на 10 А мала (10:6,5 = 1,54 < < 3). Подходит катушка на 20 А, удовлетворяющая обоим условиям: а) 6,5:20х X100 = 32,5% >25% и б 20:6,5 >3.
「8
Техника чтенияи анализа схем
Основные сведения
Выше сообщены сведения о стандартных условных обозначениях (гл. 2 и 3), видах и типах схем (гл. 1), надписях на схемах (гл. 4) и таблицах переключений (гл. 5), нормативных и руководящих документах (гл. 6), распространенных приемах получения заданных результатов — замедления и ускорения, блокировочных зависимостях, защите от перегрева и коммутационных перенапряжений (гл. 7).
Изучая эти вопросы, мы, естественно, отдавали себе отчет в том, что изображено на рассматриваемых схемах, оценивали их свойства, выявляли ошибки и находили способы их устранения. Одним словом, читали и анализировали схемы. В результате накопился достаточный материал, чтобы систематизировать и развить полученные сведения. А для этого нужно установить:
что значит "прочитать схему";
что нужно знать, кроме условных обозначений, чтобы читать схемы;
что нужно знать на память и чего запоминать не следует;
какие задачи решают, анализируя схемы;
какими критериями руководствуются при анализе схем;
какими приемами пользуются при чтении и анализе схем.
Что значит прочитать схему
Прочитать схему — это значить почерпнуть из нее сведения, необходимые для выполнения определенной работы. Следовательно, читая расчетную схему, получают данные для составления схемы замещения. Читая схему замещения, узнают значения величин, которые нужно подставить в формулы для вычисления конечного результата расчета.
Пример 8.1Пример 8.1
Пример 8.1
Пример 8.1
Для определения тока КЗ в точке К составлена расчетная схема (рис. 8.1,〃). Она показывает соединение генератора G, реактора, трансформатора и ВЛ, т. е. тех элементов, параметры которых принимают в расчет при вычислении тока КЗ.
Читаем схему.
Ьй шаг. Определяем, какими именно сопротивлениями (активными, индуктивными, емкостными) нужно заменить элементы расчетной схемы. В данном примере генератор, реактор, трансформатор и ВЛ замещаются индуктивными сопротивлениями.
2-й шаг. Определяем, как нужно соединить замещающие сопротивления. В нашем примере ик нужно соединить последовательно.
Рис. 8.1. Расчетная схема (к примеру 8.1) и схемаРис. 8.1. Расчетная схема (к примеру 8.1) и схемазамещения (к примеру 8.2)замещения (к примеру 8.2)Рис. 8.2. Структурная схема установки автоматического управления освещением (к примеру 8.3)Рис. 8.2. Структурная схема установки автоматического управления освещением (к примеру 8.3)3-й шаг. Выбираем данные из расчетной схемы для вычислений значений замещающих сопротивлений.
Рис. 8.1. Расчетная схема (к примеру 8.1) и схема
Рис. 8.1. Расчетная схема (к примеру 8.1) и схема
замещения (к примеру 8.2)
замещения (к примеру 8.2)
Рис. 8.2. Структурная схема установки автоматического управления освещением (к примеру 8.3)
Рис. 8.2. Структурная схема установки автоматического управления освещением (к примеру 8.3)
4-й шаг. Выполняем заданную рабо- ту, т. е. рисуем после расчета схему замещения. Получается рис. 8.1,6.
Пример 8.2
Читаем схему замещения, которая изображена на рис. 8.1,6.
-й шаг. Выполняем заданную работу, т. е. выбираем значения величин, которые надо подставить в формулу для вычисления тока КЗ.
Пример 8.3
Читаем структурную схему установки автоматического управления освещением (рис. 8.2).
1-й шаг. Определяем, что обозначает 〃 для чего предназначен каждый элемент схемы. Так как на ней все элементы изображены прямоугольниками, то ответ на этот вопрос можно получить только из надписей, ру ко во дствуясь номерами элемен-
тов. Надписи обычно сводят в таблицу; в книге не приведена.
2-й шаг. Определяем, с какого эле- мента (1-го, 2-го …или 8-го) надо начинать рассмотрение взаимодействия. Для этого нужно решить, какова цель рассмат риваемой установки. Ответ на этот вопрос дают совместно наименование установки и таблица. Из наименования ясна цель: автоматически управлять освещением. Из таблицы следует, что освещать надо объект 8. Значит, с него и нужно начинать.
3-й шаг. Выполняем заданную работу, т. е. определяем систему взаимодействия элементов, руководствуясь стрелками на линиях, соединяющих прямоугольники (для облегчения изложения стрелки обозначены буквами а—з).
Освещенность объекта 8 фиксирует фоторезистор 1 (стрелка Q)и в виде какого-то сигнала поступает в устройство 3 (стрелка б). В него же поступает сигнал из задающего устройства 2 (стрелкав). В результате взаимодействия сигналов от 7 и 2 в устройстве сравнения 3 возникает сигнал, который через усилитель 4 поступает в катушку выходного реле 5 (стрелки гид). Реле управляет контактором б (стрелка е), который включает и отключает осветитель 7 (стрелка ж).
Рис. 8.3. Схема подстанции. К примеру В.4. П р им е ч а н и я: 1. В нормальном режиме отключены Q5 и QS1. 2. Линии № 37 и № 38 не отключать
Пример 8.4
На рис. 8.3 дана схема подстанции в таком виде, как она изображена на щите диспетчера (чтобы не затемнять схемы, на ней не показаны разъединители). Диспетчер должен прочитать схему, чтобы установить последовательность переключений, которые необходимо выполнить, чтобы вывести в ремонт линию № 1 и трансформатор 72, не перегрузив Г/ более чем на 15%.
-й шаг. Определяем, какие аппараты изображены на схеме и как они соединены.
Схема выполнена в стандартных условных обозначениях, поэтому, не прибегая к перечню элементов. легко определить, что QI - Q5 — выключатели высокого напряжения, Т1 и Т2 — трансфо рматоры, QF1 — QF6 — автоматические выключатели, QSJ — разъединитель. Шины 10 и 0,4 кВ секционированы.
2-й шаг. Выясняем положение (включены, отключены) аппаратов в нормальном режиме. Определить это по схеме нельзя, так как все аппараты согласно стандарту изображены отключенными. Поэтому приходится обратиться к примечанию 1 (примечания помещены в подписи к рис. 8.3), из которого следует, что секционные выключатель Q5 и разъединитель QS1 отключены. Выключатели QI Q4 肘 автоматические выключатели QF1 - QF6 включены.
3-й шаг. Выясняем нормальную схему питания электроприемников. Она явствует из результатов, полученных во 2-м шаге: линия № 1 через трансформатор Т1 питает электроприемники 1-й секции шин 0,4 кВ; линия № 2 через трансформатор Т2 питает электроприемники 2-й секции.
4-й шаг. Определяем, в каком положении должны быть аппараты, чтобы выполнить условия задания, т. е. питать электроприемники от линии № 2 через трансформатор Т1. Для этого, приняв линию № 2 за источник питания, нужно мысленно наметить путь от нее через трансформатор Т1 до обеих секций шин 0,4 кВ и заметить, какие аппараты встречаются на этом пути. Все аппараты Q2, Q5, Q3, QF1 и QS1 должны быть включены.
5-й шаг. Проверяем, не превысит ли нагрузка трансформатора заданных 15%. Для этого, определив по надписи на схеме мощность трансформатора (560 кВ-А), увеличиваем ее на 15% (560x1,15 = =644 кВ - А). Затем по надписям на схеме узнаем нагрузку шин (360 + 180 + 270 + + 270 = 1080 кВ А). Сравнивая найденные
значения, видим, что условие не выполняется, 1080 значительно больше 644 кВ А. Значит, часть электроприемников должна быть отключена.
6-й шаг. Определяем, какие зпектро- приемники могут быть оставлены в работе, чтобы нагрузка трансформатора не превышала 644 кВ-А. Для этого складываем в разных сочетаниях нагрузки линий № 37, 38, 47 и 48 и, сравнивая результаты сложений с 644 кВ-A, выбираем наиболее к ней близкие. Подсчет обнаруживает одинаковые результаты (630 кВ А) в двух вариантах： либо включены линии № 37 и 38, либо № 37 и 48.
7-й шаг. Выбираем из двух вариант тов один. Для этого надо обратиться к поясняющей надписи (к подписи к рис. 8.3) и попытаться найти в ней ответ на поставленный вопрос. Ответ содержится в примечании 2, где сказано: линии № 37 и 38 не отключать. Итак, включенными должны остаться автоматические выключатели QF3 и QF5\ выключатели QF4 и QF6 будут отключены.
8-й шаг. Определяем, в каком положении должны быть аппараты, чтобы вывести в ремонт трансформатор Т2. Должны быть отключены Q4 и QF2 и, конечно, соответствующие разъединители, не показанные на схеме.
9-й шаг. Определяем, в каком положении должны быть аппараты, чтобы вывести в ремонт линию № 7. Должны быть отключены Q7, выключатель на другом конце линии и, конечно, соответствующие разъединители.
10-й шаг. Выполняем заданную рабо- ту9 т. е. определяем последовательность выполнения переключений:
исходное положение: включены Q1 - Q4, QF1 - QF6, отключены Q5 и QS1\
в результате переключений будут включены: Q2, Q5, Q3, QF1, QS7, 0尸3,己乃；
по следовательно сть переключений: 1) включаем QSI; 2) включаем Q5 (убе
дившись предварительно в соблюдении условий, допускающих параллельную работу линий № 1 и 2; 3) отключаем QF4; 4) отключаем QF6\ 5) отключаем Q4; 6) отключаем QF2; 7) отключаем Q7; 8) отключаем разъединители и т. д.
Пример 8.5
Чтение принципиальной схемы рис. 8.4 имеет целью найти и устранить повреяоде- ние, из-за которого не включается выключатель Q3.
1 -й шаг. Определяем^ что изображено на схеме, не прибегая к перечню элементов. Это легко сделать, так как схема выполнена в стандартных условных обозначениях. Начинать надо со схемы главной цепи (рис. 8.4,q) . На ней видны выключатель Q3, трансформаторы тока ТА1 и ТА2 в фазах Л и С, к вторичным обмоткам которых присоединены токовые реле КА1 и КА2 соответственно. Следовательно, Q3 в цепях 1 и 2 — зто вспомогательные контакты привода выключателя, а КА1 и КА2 в цепях 4 н 5 — контакты токовых реле (рис. 8.4,6).
Далее рассуждаем так. Выключатель имеет привод с хдвумя электромагнитами: включающим и отключающим. Значит, на схеме следует искать обозначения электромагнитов (в позиционном обозначении обязательна буква У). Но таких обозначений на рис. 8.4 пять: Y3, YAI - YA4, а из них нужно выбрать два, относящиеся к приводу выключателя Q3 (так как именно этот выключатель не включается), и определить, какой из них является включающим, а какой отключающим. Этот вопрос помогают решить следующие безусловные факты: отключающий электромагнит потребляет небольшой ток и поэтому непосредственно включается в цепи управления (рис. 8.4,6). Включающий электромагнит питается от мощной магистрали (рис. 8.4,в) через кон-
8 кл, —— -^—
О —J.
Откл.
%3、Q3
КМЗ Y3
户SF1
ЗАЗ
8)
8970
FU1
吐
WFU3
КМ1 \ КМ2 \КМЗYA1 YA2 УАЗ
С"7
FUf
КА1
КА2
КТ1
^——
к [
\FU2 [
]FU3 [.
КМ1 \ КМ2 \ КМЗ
КМ4
YA4
КМ4
FU4
а)
3 3 л 3 后+ ^ ^ ^ _I \ <^ *^~>^~ц~\ 口 口 >^~
+ ШУ
SF1
7 Q3
I кмз т 4 SQ
—шд
Рис. 8.4. Схема управления выключателем. К при-меру 8.5
такты промежуточного контактора. Обмотка контактора питается от цепей управления. И действительно, на схеме в цепи / показана катушка контактора КМЗ、а в цепи 2 электромагнит Y3. Видимо, они именно те элементы, которые мы ищем.
Но как зто проверить?
Вспомним, что электромагниты привода
рассчитаны на кратковременный режим. Значит, чтобы они не сгорели, в цепь отключающего электромагнита должен быть введен замыкающий, а в цепь катушки промежуточного контактора — размыкающий контакты привода выключателя. Так и сделано в цепях 2 и 2.
Еще одно соображение подтверждает, что Y3 — это действительно отключающий электромагнит. К нему присоединен контакт реле времени КТ1, замыкающийся с вы-
держкой времени. Чтобы определить, что это за контакт, ищем катушку реле КТ1 и видим, что она включается контактами реле тока КА1 и КА2. Значит, реле КТ1 есть не что иное, как реле времени токовой защиты.
Наконец, цепь КМЗ замыкается переключателем SA3, когда его рукоятку поворачивают в положение 8“.，а цепь Y3 замыкается этим же переключателем, но в положении Откл. Рукоятка переключателя имеет самовозврат в нейтральное положение 0, что также подтверждает правильность сделанных предположений.
Итак, отключающий электромагнит Y3 найден. Чтобы найти включающий электромагнит, нужно искать цепь, в которую входят контакты КМЗ, а она получает питание от мощной магистрали (рис. 8.4,в).
2-й шаг. Выделяем иэ схемы цепи, в которых может быть неисправность, являющаяся причиной отказа при включении выключателя. Эти цепи изображены отдельно на рис. 8.4,г.
Нарушение в соединениях маловероятно. Повреждаются обычно либо контакты аппаратов, либо нарушается питание (отключился автоматический выключатель, перегорели предохранители и т. п.).
Всегда нужно начинать с проверки наличия питания. Для этого можно воспользоваться либо вольтметром (или указателем напряжения), либо удостовериться в наличии (отсутствии) питания по положению другого аппарата, который должен быть включен.
На схеме рис. 8*4,г видны две цепи, участвующие во включении выключателя. В одну из них входят: шинка + ШУ9 автоматический выключатель SF1, контакт ключа управления SA3, вспомогательный контакт Q3 привода выключателя, катушка контактора КМЗ, другой полюс автоматического выключателя SF1, шинка управления —ШУ. Во вторую цепь входят: рубильник 57, общие предохранители F1 и инди
видуальные предохранители FU3 привода, включающий электромагнит YA3, контакты контактора КМЗ.
В этих цепях и следует искать повреиоде- ние. Если питание для обеих цепей есть, то поочередно проверяют контакты аппаратов.
Что нужно знатькроме условных обозначений,чтобы читать схемы
Представим себе человека, который выучил алфавит, знает, что слова образуются из сочетаний букв, что слова друг от друга отделяются промежутками и даже усвоил знаки препинания. Достаточно ли этого, чтобы читать? Любой, кому будет задан такой вопрос, ответит: если человек знает язык, на котором написано, то он будет читать (по складам, или бегло, это другое дело). Если же языка не знает, то какое же это чтение? Когда же дело доходит до чтения схемы электроустановки, то нередко приходится слышать: расшифруйте условные обозначения — и схема будет прочитана. Насколько глубокое заблуждение таится в этой самоуверенности, легко убедиться на приведенных выше примерах.
Действительно, для,решения этих примеров кроме знания условных обозначений нужна еще самая малость. Так, пример 8.1 не может быть решен, если решающий не знает, какими сопротивлениями замещаются при расчетах тока КЗ трансформатор, генератор, реактор и ВЛ. Пример 8.2 нельзя решить, если решающий не знает расчетных формул, т. е. не представляет себе, значения каких именно величин нужно выбрать из схемы замешения. Для решения примера 8.3 нужно знать, что такое фото резистор, усилитель, реле, контактор. Решение примера 8.4 требует основных сведений по подстанциям, умения подсчитывать нагрузки, знания правил переключений. Чтобы решить пример 8.5,
надо знать устройство и условия работы привода выключателя и максимальной токовой защиты.
Одним словом, знание условных обозначений и правил их применения так же необходимо, но недостаточно для чтения схем, как знание алфавита необходимо, но недостаточно для чтения текста.
Вывод 1
Чтобы читать схему, нужно располагать достаточными для каждого конкретного случая знаниями 〃з электротехники.
Представим себе далее человека, который знает язык, но читает не слева направь и сверху вниз и не строка за строкой, а как попало, выхватывая отдельные слова, читает с пропусками. Получится ли что-нибудь путное из такого * Чтения **? Также ничего не получится из чтения схемы, если не придерживаться определенного порядка. Читатели, желающие убедиться в справедливости этого утверждения, могут попробовать решить пример 8.3, начиная, скажем, не с 8-го, а со 2-го элемента, или, например, изменить порядок при решении примера 8.4.
знали, что у привода выключателя должен быть отключающий электромагнит, искали его и нашли. Во-вторых, знали, что в цепи электромагнита должен быть замыкающий вспомогательный контакт привода, искали его и нашли. В-третьих, убедились в том, что к отключающему электромагниту присоединены и контакт реле времени токовой защиты, и тот контакт ключа управления, который замыкается, когда его рукоятку поворачивают в положение Откл.
Вывод 3
В процессе чтения схемы надо проверять правильность сделанных предположений, пользуясь приемами, либо подтверждающими, либо опровергающими предположения. Значит, нужно знать приемы проверки и уметь ими пользоваться.
Нередко выводы, сделанные в результате чтения схемы, не совпадают с фактами, полученными в процессе испытания. И схема прочитана вроде правильно, но и фактам нельзя не верить. В этих случаях схема, по-видимому ^слишком схематична", т. е. в ней не отражены существенные для данного сл>*чая подробности.
Вывод 2Вывод 2
Вывод 2
Вывод 2
Пример 8.6
Нужно знать порядок, в котором надлежит читать схемы. Этот вопрос подробно рассмотрен в § 8.5.
Решая арифметическую задачу, можно проверить правильность сложения вычитанием, умножения — делением, извлечения корня — возведением в степень и т. п. Точно так же есть ряд приемов, по которым можно проверить, правильно ли прочитана схема. Мы уже встречались с такими приемами в примере 8.4, где сопоставлялось следующее. Во-первых, мы
На рис. 8.5,。показан разъединитель QS1, привод которого имеет двигатель. Кинематическая схема привода изображена на рис. 8.5,6.
В обычных условиях применяется схема управления (рис. 8.5,6), действующая следующим образом. Для включения (отключения) нажимают кнопочный выключатель SB1. Промежуточный контактор КМ1 срабатывает (цепь 14), само блокируется (цепь 5-4) и включает двигатель М/ (цепь 7-6 на
Q
рис. 8.5,6). Когда привод повернет диск 4 (рис. 8.5,6) на 180° (цикл закончен), рычаг 8 надавит на шпильку 5 и она с помощью звездочки 3 разомкнет контакт конечного выключателя SQ1 и отключит контактор КМ1 (рис. 8.5,6): двигатель остановится.
Но рассматриваемый разъединитель и контактор КМ1 находятся в очень с ы- р о м помещении, где весьма вероятно ухудшение изоляции. А если изоляция будет повреждена в точках, указанных на рис. 8.5,6, то произойдет крайне опасное самопроизвольное включение привода. Поэтому в данных условиях обычная схема не годится и применена другая схема (рис. 8.5,е) _
Особенность этой схемы состоит в том, что в сырое помещение питание подается
Рис. 8.5. Схема управления разъединителем и двигательным приводом. К примерам 8.6 и 8.7: а - схема главной цепи; б кинематическая схема привода; в — обычная схема управления; г — схема двигателя со смешанным возбуждением, у которого обмотки последовательного и параллельного возбуждения действуют согласованно; 0 — то же, но обмотки действуют навстречу; е — схема для сырого помещения: / — червячный вал; 2 — тяга; 3 — **звездочка** — фасонный рычаг, размыкающий контакт конечного выключателя SQ1, фиксирующий окончание работы привода; 4 - диск; 5 - шпилька, поворачивающая "звездочку"; 6 н 7 — зубчатые колеса; 8 - рычаг
только н а время управления разъединителем, а в остальное время оно отключено благодаря тому, что реле К7 не включено и, следовательно, его контакты разомкнуты. Для включения привода кнопочным выключателем SB1 вклю-
чают реле К1 (цепь 5-2), через контакты которого подается питание. После этого срабатывает контактор КМ1 (цепь 3-4} и включает двигатель (цепь 7-6). Контактор само блокируете я по цепи 5-4 и будет включен до размыкания конечного вмклю- чателя^С/.
Кнопочный выключатель SBJ нажимают и тут же отпускают, но реле К7 продолжает получать питание по цепи /-2 через контакт реле К2, катушка которого п о с л е д о- в*а т е л ь н о включена в цепь двигателя. (Пусковой ток двигателя велик и потому катушка реле К2 состоит из немногих витков толстой проволоки.) Когда привод заканчивает работу и SQ1 отключает КМ1, двигатель отключается. Реле К2 лишается питания и отключает реле К1: питание в сырое помещение больше не подается.
Схема предельно проста и работает устойчиво на сотнях приводов, но на одном приводе почему-то отказывает. Отказ состоит в том, что в самом начале отключения разъединителя реле К2 отпускает, отключает реле К1 и лишает питания двигатель привода. Следовательно, разъединитель остается в опасном положении: нож едва касается губок. Проверено все. И схема правильно собрана, и аппаратура исправна. Как же разобраться?
Единственным сложным элементом этой схемы является двигатель. Но на схеме он показан менее подробно, чем все остальное. Действительно, у реле Kl9 К2 и контактора КМ1 есть по одной катушке и контакты. И все это ясно видно на схеме. А у двигателя есть и якорь и две обмотки возбуждения： последовательная и параллельная, не показанные на схеме рис. 8.5,е. Не они ли портят все дело? Сделав такое предположение, естественно изобразить схему двигателя подробнее, что и сделано на рис. 8.5,г и 0, причем в двух важных вариантах: 1) обе обмотки включены согласно, 2) обмотки включены навстречу. Эти подробности
подчеркиваются расположением точек, указывающих на рис. 8.5 ,г и д начала обмоток.
Теперь нужно подумать о том, как в процессе отключения разъединителя нагружается двигатель. Вначале привод неподвижен — значит, ток велик. Затем нож разъединителя начинает двигаться, но он еще сильно зажат губками, поэтому ток велик. Когда же нож выходит из губок, механическая нагрузка двигателя резко снижается и ток уменьшается. Прикинем с помощью небольшого подсчета характер изменения тока в катушке реле К2 при упомянутых выше изменениях тока двигателя. Нас интересует реле К2, так как именно оно неверно работает.
Пусть параллельная обмотка возбуждения имеет 2000 витков и при токе 0,4 А создает МДС 2000(+0,4) = 800 А. При пуске через последовательную обмотку из 10 витков проходит ток 15 А, что при согласном включении дает 10(+ 15)= =+ 150 А, а при встречном 10 х х (—15) = —150 А. В итоге поток возбуждения пропорционален: 800 + 150 = 950 А при согласном и 800—150 = 650 А при встречном включении.
Когда нож разъединителя выходит из губок, ток снижается до 3 А. При этом поток пропорционален: 800 + 10(+3) = = 830 А при согласном включении и 800 + 10(—3) = 770 А при встречном.
Сравнивая значения величин, имевшие место при пуске и выходе ножа разъединителя, видим, что при согласном включении поток уменьшился (950 > 830 А), а при встречном увеличился (650 < 770 А). В этом и все дело. Действительно, частота вращения не может измениться сразу, а поток при встречном включении стал больше. Поэтому машина на какое-то время перешла в режим генератора, из-за чего ток в катушке реле К2 изменил направление. Когда ток проходил через
Пример 8.7Пример 8.7ООВывод 5Вывод 5
Пример 8.7
Пример 8.7
О
О
Вывод 5
Вывод 5
нуль, реле возвратилось (отпустило) и отключило К1. Характер изменения тока в катушке реле К2 показан на рис. 8.5,г и д.
Таким образом, причина отказа одного из приводов состояла в том, что концы одной из обмоток возбуждения были перепутаны и получился не тот двигатель, для которого была составлена схема.
Вывод 4
Нужно знать, что чтение и анализ схем неразрывно связаны. Чтобы проанализировать схему, нередко приходится прибегать к более подробным изображениям (например, показывать все обмотки, обозначать их начала и т.几丿，строить диаграммы взаимодействия, подробно рассмотренные выше (см. § 5.2), выполнять прикидочные подсчеты и т. п. Подробно задачи анализа схем рассмотрены в § 8.3.
В схемах нередко встречаются элементы, назначение которых не совсем очевидно. И тогда их объявляют лишними.
На рис. 8.5,е показан диод VD1. При подробном рассмотрении действия схемы (см. пример 8.6) он ни разу не упоминался. Зачем же он?
Чтобы ответить на этот вопрос (и аналогичные вопросы о назначении того или иного элемента электроустановки), предположим сначала, что диода в схеме нет, но в этом случае кнопочным выключателем SBJ нельзя включить реле К7, а пока оно не включено, не будет питания на двигателе. Значит, просто выбросить диод из схемы нельзя.
Попробуем заменить вентиль перемычкой (красная волнистая линия). При этом
реле К1 будет включаться кнопочным выключателем SB1、но образуется ложная цепь 1-4, по которой контактор КМ1, однажды включившись, уже не сможет отключиться. Значит, двигатель привода будет непрерывно работать, а разъединитель будет включаться и отключаться дважды за каадый оборот диска 4. Следовательно, диод служит для предотвращения ложной цепи 1-4 и выбрасывать его из схемы нельзя.
Пример 8.7 показывает, к каким опасным последствиям может привести исключение из схемы элементов, которые из-за непонимания их назначения принимают за пишние. В данном случае ''лишний'' диод служит для предотвращения ложной цепи. Однако есть и другие случаи, когда непонятные на первый взгляд резисторы, конденсаторы и другие элементы необходимы для создания определенных временных параметров. С такими случаями мы уже сталкивались в § 7.2 и 7.6.
Нужно знать, что н〃 один элемент схемы нельзя считать лишним 0о тех пор, пока схема не подвергнута самому тщательному анализу.
Что нужно знать на памятьи чего запоминать не следует
Из приведенных выше примеров ясно, что заучивать схемы — занятие бесполезное. И вместе с тем, чтобы читать схемы, нужно кое-что знать на память совершенно так же, как нужно помнить таблицу умножения и формулы сокращенного умножения:
нужно помнить наиболее распространенные условные обозначения обмоток,
Рис. 8.6. Не хватает энергии для срабатывания реле К1 (а). К примеру 8.8. В реле К2 проникает "лишняя” энергая (6). К примеру 8.9Рис. 8.6. Не хватает энергии для срабатывания реле К1 (а). К примеру 8.8. В реле К2 проникает "лишняя” энергая (6). К примеру 8.9
Рис. 8.6. Не хватает энергии для срабатывания реле К1 (а). К примеру 8.8. В реле К2 проникает "лишняя” энергая (6). К примеру 8.9
Рис. 8.6. Не хватает энергии для срабатывания реле К1 (а). К примеру 8.8. В реле К2 проникает "лишняя” энергая (6). К примеру 8.9
катушек, контактов, трансформаторов, двигателей, выпрямителей ламп и т. п.;
нужно помнить условные обозначения, применяемые в той области, с которой приходится преимущественно сталкиваться в силу профессии;
полезно помнить схемы наиболее распространенных узлов электроустаново к, например схемы двигателей, выпрямителей, усилителей, схемы освещения лампами накаливания и газоразрядными лампами и т. п. (см. гл. 9);
нужно знать свойства последовательного и параллельного соединений контактов, катушек индуктивностей, емкостей, сопротивлений, видов соединений в звезду и треугольник. Эти свойства подробно рассмотрены в § 7.3.
Схемные решенияне всегда реальны
Наладчики хорошо знают, что далеко не всегда могут быть осуществлены на деле
схемные решения, хотя они и не содержат явных ошибок. Иными словами, проектные схемы не всегда реальны. Поэтому одна из задач чтения схем состоит в том, чтобы проверить, могут ли быть выполнены заданные условия.
Сформулируем сначала основные причины нереальности схемных решений, а затем каждую из них проиллюстрируем простым типичным примером.
Не хватает энергии для срабатывания аппарата (см. пример 8.8).
В схему проникает "лмшння" энергия, вызывающая непредвиденное срабатывание (примеры 8.9 и 8.10).
Не хватает времени для совершения заданных действий (пример 8.10).
Аппаратам задана уставка, которая реально не может быть достигнута (примеры 8.11, 8.12 и 8.17).
Совместно применены аппараты, резко отличающиеся по своим свойствам (пример 8.13).
Не учтены коммутационная способность (пример 8.18), уровень изоляции аппаратов и проводки, не погашены коммутационные перенапряжения (см. § 6.3 и 7.6).
Не учтены условия, в которых электроустановка будет эксплуатироваться (примеры 8.14 и 8,18).
При проектировании электроустановки за основу принимается ее рабочее состояние, но не решается вопрос, как ее привести в это состояние и в каком состоянии она окажется, скажем, в результате кратковременного перерыва питания (пример 8.15). Именно необходимость анализировать схему с начала, а не с середины определяет требование стандарта, как правило, изображать, схему в предположении, что питание на нее не подано. С этого н а- чального состояния и надо строить диаграмму взаимодействия (см. § 5.2).
Недооценка важности системы электропитания: неправильно рассчитаны питающие провода (пример 8.16); звонок присоединен не к той магистрали, к которой следует его присоединить (см. пример 8.19).
Рис. 8.7. "Лишняя" энергия превращает быстродействующее реле в замедленное, из-за чего автоматический выключатель QF1 самопроизвольно включается. К примеру 8.10. Кратковременный перерыв эл ектропитания приводит к отказу АПР.
К примеру 8.15
деляющееся сопротивлением резистора R1 и емкостью конденсатора С7) заряжает конденсатор до напряжения зажигания неоновой лампы Е1. Лампа вспыхивает, образуется ток /2 (подробнее см. пояснения к рис. 7.11): реле К1 должно сработать.
Схема правильна, но реле серий МКУ-48, РПУ-2 и т. п. не срабатывают (хотя лампа вспыхивает). Дело в том, что сопротивление лампы слишком велико, из-за чего в катушку реле поступает недостаточно энергии. Для этой схемы нужно значительно более чувствительное реле.
Пример 8.9
Пример 8.8
При замыкании контакта K1Q (рис. 8.6,а) ток А через некоторое время (опре-
Конвейеры № 1 и 2 (рис. 8.6,6) должны управляться следующим образом. Кнопочным выключателем Пуск включают магнитный пускатель М2 конвейепа № 2
(красная стрелка). Когда он разовьет нормальную скорость и ЭДС датчика скорости BV2 достигнет напряжения срабатывания реле К29 последнее сработает и включит магнитный пускатель KMI конвейера N° I. При снижении скорости конвейера № 2 реле К2 отключит оба конвейера.
Схема правильна. Но если цепи магнитных пускателей и реле К2 проходят в одном кабеле, то, как только будет замкнут выключатель Пуск, возникнет ток 72 (через паразитную емкость С между жилами кабеля — зеленая стрелка) и реле К2 сработает независимо от скорости конвейера № 2. Таким образом, в данном случае в цепь поступает "лишняя" энергия. Следует заметить, что реле К2 на схеме 8.6,6 — это повторитель весьма чувствительного реле (оно не показано, чтобы не отвлекаться от рассматриваемого вопроса).
Широкое внедрение в электроустановки аппаратов и приборов высокой чувствительности и весьма быстродействующих привело к серьезным осложнениям, так как уровень помех стал соизмерим с рабочими параметрами. Этот очень важный и сложный вопрос подробно рассмотрен в гл. 10.
Пример 8.10
На рис. 8.7,〃 показана часть схемы управления автоматическим выключателем QF1 (с удерживающим электро магнитом 7), защищающим силовую линию. Схема должна работать следующим образом.
Включение QF1. Кнопочным выключателем Вкл. включают реле 2 [цепь 3-4, точки 1 и 2 на диаграмме (рис. 8.7,6)] • Реле 2 по цепи 1-6 включает контактор 3 (точка 3) и, кроме того, самоблокируется (цепь 1・4). Контактор 3, включившись, самоблокируется по цепи 5-6 и включает QF1 с помощью включающего электромагнита 4 (цепь 7€, точки 4 H 5). При включе
нии QF1 его вспомогательные контакты QF1:7 и QF1:2 в цепях 1-6 и 5-6 размыка* ются, в результате чего контактор 3 отключается (точка 6) и отключает включающий электромагнит 4 (точка 7). Автоматический выключатель QF1 удерживается во включенном положении электромагнитом 7.
Автоматическое отключение и АПВ. При автоматическом отключении контакт QF1:1 замыкает цепь 1-6 (точка 8), контактор 3 срабатывает (точка 9) и с помощью включающего электромагнита 4 повторно включает QF1 (точки 10 и 11).
Преднамеренное от ключение QF1. Для этого нажимают кнопочный выключатель Откл (точка 72), т. е. одновременно размыкают цепи 7-2 (электромагнит 丿 отпускает — точка 13 и отключает QF1) и 1-4 и полагают, что раньше отпустит быстродействующее реле 2 (точка 14), а затем отключится автоматический выключатель QF1: на диаграмме ясно видно, что точка 14 лежит левее точки 75. Благодаря такой последовательности переключений, на участке 〃~6 между цепями 7-2 и 5-6 образуется разрыв. А это значит, что после того как выключатель Откл. отпустят (в результате чего его контакт вновь замкнется), цепь удерживающего электромагнита 1 вновь замыкается (точка 76), что необходимо для последующего включения QF1, а цепь включающего электромагнита 3 останется разомкнутой, так как в ней есть уже разомкнувшийся контакт К2. Следовательно, QF1 останется отключенным, что и требуется.
На деле, однако, выходит не так, а именно: контактор 3 срабатывает (точка 17) и включает QF1 (точки 18 и 19).
Причина этого явления состоит в том, что при размыкании цепи 1-2 энергия, запасенная электромагнитом /, находит выход в катушку реле 2 (см. стрелку) и оно из быстродействующего превращается в замедленное. Значит, если выключатель Откл. нажат недостаточно долго, т. е. если время
12—20 меньше времени 12—21, в течение которого реле 2 может возвратиться в исходное положение (отпустить), оно останется включенным, а контактор 3 ложно включится (точка /7) и вновь включит QF1 (точки 18 и 19).
Итак, в данном случае не хватило времени для отключения. Часто не хватает времени для включения. Его почти наверное не хватит и в данной схеме, так как вспомогательный контакт QF1:2 в цепи 5-6 отключит контактор 3 раньше, чем завершится включение. Значит, далеко не всякий вспомогательный контакт годится для этой цели. Вот и выходит, что такая, казалось бы, пустяковая схема на самом деле довольно сложна. Поняв, однако, в результате анализа, в чем состоит причина неустойчивой работы, легко ее устранить простыми средствами. Например, параллельно электромагниту / присоединить разрядный резистор (зеленые штриховые линии) или вместо резистора встречный диод, т. е. дать выход энергии, минуя катушку реле 2.
Пример 8.11
Устройство кондиционирования воздуха по данным проекта гарантирует точность регулирования температуры ± 1℃, что совершенно нереально, так как в качестве датчика температурь】 применено реле, которое может быть настроено с точностью ±5℃.
Пример 8.12
Для контроля уровня руды, угля и электропроводящи х жидкостей успешно применяется реле контроля сопротивления. Когда руда (жидкость, уголь) касается электрода, опущенного в бункер (резер
вуар) ,замыкается цепь чувствительного реле и оно срабатывает. Этот же способ контроля был применен в бункерах, где хранится цемент, песок, щебень и аналогичные практически неэлектропроводные материалы. Из-за того что ток оказался ничтожно малым, ничего не получилось: реле не срабатывало. Тогда чувствительность прибора была повышена до 25 МОм. Однако при такой чувствительности решающую роль стала играть утечка, от которой в данном случае не может надежно защитить даже охранное кольцо.
Пример 8.13
Если речь идет о совместном применении контакторов (действует медленно) и полу п ров одников ых приборов (безынерционны) или других разнотипных изделий, то необходимость согласования времен очевидна. Но есть случаи, когда строжайшим образом нужно согласовать параметры совместно действующих однотипных приборов. Например, при последовательно-параллельном соединении кремниевых диодов нужно принимать меры против недопустимого перераспределения токов между параллельно соединенными диодами (для пред отв ра щения перегрева) и обратных напряжений между последовательно соединенными диодами (опасен пробой, явление необратимое). Поэтому силовые кремниевые выпрямители (если в каждом плече более одного вентиля) ''обрастают" конденсаторами и резисторами, причем их параметры отнюдь не безразличны.
Пример 8.14
В телефонии, автоматике и телемеханике широко применяются реле с электромагнитным замедлением (подробнее о их свой-
Рис* 8.8. Электропитание оперативных цепей не рассчитано на аварийный режим. К примеру 8.16. Аппаратам защиты задана недостижимая уставка. К примеру 8.17. Повреждения контактов из-за их применения без учета допустимых условий эксплуатации. К примеру 8.18. Потеря сигнала о неисправности из-за присоединения звонка к магистрали, об отсутствии напряжения на которой он должен сигнализировать. К примеру 8.19
ствах рассказано в § 7.2, рис. 7.13). Оно достигается за счет вихревых токов, которые возникают в медной гильзе (втулке, наборе шайб) при размыкании цепи катушки. Такие реле не могут устойчиво работать при резких колебаниях температуры, так как сопротивление гильзы в жаркую и холодную погоду неодинаково.
Пример 8.15
При кратковременном перерыве электропитания даже на доли секунды реле 2 (рис. 8.7,〃) отпустит и более включиться не сможет, поэтому откажет АП В.
Пример 8,16
Для рассмотрения этого примера воспользуемся рис. 8.8,〃, где в упрощенном виде показана схема подстанции, питающейся по рабочему вводу 10 кВ и питающей шины 0,4 кВ через трансформатор Т1, При КЗ в точке Л (красная стрелка) подстанция лишается питания. Автоматика должна, по идее составителя схемы, сперва отключить выключатель Q1 поврежденного ввода — это получится, а затем включить выключатель Q2 резервного ввода. Но он не включится, так как система электропитания оперативных цепей не рассчитана на этот наиболее тяжелый и важный аварийный режим.
Действительно, при исчезновении напряжения по вводу перестает работать выпрямительное устройство UZ и напряжение аккумуляторной батареи GB со 113 сразу снизится до 106 В (в работе 53 элемента). При попытке включить выключатель Q2 падение напряжения от батареи до шин
оперативного тока и от шин до включающего электромагнита )/2 его привода, потребляющего 200 А, составит 40 В [(0,12 + 0,08)200 = 40]. Следовательно, на зажимах привода остается явно недостаточное напряжение 106 - 40 =66 В» а нужно согласно гарантии завода-изготовителя не менее 93 В.
Пример 8.17
На рис. &8,6 приведена выборка из схемы подстанции, на которой изображены: шины 10 кВ, выключатель Q3、силовой трансформатор Т2, шины 0,4 кВ, реле напряжения К VI и KV2. К трансформаторам тока ТА1—ТАЗ (показан один из них) присоединены катушки токовых реле КА1 - КАЗ.
Номинальный ток трансформатора Т2 на стороне ВН /ном = 22 А, козф巾н“мент трансформации трансформатора тока 25/5, уставка токовых реле 7у = 100 А. Токовые реле, срабатывая, должны включить промежуточное реле К1 красная стрелка 7, которое, в свою очередь, отключает Q3 красная стрелка 2.
Однако токовые реле при КЗ в точке Б сработать не могут. Де】ю в том, что при напряжении короткого замыкания «к = 5% трансформатора 72, ток КЗ не м。求ет более чем в 20 раз (100%:5%) превысить номинальный ток трансформатора. В нашем примере ток КЗ 22-20 二 440 А, что соответствует току в катушке реле 440:5 = 88 А, где 5 — коэффициент трансформации трансформатора тока.
Пример 8.18
На рис. 8.8,6 показаны реле контроля наличия напряжения К VI и KV2 на шинах 0,4 кВ (изображено одно реле). В нормаль
ном режиме их якори притянуты, промежуточное реле К2 включено — красная стрелка 3, цепь звонка НА1 — красная стрелка 4 一 разомкнута.
При снижении напряжения до значения уставки реле напряжения (например, до 80% номинального напряжения) цепь реле К2 размыкается, оно с замедлением возвращается (отпускает) и включает звонок HAL Замедление нужно, чтобы предотвратить включения звонка при кратковременных снижениях напряжения.
Для контроля напряжения применены защитные реле. Это верно, так как именно таким реле легко, не нарушая регулировки, задать необходимую уставку. Реле К2 имеет электромагнитное замедление и это верно: реле с электромагнитным замедлением самые простые и надежные, но катушки некоторых из них (например, катушки реле управления) требуют относительно большого тока, что крайне неблагоприятно для контактов защитных реле напряжения переменного тока. Дело в том, что якори таких реле вибрируют, из-за чего их контакты, через которые проходит ток, искрят. Искрение, длящееся сотни часов, приводит иногда к тому, что, когда напряжение на шинах действительно понизится, реле напряжения не сможет разомкнуть контакт, так как он из-за длительного искрения спекся.
Пример 8.19
Допустим, что в схеме на рис. 8.8,6 контакты в порядке и уставка токовым реле КА 1—КАЗ задана правильно (а не так, как сделано в примере 8.17). Произошло КЗ в точке Б (красная стрелка), но защита не отключила выключатель Q3, так как на шинах оперативного тока не оказалось напряжения из-за того, что ког-
4в4вда-то перегорел предохранитель FU1 (FU2) (или же персоналом была допущена ошибка) .Но это осталось незамеченным, так как звонок НА1 не звонил. А не звонил он потому, что его присоединили к тем самым шинам, об исчезновении напряжения на которых он должен сигнапизировать, — ошибка, к сожалению, распространенная.
4в
4в
КК1КК1КМ11р=6,6АКМ11р=6,6АОбратите внимание: приведенные выше примеры, если судить по числу входящих в схемы элементов, очень просты. А на самом деле они сложны и ответственны. Эта ''арифметическая простота”, как правило, и подводит. Читатели будут иметь возможность в дальнейшем неоднократно убедиться в ее ''коварстве".
КК1
КК1
КМ1
1р=6,6А
КМ1
1р=6,6А
Т1360/ 36 ВТ1360/ 36 ВАнализ схем и его задачи
Т1
360/ 36 В
Т1
360/ 36 В
0,063кВ・А0,063кВ・АПринципиальные схемы, составленные по условиям действия, корректируют, исходя из возможностей и особенностей выбранной аппаратуры, условий эксплуатации, монтажных и других соображений. Наконец, при перечерчивании схем, уточнении позиционных обозначений и обозначений участков цепей могут вкрасться ошибки. Следов ател ьно, схему нужно проверить или, как иногда говорят, проанализировать, чтобы обнаружить и устранить недостатки.
0,063кВ・А
0,063кВ・А
Анализ схем — дело сложное, кропотливое, требующее большого внимания и аккуратности.
Рис. 8.9. Автоматическое управление насосом.Рис. 8.9. Автоматическое управление насосом.Изложение в этом параграфе построено следующим образом. Сначала рассмотрена вспомогательная схема (рис. 8.9), на которую мы будем ссылаться, чтобы иллюстрировать результаты анализа. Затем сформулированы основные задачи анализа, т. е. составлена своеобразная программа действий. Далее рассказано о требованиях, которые нельзя предъявлять к схемам, и, наконец, перечислены неполадки, которые должны считаться вероятными, т. е. такие неполадки, последствия которых необходимо оценивать при анализе схем.
Рис. 8.9. Автоматическое управление насосом.
Рис. 8.9. Автоматическое управление насосом.
2
anHOJlr^d^
HNyygN'manJ
В£2
К2
72
HL2
—
力
НА1
к
S82
(
м
0
)7
Вспомогательная схема, иллюстрирующая приемы анализа схем и их результаты. К примеру 8.20
Подчеркнем, что все изложенное в этой главе не распрост раняется на специальные электроустановки, схемы вычислительной техники, сложной автоматики и т. п.
Вспомогательная схема автоматического управления насосом, заполняющим водой резервуар. На рис 8.9,〃 снизу дан эскиз резервуара и обозначены уровни:
8 — верхний (двигатель насоса должен отключаться);
Н — нижний (двигатель должен включаться) ;
А — аварийный: должны включаться световой и звуковой сигналы. Звуковой сигнал деблокируют, а лампа горит до восстановления нормального режима.
На рис. 8.9,。сверху приведена схема управления двигателем насоса. На схеме:
— рубильник; F1 — предохранители. Номинальные токи: предохранителя (числитель) 60 А, а плавкой вставки (знаменатель) 20 А; КМ1 — магнитный пускатель; КК1 — двухэлементное электротепловое реле. Номинальный ток нагревательных элементов 6,3 А, уставка расцепителя 1р = =6,6 A; MI — двигатель. Номинальный ток двигателя 6,5 А; Т1 — трансформатор мощностью 0,063 кВ-A, понижающий напряжение до 36 В (по новым ПУЭ 42 В); F2 — предохранитель цепей 36 В. Номинальный ток плавкой вставки 6 А;衣7 — промежуточное реле, управляемое контактом SL1 поплавкового реле нормального уровня; К2 — то же, управляемое контактом SL2 поплавкового реле аварийного уровня.
Особенности настройки контактов поплавковых реле рассмотрены в гл. 5 на рис. 5.10, к которому читателям рекомендуется еще раз обратиться.
На рис. 8.9,6 показана схема существующей сигнализации, к которой присоединены лампы HL1 "насос вклюиен" и HL2 — ^аварийный уровень**. Новые элементы (контакты КМ1 и К2, лампы HL1 и HL2、резистор R1、диоды VI и V2) заключены в зеленый контур. В существующей
схеме: Е1 — р已】е импульсной сигнализации (принцип действия которою рассмотрен в гл. 9 на рис. 9.13) ： SB1 — кнопочный выключатель для проверки исправности сигнальных ламп, SB2 кнопочный выключатель деблокировки звонка НА1 через промежуточное реле КЗ. Реле К4 контролирует наличие напряжения в цепях сигнализации. При исчезновении напряжения оно включает сирену НА2.
На рис. 8.9,6 изображена диаграмма взаимодействия элементов схемы для четырех режимов: / - исходное положение — цепи управления отключены рубильником S1, но на цепи сигнализации питание подано; 11 — первое включение и автоматическое регулирование уровня в заданных пределах (от уровня 8 до уровня 〃，от уровня Н до уровня Нит. д.); III — кратковременный перерыв питания цепей управления; /Р — аварийное снижение уровня. Читателям рекомендуется с целью упраж- .нения в построении диаграмм взаимодействия самостоятельно построить и описать диаграмму, а затем, сличив ее с рис. 8.9,8, проверить себя.
Итак, исходное положение: резервуар пуст; рубильник 57 отключен; на схему сигнализации питание подано; контакты поплавковых реле: SL1 замкнут, SL2 разомкнут； якори реле KI, К2 и магнитного пускателя КМ1 отпущены; двигатель MI не работает; лампа HL1 не горит, лампа HL2 горит; звонок НА1 звонит; кнопочный выключатель SB2 не нажат. Исходному положению соответствует диаграмма левее линии 0-0.
Нажимаем SB2 (точка 7), чтобы отключить звонок НА1 (2), Включаем S1 (3), подавая этим действием питание на цепи двигателя и управления. Срабатывает реле К1 (4), включает магнитный пускатель КМ1 (5), двигатель начинает работать (7): уровень воды в резервуаре начинает повышаться (8). Вспомогательный контакт КМ1 включает лампу HL1 (6).
Уровень, повышаясь, достигает отметки Л (9), но при этом ничего не изменяется, так как контакты SLJ и SL2 реле уровня не переключаются. На отметке Н (/0) замыкается контакт SL2 (//), срабатывает реле К2 (/2) и отключает лампу HL2 (13), так как уровень в баке повысился до нормального. На отметке 8 (14) контакт SLI размыкается (75), отключает реле 衣7 (/6), отпускает КМ1 (77), двигатель останавливается (79): повышение уровня прекращается (20). Вспомогательный контакт КМ1 размыкается и отключает лампу HL1 (/8).
Насос не работает, но водоразбор продолжается, поэтому уровень начинает снижаться. На отметке 5 (21) ничего не изменяется. На отметке Н (22) переключается контакт SL1 (23), срабатывает К1 (24), включаются КМ1 (25), лампа HL1 (26). двигатель Ml (27)： уровень начинает повышаться (28), так и не снизившись до аварийного значения, т е. до отметки А. Далее все повторяется в той же последовательности, поэтому нумерация точек 14-20 повторена.
Рассмотрим, что происходит при кратковременном нарушении питания.
Первый случай — насос работал, напряжение снималось, но так кратковременно, что уровень, снижаясь, не достиг отметки Л, чему соответствует участок диаграммы между точками 29 и 40. Напряжение снято (29)、отпустили К1 (30), КМ1 (3?) и К2 (35), насос остановился (32), погасла лампа HLI (34), включились лампа HL2 (36) и звонок HAi (37), заполнение резервуара прекратилось (33). Звонок отключили (39) выключателем SB2 (38).
Спустя некоторое время напряжение вновь подано (40). Включились К1 (41), КМ1 (42), двигатель насоса (43), лампа HL1 (44) и реле К2 (45), погасла лампа HL2 (46). Снова началось заполнение резервуара (47).
Второй случай. Те же условия, но питание подано спустя время, за которое резервуар успел опорожниться. Неисправность не останется незамеченной,
так как при исчезновении питания тотчас же включаются аварийная лампа HL2 и звонок НА1. Лампа будет гореть, пока
при последующем включении насоса уровень не достигнет отметки Н (что соответствует левой части диаграммы от ее начала до точки 13).
Т р е т и й случай. Бак опорожня
ется, а в это время снято напряжение с шин 4 В, С До тех пор, пока уровень не снизится до отметки А, ничего не изменится.
На отметке Н уровня SL1, но так как схемаНа отметке Н уровня SL1, но так как схемазамкнется контакт реле и это ничего не изменит, лишена питания. Однако
На отметке Н уровня SL1, но так как схема
На отметке Н уровня SL1, но так как схема
неисправность будет замечена благодаря тому, что якорь реле К2, лишившегося питания, отпустил, реле К2 включило лампу HL2 и через реле Е1 и КЗ — звонок. Этот случай на диаграмме не показан.
Четвертый случай. Допустим,
наконец, что питания лишилась схема сигнализации (рис. 8.9,6). При этом отпустит якорь реле К4 и уже от другой, исправной, магистрали, включит сирену НА2.
Пятый случай. Уровень, понижаясь, достиг отметки Л (22). Это может быть по ряду причин: нарушено питание, не включилось реле К1, не включился магнитный пускатель КМ1, из-за перегрузки двигателя сработало тепловое реле КК1, плохо работает насос и т. д. В любом случае уровень снижается. На отметке Л (48) размыкается контакт SL2 реле аварийного уровня (49), отключает реле К2 (50), которое включает аварийную лампу HL2 (5 7) и звонок НА1 (52). Зво
нок отключают кнопочным выключателем SB2 (53).
Теперь настало время сформулировать задачи анализа схем и, обратившись к рассмотренной выше схеме, ответить, решаются ли они этой схемой.
Основные задачи анализа схем
Основные задачи анализа схем в общем случае сводятся к тому, чтобы проверить:
Выполняются ли заданные условия действия? Выполняются: уровень автоматически поддерживается в заданных пределах (см. на диаграмме участок 〃).
Начнет ли схема правильно работать при первом включении электропитания ? Начнет [см. на диаграмме участок от точки 3 (питание включено) до точки 8 начало работы насоса].
Как поведет себя схема при перерыве питания и сможет 〃“ после его восстановления правильно продолжать работу? При перерыве питания (точка 29) насос останавливается (32), а при восстановлении питания (40) насос продолжает работать (43). Схема обеспечивает само запуск, который в данном случае необходим. Схемы с самозапуском применяют обычно в устройствах вентиляции, кондиционирования, одним словом, когда необходимо поддерживать определенный режим. Однако в ряде случаев, например при управлении конвейерами, само запуск недопустим (пример дан на рис. 4.10).
Обеспечивается ли возникновение сигнала, обращающего внимание персонала на потерю схемой работоспособности как из-за неисправности технологи чес ко го оборудования, так и при неполадках в самой схеме? При потере схемой работоспособности по любой причине включаются аварийные сигналы: лампа, звонок или сирена (точки 35—37 или 51—52).
Правильно ли выбрано и секционировано питание? Правильно. Контролирующие элементы получают питание независимо от контролируемых, а именно: цепи управления, сигнализации, а также контроль напряжения в цепях сигнальных ламп и звонка питаются независимо друг от друга. Непра
вильное питание цепей рассмотрено в примере 8.19.
Может /〃 данная схема работать совместно с остальными электрическими устройствами ? Может. Она присоединена к существующему щиту 380 Вик схеме сигнализации по той же системе, которая принята на данном предприятии.
Обеспечивается 〃〃 защита от токов КЗ? Обеспечивается. Цепи 380 В защищены предохранителями F1 с вставками на 20 А. Эти вставки защищают провода сечением не менее 2,5 мм2 (алюминий), допускающие длительный ток более 20 А. Обеспечивается защита от токов КЗ нагревательных элементов электроте плов ого реле КК1 благодаря тому, что выдержано условие: 20:6,5 < 3 (подробнее см. § 7.5). Цепи 36 В защищают предохранители F2. Они необходимы, так как предохранители F1 в цепи 380 В защищать цепи 36 В не могут — ток мал.
Обеспечивается ли защита от перегрузки? Обеспечивается с помощью двухэлементного электротеплового реле КК1. Защищать от перегрузки надо только двигатель (в других цепях схемы на рис. 8.9 перегрузки быть не может). При недопустимо большой механической нагрузке на вал двигателя чрезмерный ток пройдет через нагревательные элементы обеих фаз. При перегорании предохранителя в одной из трех фаз либо частота вращения снизится, либо двигатель остановится. Но в обоих случаях чрезмерный ток пройдет хотя бы через один нагревательный элемент.
Как поведет себя схема при перегорании предохрани телей ? При перегорании предохранителей работа схемы конечно нарушится, однако ничего опасного не произойдет. Включатся аварийные сигналы — лампа, звонок или сирена, благодаря чему неполадка будет замечена. Рассмотрим вопрос подробнее.
Если перегорят любые два или три предохранителя F7, то двигатель остановится.
При этом если перегорели предохранители в фазах Л и С, то реле К2, лишившись питания, отпустит и включит аварийные сигналы. Если перегорит один предохранитель в фазе В, то возникнет перегрузка, сработает реле КК1 и отключит двигатель. А когда после его отключения уровень снизится до отметки А, включатся аварийные сигналы.
При перегорании одного предохранителя в фазе Л или С возможны два случая. Либо в цепях управления напряжение настолько понизится, что реле К2 отпустит и включит аварийные сигналы, либо сработавшие ранее KI, K2t КМ1 не отпустят, так как их катушки будут получать питание через обмотки фаз двигателя от исправных фаз. Тогда возникнет перегрузка, сработает реле КК1 и отключит двигатель. Через некоторое время уровень снизится до отметки А: при этом включатся аварийные сигналы.
Если перегорит предохранитель F2 (один или два, безразлично), реле К2, лишившись питания, отпустит и включит аварийные сигналы.
Если перегорит предохранитель F3, схема сигнализации работать не сможет, но отпустит реле К4 и включит сирену.
Обратите внимание на то, как подробно рассматривались последствия повреждения, но не вообще, а конкретно: поочередно п редполагал ось перегорание каждого предохранителя» Именно так, не пропуская ни одного элемента, ни одной цепи, и следует поступать всегда. Затраченное на это время себя оправдает.
Не повлечет 〃〃 за собой заземление (нарушение изоляции относительно заземленных конструкций) опасных последствий? Нарушение изоляции относительно земли не приведет к опасным последствиям. Чтобы в этом убедиться, предположим поочередные нарушения изоляции (одно из них показано зеленой стрелкой) и оценим его последствия. Если контакт SL1 в момент заземления замкнут,
произойдет КЗ и правый предохранитель F2 перегорит: реле К2 отпустит и включит аварийный сигнал. Заметим попутно, что к заземленному выводу трансформатора нужно присоединять катушки, но нм в коем случае нельзя присоединять контакты, так как в этом случае при заземлении может произойти не отказ, а самовключение, что гораздо опаснее.
Заземление любого провода, питающегося от фазы Л, В или С, приведет к перегоранию соответствующего предохранителя F7, так как в сетях 380/220 В нейтраль заземлена.
Заземление проводов, присоединенных к предохранителю F3, приведет к его перегоранию, отпусканию реле К4 и включению сирены НА2.
Нет ли ложных цепей, т. е, таких цепей, которые возникают помимо нашей воли? Ложных цепей нет. Чтобы в этом убедиться, нужно проследить каждую цепь и проверить, не попадает ли ток в какой- либо "чужой" электроприемник. Например, при замыкании контакта К2 в цепи сигнализации должна включаться только одна лампа HL2, остальные лампы гореть не должны. Они и не горят благодаря тому, что цепи ламп разделены диодами VI, V2. Более подробно этот вопрос рассмотрен выше (см. рис. 7.4,д).
Обеспечивается /〃 безопасность обслуживающего персонала? Обеспечивается: а) присоединением контактов реле уровня, установленных на металлическом или железобетонном резервуаре, через понижающий трансформатор Т1; б) заземлением одного из выводов вторичной обмотки понижающего трансформатора; в) питанием катушки магнитного пускателя от двух фаз, а не от фазы и нейтрали. Этот сложный вопрос, относящийся непосредственно к безопасности, рассмотрен в примере 8.25.
Обеспечивается 〃〃 сохранность оборудования и проводов, т. е. защищены ли они от перегрева, пробоя изоляции, вред-
ного влияния среды? Обеспечивается. Во-первых, все изделия, из которых собрана схема, тщательно выбраны с учетом условий монтажа и эксплуатации. Этот вопрос в данном примере не рассмотрен, но читатели могут познакомиться с особенностями условий работы эл ектроо борудов а ни я в § 6.3 и 6.4. Во-вторых, выполнена защита от токов КЗ, а двигатель, кроме того, защищен от перегрузки.
Нет ли в схеме таких элементов, неисправность которых не может быть своевременно обнаружена в процессе ее работы? Если такие элементы есть, то предусмотрены ли средства для их периодической проверки? Такими элементами являются: лампы HL1, HL2, звонок НАЦ сирена НА2, реле КЗ, К4、кнопочные выключатели SB1 и SB2. Если кнопочным выключателем SB1 удается включить лампы и звонок, значит, HL1, HL2, HAlt КЗ и SB1 исправны. Если кнопочным выключателем SB2 удается отключить звонок, значит, исправен SB2. Проверить исправность контакта реле К2 в цепи лампы HL2 можно, например, на 2—3 с отключив рубильник S1 (конечно, в то время, когда двигатель не работает): реле Л2 отпустит и включит лампу и звонок. Реле К4 и сирену НА2 можно проверить, сняв на мгновение питание с цепей сигнализации.
Верно ли выбран режим работы электрооборудования, проводов и кабелей? Например, если двигатель в нашем примере выбран для режима S3 повторно-кратковременной нагрузки с ПВ 60%, то это, видимо, верно (о режимах работы двигателей см. § 6.3, рис. 6.3).
Правильно ли согласованы времена совместно действующих аппаратов F Согласования времен действия аппаратов в нашем примере не требуется: схема очень простая, заполнение и опорожнение резервуара протекают медленно, и нет таких аппаратов, которые могут не успеть сработать или отпустить. Согласование требуется
в приведенном выше примере 8.10, но оно выполнено неправильно.
Критерии для анализа схем
Чтобы анализировать, нужно располагать определенными критериями, дифференцировать электроустановки по предъявляемым к ним требованиям, учитывать условия, в которых они будут работать. Одним словом, оценивать схемы нужно с конкретных позиций, 〃 не вообще.
Следует принимать во внимание, например:
способ обслуживания. Так, для подстанций без дежурного персонала деблокировка защиты требует аппаратуры, управляемой дистанционно, например с помощью телемеханики. На подстанциях с дежурным персоналом достаточно иметь для этой цели кнопочный выключатель;
квалифи кацию обслуживаю щего персонала. Чем квалифицированнее персонал, тем проще может быть схема, так как можно обусловить строгий порядок обслуживания. Если нельзя рассчитывать на соблюдение персоналом установленного порядка, то схему приходится усложнять;
категорию электроустановки по надежности электроснабжения, установленную ПУЭ (см. § 6.1).
Нельзя во всем сомневаться. Сомнения в надежности всех элементов приведут к нагромождению защит, блокировок, предупреждающих сигналов и т. п., которые до того усложнят схему, что она, вместо того чтобы действовать, сама станет источником неполадок.
Отправными пунктами при составлении и оценке схем являются: данные заводов- из! отовителей эле кт ротехнически х изделий, результаты специально предпринятых испытаний и в конечном итоге опыт эксплуатации.
Гарантии. При квалифицированном проектировании, полноценных монтаже и наладке, профилактических осмотрах и ре-
монтах н испытаниях силами достаточно хорошо обученного персонала (все это является требованиями ПУЭ) могут быть, например, гарантированы:
Включение и отключение выключателей, контакторов, реле при повышенном и пониженном напряжении U оперативного тока в интервале, обусловленном ГОСТ, например, для некоторых изделий от 1,1 до 0,85 U. При напряжении ниже 0,85 U аппарат может "недотянуть"; при напряжении более 1,1 U возможны удары, из-за которых не сработает защелка привода н т. п. При повышенном напряжении сокращается срок службы Одним словом, более жесткие требования предъявлять нельзя.
Электрическая прочность и сопротивление изоляции проводов и кабелей, исключающие в пределах электропомещений замыкания между соседними проводниками.
Надежные соединения (пайка, сварка, сжим и т. п.), исключающие разрывы цепей.
Механическая прочность креплений электрооборудования н его деталей, тяг к вспомогательным контактам и т. п.
Отсутствие .ржавчины на пружинах, шплинтах, магнитопроводах, залипания якорей, сердечников, недопустимого застывания смазки и других причин, препятствующих безусловному и быстрому возврату механической части аппаратов в исходное положение.
Безусловное размыкание цепей контактами при их переключении, безусловное отпирание и запирание цепей с бесконтактными переключающими устройствами.
Если хотя бы одна из перечисленных гарантий отсутствует, то нельзя рассчитывать на правильную работу схемы.
В то же время опыт показывает, что должны считаться возможными:
незамыкание контакта (например, разомкнутый контакт может загрязниться);
нарушение изоляции между проводами, выходящими за пределы эл ектростанций и подстанций (см. пример 8.22);
одновременное возникновение, как правило, одной причины повреждения, н о с о всеми вытекающими из нее последствиями. Например, неисправность катушки одного реле или ее цепи нарушает работу всех цепей, в которые входят его контакты.
В отдельных, особых, случаях рассматривают и другие вероятные нару- игения.
Сравнение схем
Одной из задач чтения схем является их сравнение. Дело в том, что промышленность выпускает различную аппаратуру, с помошью которой можно решать сходные задачи. Проектируют электроустановки многие организации и решают они одни н те же задачи различными способами. Из-за затруднений с получением нужного прибора его заменяют другим, сходного назначения. Новую электроустановку присоединяют к действующей. Используют имеющиеся источники питания. Одним словом, есть достаточно причин, вынуждающих сравнивать схемы, чтобы от неудовлетворительных вариантов сразу отказаться, удачные 一 принять, а не совсем удачные своевременно скорректировать. Рассмотрим три примера.
Пример 8.20
На рис. 8.9 дана схема автоматического управления насосом с помощью поплавко- вых реле. Но эту же задачу легко решить путем погружения на заданную глубину электродов, присоединив их к стандартному реле контроля сопротивления. Этот
Рнс. 8.10. Сравнение схем. К примерам 8.21 и 8.22
вариант лучше. Дело в том, что поплавковое реле хотя и простой, но все же механизм. Кроме того, вода при включении насоса бурлит, что вынуадает для троса, на котором подвешены поплавок и противовес, применять направляющие, чтобы левая и правая ветви троса не могли схлестнуться.
Электроды же неподвижны, а реле кон
троля сопротивления — готовое изделие, требующее только присоединения к его выводам катушки магнитного пускателя и сигнальных ламп.
Пример 8.21Пример 8.21
Пример 8.21
Пример 8.21
На рис. 8.10,〃 в упрощенном виде приведены три варианта защиты электродвигателя. Любой из них обеспечивает защиту от тока КЗ и перегрузки, и тем не менее они не равноценны. Вариант 1: а) один автоматический выключатель QF1 обеспечивает оба вида защиты; б) автоматически отключившийся QF1 остается отключенным; самопроизвол ьно он включиться не может — это хорошо. Вариант 2: а) для защиты от перегрузки необходимы электротепловые реле КК1\ б) перегорание одного предохранителя FU1 создает опасный неполнофазный режим. В а- р и а н т 3: а) для защиты от перегрузки необходимы электротепловые реле КК1; б) при КЗ срабатывают токовые реле КА1 н отключают контактор КМ1. Но после его отключения токовые реле немедленно возвращаются в исходное положение (отпускают). Это может повлечь опасные последствия: самопроизвольные включения на повреждение в течение времени, пока пусковая цепь подготовлена. Так, например, если кнопочный выключатель ''Пуск" (или контакт реле дистанционного управления) замкнут 5 с, то контактор успеет включиться (и отключиться) на повреждение несколько раз, что крайне опасно.
Пример 8.22Пример 8.22
Пример 8.22
Пример 8.22
На рис. 8.10,6 и в одна и та же схема изображена дважды. Но в одном случае она получает питание со стороны выклю-
чателей S1 и S2, а в другом — со стороны катушек управляемых ими реле К1 и К2. Линия воздушная, т. е. подверженная сообщениям между проводами. Сравнение схем показывает, что их эксплуатационные свойства различны. Так, в схеме на рис. 8.10,6 возникновение соединения между общим проводом и проводом L1 остается незамеченным. Но когда включат выключатель S/, произойдет КЗ, а реле KI не сработает (отказ). В схеме на рис. 8.10,в замыкание немедленно приве- де1 к ложному срабатыванию реле KL
В каком порядкецелесообразно читать схемы
Общие положения. Чтение схемы всегда преследует определенную цель, т. е. подчинено задачам выполняемой работы. Так, если нужно узнать систему электроснабжения, схему читают сверху вниз (слева направо), т. е. от источников энергии к ее потребителям (см. пример 8.23). Если же нужно выяснить возможные варианты питания электроприемника, схему читают снизу вверх, т. е. чтение начинают с этого электроприемника и идут затем к источнику энергии (см. пример 8.24). И наконец, если какой-либо элемент схемы отказал (см. пример 8.5) или работает явно неверно (см. рис. 8.6). то чтение схемы начинают с эюго элемента и от него идут к источнику питания.
Почти на каждой рассматриваемой схеме есть обычно ссылка на другие схемы: как на те схемы, и з которых заимствованы какие-либо части элементов (например, контакты аппаратов, полностью показанных на другой схеме), так и на схемы, в которые входят части элементов данной схемы. (Пример дан выше на рис. 44). Ясно, что сначала надо подобрать все взаимносвязанные сземы, а также хорошо уяснить принятую систему обозначений.
На схеме следует прочитать все надписи, начиная с основной (см. гл. 4), и разобраться в поясняющих схемах и таблицах переключений (см. гл. 5). Читаются перечни элементов (§ 4.2) и обязательно находится на схеме все перечислен- ное в перечне.
Если приведены ссылки на другие схемы, то надо разобраться в каждой из них. На- пример, в схему входит контакт аппарата, изображенного на другой схеме. Значит, нужно уяснить, что эю за аппарат, для чего служит, в каких условиях работает н т. п.
Чтение схемы электроснабжения иллюстрируют примеры 8.23 и 8.24. На рис. 8.11 приведена с некоторыми сокращениями (не показаны, например, разъединители) обшая схема электроснабжения промышленного предприятия. Оно получает питание от ТП4. На схеме приняты сокращения: ВЛ — воздушная линия, ГПП — главная понизительная подстанция, АВР — устройство автоматического включения резерва, РШ-РПЗ — распределительные пункты, ТП1—ТП4 — трансформаторные подстанции. Эти сокращения общеприняты, поэтому они в подписи к рисункам не расши фрованы.
Разобравшись в надписях, обращаемся к графическим условным обозначениям. Среди них нет нестандартных и необщепринятых. Поэтому можно приступить к чтению схемы.
Пример 8.23
Читая схему сверху вниз, видим трехобмоточные трансформаторы мощностью по 20 000 кВ А. Обмотка трансформа!ора ПО кВ соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой. Две вторичные обмотки напряжением 10 кВ соединены в треугольник. Вблизи изображений трансформаторов нет надписей 110 и 10 кВ, однако из надписей 110 кВ у ВЛ и 10 кВ у шин
В/110 кВ
ВЛ 仞0 KB
5ЦФ
7Г勿 кВ
Рис. 8.11. Схема электроснабжения промышпенного предприятия. К примерам 8.23 и 8.24
совершенно ясны напряжения обмоток трансформаторов. Далее встречаются выключатели высокого напряжения (квадраты) ;кабели (на кабель указывает обозначение разделки); выкатные выключатели на РШ и РПЗ, на что указывают обозначения разъемов; ав тотра нс фо рмато р ТЗ, понижающий напряжение с 10 до 6 кВ .для питания двигателя М; разъединители-выключатели на ТП1 и ТП4、двухобмоточные трансформаторы на ТП1 и ТП4; автоматические выключатели на ТП1 и ТП4\ предохранители высокого напряжения на ТП2-ТП4.
Рассмотрим систему электроснабжения, читая схему сверху вниз, т, е. начиная с источников питания.
Каждая ВЛ 110 кВ через свой трансформатор питает шины 10 кВ на ПШ. Шины разделены на четыре секции /—/И, которые присоединены к раздельным обмоткам трансформаторов. Секции / и 〃/, 〃 и IV соединены выключателями с АВР. Каждый распределительный пункт РГП —РПЗ получает питание по двум вводам с разных секций ГП11, например РШ с секций И и IV (около шин РШ написаны цифры // и /I').
Шины РП1 --РПЗ секционированы и имеют АВР. От РП1 питаются ТП2, ТПЗ и двигатель М.
Следуя в том же порядке, рассматривают схемы РП2, РПЗ, ТП1—ТП4.
Пример 8.24
Допустим, что на секции 2 шин 0,4 кВ подстанции ТП4 нет напряжения, но на шинах 10 кВ напряжение есть. Проследим по очереди все пути от шин 0,4 кВ до шин 10 кВ. Таких путей два: либо через трансформатор Т2 (черные стрелки), либо через трансформатор Т1 и секционный выключатель шин 0,4 кВ — зеленые стрелки.
Обратите внимание: мы искали пути, отправляясь от секции 2 шин 0,4 кВ (именно на них надо подать напряжение) ,а стрелки направлены от источника питания (в нашем случае от шин 10 кВ) к шинам 0,4 кВ.
Сложнее случай, если выключатель, питающий ТП4, на РПЗ отключен для ремонта, из-за чего на шинах 10 кВ ТП4 нет напряжения. Чтобы выяснить, как подать на них напряжение, ^^пoйдeм^^ от шин 10 кВ к источнику энергии. Нам встретятся: выключатель резервного ввода на ТП4, затем линия от ТП4 до ТПЗ, шины ТПЗ, линия от ТПЗ до ТП2, шины 7772, линия от ТП2 до РПЦ выключатель pi секция 〃 РШ — красные стрелки. Если на этой секции напряжение есть, то задача питания ТП4 решена, причем однозначно, так как других путей от РШ до ТП4 нет.
А если на секции II РП1 напряжения нет? Тогда нужно искать пути от этой секции к ГПП. И здесь возможны варианты: либо по линии от секции II1РП до секции // ГПП — синяя сплошная стрелка, либо через секционный выключатель, секцию /J7 РП1 и линию на секцию IV ГПП - синяя штрихпунктирная стрелка.
Чтение схем электроснабжения необходимо также для решения ряда важных вопросов о нормальном и аварийных режимах, возможной поеледовательности оперативных переключений, выборе электрической защиты, местах установки разрядников, заземляющих ножей разъединителей и т. п.
Схемы управления, защиты сигнализации и т. п. читают обычно в следующем порядке.
Определяют источники питания, род юка, напряжение и т. п. Если источников несколько или применено несколько различных напряжений, то следует выяснить, чем это вызвано.
Если нужно, то расчленяют схему на простые цепи (см. § 7.1) и, рассматривая их сочетания, устанавливают условия действия.
Рис. 8.12. Последствия перегорания предохранителей. К примеру 8.25
Строят, если нужно, диаграммы взаимодействия (см. § 5.2), выясняя с их помощью:
последовательность работы во времени;
согласованность времени дейетвия аппаратов в пределах данного устройства (пример 8.10);
согласованность времен действия совместно действующих устройств (например, автоматики, защиты, телемеханики, управляемых приводов и т. п.).
Типичный случай иллюстрирует пример 10.11, который рассмотрен в гл. 10.
последствия перерыва электропитания. Для этого поочередно предполагая отключенными выключатели (перегоревшие предохранители), оценивают возможные последствия.
возможность выхода устройства в рабочее положение из любого положения, в котором оно могло оказаться, например после ревизии.
Оценивают последствия вероятных неисправностей:
перегорания предохранителей (пример 8.25);
нарушения изоляции относительно ^^зeмли^^ (пример 8.26);
незамыкания контактов поочередно по одному (пример 8.27);
нарушения изоляции между проводами воздушных линий, выходящих за пределы помещений (пример 8.22).
Еще раз подчеркнем, что речь идет о вероятных неисправностях, которые реально могут возникать в злектроустановках, надлежащим образом выполненных и технически грамотно обслуживаемых. Нельзя рассматривать надуманные повреждения (например, после ревизии в аппарате забыта изолирующая прокладка между контактами, "вдруг'、соединились провода, проложенные на панели, и т. п.).
Проверяют схему на отсутствие ложных цепей (примеры 8.7 и 8.9).
Оценивают надежность электропитания (пример 8.16) и режим работы электрооборудования.
Проверяют выполнение мер, обеспечивающих безопасность при условии организации работ, обусловленной действующими правилами.
Ясно, что в каждом конкретном случае тот или иной этап рассмотрения схемы может отсутствовать, равно как могут появиться вопросы, которые здесь не упоминаются.
Может также измениться порядок рассмотрения.
Пример 8.25
Проверка последствий перегорания предохранителей в схеме двигателя Ml (рис. 8.12,д), где SB1 и SB2 — кнопочные выключатели "Стоп" и ^^Пycк^^ соответственно. Катушка магнитного пускателя КМ1 включена на фазное напряжение. Если перегорел один предохранитель (рис. 8.12,в), то двигатель не отключается, но может остановиться. Для двигателя это опасно (перегревается и может даже сгореть), но двигатель гудит и потому ясно, что он находится под напряжением. При перегорании двух предохранителей (рис. 8.12,г) двигатель останавливается, но не гудит. Для двигателя это не опасно, а человек, считая двигатель отключенным, может попасть под напряжение. Это опасно, поэтому ПУЭ запрещают питать катушку магнитного пускателя КМ1 от фазы и нейтрали, если двигатель за щи щен предохра^ нителями. В этом случае катушку следует питать от двух фаз, как показано на рис. 8.12,6.
Докажем целесообразность этого требования.
Допустим, перегорит один предохранитель в фазе А или С При этом на катушке магнитного пускателя останется 40—45% номинального напряжения. Если пускатель даже не отпустит, то дин человека это не опасно: двигатель гудит. Если перегорит один предохранитель в фазе В — двигатель не отключится, но гудит: не опасно. При перегорании любых двух предохранителей катушка пускателя лишится напряжения, так как одной исправной фазы для ее питания недостаточно.
Если двигатель защищен трехполюсным автоматическим выключателем, то питать катушки можно либо от фазы и нейтрали, либо от двух фаз, так как в любом случае сразу отключаются все три фазы.
Рис. 8.13. Последствия нарушений изоляции относительно "землн" и незамыкания контактов. К примерам 8.26 и 8.27
Пример 8.26
Последствия замыкания на "землю" иллюстрирует рис. 8.13. Если один из выводов катушки пускателя КМ1 заземлен, а фаза подана на кнопочный выключатель SB2 ("Пуск"), то при заземлении в точке KI (рис. 8.13,а) пускатель отключится и может перегореть предохранитель (не показан)。 Цепь КЗ показана зеленой линией.
Если же кнопочный выключатель SB2 присоединен к "земле", а катушка пуска-
Рис. 8.14. Приведение схем к виду, удобному для чтения. К примерам 8.28—8.30Рис. 8.14. Приведение схем к виду, удобному для чтения. К примерам 8.28—8.30теля к фазе (рис. 8.13,6), то повреждение изоляции в точке Л2 вызовет опаснейшее явление — самовключение двигателя М, причем включившийся двигатель н е возможно остановить кнопочным выключателем SB1 ("Стоп"), так как катушка пускателя получает питание через "землю" минуя SB1.
Рис. 8.14. Приведение схем к виду, удобному для чтения. К примерам 8.28—8.30
Рис. 8.14. Приведение схем к виду, удобному для чтения. К примерам 8.28—8.30
Пример 8.27
На рис. 8.13,6 даны два варианта схемы автоматического включения ламп Е1 аварийного освещения от аккумуляторной 6а-
тареи GB1. В обычных условиях включен контактор КМ1, а контактор КМ2 отключен.
Поэтому шины присоединены к трансформатору Т1.
При отключении контактора КМ1 автоматически включается КМ2.
В варианте 1 незамыкание вспомогательного контакта КМ1 в цепи 7 при включенном контакторе КМ1 приводит к отключению промежуточного реле К/, которое немедленно по цепи 2 включает контактор КМ2.
В результате на одни и те же шины одновременно подаются постоянный и переменный токи.
В варианте 2 незамыкание вспомогательного контакта KMI в цепи 3 вызывает только отказ (цепь 4 остается разомкнутой), но не крайне опасное в данном случае включение КМ2.
Приведение схем к виду,удобному для чтения
Читать схему тем легче, чем она нагляднее. Поэтому полезно некоторые, неясные, узлы схем перечертить. Рассмотрим три примера.
Пример 8.29
Из верхней части рис. 8.14,6 невозможно понять, какая схема выпрямления на ней показана. А из нижней очевидно, что это мостовая схема трехфазного выпрямителя.
Пример 8.28
Пример 8.30
На рис. 8」4,〃 показаны две лампы Н1 н Н2. В нормальных условиях одна из них включается только по цепи 7, другая только по цепи 3. Но чтобы у бедаться в исправности ламп, включают выключатель S/, подавая через него питание сразу на обе лампы. Нужно ответить на вопрос: может ли эта схема работать на переменном токе? Верхний рисунок ответа не дает. Но достаточно начертить схему немного иначе (нижний рисунок), и сразу станет ясно, что род тока безразличен, так как проводимости диодов при любой полярности взаимно противоположны.
Трудно понять верхний рис. 8.14,в. Но если его элементы расположить иначе (нижний рисунок), то будет очевидно, что резисторы rl и г2 образуют делитель напряжения батареи G1.
Радиотехнические схемы и вообще схемы устройств на базе электронных ламп и полупроводников ых приборов выполняют, используя ''традиционное" расположение элементов, образующих распространенные узлы, например усилитель, триггер, мультивибратор и т. п.
Глава
Распространенныеузлыэлектроустановок
Принципиальные положения
Схема любой сложности состоит из ограниченного числа типичных узлов. Схемы этих узлов в книге условно названы основными. Основная схема со- держит только те элементы, без которых она не может работать. Например, основная схема двигателя с коротко замкнутым ротором состоит из двигателя, коммутационного аппарата и защиты от токов КЗ.
Возможны в а р и а н т ы основных схем. Так, коммутационным аппаратом может быть либо рубильник (или другой выключатель с ручным приводом), либо магнитный пускатель. Защита может осуществляться либо предохранителями, либо авто магически м выключателем, либо токовыми реле. Ясно, что каждый вариант обладает определенными эксплуатационными свойствами. Например, управление с помощью рубильника обеспечивает самоза- пуск двигателя после перерыва питания, пускатель дает возможность управлять двигателем на расстоянии, а также осуществляет нулевую защиту.
Реализация конкретного варианта может вынудить ввести в схему дополнительные элементы, например кнопочные выключатели ^^Пycк^^ и "Стоп” и т. п. Могут быть предъявлены дополнительные требования, которым не удовлетворяет основной вариант схемы, например защита от пере
грузки. В этом случае схему с предохранителями надо дополнить электротепловы- ми реле. Другой пример: чтобы предотвратить прикосновение к движущимся частям механизма, нужно в схему ввести контакт, исключающий работу механизма при снятом ограждении.
Примеры можно продолжить, но и тех, которые приведены, достаточно, чтобы понять суть важного и эффективного приема чтения схем. Он состоит в следующем.
Схему любой сложности мысленно расчленяют на узлы, содержащие типичные основные схемы (управление двигателем, контроль технологических параметров, сигнализация, измерение и т. п.).
Каждый узел мысленно ^освобождают'5 от всего того, что является дополнением к основной схеме, и если в результате получится основная схема — значит, узел работоспособен. Если основная схема не получится, то дальнейшее рассмотрение лишено смысла: схему нужно исправлять1 .
Поочереднс рассматривают и оценивают каждое дополнение к основной схеме.
Здесь полезно привести аналогию с расчетами. Опытный инженер никогда не приступит к детальным расчетам, не убедившись предварительно с помощью простейшей прикидки в том, что ожидаемый результат не противоречит закону Ома.
В этой главе рассмотрены наиболее рас- npociраненные основные схемы, а также приведены упражнения, и л люстрирующи е методику чтения схем с довольно сложными зависимостями.
Упражнение 9.5 иллюстрирует приемы, с помощью которых легко установить назначение каждого элемента схемы. В упражнении 9.6 показана техника с о- гласования времен совместно действующих аппаратов.
Сравнивая примеры 9.16 и 9.17, читатели убедятся в том, что одна и та же задача может быть успешно решена совершенно различными техническими средствами. И, наконец, пример 9.19 докажет целесообразность выполнения вспомогательных схем.
Схемы с разъемнымисоединителями
Разъемные соединители (устаревшее название —штепсельные) присоединяют, как показано на рис. 9.1. Здесь / н 〃/ — эпек- троприемники, не требующие заземления (зануления) корпуса, однофазный и трехфазный соответственно. Корпуса электроприемников II однофазного и IV трехфазного токов должны быть заземлены (занулены) .Соединители: / — двухполюсный н 3 — трех полюсный без защитного контакта; 2 — двухполюсный н 4 — трехполюсный с защитным контактом.
Однофазные электроприемники могут питаться от двух фаз (рис. 9.1,а и 6), либо от фазы и нейтрали N (рис. 9.1,в и г). Сеть защищена предохранителями FU1 (верхний рисунок), или однополюсными автоматическими выключателями SF1 (средний рисунок), или трехполюсным автоматическим выключателем SF2 (нижний рисунок).
Главное в этих схемах заключается в следующем.
В схемах рис. 9.1 Д г ие применяются специальные соединители: однофазный 2 с тремя штифтами и трехфазный 4 с четырьмя. Штифты N (на рисунке красные), предназначенные для заземления (зануления) корпуса прибора, длиннее рабочих штифтов, благодаря чему при включении раньше заземляется корпус, а потом на прибор подается напряжение; при отключении раньше снимается напряжение, а затем отключается заземление.
Предохранители и автоматические выключатели введены только в фазные провода А, В и С В нейтральный (нулевой) провод ни предохранители, ни автоматические выключатели, ни контакты вводить нельзя, так как именно этот провод, как правило, используется для зануления (заземления). Это ограничение не распространяется на ответвления от магистрали для питания электроприемников, н е требующих заземления (зануления).
Однофазные автоматические выключатели SF1 можно применять только при условии, что однофазная нагрузка присоединена к фазному и нейтральному проводам, но не к двум фазным проводам. В противном случае при отключении одного из выключателей пампы могут перегореть —см. рис. 9.2,в.
Нельзя объединять рабочий Р и защитный 3/ провода (рис. 9.1,г).
Схемы электроосвещения
На рис. 9.2,〃 показан стояк, т. е. магистральные фазные провода А, В и С и нейтральный провод N、проложенные по лестничной клетке. От стояка сделаны трехпроводные ответвления в квартиры: фазный провод (4 8 или С), нейтральный рабочий и нейтральный провода для з а н у л е н и я корпуса электрической плиты и других бытовых электроприборов,
Рис. 9.1. Схемы с разъемными со единнтеля ми если их конструкция требует зануления корпуса.
Площадки на лестничной клетке освещают люминесцентные светильники 7 и 5. Питающие их провода защищены автоматическим выключателем 4, а включает и отключает освещение магнитный пускатель 15, который может управляться выключателем 13 (ремонтный режим). Но, как правило, выключатель отключен, а управление осуществляется контактом 14 автоматического устройства — фотореле, программного реле времени и т. п.
Рассмотрим типовую схему питания электроприемников современной квартиры. Здесь: 2 — выключатель, которым мож
но отключить квартиру, например для замены счетчика 5 или для выполнения монтажных работ; 6 — автоматический выключатель линии освещения 9; 7 — то же линии розеток 10 без заземляющих контактов (в комнатах) и розетки 11 с заземляющим контактом (в кухне); 8 — то же для питания электрической плиты 12.
Как явствует из рис. 9.2,“, в нейтральном проводе 7V стояка предохранителя нет. Его отсутствие объясняется двумя причинами:
нейтральный провод используется для зануления и, следовательно, разрывы в нем недопустимы;
перегорание предохранителя в нейтральном проводе привело бы к перераспределению напряжений между группами ламп, в чем легко убедиться, сопоставив
рис. 9.2,6 и 6, предположив, что в нейтральный провод ошибочно введен предохранитель. Действительно, пока он цел (рис. 9.2,6), лампы горят практически нормальным накалом. При перегорании предохранителя две лампы (в нашем при- viepe) оказались соединенными последова- гелыю с четырьмя лампами, в результате чего линейное напряжение 380 В распределилось между ними неравномерно: на группу из двух ламп пришлось 254 В, на группу из четырех ламп 127 В. Фактически разница еще больше, так как сопротивление ламп резко зависит от температуры.
Люминесцентное освещение. Достоинства: экономичность, большой срок службы ламп, малая чувствительность к повышениям напряжения.
Рис. 9.2. Схемы электроосвещения
Однако у л юминесцентного освещения есть неблагоприятные особенности: лампа 100 раз в секунду зажигается и гаснет, что, во-первых, вредно для зрения и, во-вторых, создает стробоскопический эффект, проявляющийся в том, что вращающиеся детали механизмов кажутся либо неподвижными, либо вращающимися медленнее, чем на самом деле, и даже в противоположную сторону. Кроме того, пускорегулирующие аппараты (ПРА) для люминесцентных светильников представляют собой индуктивную нагрузку, т. е. снижают коэффициент- мощности. Эти неблагоприятные явления предотвращаются следующими способами. Помещения, в которых про из-
водится работа, освещают однофазными двухламповыми светильниками, в которых лампы зажигаются неодновременно, благодаря чему выравнивается освещенность и, кроме того, повышается коэффициент мощности. В помещениях, где есть сеть трехфазного тока, соседние лампы присоединяют к разным фазам.
Схемы управленияэлектродвигателями
Электродвигатели
с короткозамкнутым ротором
На рис. 9.3,〃 даны пять вариантов схем включения статора. Здесь: I — выключатель с ручным приводом; 2 — предохранители в трех фазах; J — трехполюсный автоматический выключатель; 4 контакты магнитного пускателя или же контактора; 5 — электротепловые реле в двух фазах. В вариантах / м 〃 выключатели / являются оперативными. Поэтому схема управления не требуется, а коммутационная способность выключателя должна соответствовать току статора. В остальных вариантах выключатели I предназначены только для снятия напряжения с предварительно отключенного двигателя.
Схемы / н // с предохранителями хуже, так как при перегорании предохранителя возникает неполнофазный режим. Защита от него в схеме IV возложена на электротепловые реле 5.
Автоматический выключатель в варианте Ш должен иметь комбинированный расцепитель, а в варианте V — электромагнитным или комбинированный. В последнем случае нагревательные элементы электро- тепловых реле 5 более точно согласуют с параметрами двигателя.
Силовые схемы HI—V не могут применяться без схем управления магнитным
пускателем (контактором), причем, смотря по заданным условиям, возможны различные варианты. Некоторые из них показаны на рис. 93,6. В этих схемах: 4 — магнитный пускатель; 5 — контакты электро- тепловых реле (номера 4 и 5 заимствованы из рис. 9.3,〃)； 6 и 7 — предохранители цепей управления; 8 — выключатель с ручным приводом для управления магнитным пускателем по вариантам VI и VII; 10 и 11 — кнопочные выключатели ''Стоп" и “Пуск" соответственно; 12 и /3 — контакты аппаратов, контролирующих режим работы управляемого механизма, причем при нормальном режиме оба контакта замкнуты; 14 и 15 — контакты реле, управляемых с диспетчерского пункта для отключения и включения соответственно; 16 — контакт аппарата, немедленно отключающий пускатель при возникновении неисправности; 17 — выключатель ^Аварийный стоп".
Варианты VIII—XI предусматривают управление только кнопочными выключателями 10 и 11, а вариант XII — управление только с диспетчерского пункта с помощью реле 14 и 15. Но обычно один из вариантов VIII—XI применяют совместно с вариантом XII. Однако в этом случае необходим переключатель режимов управления 9. У этого переключателя четыре позиции: Р — ремонтное управление, при котором действуют только кнопочные выключатели 10 и 7Z; М — местное управление кнопочными выключателями 10 и II, но с блокировкой с помощью реле 12 и 13\ А — авто магическое (диспетчерское) управление, при котором действуют реле 14 и /5, а также все блокировки 72, 13 и 16.
Упражнение 9.1
Ответить на вопросы. 1. Чем различаются варианты VI и И/, VIII и IX (рис. 9.3,6) ? 2. Можно ли включить двигатель при неисправности, при
Рис. 9.3. Варианты схем управления электродвигателями с короткозамкнутым ротором.
Рис. 9.4. Схема управления нереверсивным электродвигателем с тремя режимами управления.
которой контакт 12 (75) разомкнут? 3. Если в варианте XII 16 — это контакт реле скорости, контролирующий окончание разгона механизма, то каким свойством должно обладать реле 15?
®
Ответы
В варианте VI катушка пускателя питается фазным напряжением, в варианте VII — линейным. Варианты VIII и IX различаются местом включения контакта 5 электротеплового реле.
Нельзя.
Контакт реле 15 должен быть замкнут до окончания разгона, т. е. до замыкания контакта реле скорости 16. Затем контакт 15 должен разомкнуться, чтобы ввести в действие нулевую защиту.
Упражнение 9.2
На рис. 9.4 дана схема, в которой позиции I, 3-Z 9, /6 заимствованы из рис. 9.3. Она составлена нз вариантов, приведенных на этом рисунке, но к ним добавлен переключатель режимов управления 9. Ответить на вопросы: 1. Из каких вариантов составлен рис. 9.4? 2. Чем отличаются режимы Р и М? 3. Какие электротепповые реле применены в схеме: два однофазных или одно двухфазное? 4. Верно ли цветными линиями показано прохождение тока в разных режимах управления?
Реверсирование и торможение
Реверсирование. На рис. 9.5 дана схема реверсирования — изменения направления вращения. В схеме QF1 — трехполюсный автоматический выключатель; FU1 — предохранитель цепей управления; SB3 — кнопочный выключатель "СтогГ'; SB1 и SB2 — кнопочные выключатели "Вперед" и "На~ зад" соответственно; КК1 一 электротепло- вое реле; КМ1 — реверсивный магнитный пускатель, состоящий из двух частей: КМ1.1 — пускатель "Вперед" и КМ 1.2 — пускатель "Назад''.
Чтобы включить пускатель КМ 1.1, нужно нажать кнопочный выключатель SB1. Пускатель сработает, самозаблокируется и присоединит выводы статора Cl, С2 и СЗ к фазам Аг В мС соответственно. При включении пускателя КМ12 выводы CJ, С2 и СЗ будут присоединены в другом порядке, а именно к фазам В, А и С, что и является условием реверсирования.
Упражнение 9.3
Ответить на вопросы. 1. Что произойдет, если при включенном пускателе КМ 1.1 нажать кнопочный выключатель SB2? 2. Что произойдет, если одновременно нажать SB1 и SB2? 3. Вращение происходит по часовой стрелке. Что нужно сделать, чтобы изменить его направление?
Ответы
Ответы
Из вариантов V - силовая цепь и из сочетания схем управления по вариантам XI и XII.
В режиме Р действуют только кнопочные выключатели 10 и И, а в режиме М, кроме того, действуют блокировки с помощью контактов /2 и 13.
Два однофазных; это явствует из того, что в цепь катушки 4 введены два контакта 5. У двухфазного реле был бы один контакт.
Верно.
Ничего не произойдет, благодаря тому, что Цепь катушки одного пускателя KML1 (КМ 1.2) разомкнута вспомогательным контактом другого, включенного пускателя КМ 1.2 (КМ 1.1).
Ничего не произойдет, так как SBJ и SB2 - электрически сблокированы： контакт SB1 размыкает цепь КМ1.2, а контакт SB2 - цепь КМ 1.1. Нередко электрическую блокировку дополняют механической с помощью распорки.
Рис. 9.5. Схема управления реверсивным электродвигателем. К упражнению 9.3Рис. 9.5. Схема управления реверсивным электродвигателем. К упражнению 9.3Нужно сперва нажать SB3 и этим действием отключить КМ 1.1 (КМ/.2), а затем нажать SB2 (S3/), чтобы включить другой пускатель.
Рис. 9.5. Схема управления реверсивным электродвигателем. К упражнению 9.3
Рис. 9.5. Схема управления реверсивным электродвигателем. К упражнению 9.3
Динамическое торможение. Принцип действия динамического торможения иллюстрирует рис. 9.6,4 и б. Они различаются только тем, что в схеме на рис. 9.6,6 имеется источник постоянного тока (+ и —), а в схеме на рис. 9.6,〃 постоянный ток получают с помощью выпрямителя Г7.
Итак, в исходном положении: а) контактор КМ1 включен, двигатель работает; б) включено реле времени К77, контактом которого подготовлена цепь катушки контактора КМ2.
Кнопочным выключателем SB1 ("Стоп") отключают KML В результате: а) двигатель отсоединяется от сети переменного тока;
б) замыкается цепь катушки контактора КМ2, который, срабатывая, подает в статор постоянный ток: происходит торможение (''примагничивание*'); в) размыкается цепь катушки реле времени КТ1 и через некоторое время (1—3 с) его контакт отключает КМ2: подача постоянного тока в статор прекращается.
В результате перечисленных переключений схема подготавливается к следующему пуску: двигатель отключен и расторможен якори контакторов КМ1 и КМ2, а также реле времени КТ1 — отпущены.
Упражнение 9.4
Ответить на вопросы. 1. Что собой представляет реле КТ1? 2. Каким условиям должны удовлетворять контакты КМ1 в цепях 3 м 4? 3. Каким способом устанавливается необходимая (и безопасная для обмотки статора) сила постоянного тока в схеме на рис. 9.6,〃 и 6?
Ответы
Реле КТ1 имеет электромагнитное замедление с помощью медной гильзы, что подчеркнуто условным обозначением катушки.
При включении КМ1 кнопочным выключателем SB2 необходимо, чтобы контакт КМ1 в цепи 3 разомкнулся раньше, чем замкнется контакт КМ1 в цепи 4. В противном случае, если КТ1 быстро сработает, не исключено ложное срабатывание КМ2. Оно весьма кратковременно, но опасно.
В схеме рис. 9.6,〃 необходимое значение тока достигается подбором коэффициента трансформации трансформатора Т1; в схеме рис. 9.6,6 - с помощью резистора R1.
Конденсаторное торможение иллюстрирует рис. 9.6,8. Конденсаторы могут быть соединены в звезду или в треугольник.
Механическое торможение применяют для удержания механизма в неподвижном состоянии при отключенном двигателе. Электромагнит Y1 тормоза (рис. 9.6,г) включается (растормаживание) и отключается (затормаживание) вместе с двигателем. Если тормоз нужно отключить не одновременно с двигателем, а с некоторой задержкой по времени, например после окончания электрического торможения, то напряжение на электромагнит тормоза Y2 подают контактором КМЗ (рис. 9.6Q). Контактор КМЗ отключается с небольшой выдержкой времени после отключения линейного контактора КМ1 благодаря введению в схему реле времени КТ2.
Двухскоростные электродвигатели
На рис. 9.7 приведена одна из схем управления двухскоростным электродвигателем. Статор имеет две обмотки с разными числами полюсов. Выводы одной обмотки СИ, С21, С31; выводы другой — С12, С22, С32. Обе обмотки одновременно работать не могут. Реле времени КТ1 имеет
электро магнитное замедление при помощи демпфирующей гильзы. А так как оно может работать только на однонаправленном (выпрямленном) токе, его катушка включена через полупроводниковый диод VD1.
Упражнение 9.5
Прочитать схему. 2. Выяснить назначение каждого ее элемента. 3. Определить, какая из скоростей больше: первая илн вторая? 4. Выяснить, будет пн подано напряжение на иепи управления, если включить автоматический выключатель SF1, не включая автоматического выключателя QF1? Безразлична пн последовательность нх включения? 5. Объяснить, почему катушка реле КТ1 выбрана на 220 В, хотя напряжение цепи управления 380 В. 6. Почему вспомогательное реле обозначено К】А, а не /047?
Ответы
Пока QF1 и SF1 отключены, все контакты занимают положение, в котором они изображены на схеме. Следовательно, при включении питания те цепи, в которые входит хотя б ы одни замыкающий контакт, останутся разомкнутыми; цепи, в которые входят только размыкающие контакты, будут замкнуты. При включении QF1 и SF1 замыкается вспомогательный контакт QFI 1-3, реле КТ1 срабатывает. Следовательно, контакт К77 35-37 размыкается, контакт КТ1 7-9 замыкается
Наша задача состоит в том, чтобы включать н отключать двигатель на 1-й н 2-й скоростях. Поэтому мысленно нажмем кнопочный выключатель SB1 “1-я скорость": пускатель КМ1 сработает и включит обмотку статора с выводами С77, C21f C3L
Кнопочным выключателем SB3 "Стоп" остановим двигатель. Нажмем кнопочный выключатель SB2 '2次 скорость". При этом: а) включится вспомогательное реле блокировки К1А (но не пускатель КМ2, так как в его цепь введен пока еще разомкнутый контакт КТ1 35-37) ; б) включится пускатель КМ1 (но не КМ2), в цепи которого еще замкнуты контакты КТ1 7-9 и КМ2 9-19; в) отключится реле КТ1 н с выдержкой времени (с замедлением) 3—5 с отключит пускатель KMlt после чего включит пускатель КМ2,
SF1
Рис. 9.7. Схема управления двухскоростным электродвигателем. К упражнению 9.5
который подаст питание на обмотку статора (выводы С 12, С22, С32). Таким образом, автоматически произойдет переключение с первой на вторую скорость.
Лампы HL1 и HL2 сигнализируют включенное положение пускателей КМ1 н КМ2 соответственно.
Для выяснения назначения элементов схемы поступают следующим образом: а) если элемент нли его часть входит в схему последовательно, то его (ее) мысленно заменяют перемычкой н оценивают последствия такой замены; б) если части нескольких элементов, например контакты, соединены параллельно, то сначала заменяют каждый нз них перемычкой н оценивают последствия замены. Затем считают, что элемента просто нет н оценивают последствия его исключения. Работу можно выполнять либо по цепям слева направо или же сверху вниз, либо по очереди по аппаратам. Рассмотрим каждый элемент.
Автоматический выключатель QFI. Главные контакты отключают силовые цепи при всех видах КЗ и больших перегрузках электродвигателя. Вспомогательный контакт QF1 1-3 размыкает цепи управления для того, чтобы прн новом включении QF1 исключить самозапуск. Цепи управления питаются "выше" силовых контактов 0F1, как в нашем примере, но они могут иметь и независимое питание.
Автоматический выключатель SF1 отключает цепи управления прн КЗ. Перегрузки в цепях управления быть не может.
Электротепловые реле КК1 и КК2 настраивают в соответствии с номинальными токами двигателя. Обратите внимание: номинальные токи двигателя при разных скоростях различны. Дело в том, что мощность определяется произведением механической силы на скорость. Контакты КК1 н КК2 отключают прн перегрузках пускатели КМ1 н КМ2.
Пускатели КМ1 и КМ2. Главные контакты включают и отключают двигатель. Вспомогательные контакты КМ1 служат: 5-7 для самоблокировки н защиты двигателя от само запуска； 33-35 для включения пускателя КМ2 только после того, как пускатель КМ1 уже отключен; 1-61 (1-71) для снгналнзацин '7Ш7 включен** ("КМ2 включен*1). Назначение вспомогательных контактов КМ2: 9-19 исключает включение КМ1 при включенном пускателе АМ2.
Кнопочный выключатель SB3 размыкает цепи катушек КМ1 н КМ2 н вспомогательного реле К1А.
Кно почный выключатель SB1, Контакт 5-7 включает КМ1, а контакт 5-31 исклю
чает включение КМ29 если ошибочно одновременно нажать обе кнопки.
Кнопочный выключатель SB2 включает вспомогательное реле К1А.
Реле К1А. Контакт 5-7 включает пускатель КМ1 на первой ступени пуска второй скорости, 31-33 само блокирует реле К1А н защищает от са- мозапуска, 5-53 отключает в процессе пуска на второй скорости реле времени КТ1.
Реле КТ1. Контакт 7夕 отключает пускатель КМ1 прн достижении достаточного разгона на первой скорости, после чего контакт 35-37 включает пускатель КМ2 второй скорости.
Диод VD1 выпрямляет переменный ток в цепи катушки КТ1.
При включении SB2 раньше включается КМ] первой скорости, а затем происходит автоматическое переключение на вторую скорость, значит, вторая скорость больше.
При включении автоматического выключателя SF1 без включения QF1 на цепи управления не будет подано напряжение, так как вспомогательный контакт QFI 1-3 еще разомкнут. Последовательность включения QF1 н SF1 безразлична.
Выпрямление однополу периодное, нз-за чего напряжение выпрямленного тока значительно ниже напряжения переменного тока.
В позиционном обозначении К1А буква К — реле (см. табл. 4.1), цифра I — порядковый номер, буква А — функциональное назначение реле —вспомогательное (см. табл. 4.2). Эту букву следует писать после порядкового номера.
Электродвигатели с фазным ротором
Обратившись к рис. 9.8 и построив диаграмму взаимодействия (рис. 9.9), видим, что питание на статор двигателя Ml поступает через рубильник QJ, катушки токовых реле КА1—КАЗ и контакты линейного контактора КМ4. Двухэлементное электро- тепловое реле КК1 включено через трансформаторы тока ТА1 и ТА2. Контакты реле КА1—КАЗ и КК1 введены в цепь /, поэтому при срабатывании любого из них контактор КМ4 отключается. Пусковые резисторы R1 разделены на три секции, которые поочередно закорачиваются при срабатывании контакторов ускорения КМ1—КМЗ. Цепи управления защищены автоматическим выключателем SF1.
4 T
к
立
21
化e X z
nxALiqdhEadauwBE gqouExg、
Fhc. 9.8. Схема управления электродвигателем с фазным ротором. К упражнению 9.6
Привод имеет два вида управления: М — местное (со щита) и 4 — диспетчерское. Вид управления определяется положением избирателя управления SA2.
Упражнение 9.6
Построить диаграмму взаимодействия и с ее помощью рассмотреть действие схемы. 2. Проверить, правильно ли согласованы времена совместно действующих аппаратов. 3. Определить, не является ли схема параметрической. 4. Установить продолжительность отдельных процессов и работы привода в целом. 5. У казать, каким образом гарантируется невозможность включения статора при закороченных пусковых резисторах.
Ответы
Строим диаграмму взаимодействия. Рубильник Q1 включен. Включением автоматического выключателя SF1 (точка 1 на диаграмме рис. 9.9) на цепи управления подано питание: срабатывает реле КТ1 (цепь 6, точка 2). Кнопочным выключателем SB2 или контактом реле K1Q диспетчерского управления (точка 4) в ключают контактор КМ4. В цепь статора подано напряжение (точка 5). Вспомогательный контакт КМ4 отключает КТ1 (цепь 6), включает реле КТ2 (цепь 7) и реле К1 (цепь % точка 3). Реле КТ2、срабатывая (точка 6), включает реле КТЗ (цепь & точка 7). Реле КТ1 возвращается (точка 8) и отключает реле КТ2. Реле КТ2, возвращаясь (точка /0), отключает реле КТЗ. Оно возвращается (точка 72).
Из диаграммы видно, что рассмотренные переключения реле КТ1—КТЗ вызывают поочередные включения контакторов ускорения КМ1 (точка 9), КМ2 (точка II； и КМЗ (точка /3), что приводит к закорачиванию ступеней пусковых резисторов. Контактор КМЗ, срабатывая, отключает контакторы КМ1Г КМ2 и реле К1. Контакторы KMlt КМ2 н реле К1 возвращаются в исходные положения (точки 14, 15 и 77). Пуск электродвигателя закончен, реле скорости SR1 срабатывает (точка /6). С этого времени контактор КМ4 получает питание по цепи 4 через контакты реле K1R диспетчерского отключения и реле скорости SR1.
Контактор КМ4 отключают либо нажатием кнопочного выключателя SB1, либо при срабатывании реле KIR (точка』8). При отключении КМ4 статор отключается от сети (точка 79), скорость снижается, поэтому реле SR1 возвращается в исходное положение (точка 27). Вспомогательные контакты КМ4 в цепях 3 и 6 размыкаются, а в цепи 6 замыкаются. В результате: а) реле КМЗ возвращается в исходное положение (точка 20); б) реле КТ1 срабатьшает (точка 2) ； пусковой резистор R1 полностью вводится в цепь обмотки ротора.
При управлении с диспетчерского пункта контактор КМ4 отключается н при перерыве питания в цепи электродвигателя, так как это равносильно потере скорости. После отключения контактора КМ4 по любой причине его контакт в цепи 3 остается разомкнутым, благодаря чему исключается самозапуск двигателя.
Согласование времен иллюстрируется на примерах взаимодействия во времени: вспомогательного реле К7, реле скорости SR1, реле K1Q пуска с диспетчерского пункта, реле остановки K1R и кнопочного выключателя SB1.
1-й случай пуск. Явления должны происходить следуюши м образом. На время 上1 (см. диаграмму) замыкается контакт K1Q в цепи 2 и включает контактор КМ4. Затем его катушка само блоки руется по цепи 4, в которую входят: а) контакт K1R (он не мешает пуску, так как прн пуске замкнут) и б) контакт реле скорости SR1. Но этот контакт замкнется после окончания разгона (точка 76), т. е. значительно позже размыкания цепи 2. Разница времен 上 между размыканием контакта K1Q н замыканием контакта реле скорости SR1 ясно вндна на диаграмме. Если это врем* "не перекрыть", контактор КМ4 тотчас отключится, как только разомкнется контакт K1Q. А чтобы это отключение предотвратить, в схему введено реле К1, контакт которого на время пуска шунтирует (цепь 5) контакт SR1 реле скорости.
Как видно из диаграммы, реле К1 срабатывает (точка 3) раньше, чем размыкается контакт KI Q, а возвращается (точка 77) после срабатывания реле скорости: точка / 7 лежит правее точки 16, благодаря чему полу чается запас ?з，
2-й случай — отключение по любой причине. Прн отключении кнопочным выключателем SBI либо с диспстчерского пункта (сраба- тьтает реле K1R и размыкает цепь 4), либо при срабатывании защиты (размыкается цепь 7 контактами КА1—КАЗ нли КК1) контактор КМ4 отключается (точка /9) и размыкает вспомогательный контакт в цепи 3. Поэтому последов а-
тельность дальнейших переключений в цепях 4 и 5 не имеет значения.
3-й случай — потеря механизмом скорости, например из-за того, что соскочил приводной ремень. В этом случае возвратится реле SR1 и разомкнет цепь 4
Оценка параметричности схемы, т. е. необходимости настраивать аппараты на определенные значения параметров. К таким аппаратам относятся: реле защиты КМ1—КМЗ и /Ж7, а также реле ускорения КТ1 —КТЗ. Ясно, что нх уставки определяются расчетами 〃 нельзя требовать от схемы, чтобы она работала правильно при недопустимых отклонениях от заданных уставок.
рнс. 9.9. Диаграмма в заимодействия к схемерис. 9.8
Следовательно, прн оценке параметричности схемы имеют в виду не необходимость задания определенных уставок — эта необходимость безусловно очевидна. Речь идет об изменении последовательности переключений из-за изменения времени срабатывания или возврата какого-либо исправного аппарата.
Проверим с этих позиций параметричность реле К1. Допустим, время его возврата уменьшится, т. е. точка 17, сдвинувшись влево, прибли-
зится к точке 16. В этом случае схема при включении будет работать неустойчиво. Значит; узел схемы параметрнчен, поэтому время возврата нужно выбрать с достаточным запасом. Увеличение времени срабатывания К1 ничего в по следов ательно сти переключений не изменяет.
Продолжительиость отдельных процессов и работы привода в целом можно установить, построив диаграмму в масштабе времени, либо просто записать на диаграмме времена срабатывания н возврата, а затем их суммировать или сравнивать в необходимых сочетаниях. В нашем случае надо сравнивать: а) времена 门 и 厶； б) время Г】 со временем возврата реле токовой зашиты КА1—КАЗ.
Последнее требование станет понятным, если предположить, что в цепи статора имеется КЗ нлн же механизм явно неисправен. При этом сработает токовое реле и отключит двигатель. Но как только он отключится, токовые реле сразу ж е возвратятся в исходное положение и замкнут контакты в цепи 丄 Если в это время контакт SB2 (K1Q) будет еще замкнут, то произойдет повторное включение, хотя оно недопустимо. Одним словом, в данном случае имеют место противоречивые требования, а именно время 门 должно быть н достаточно велико, и достаточно мало. Но это невыполнимо. Поэтому схему нужно дополнить еще одним вспомогательным реле. При срабатывании любого токового реле это вспомогательное реле должно сработать и самозаблокироваться. Контакт этого реле следует ввести в цепь I вместо соединенных последовательно контактов КА1 — КАЗ.
. Пока контактор КМЗ включен (т. е. закорочен пусковой резистор), реле КТ1 включиться не может, так как разомкнута цепь 7. А это значит, что разомкнута цепь I контактора КМ4, так как в нее введен замыкающий контакт КТ1.
Схемы контролятехнологических параметров.Измерения эле ктрическихи неэлектрических величин
Контроль технологических параметров. Выше более или менее подробно рассматривался контроль освещенности (пример 8.3), скорости (пример 8.9), уровня (пример 8.20). В ряде случаев необходимо контролировать давление, предельное по
ложение движущихся частей механизма, направление движения и, особенно часто, температуру. Ясно, что контроль того или иного параметра может быть выполнен различными техническими средствами и различными методами, свойства которых определяют преимущественную область их применения.
Температуру масла в баке трансформатора можно, например, контролировать как контактным манометрическим термометром, так и термисторами. В обоих случаях сигналы передаются только при достижении значений уставки; один сигнал предупредительный, например при 70℃, другой —аварийный, например при 90℃.
Пример 9.1
Контроль предельных значений температуры (рис. 9.10). На рис. 9.10," справа изображены контуры машины и обозначены места контроля температуры подшипников П1 и П2 и обмотки Об. В эти места вмонтированы в соответствующей армировке полупроводниковые термисторы с отрицательным температурным коэффициентом. Схема включения одного из них показана на рис. 9.10,а слева.
Реле К1 включено последовательно с термистором RK1 и получает питание от трансформатора —стабилизатора напряжения TS1. Напряжение, питающее схему, с помощью переключателя SA1 подобрано таким образом, что при нормальной температуре и ниже теплота, выделяющаяся в термисторе проходящим по нему током, отводится конт ролируемой средой. При этом сопротивление настолько велико, что реле сработать не может. Однако даже небольшое повышение температуры контролируемой среды нарушает тепловое равновесие: температура термистора повышается. Но при этом снижается его сопротив-
ление, что в свою очередь приводит к увеличению тока. Увеличившийся ток еще сильнее разогревает термистор, ток еще больше возрастает, и через несколько секунд реле срабатывает. Его контакты, показанные справа, переключают соответствующие цепи управления и сигнализации.
Важная особенность схемы состоит в том, что после срабатывания реле его контакт обязательно должен закоротить термистор, иначе он сгорит. К одному реле можно присоединить несколько термисторов благодаря тому, что при нормальной температуре контролируемой среды их сопротивления весьма велики и работу схемы не нарушают.
Пример 9.2
Контроль предельных положений механизма, в нашем примере конвейера 3 иллюстрирует рис. 9.10,6. Материал на него, например уголь, поступает с конвейера 2. Конвейер 3 может перемещаться на тележках вдоль бункера. Его предельные положения контролируют концевые выключатели J и 4. В крайнем левом положении переключается выключатель 1 (контактный или бесконтактный) и реверсирует двигатель тележки — она будет перемещаться вправо.
При достижении крайнего правого положения срабатывает выключатель 4 и снова реверсирует двигатель тележки — она будет перемещаться влево.
Пример 9.3
Тележка конвейера 3 движется не непрерывно. Дойдя до путевого выключателя 5, она под его воздействием остановится: бункер будет заполняться до за
данной отметки, после чего сработает реле уровня 6, контакт которого вновь включит тележку. Она переместится до следующего путевого выключателя 7. Если этот отсек бункера заполнен (что зафиксировано с помощью реле уровня 8), то тележка не остановится, а проследует до очередного отсека, где ее остановит путевой выключатель Р, и т. д.
Иными словами, тележка автоматически "ищет" свободный отсек и заполняет его. Если же свободных отсеков нет, т. е. если сработали все реле уровня 6, 8, 10 и 12, то технологический поток автоматически остановится: подача угля в бункер прекратится.
В качестве датчиков уровня могут применяться "просвечивающие" аппараты: радиоактивные гамма-реле (хуже) или ультразвуковые —лучше, но ни в коем случае не механические и не погружные — они сломаются. При электропроводных материалах (руда, уголь) в крайнем случае 里о『ут быть использованы прочно закрепленные электродные датчики. Но для цемента, песка, щебня и других неэлектропроводных материалов они категорически непригодны.
Пример 9.4
На щит оператора обычно выносят сигналы: а) о заполнении отсеков; б) о направлении движения тележки: вправо, или влево. Сигналы о заполнении отсеков передаются от выходных контактов реле контроля уровня по одной из схем, приведенных на рис. 9.12 и 9ЛЗ,а и 6. О направлении движения тележки судят по сигналам, которые образуются в результате сопоставления очередности срабатывания путевых датчиков 13 Ml4. Если раньше срабатывает датчик /3, а затем датчик 14, значит, тележка движется вправо; если
砂砂ООРнс. 9.10 Контроль технологических параметров.К примерам 9.1—9.4
砂
砂
О
О
раньше срабатывает датчик 14 — тележка движется влево.
Важное замечание. Для контроля предельных и промежуточных положений механизмов (или их частей) целесообразно применять не механические, а бесконтактные (не соприкасающиеся с механизмами) датчики, так как они не подвержены поломкам. Надо, однако, иметь в виду их неблагоприятную особенность. Она состоит в том, что бесконтактные датчики требуют электропитания. При его нарушении выходные реле или логические элементы — применяется и то и другое — возвращаются в исходное положение независимо от положения механизма. Следовательно,
важной задачей чтения схемы является проверка того, что несоответствие между 〃о- ложениями контролируемого механизма “ контролирующего аппарата не приведет к опасным последствиям.
Измерение температуры может выполняться термометрами расширения. Но гораздо удобнее дистационное измерение. В этом случае шкала прибора 2 (рис. 9,11,с и б) или 5 (рис. 9.11,в) градуируется в градусах Цельсия, а прибор с датчиками соединяется проводами.
Преобразователями контролируемой температуры в электрические сигналы являются: а) терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — термометры сопротивления; б) термоэлектрические термометры.
Измерение термометрами сопротивления иллюстрируют
рис. 9.11,д и б. Здесь: / — источник сетевого питания; 2 измерительный при- бор — логометр (свойствалогометра, определяющие его применение, рассмотрены в § 2.8); 3 - термометр сопротивления; ?1-，з соединительные провода; R1 и R2 — уравнительные (подгоночные) катушки. С их помощью сопротивление цепи устанавливают равным значению, при котором прибор отградуирован.
На рис. 9.11,с два провода, на рис. 9.11,6 три. Трехпроводная схема применяется при значительных колебаниях температуры в местах прокладки соединительных линий. Цепь измерительной рамки л ого метра показана красными стрелками; цепь уравновешивающей рамки — синими.
Измерение термоэлектрическими термометрами. На рис. 9」1,6 4 — термопреобразователь;
Рис. 9.11. Измерения температуры (д-в), силытока (г) и напряжения (О)
5 — милливольтметр; 6 — автоматическая компенсационная коробка; 7 — источник постоянного тока, питающий ее нзмери- тельный мост;厶 и 厶一компенсационные провода.
Измерение температуры основано на измерении термоЭДС, возникающей в термометре при наличии разности температур между рабочим концом термопреобра- зователя, помещенного в измеряемую среду, и его свободным концом. Например, при температурах рабочего конца 97℃ и свободного 0℃ прибор показывает 97 — 0 = 97℃. Если же температура свободного конца будет в одном случае +4℃, а в другом (—4°С), то показания
будут соответственно 97 — 4 = 93℃ и 97 一 (-4) =101℃.
Для автоматической компенсации температуры свободных концов в термоэлектрическую цепь вводят компенсирующее напряжение от источника постоянного тока. С этой целью применяют компенсационную коробку 6, внутри которой находится равноплечий мост R1-R4, При температуре окружающей среды 20℃ мост уравновешен. С изменением температуры изменяется сопротивление резистора R4, выполненное из никеля, что приводит к нарушению равновесия мостовой схемы. Одновременно вследствие изменения температуры свободного конца термопары изменяются ее термоЭДС. Возникающие в диагонали моста ЭДС из-за изменения сопротивления резистора R4 и температуры свободного спая примерно равны по значениям, но противоположны по знаку, благодаря чему показания прибора зависят только от температуры рабочего конца термопары, что и требуется.
Измерение силы тока (рис. 9.11,г). Амперметры / включают: 8 — непосредственно в цепь постоянного или переменного тока; 9 — параллельно шунту 10 в цепи постоянного тока; II — в цепь вторичной обмотки трансформатора тока 12. В установках ВН один из выводов вторичной обмотки трансформатора тока заземляют —это мера безопасности.
Измерение напряжения (рис. 9.11,0). Вольтметры V включают: 13 — непосредственно в цепь постоянного тока или переменного тока; 14 — через добавочный резистор 15, как правило, в цепи постоянного тока; 16 ~ в цепь вторичной обмотки трансформатора напряжения IZ В установках ВН один из выводов вторичной обмотки трансформатора напряжения заземляют —зто мера безопасности.
Измерение мощности (энергии). Токовые обмотки приборов включают аналогично рис. 9.11,г, обмотки напряжения 一
аналогично рис. 9.11Q. Надо при этом иметь в виду необходимость строгого согласования направлений токов в обмотках. Насколько это серьезно, можно судить по тому, что счетчик трехфазного тока возможно присоединить тридцатью шестью способами, из которых только один способ верен.
Включение катушек реле защиты. Катушки реле простых защит (токовых, напряжения) включают так же, как обмотки измерительных приборов. Однако в сложных защитах требуется согласование направлений токов, фазировки, соблюдения строго определенной группы соединений и т. п. Например, в катушке реле дифференциальной защиты в нормальном режиме токи должны быть направлены навстречу (чтобы они вычитались), а при повреждении защищаемой цепи — в одном направлении; тогда они сложатся м реле сработает. Другой пример. В дифференциальных защитах трехфазных трансформаторов вторичные обмотки трансфо рматоров тока (к которым присоединяют катушки защитных реле) должны иметь группы соединений, "обратные'' группам соединения силовых трансформаторов. и т. п.
Схемы сигнализации
Предварим рассмотрение схем сигнализации опровержением ошибочного и, к сожалению, распространенного мнения, будто сигнализация в отличие от управления — дело второстепенное. Это опасное заблуждение, так как неверные сигналы влекут за собой ошибочные оперативные действия.
Ниже рассматриваются примеры наиболее распространенных узлов схем, встречающихся в тех или иных сочетаниях. Каждый из них имеет особенности, которые в конкретных условиях могут оказаться существенными. Сразу же оговорим, что в дальнейшем опущено все, касаю-
щееся подробностей, не оказывающих влияния на принцип действия. Опущены, например, обозначения и расположение выводов и т. п.
Пример 9.5
чают лампу с мигания на ровный свет — зеленая стрелка.
Достоинство двухламповой сигнализации —ее самоконтроль: при неисправности обе лампы либо одновременно горят, либо обе погашены. Рассмотрим примеры одноламповой сигнализации.
Сигнализация положения коммутационных аппаратов (включен, отключен) или механизмов (работает, остановлен) в простейшем случае выполняется двумя лампами Н1 и Н2 разного цвета, например красной и зеленой (рис. 9.12,〃) Если К】—это вспомогательный контакт коммутационного аппарата или его повторителя, то лампа Н1 горит, когда аппарат включен, лампа Н2 горит, когда он от、 ключей. Включение коммутационного аппарата, однако, не означает, что приводимый мм механизм работает (так как может быть неисправна цепь электродвигателя, может быть нарушена механическая передача и т. п.). Поэтому для сигнализации о работе механизма нужно, чтобы контакты К1 принадлежали аппарату технологического контроля (реле скорости, протока, давления и т. п. — см. § 9.5).
Пример 9.7
При включенном объекте лампа НЗ горит ровно (рис. 9.12, б), контакт Л2 замкнут; при отключенном — мигает.
Пример 9.8
Для сигнализации используют расположение рукоятки квитирующего переключателя SA2 (рис. 9.12Q). Лампа Н7 погашена, она включается только при изменении положения объекта. В нашем примере объект Кб отключен (рукоятка направлена вниз) — лампа погашена. При его включении лампа загорается — красная стрелка. Чтобы ее погасить, рукоятку переводят вверх. При отключении лампа снова загорится: рукоятку переводят вниз — лампа гаснет.
Пример 9.6
Пример 9.9
При соединении ламп по схеме рис.9,12,г изменение положения объекта сигнализации легко заметить по миганию лампы; ее квитируют, изменяя положение переключателя SA1. Допустим, переключатель занимает позицию /, а объект сигнализации отключен. При этом лампа Н6 горит ровно — красная стрелка, лампа Н5 — погашена. При включении лампа Н6 гаснет, а лампа Н5 мигает — синяя стрелка. Переводя SA1 в позицию 〃, переклю
На рис. 9.12,е показана сигнализация положения объекта с помощью сигнального индикаторного прибора. Прибор встраивается в мнемоническую схему; его флажок устанавл ив ается вдоль (включен) — замыкающий контакт К7 замкнут, или поперек (отключен) — размыкающий контакт замкнут, или под углом 45° — сигнализация неисправна. Поворот флажка определяется взаимодействием постоянного маг-
Рис. 9.12. Узлы схем сигнализации. К приме-рам 9.5—9.11
замкнут контакт КЗ горит лампа Н4; если замкнут К4 — горит лампа Н5.
④④Пример 9.11Пример 9.11
④
④
Пример 9.11
Пример 9.11
нита (не показан), на оси которого укреплен флажок, с левым или правым электромагнитом прибора.
Пример 9.10
Схема сигнализации для неответственных объектов показана на рис. 9.12,6. Если
Схему сигнализации нарушения режима по любой из трех причин иллюстрирует рис. 9.12陷 В нормальном режиме горят зеленые лампы HL1-HL3. При нарушении режима размыкается контакт К8—К10 соответственно и лампа, соответствующая на-
рушению, гаснет, но включаются сирена НА1 и общая красная лампа HL4. Сирену квитируют, включая реле КП кнопочным выключателем SB1. Реле самоблокируется и отключает сирену. При устранении повреждения зеленая лампа включается, красная гаснет, реле К17 возвращается и подготавливает схему к повторению действия.
Недостаток? рассмотренной схемы состоит в том, что при наличии одного нарушения другое не может вызвать звуковой сигнализации, так как реле КП ''занято": оно уже сработало при возникновении предыдущего сигнала. Такие схемы при-
Рис. 9.13. Устройства импульсной сигнализации. К примеру 9.12. Специальные схемы. К примерам 9.13—9.15Рис. 9.13. Устройства импульсной сигнализации. К примеру 9.12. Специальные схемы. К примерам 9.13—9.15меняются, если одновременное возникновение двух неисправностей маловероятно.
Рис. 9.13. Устройства импульсной сигнализации. К примеру 9.12. Специальные схемы. К примерам 9.13—9.15
Рис. 9.13. Устройства импульсной сигнализации. К примеру 9.12. Специальные схемы. К примерам 9.13—9.15
Пример 9.12
Принцип действия устройств импульсной сигнализации (готовых изделий, требующих только подключения) иллюстрирует рис. 9.13,〃 и б.
Схема на рис. 9」3,〃 предназначена для работы на постоянном токе. При возникновении сигнала замыкается один из контактов К1—КЗ и включает соответствующую лампу: HL1—HL3. Лампа соединена последовательно с первичной обмоткой трансформатора 77. При этом в его вторичной обмотке возникает и м- пульс, от которого срабатывает поляризованное релеР с преобладанием и включает звонок HAL Его квитируют кнопочным выключателем SB1, который через добавочный резистор R1 включает катушку 〃. Направление токов в катушке II противоположно направлению импульса в катушке /, от которого реле сработало, благодаря чему оно возвращается в исходное положение.
Схема на рис. 9.13,6 предназначена для работы на переменном токе. При возникновении сигнала с входного резистора R2 снимается напряжение, под действием которого через катушку / поляризованного реле Р заряжается конденсатор С1. Реле срабатывает и включает звонок НА2. Его деблокируют кнопочным выключателем SB1; диод VI необходим, так как поляризованное реле может работать только при однонаправленном токе. Непременный элемент схемы — разрядный резистор R3.
Особенности схем импульсной сигнализации состоят в следующем: новые сигналы воспринимаются независимо от того, снят ли предыдущий сигнал. Общее количество сигналов ограничено насыщением магнитопровода трансформатора 77 или напряжением, до которого может быть заряжен конденсатор С1.
Пример 9.13Пример 9.13
Пример 9.13
Пример 9.13
Относится к одной из схем запуска устройств телесигнализации. Реле начала действия K1Q (рис. 9.13,6)включено че
рез поел едов ательно соединенные переключающие контакты К11—К15、 которые принадлежат реле сигнализирующих объектов. Реле K1Q — безъякорное герконовое. Его индуктивность ничтожна, что и обеспечивает быстродействиеэ достаточное для его возврата (отпускания) за время переключения любого контакта К11—К15, что и требуется. Начинающее реле K2Q (через его контакт включается в работу устройство телесигнализации)— это обычное электромагнитное реле.
Схема работает следующим образом. При включении питания реле K1Q и K2Q отпущены, благодаря чему устройство телесигнализации, как только будет подано на схему питание, тотчас начнет работать. А в самом начале телепередачи импульсный контакт K1R включает само блокирующееся реле K1Q. Этот же контакт включает реле K2Q. При возникновении любого н о в о- г о сигнала реле K1Q и K2Q снова отпускают, обеспечивая тем самым запасание сигналов, т. е. передачу еще одной серии телепередачи, так как т о л ь к о в е е начале снова замкнется контакт K1R.
Контакты КП - AI5, обязательно переключающие (см. рис. 7.17,6). Следовательно, как при срабатывании, так и при возврате этих реле цепи катушки K1Q образуется кратковременный разрыв, во время которого реле K1Q должно успеть отпустить.
Рассмотренная схема — типичный пример правильного согласования времен совместно действующих аппаратов. Если бы в качестве K1Q было использовано такое же реле, как К11—К15, т. е. с очень близкими временными параметрами, то отказы были бы неизбежны. На рис. 9.13,6 не показан диод, включенный в схему таким образом, чтобы напряжение, индуцирующееся в катушке K2Q при размыкании ее цепи, не замедляло действия герконового реле.
Пример 9.14
Аналогичная задача может быть решена совершенно другими средствами. В качестве примера рассмотрим рис. 9.13,г. Здесь обмотки: рабочая 7, управляющая 2 и смещения 3 навиты иа ферритовые магнитопроводы с прямоугольной петлей гистерезиса. При замыкании (размыкании) любого из контактов К8, К9, характеризующих положения объектов сигнализации, магнитопровод скачком перемагничивается, благодаря чему в управляющей обмотке возникает импульс. Импульс выпрямляется и усиливается устройством А1 и включает начинающее реле K3Q. Выпрямление необходимо, так как полярности импульсов при замыкании и размыкании цепи обмотки / различны.
Пример 9.15
Иллю стри руем один из приемов ф и к с а ц и и быстропроходящих явлений. Дело в том, что в ряде случаев несколько механизмов работают в "замкнутом цик- ле,\ т. е. сблокированы между собой таким образом, что остановка любого из них немедленно останавливает все остальные. В этих условиях невозможно по сигналам положения определить, какой из механизмов остановился первым, а для отыскания причины остановки именно это знать важно. Пример очень простой схемы, фиксирующей механизм, отключившийся первым, дает рис. 9.13,0.
Действительно, если все механизмы работают, то контакты К 10 и К12 разомкнуты и в цепи тиратронов ЕЮ и Е12 введены резисторы R10 и R12, обладающие большими сопротивлениями: в тиратронах поддерживается тлеющий разряд. Достаточно
одному из механизмов остановиться, как соответствующи й ему резистор окажется закороченным и тиратрон станет ярко светиться. При этом напряжение между шина- мн + н 0 резко понизится, благодаря чему остальные тиратроны зажечься уже не смогут, что и требуется.
Простейшие схемыавтоматизации
Есть процессы, которые автоматизируют сразу, без каких-либо промежуточных этапов. Типичный пример: отключение электроустановок при КЗ, зажигание горючей смеси в цилиндрах автомобильных двигателей, регулировка температуры в холодильниках и т. п. Автоматика здесь настолько органически связана с про цессом, что ее никогда не называют автоматикой.
В других случаях автоматику до поры до времени не вводят, ограничиваясь простейшими способами управления и блокировки. Так, например, было в начале развития железных дорог с управлением стрелочными переводами и сигнализацией о том, что перегон свободен (движение разрешается) или занят (движение запрещается) . Приводы стрелочных переводов даже запирали на замки. Но с течением времени обстановка менялась. ^Дедов- ские" методы управления и сигнализации становились тормозом: пришлось переходить к автоматизации. Так произошло, кстати, на метрополитене, где условия эксплуатации вынудили сразу вводить автоблокировку и диспетчерскую централизацию.
В некоторых случаях без автоматики вроде бы и обойтись можно, но однако невыгодно. Докажем это, возвратившись к примеру, рассмотренному выше (см. рис. 8.9). В этом примере речь шла о поддержании уровня воды в резервуаре в за-
что онито, чточто онито, чтослужатслужат
что они
то, что
что они
то, что
служат
служат
данных пределах. Исторически дело развивалось примерно так. Первый этап. Время от времени уровень проверяли по водомерному стеклу и включали или отключали рубильником двигатель насоса. Второй этап. Установили датчики уровня, по сигналам которых включали или отключали рубильником двигатель. Т р е т и й этап. Рубильник заменили магнитным пускателем с кнопочными выключателями "Пуск" и "Стоп”. Четвертый этап. Поскольку действия однозначно определены: мало воды надо электродвигатель включать, много 一 отключать, процесс автоматизировали. Получилось проще, надежнее, и человека освободили от однообразных и утомительных обязанностей
Аналогичных примеров можно привести много: поддержание заданного давления с помощью компрессора, управление вентиляцией при изменениях температуры, опорожнение зумпфов, включение и отключение освещения территорий в зависимости от их освещенности, переключение сигналов светофоров и т. п. Рассмотрим два примера более сложных автоматических устройств.
Ав тома тическое включениерезерва (АВР)
Упражнение 9.7Упражнение 9.7
Упражнение 9.7
Упражнение 9.7
АВР насосных агрегатов (рис. 9.14). Электродвигатели Ml и М2 насосных агрегатов № 1 м № 2 включаются и отключаются магнитными пускателями КМ1 и КМ2 и защищены автоматическими выключателями QF1 и QF2 соответственно. Переключатель SA1 служит для выбора одного из насосов рабочим. Переключателем S42 назначают режим управления:尸 一 ремонтный; А - автоматический. Допустим насос № 1 выбран рабочим, тогда насос № 2 будет резервным, и рассмотрим работу на автоматическо м
управлении. При кратковременном замыкании контакта /<7, принадлежащего аппарату, санкционирующему автоматическое управление, по цепи 4 включается и самоблокируется магнитный пускатель КМ1. В случае его отключения по причине, требующей АВР, по цепи 6 включается магнитный пускатель КМ2.
Читателям рекомендуется. 1. Обосновать целесообразность введения в схему переключателя SA1. 2. Доказать, что схемы насосов одинаковы. 3. Выяснить назначение вспомогательных контактов КМ1 в цепях 2 3 и 7 (контактов КМ2 в цепях 9, 8 и 4). 4. Решить, что нужно сделать, чтобы одновременно включить оба насоса. 5. Перечислить операции, которые произойдут при КЗ в точке, обозначенной красной стрелкой. 6. Как видно из схемы, цепи управления питаются независимо от силовых цепей. Каким же образом обеспечивается нулевая защита? 7. Каким образом можно в режиме автоматического управления остановить работающий двигатель и что произойдет после его остановки? Рассмотреть два случая: а) переключатель SA2 остался в позиции 0; б) возвращен в позицию Л.
^^^) Ответы
Переключатель SA1 даст возможность равномерно изнашивать насосные агрегаты. Например, в мае работает ахрегат № 1, а агрегат № 2 его резервирует, в июне работает агрегат № 2.
Сопоставление схем показывает, по существу одинаковы, несмотря на показаны в зеркальном изображении.
Контакты в цепях 2(9) и 3(8)
для самоблокировки магнитных пускателей, а в цепях 4(7) исключают в режиме автоматического управления одновременное включение обоих насосов.
Нужно перевести переключатель SA2 в режим ремонтного управления, так как в этом режиме магнитные пускатели не сблокированы, так как в цепях 1 и 10 нет взаимно исключающих вспомогательных контактов.
Если работал насос № 1 и произошло КЗ в точке, отмеченной красной стрелкой, то автоматический выключатель QF1 отключится. Его вспомогательный контакт в цепи / разомкнется и отключит магнитный пускатель КМ1. Контакт КМ1 в цепи 7 замкнется. А когда вследствие ухудшения режима (из-за того, что насос № 1 перестал работать) сработает реле АВР, оно по цепи 6 включит резервный насос.
SA2
Р 10 М
Насос №7
Насос №2
Нулевая защита обеспечивается вспомогательным контактом QF1 в цепи 7 (0F2 в цепи /О), но она действует только при отключении автоматического выключателя. Если же с шин снято напряжение, то нулевая защита бездействует. Это значит, что при восстановлении напряжения произойдет самовключение двигателя, что для насосных установок в ряде случаев желательно.
Рис. 9.14. Автоматическое включение резерва.К упражнению 9.7
Остановить двигатель можно, переведя переключатель SA2 в позицию О. Если он в этой позиции останется, то схема перестанет работать. Если же его возвратить в позицию Л, то при срабатывании реле АВР включится резервный насос.
На рис. 9.14 показана сравнительно простая схема АВР. Гораздо сложнее схемы мно гоступенчатого замещения — типичный случай рассмотрен в примере 10.10.
Схемы АВР — их часто называют схемами автоматического замещения — чрезвычайно широко распространены в устройствах электроснабжения, автоматики, осветительных установках.
Ав тома ти ческое повторноевключение (АПВ)
Автоматическое повторное включение линий, пожалуй, самое распространенное автоматическое устройство. Оно может выполняться с помощью различных технических средств, но независимо от них удовлетворяет следующим основным требованиям: а) однократность включения на поврежденную линию; б) неограниченное число включений, если линия исправна, но отключалась из-за перегрузки, или же если после отключения причина отключения самоустранилась (например, наброс на ВЛ).
выключатель отключается. Его замыкающий вспомогательный контакт размыкается, а размыкающий замыкается. В результате образуется новая цепь 4-6 (зеленая стрелка). По ней конденсатор разряжается на катушку промежуточного реле К1. Реле срабатывает и по цепи 7-8 включает промежуточный контактор КМ Г. выключатель включается (цепь 1-2).
Однако возможны два случая, при которых схема работает по-разному.
Повреждение устойчиво: выключатель, включившийся от действия АПВ, тотчас отключается защитой и больше включаться не должен. Иными словами, необходимо обеспечить однократность действия.
После отключения от защиты п о- вреждение устранилось. В этом случае включившийся от действия АПВ выключатель остается включенным, а устройство АПВ должно снова подготовиться к следующему действию.
Докажем, что эти требования удовлетворяются, причем с помощью весьма простых средств, выполним упражнение 9.8.
Упражнение 9.8Упражнение 9.8
Упражнение 9.8
Упражнение 9.8
Пример 9.16
На рис. 9.15 приведен основной узел АПВ выключателя QL Подчеркнем сразу же, что это не полная схема, а только е е фрагмент, необходимый для иллюстрации Приштина действия.
В нормальном режиме выключатель Q1 включен. Его вспомогательный замыкающий контакт в цепи 34 замкнут, а размыкающий в цепи J-6 — разомкнут. Конденсатор С19 зарядившийся при включении выключателя (красная стрелка), полностью заряжен.
При срабатывании защиты замыкается контакт K1F (синяя стрелка) и включает отключающий электромагнит YA2 привода：
Ответить на вопросы. 1. Каким условиям должны удовлетворять параметры конденсатора С7 и резистора R/? 2. На что указывают стрелки в обозначении переключателя &41? 3. По какой цепи преднамеренно отключают выключатель? Благодаря чему при преднамеренном отключении не действует АПВ и верно ли это? 4. По какой цепи преднамеренно включают выключатель?
Ответы
Емкость конденсатора должна быть до- сгаточно велика, чтобы запасенной им энергии хватило для надежного срабатьшания реле К1 и удерживания его притянутым столько вре-
Рис. 9.15. Автоматическое повторное включение. К примеру 9.16 и упражнению 9.8Рис. 9.15. Автоматическое повторное включение. К примеру 9.16 и упражнению 9.8мени, сколько необходимо для в ключеиия выключателя. Сопротивление резистора должно быть достаточно велико, чтобы конденсатор полностью заряжался н е менее 15 с. Именно такое большое время обеспечивает одно кратность действия АПВ. Дело в том. что после включения выключателя от действия АПВ вновь образуется цепь 34 заряда конденсатора. Но она будет замкнута всего 1—3 с (уставка реле защиты), а затем защита сработает, выключатель отклкмится и, следовательно, заряд конденсатора прекратится задолго до его полного завершения. А это значит, что конденсатор не сможет накопить достаточной энергии для по следующего действия АПВ, что и требуется, т. е. будет обеспечена однократность включения.
Рис. 9.15. Автоматическое повторное включение. К примеру 9.16 и упражнению 9.8
Рис. 9.15. Автоматическое повторное включение. К примеру 9.16 и упражнению 9.8
Иное дело, если повреждение устранилось. В этом случае защита после повторного вклкь чения не сработает, выключатель будет включен долго, благодаря чему конденсатор успеет полностью зарядиться. Следовательно, АПВ подготовится к следующему действию.
Стрелки указывают на то, что из позиции Включить переключатель возвращается в позицию Включено、а из позиции Отключить — в позицию Отключено.
По цепи 9~10 при этом в цепи 7-8 образуется разрыв на контактах переключателя SA1, благодаря чему реле К7 не может включить КМ1. (В поз. Отключено на штриховой линии нет жирной точки, а это значит, что контакт переключателя разомкнут.)
По цепи 5为.
Пример 9-17
Примерно такие же результаты получают, используя реле с замыкающим импульсным контактом, что дает возможность обеспечить интервал 5—7 с между отключением выключателя и импульсом на его включение. Этот интервал нужен в устройствах АПВ линий, питающих контактные сети пригородных железных дорог, метрополитенов и т. п., одним словом, в условиях, когда наиболее вероятной причиной автоматического отключения является не повреждение сети, а перегрузка из-за совпадения пусковых токов нескольких поездов. За время интервала пусковые схемы поездов успевают возвратиться в исходное положение, а это значит, что повторное включение происходит при введенных пусковых резисторах, т. е. когда перегрузка исключена.
Еще через несколько секунд замыкается другой контакт реле. Если к этому времени выключатель еще включен — значит, он отключился от перегрузки, поэтому схема АПВ подготавливается к повторению действия. Если же выключатель уже отключился — значит, сеть повреждена: действие АПВ приостанавлив ается.
Рис. 9.16. Автоматическое повторное включениелинии, питающей контактную сеть. К приме-ру 917
Схема управления автоматическим выключателем QF1, питающим контактную сеть, приведена на рис. 9.16,〃. Диаграмма взаимодействия построена дня режима перегрузки (рис. 9.16仞 и при КЗ (рис. 9.16,в).
Действие схемы при перегрузке. Итак, в результате возрастания нагрузки (точка 1
на диаграмме) выключатель QF1 отключается (точка 2) и питание контактной сети прекращается (точка 3) . Вспомогательный контакт QF1 в цепи 3 замыкается и включает реле времени КТ1 (точка 4).
Реле КТ1 самоблокируется по цепи 4. Через некоторое время оно импульсным контактом в цепи 5 включает промежуточный контактор КМ1 (точка 5), который, срабатывая (точка 6), noi цепи 2 включает электромагнит YA1 привода выключателя. Привод срабатывает (точка 7), включает выключатель (точка 8) : питание кон-
тактной сети восстанавливается (точка 11). Импульсный контакт в цепи 5 размыкается, отключает КМ1 (точка 9), электромагнит лишается питания (точка 10), но выключатель остается включенным. Однако реле времени продолжает работать. Через некоторое время замыкается его контакт в цепи 7 и включает репе блокировки КВ1 (точка /2). Репе КВ1 размыкает цепь 4, благодаря чему реле времени возвращается в исходное положение (точка 13) и отключает КВ1 (точка 14) . Цикл закончен.
Иначе протекает работа схемы прн коротком замыкании (точка 7). Вначале, до точки 111 все явления протекают так же, как при отключении от перегрузки. Но после включения включателя (точка 11) вновь возникает ток КЗ (точка 75), включатель немедленно отключается (точка /7) и отключает контактную сеть (точка /8). Реле времени КТ1 продолжает работать. Но ко времени замыкания контакта-КТ/ в цепи 7 вспомогательный контакт QF1 в цепи 6 уже замкнут, так как выключатель отключен. Следовательно, подготовлена цепь 6, благодаря чему реле блокировки КВ1 срабатьшает (точка /2), отключает КТ1 (точка 73) и самоблокируется, т. е. остается включенным. Однако пока реле КВ1 включено, его контакт в цепи 4 репе КТ1 разомкнут, а это значит, что действие А.ПВ будет прекращено, что и требуется.
Пример 9.18
Действие АПВ не линий, а трансформаторов, электрических машин, электродвигателей приводов технологического оборудования и т. п. безусловно автоматически исключается, если повторное включение опасно для оборудования.
Если, например, агрегат отключился от действия газовой защиты трансформатора, питающего электрооборудование агрегата, то без соответствующих испытаний включать трансформато р нельзя.
9.8. Централизованное управление
Централизовэнное управление механизмами находит широкое применение; оно выполняется самыми разноебразными сред
ствами. Рассмотрим од*<у из простых и в то же время многофункциональных схем. Она дает возможность выполнить несколько упражнений важных для чтения схем.
На рис. 9.17 показана схема централизованного управления небольшой поточнотранспортной системой. Ниже приведены о ней краткие сведения
Промежуточные реле К21—К40 пуска механизмов (цепи 27, 28) присоединены к контактному полю Е1.а шагового искателя Е1. Поле Е1.с (цепи 22—25) использовано для управления промежуточными реле К81—К83 предупредительной сигнализации. К исходной пластине поля Е1.с присоединено реле К8 (цепь 2/), фиксирующее исходное положение искателя. Через поле El.d регулируется темп работы электронного реле времени А77, контакт которого в цепи 6 управляет электромагнитом шагового искателя YE1.
Регулирование темпа дает возможность устанавливать для каждого механизма такую длительность пускового импульса, которая обеспечивает пуск исправного механизма, но исключаем затяжной пуск. Темп регулируется благодаря тому, что через ту или иную пластину контактного поля ELd (в зависимости от того, какая длительность импульса необходима для включения конкретного механизма), в цепь заряда в ходкого конденсатора реле времени К77* вводится один из резисторов rl гЗ. Сопротивления их различны, благодаря чему обеспечиваются вьщержки времени 5, 10 или 15 с соответственно.
Поле El.b использовано для д о запуск а (см. ниже).
Для п редотв ращения случайных запусков оператор должен выполнить два
Обратите внимание: реле времени — это готовое изделие, поэтому на схеме оно изображено просто прямоугольником. Замедление достигается за счет времени, необходимого для заряда конденсатора, находящегося внутри репе.
зарядного тока 300 мкФ), а постоянный ток но, сколько бызарядного тока 300 мкФ), а постоянный ток но, сколько бы
зарядного тока 300 мкФ), а постоянный ток но, сколько бы
зарядного тока 300 мкФ), а постоянный ток но, сколько бы
действия: нажать кнопочный выключатель SB1 ^^Cигнaл^, и SB2 ”Пуск" или SB3 ”До・ запуск". Длительность нажатия кнопки выключателя безразлична, так как начинающее реле К5 (цепь 2) срабатывает от
конденсатора С1 (200— заряженный конденсатор не проводит. Следователь- ни держали кнопку нажа-
той, реле К5 сработает и отпустит.
10
〃7273 沛
2930
151617181920
3732
Поясняющие схемы
Остановка механизмов £2・〃
К59
К70
]о
(в и,. 36)759К
汴70
3“
35
3637
Заметьте: это распространенный прием получения импульса независимо от длительности включения.
При срабатывании и возврате реле К5 в электромагнит YE1 по цепи, обозначен-
Рис. 9.17. Централизованное управление механизмами поточно-транспортной системы. К примерам 9.19-9.22, которые соответственно иллюстрируют приемы, облегчающие чтение сложных схем, возможность исключения из схемы аппаратов, замены элементов схемы.
ной синей стрелкой, поступает импульс: щетки совершают первый шаг. Реле К8 отпускает и замыкает контакты в цепях 6 и 8. Включившееся реле Кб (цепь 4, зеленая стрелка) са моблокируется, включает реле КТ1 (цепь /4), размыкает контакт в цепи 8 и подает питание на щетку Е1.а. Реле К7 включиться не может. Поэтому импульсы в электромагнит поступают только через контакт реле КТ1 (красная стрелка).
После завершения цикла реле К8 срабатывает (цепь 21), его контакт размыкает цепь 6: щетки останавливаются в исходной позиции.
Пуск отменяют кнопочным выключателем SB4 "Отмена", отключая реле Кб (цепь 4).
При отмене щетки могут остаться на любой пластине. Чтобы их привести в исходную позицию, нужно включить реле К7, а оно по цепи 8 включается автоматически (контакт К8 замкнут, а контакт Кб после возврата реле Кб замкнулся). После срабатывания реле К7 шетки передвигаются самоходом, так как импульсы в электромагнит поступают от самопрерывателя £7 — черные стрелки (самопрерыватель — это контакт с механическим приводом, он размыкается, когда якорь электромагнита YE1 притягивается, и вновь замыкается при возврате якоря).
Дозапуск выполняется кнопочными выключателями SB1 и SB3. Он отличается от обычного пуска гем, что пластины, соответствующие уже включенным механизмам, щетки быстро проходят самоходом (за 1—2 с), а затем переходят в нормальный темп.
Схема централизованной остановки аналогична. В ней используется другой искатель —Е2.
На рис. 9.17 показано только одно его контактное поле, а именно E2q; к нему присоединены реле К59-К70,
Пример 9.19Пример 9.19
Пример 9.19
Пример 9.19
Иллюстрируем реализацию приемов, значительно облегчающих чтение сложных схем. 1. Приводят поясняющую схему технологического процесса. 2・ Из всех схем, на которые в схеме сделаны ссылки, по типу "В схему 「делают выборки и дополняют ими данную схему, чтобы бьши видны не кусочки цепей, а цепи полностью. 3. Схематически, в упрощенном виде, поясняют принцип действия устройств, на которые сделаны ссьшки по типу "Из схемы . .". 4. Разделяют схему на общие и индивидуальные цепи, а общие 'цепи разделяют на функциональные части.
Воспользуемся рис. 9.17, чтобы показать, как все это может быть выполнено.
Справа, внизу, показана поясняющая схема технологического потока. Из нее явствует, что на предприятии три цеха 1—Ш и три конвейера № 2—4, причем конвейер № 2 находится в цехах / н 〃，конвейер № 3 — в цехах Я и Ш. Следовательно, сирены НА J—НАЗпредупреждение
о пуске конвейеров, должны включаться: а) сразу во всех цехах общее предупреждение о предстоящем пуске, что осуществляется контактом реле К1 по цепи 25; б) в цехах / и II, причем после того как конвейер № 2 начнет работать, сирена НА1 в цехе / отключается, а сирена НА2 в цехе II продолжает работать. Она отключится только после начала работы конвейера № 3; в) сирена НАЗ включится до начала пуска конвейера № 3 и отключигся после пуска конвейера № 4.
В схему сирен введены контакты реле К81—К83, а они включаются через соответствующие пластины контактного поля Е1.с (цепи 22-24). Чтобы все сирены не включились одновременно, цепи катушек реле 81К—83К разделены диодами. Про-
следим цепь сирены НА 2. Ею управляет контакт реле 房2, у изображения которого в скобках написано (ц. 23). А на схеме у изображения этого же контакта указан номер цепи, в которую он входит： В ц. 34.
В цепи 11—12 введены контакты реле повторителя датчика скорости BV ..., а под ними дано пояснение, из которого явствует, что в датчике В происходит преобразование значений скорости v в пропорциональное ей значение напряжения U, как, например, в тахогенераторе. Датчик соединен с устройством А …，контакты которого введены в цепи 11 (12) и 37_ Естественно, возникают вопросы, зачем в этих цепях контакты? В цепях 11 и 12 они нужны затем, чтобы пластины, относящиеся к уже включенным механизмам (что характеризуется замкнутыми контактами) , щетки проходили самоходом — быстро. А относящиеся к механизмам, которые надо еще дозапускать,— в нормальном темпе. Контакт вце-. пи 37 размыкается при потере механизмом скорости и отключает контактор КМ4 (см. упрощенную схему включения двигателя М4), осуществляя таким образом защиту и блокировку.
В схеме есть: а) общие цепи пуска, дозапуска, регулирования темпа движения; б) индивидуальные цепи пуска (остановки) механизмов; в) групповые цепи предупредительной сигнализации. Рассматривать надо сначала общие цепи, и только убедившись в том, что они правильны, можно поочередно переходить к групповым и индивидуальным цепям. Таких цепей много, но они повторяются, а сл едовательно, не усложняют принципиальную схему.
Важное замечание. Сказанное в п. 4 отнюдь не досужие рассуждения. В устройстве телемеханики, например, из четырех сотен реле только 15—20 являются общими. Среди них 4—6 — основные (осуществляющие селекцию), а у основных
1—2 контакта требуют особого внимания, ибо их нарушение прерывает связь между передающим и приемным пунктами, т. е. полностью выводит устройство из строя.
Пример 9.20
Покажем, как оценивают возможность исключения из схемы аппаратов, которые могут показаться лишними.
Чтобы решить, можно ли исключить реле К1, следует: а) выяснить, в какие цепи и с какой целью введены его контакты (цепь 2 предотвращает пуск при случайном нажатии SB2 "Пуск" или SB3 "Дозапуск”. По цепи 25 в цеха подается предупредительная сигнализация); б) оценить, нет ли каких-либо временных зависимостей или особых условий, выполнение которых обеспечивается с помощью реле KI, т. е. установить прин ципиальную возможность его исключения. В нашем примере такая возможность есть; в) определить, чем можно заменить реле К1. Оно является повторителем кнопочного выключателя SB1, следовательно, контакты реле можно заменить контактами перекпючателя; г) выяснить возможность такой замены, т. е. подсчитать, хватит ли контактов SB1; д) если замена возможна, то надо посмотреть, что она за собой повлечет. В данном случае вместо одного провода (от SB1 до катушки К7) придется проложить четыре провода — по два от каждого контакта.
Если исключить про межуточные реле К21—К40 (цепи 27, 28) пуска механизмов, то пусковые импульсы на магнитные пускатели придется подавать непосредственно через щетки искателя. Это недопустимо по трем причинам: а) изоляция контактного поля не рассчитана на 220 В; б) ток, который могут пропускать щетки искателя, как правило, меньше тока включения маг-
нитного пускателя; в) цепь управления каждым двигателем защищена своим автоматическим выключателем. Значит, даже при условии достаточно высоких изоляции и коммутационной способности искателя нельзя через его щетки связывать цепи управления различных электроприводов. .
Пример 9.21
Рассмотрим возможность исключения и объединения контактов. Рассмотрим реле К8. Оно должно быстро срабатывать, иначе не успеет остановить щетки в исходной позиции. Поэтому естественно стремление наладчиков реле К8 разгрузить, т. е. попытаться объединить контакты в цепях 6 и 8 и исключить контакт в цепи 2. Объединить контакты в цепях 6 м 8 можно, но при условии, что контакты реле Кб в цепях 4 н 8 будут переключающи- м и. Это требование вытекает из необходимости безусловного разделения цепей катушек реле Кб и К7. Исключить (шунтировать) контакт реле К8 в цепи 2 нельзя, так как он предотвращает паразитный заряд конденсатора во время рабочего хода искателя по цепи 6 (через замкнутые контакты К8, Кб и катушку КЗ). При отсутствии этого контакта реле К5 может ложно срабатывать несколько раз, что нарушит рабочий темп движения щеток.
Пример 9.22
Покажем, что возможность замены элементов определяется их назначением и условиями работы.
Конденсатор С1 должен иметь настолько большой зарядный ток, чтобы от него могло сработать реле КЗ. А так как от других частей схемы конденсатор отделен контактами и, кроме того, зашунтирован разрядным резистором R1, можно не опасаться побочных явлений, связанных с большой емкостью (200—300 мкФ).
Конденсатор С2 и резистор R2 входят в искрогасительный контур, поэтому их параметры — емкость и сопротивление — строго определены.
Реле Кб и К7 могут быть любыми, если они имеют подходящее номинальное напряжение и достаточное количество контактов. Но реле К8 должно быстро срабатывать. Поэтому срабатывающее относительно медленно кодовое реле не годится.
Промежуточные реле пуска (К21- К40) и остановки (К51-К70) должны иметь изоляцию и ко ммутационную способность, соответствующие цепям управления электроприводами, и исполнения, отвечающие условиям среды, в которых реле устанавливаются.
Схемы централизованного управления выполняются с помощью многоконтактных программных реле времени, релейных или электронных распределителей, чередующихся импульсов, и т. п.
Глава
10
Скрытые ошибкив схемах.
Ложные цепи
10.1. Принципиальные положения
Ошибки в схемах, которые обнаруживаются при наладке, устраняют до начала эксплуатации. Но чаще они до поры до времени скрыгы. Их последствия проявляются не сразу и притом обычно в самое неподходящее время. Нужно, например, ввести резерв, а выключатель не включается из*за того, что составитель схемы ошибся при выборе сечения проводов, питающих привод (такой случай рассмотрен в примере 8.16). Другой пример: отказала электрическая защита, так как в оперативных цепях когда-то перегорел предохранитель, но сигнал своевременно не сработал; его ошибочно присоединили к тем же предохранителям, неисправность которых он должен контролировать. Недостатками в схемах, обеспечивающих электропитание, дело не ограничивается.
Типично возникновение ложных цепей, т. е. таких цепей, которые не предусмотрены составителем схемы. В результате вместо одного сигнала могут появиться несколько. Более того, вместо сигнала "вклюиено" возникает сигнал 5,отклточенои т. п. Не вдаваясь в детали — они рассмотрены ниже — подчеркнем, что ложные цепи могут иметь место по ряду совершенно различных причин, например: а) нарушение изоляции мевду проводниками различных цепей; б) емкост
ные связи, причем они опасны не только в установках переменного тока, но и при постоянном токе; в) перегорание какого- либо предохранителя или незамыкание контакта. В результате с участка цепи снимается фиксированный потенциал ("плюс", "минус", ”巾аза", "нейтраль"), а проводник обращается в шинку, по которой проходит ток ложной цепи; г) перераспределение токов и напряжений между электроприемниками. Например, одна группа ламп оказывается соединенной по следо вател ьно с другой, а группы неодинаковы, поэтому одни лампы горят тускло, другие — перегорают. Еше пример: ток в электро приемник поступает не только по той цепи, которая предусмотрена, но и по другой, а контакт в ней выходит из строя, так как он не рассчитан на такой большой ток (типичный случай рассмотрен в примере 10.8).
Ошибки другого рода объясняются н е- согласованностью времен действия как отдельных аппаратов, работающих совместно, так и между устройствами в целом. Причем несогласованность проявляется, как правило, не в установившихся режимах (тактах), т. е. когда переключения уже завершились, а в переходных режимах в процессе переключений.
Третья группа ошибок состоит в том, что составитель схемы полагает цикл пере-
ключений завершенным тогда, когда достигнут заданный оперативный результат, например когда в результате действия АПВ включился выключатель. На самом же деле цикл можно считать законченным только после того, как аппаратура подготовлена к следующему действию.
В предыдущих главах уже были показаны некоторые приемы выявления ошибок в схемах. Здесь будут рассмотрены и систем атизиро ваны наиболее распространенные ошибки и показаны приемы их выявления.
102 Неудачное расположениеконтактов
Неудачное расположение контактов в схеме может привести как к ложному соединению рабочих цепей с чужими (которые в данном режиме не должны работать) ,так и к косвенному размыканию чужих цепей.
Соединения^ вызывающиеложные срабатывания
Пример 10.1
На рис. 10.1/ показана оперативная схема (об оперативных схемах см. § 5.1, рис. 5.2) распределительного устройства с двумя системами шин / и Я. От шин отходят четырнадцать линий. Каждая линия может быть присоединена к той или иной системе с помощью шинных разъединителей: 1 — на первую систему, 2 — на вторую. Выключатели: 3 — линейные, 4 一 шиносоединительный (ШСВ). Синие прямоугольники 5 условно обозначают комплекты защиты линий. В нашем примере показаны две линии — № 3 и 14. Линия № 3 (и аналогично линии № 1, 2,4—13)
получают питание с первой системы шин, к которой присоединен ввод. Выключатель линии № 14 выведен в ремонт, он отключен (зачернен) и отсоединен, а линия питается через временную перемычку со второй системы шин через шиносоединительный выключатель (ШСВ) — см. на рис. 10.1,с синюю стрелку.
Естественно, что защита линии № 14 должна действовать, в данном случае на отключение ШСВ.
Схема перевода действия защиты линий, выключатели которых временно выведены из работы, показана на рис. 10,6* Здесь: 6 — отключающие электромагниты приводов, 7 — кнопочные выключатели **Отклю- читьм, 5 — контакты реле защиты, 8 — гнезда разъемов, 9 — шлейф, соединяющий нижние (по схеме) гнезда с цепью отключения ШСВ, 10 — вилка, штифты которой закорочены. В нашем случае вилка вставлена в гнезда, относящиеся к линии № 14, благодаря чему при срабатывании защиты этой линии отключится ШСВ, что и требуется. Цепь отключения показана красной стрелкой.
Н е достатки схемы: а) оперативные цепи линии № 14 связаны с цепями ШСВ; б) на отключение действует не только защита (это верно), но и кнопочный выклк1чатель 7 линии № 14, из-за чего при опробовании привода выключателя линии № 14 во время ремонтных работ по ложной цепи будет ошибочно отключен ШСВ — синяя стрелка; в) если после обратного перевода питания линии на рабочий выключатель вилка ошибочно останется вставленной в гнездо, то при отключении ШСВ (например, при опробовании резерва) по "обратной" ложной цепи будет отключена и работающая линия — зеленая стрелка.
Для выявления ложных цепей нужно мысленно проследить все возможные пути тока от одного полюса к другому через параллельно соединенные контакты (в данном примере 5 и 7) и в прямом направле-
нии (от цепей привода линии к цепям ШСВ), и в обратном, т. е. от цепей ШСВ к цепям привода.
Схему легко исправить. Для этого надо соединители 8 заменить на переключатели 12 и проложить провод 11 (рис. 10,в).
Рис. 10.1. Ложные цепи через шинку, образук>- щуюся при переключении действия защиты, ремонтируемого линейного выключателя 3 на шиносоединительный 4. К примеру 10.1, в котором показана связь между оперативными цепями обоих выключателей через закороченную вилку. Ошибочное отключение защиты. К примеру 10.4
Ввод №1
В6оВ№2
с)
6)
Q2-S57
7 g
Рис. 10.2. Ложные цепи, не обнаруженные в процессе проектирования из-за недостаточно полного изображения схемы. К примеру 10.2
Тогда защита линии № 3 действует только на привод ее выключателя (переключатель включен вверх, по схеме), а защита линии № 14 — только на привод ШСВ (рубильник включен вниз).
Пример 10.2
На рис. 10.2,а показаны шины, нормально питающиеся от мощного ввода № 1. В аварийном режиме питание перево
дится на ввод № 2, который а) имеет ограниченную мощность и б) не может работать параллельно с вводом № 1. Для удовлетворения этих условий была составлена схема рис. 10.2,5, действие которой сводится к следующему. При отключении выключателя Q1 его вспомогательный контакт по цепи /-2 отключает выключатель Q4 с помощью отключающего электромагнита Q4-Y1, чем достигается разгрузка шин. Затем вспомогательный контакт Q4 по цепи 3-4 включает промежуточный контактор Q2—K1、включающий в свою очередь выключатель Q2 (не показано). Во избежание включения Q2 кнопочным выключателем Q2—SB1 по цепи 5-4 при
включенном выключателе Q1 (что по условию недопустимо) на рис. 10.2,6 стрелкой показана необходимость присоединить кнопочный выключатель Q2-SB1 к цепи отключения Q1. На первый взгляд все верно. Действительно, если при включенном Q1 по ошибке кнопочным выклю* чателем Q2—SB1 включают Q2 (цепь 5-4, стрелка / на рис. 10.2,е), то это же действие приводит к отключению Q1 по цепи 5-6, стрелка II. Это верно.
Если же, не ограничиваясь стрелкой на рис. 10.2,6, изобразить схему полностью (см. рис. 10.2,в), то обнаружится ложная цепь 9-4 (стрелка /Г), из-за которой не удастся снять напряжение с шин. Эта цепь
Рис. 10.3. Ложные цепи через шинку, образующуюся' пока общий контакт разомкнут, а индивидуальные контакты замкнуты. К примерам 10.3 и 10.13
возникнет, когда с целью отключения Q1 по верной цепи 9- 6 (стрелка III) нажмут кнопочный выключатель Q1—SB2; при этом по ложной цепи 9-4 включится Q2.
Пример 10.3
На рис. 10.3,а дай фрагмент схемы, автоматически обеспечивающей работу двух
Рис. 10.4. Косвенное размыкание чужой цепи, вызывающее неправильную сигнализацию. К примеру 10.5
из четырех агрегатов, условно обозначенных цифрами 1-1V, Схема по замыслу ее составителя должна работать следующим образом. В начале кнопочными выключателями S1—S4 (или с помощью телемеханики) включают два агрегата: 7 и Я, или И тл Ш, Ш и ТУ, или /Ри / (но не Z и /// и не Я и IV). После завершения цикла включения агрегатов, например 〃 и /Я в цепях включения двух других, в данном примере I (цепь 3-2) и IV (цепь 15-8), размыкаются вспомогательные контакты 1П и П. Затем (т. е. после того как агрегаты уже включены) включают реле К/, подготавливающего схему автоматического ввода резерва. Эта схема действует следующим образом. При отключении одного из работавших агрегатов, например Ш, в цепи 3・2 замыкается его вспомогательный контакт и автоматически
включает агрегат /. Иными словами, агрегат 7 замещает IIL Ш-1, Il-IV, IV-II.
Казалось бы, все верно, но это преждевременный вывод: надо еще проверить, не содержит ли схема ложных цепей. С этой целью поступают следующим образом.
1-й шаг. С первой по порядку операции —в данном случае с включения агрегата / выключателем S1 — рассматривают все пути, по которым ток через S1 может пройти от плюса к минусу (удобно идти по схеме слева направо или сверху вниз). В данном случае это необходимая цепь — плюс-1-2 (красная стрелка) и три ложных цели - плюс-1-4; плюс-1-6; плюс-1-8 — зеленые стрелки.
2-й шаг. Проверяют, не замкнуты ли ложные цепи. Для этого нужно определить, в каком состоянии находятся входящие в них контакты. В данном случае контакты I—IV замкнуты (так как ни один агрегат еще не включен), а контакт К1 по условию еще разомкнут.
3-й шаг. Делают вывод: схема не годится —вместо одного агрегата Z включаются все четыре.
4-й шаг. Оценивают, в чем состоит недостаток схемы. Он состоит в том, что контакт К1 находатся не на своем месте. Дело в том, что до тех пор пока он разомкнут, между цепями разных агрегатов образовалась "шинка”.
5-й шаг. Надо исправить этот недостаток, что может быть выполнено двумя способами: а) при наличии одного контакта К1 в цепи 3-2, 7・4, /』-6, 15-8 нужно ввести диоды VI, V2 …(рис. 10.3,6); б) в каждую из цепей ввести по контак~ ту А7 — рис. 10.3,8. Практически именно так и приходится делать, так как цепи разных агрегатов получают питание через разные предохранители и объединять эти цепи нельзя.
Важное замечание. Пример 10.3 иллюстрирует причины образования ложных це-
пей через шинку и показывает, как ложные цепи устранить. Но отсутствие ложных цепей отнюдь не означает, что схема правильна. Чтобы сделать такой вывод, необходимо проверить согласование времен, требующихся на переключения. К этому вопросу мы еще возвратимся в § 10.4, рассматривая пример 10.12.
Косвенное размыканиечужих цепей
Рассмотрим примеры косвенного размыкания чужих цепей в процессе текущих переключений.
Пример 10.4
На рис. 10.1,а и б контакты 5 принадлежат промежуточному реле или реле времени защиты, катушка которого получает питание от оперативных цепей с в о е г о выключателя. В то же время выключатель 3 линии заменяют шино соединительным обычно в связи с ремонтными работами и при этом, естественно, снимают питание с оперативных цепей ремонтируемого выключателя. Но это равносильно отключению защиты.
Пример 10.5
На рис. 10.4,а показана схема сигнализации о переводе подстанции на автоматику. В нормальном режиме включены: общий выключатель SA1 (с его помощью можно одним действием снять всю подстанцию с автоматики); индивидуальные выключатели S1—S20. Через них получают питание катушки реле К1—К20 соответст
венно, каждое из которых определяет режим управления линии или агрегата.
Если все линии и агрегаты переведены на автоматику, то контакты реле К1-К20 (цепи 4-5) разомкнуты. Следовательно, общее реле КЗО включено, а лампа HL1 не горит (точнее, горит очень тускло). Достаточно, однако, "снять с автомата- ки" любую линию (агрегат), чтобы катушка реле КЗО оказалась закороченной. При этом реле КЗО возвратится (отпустит) ,а лампа HL1 загорится ярко. Через контакты реле КЗО на пункт централизованного управления будет передан сигнал. Таким образом, горящая лампа сигнализирует перевод хотя бы одной линии (агрегата) на местное управление. Если же лампа погашена — это значит, что подстанция полностью работает в автоматическом режиме.
Однако полное снятие с автоматики выключателем SA1 приводит к неправильной сигнализации, так как этот выключатель кроме отключения катушек К1-К20 (что требуется) ложно отключает и лампу HL1, что недопустимо. Исправить схему можно, например, следующим образом: в цепь катушки КЗО нужно вместо лампы HL1 ввести резистор RI, а лампу присоединить через размыкающий контакт КЗО до выключателя SA1 — см. цепь / на рис. 10.4,0
Перераспределениенапряжений и токов
Распространенными л очень важными элементами схем являются резисторы. С помощью резисторов ограничивают ток, вводя резистор в цепь лампы, если ее номинальное напряжение ниже напряжения сети.
С помощью резисторов ускоряют срабатывание реле путем уменьшения постоянной времени цепи (см. пример 7.16).
Рис. 10.5. Ложные цепи из-за перераспределения токов в результате введения в схему резистора.
К примеру 10.6
С резисторов "снимают" необходимое напряжение для работы полупроводниковых приборов и т. д. Резисторы широко используют в измерительной технике. Однако в ряде случаев применение такого простого и "безобидного" элемента, как резистор, может обернут/ься в высшей сте~ ^ени опасными последствиями. Докажем это на двух примерах.
Пример 10.6
На рис. 10.5,а показана схема включения лампы Ш и поворотного сигнала Е1, встроенного в мнемоническую схему (работа поворотного сигнала рассмотрена в примере 9.9). Лампа Н1 горит, если мас- пяный (электромагнитный, вакуумный) ыключатель Q1 отключен и, следователь
но, свечение лампы является сигналом, разрешающим манипулировать разъединителями, ограждающими выключатель. Для экономии вспомогательных контактов выключателя лампа (цепь /-2) и одна из катушек поворотного сигнала (цепь 7-4) включены через один и тот же размыкающий контакт. В схеме на рис. 10.5,а все верно: стрелка I указывает направление тока в лампе, стрелка Я — в левой катушке Е1 (выключатель Q1 отключен), стрелка III — в правой (выключатель включен).
Но для уменьшения размеров прибора параметры катушек изменили, что потребовало введения в их цепь добавочного резистора RI (рис. 10.5,6), и тотчас образовалась ложная цепь — зеленая стрелка, из-за которой указатель поворотного сигнала Е2 занял нейтральное положение, а лампа засветилась неполным накалом.
Причина образования ложной цепи заключается в перераспределении токов вследствие того, что последовательно с правой катушкой оказалось введенным
Рис. 10.6. Потеря сигналов из-за введения в цепь самоблокировки нескольких сигнальных реле общего резистора. К примеру 10.7Рис. 10.6. Потеря сигналов из-за введения в цепь самоблокировки нескольких сигнальных реле общего резистора. К примеру 10.7сопротивление резистора. Падение напряжения на нем оказалось достаточным для создания в левой катушке тока, соизмеримого со значением рабочего тока. Но ложное свечение лампы разрешает манипулировать разъединителями при включенном выключателе, что крайне опасно.
Рис. 10.6. Потеря сигналов из-за введения в цепь самоблокировки нескольких сигнальных реле общего резистора. К примеру 10.7
Рис. 10.6. Потеря сигналов из-за введения в цепь самоблокировки нескольких сигнальных реле общего резистора. К примеру 10.7
В аналогичных случаях путем простейших расчетов надо проверять значения токов, ответвляющихся в ложные цепи, оценивать последствия и, если необходимо, то предотвращать их, например путем введения в схему диода VI (рис. 10.5,в).
Пример 10.7
На рис. 10.6 изображены: переключатель 57, щетка которого, перемещаясь, может поочередно включать реле К1-К20; их контакты входят в цепи сигнальных ламп Н1—Н20; контакт Выбор, который замыкается в соответствии с заданием и включает соответствующие реле; контакт
Сброс, размыкающий на мгновение цепи самоблокировки реле перед началом приема новой серии сигналов.
Для экономии электроэнергии в цепи самоблокировки реле введены резисторы RI R20. Схема работает правильно. Затем с целью экономии заменили 20 индивидуальных резисторов R1—R20 одним общим резистором R30 (см. рисунок сверху) .В результате произошло следующее (рассматривается случай приема всех 20 сигналов): включилась лампа Н1, затем Н2, за ней НЗ — это правильно. Затем лампы "вдруг" погасли. Далее включились следующие три лампы и тоже погасли и т. д. В конце цикла остались включенными только две лампы — Н19 и Н20.
Причина этого недопустимого явления состоит в том, что при включении каждого следующего реле ток в общем резисторе
Рис. 10-7. Искусственное перераспределение го- ков, протекающих через параллельно работающие предохранители. К примеру 10.8Рис. 10-7. Искусственное перераспределение го- ков, протекающих через параллельно работающие предохранители. К примеру 10.8R30 увеличивается. Следовательно, увеличивается падение напряжения Ur в его сопротивления, а напряжение в цепи самоблокировки 〃б уменьшается, так как оно равно разности между напряжением питания U и падением напряжения на резисторе. При включении четырех реле (в нашем примере)《6 настолько снижается, что сработавшие ранее реле возвращаются (отпускают): соответствующие им лампы гаснут. Затем все повторяется в той же последовательности.
Рис. 10-7. Искусственное перераспределение го- ков, протекающих через параллельно работающие предохранители. К примеру 10.8
Рис. 10-7. Искусственное перераспределение го- ков, протекающих через параллельно работающие предохранители. К примеру 10.8
Что же нужно сделать? Нужно подсчитать, для скольких реле можно применять общий резистор, либо, и это правильнее, применить реле с двухобмоточными катушками: "сильной" дая включения реле
и "слабоИ” — с большим сопротивлением — для самоблокировки.
В примерах 10.6 и 10.7 перераспределение токов вредно. Следующий пример показывает, как преднамеренное перераспределение токов с помощью резисторов необходимо для предотвращения повреждения контактов и перегорания предохранителей.
пример 10.8пример 10.8
пример 10.8
пример 10.8
На рис. 10.7,@ показан фрагмент схемы управления двигателем Ml привода разъединителя.
Двигатель может управляться со щита или с диспетчерского пункта. При управлении со щита промежуточный контактор КМ1 включают кнопочным выключателем
SB1 (стрелка /). Затем КМ1 самоблоки- руется (стрелка ZZ) и включает двигатель (стрелка Ш). Когда процесс включения завершается, конечный выключатель SQJ автоматически отключает контактор.
Обратите внимание: двигатель получает питание только через предохранитель F2 с плавкой вставкой на 15 А, это правильно.
При управлении с диспетчерского пункта контактор КМ1 включается при срабатывании реле KI (стрелка /Г) через предохранитель FI с плавкой вставкой на 1 А — зто верно. Но двигатель получает питание по двум цепям. Одна из них правильна (стрелка III), а другая -ложна (стрелка F). По ложной цепи двигатель питается через предохранитель F1 ； последний перегорает от пускового тока, который для него слишком велик.
Чтобы исправить схему, нужно ввести в нее резистор R1 (рис. 10.7,6). Его сопротивление в несколько ом не помешает уверенному срабатыванию контактора КМ7, но направит ток в электродвигатель в основном через предохранитель F2 со вставкой на 15 А, разгрузив таким образом предохранится ь F1.
Несогласованностьвремен действия
В эксплуатационной практике приходится сталкиваться с неполадками, происходящими: а) в пределах отдельных схем из-за того, <по какой либо аппарат не успевает срабатывать или срабатывает больше раз, чем требуется; б) с неполадками, причинами которых являются несогласованность времени действия устройств в целом, например устройств автоматики и телемеханики, устройств автоматики с электрической защитой и т. п. Несколько примеров рассмотрены в предыдущих главах. Дополним их и систематизируем.
Несогласованность времен действия в пределах схемы, приводящая к отказам, иллюстрирует пример 10.9.
Пример 10.9
Одной из причин повреждения обмотки электродвигателя, защищенного предохранителями, является неполнофазный режим, который образуется при перегорании одного предохранителя. При этом возникает перегрузка: электродвигатель отключает тепловая защита. Есть, однако, и другие способы защиты. Один из них иллюстрирует рис. 10.8,а, где F1 — предохранители, КМ1 — магнитный пускатель, Ml — электродвигатель, К1 — реле, включенное между "землей" и нейтральной точкой 7V обмоток злектродвигателя, SB1 и SB2 — кнопочные выключатели "Стоп" и "Пуск" соответственно.
При исправных предохранителях потенциал нейтральной точки N практически равен потенциалу "земпн". Следовательно, через катушку реле К1 ток не проходит, а его контакт в цепи катушки магнитного пускателя КМ1 замкнут это правильно. Если же в одной из фаз предохранитель перегорит, то потенциал точки " станет равным половине линейного напряжения, так как обмотки двух исправных фаз электродвигателя образуют делитель напряжения. Это отчетливо видно на схеме и векторной диаграмме (рис. 10.8,в). В результате реле К1 сработает, его контакт разомкнет цепь катушки КМ1, двигатель отключится и больше включиться не сможет, так как контакт самоблокировки КМ1 разомкнется к останется разомкнутым. Именно так должна действовать схема по идее ее составителя.
Но бывает, что двигатель не удается включить, так как в процессе пуска л о ж- н о срабатывает реле К] (ложно потому,
Рис. 10.8. Ложное отключение электродвигателя из-за несогласованности времени срабатывания реле неполнофазного режима с разбросом во времени замыкания контактов цепи статора. К примеру 10.9Рис. 10.8. Ложное отключение электродвигателя из-за несогласованности времени срабатывания реле неполнофазного режима с разбросом во времени замыкания контактов цепи статора. К примеру 10.9Пример 10.10Пример 10.10
Рис. 10.8. Ложное отключение электродвигателя из-за несогласованности времени срабатывания реле неполнофазного режима с разбросом во времени замыкания контактов цепи статора. К примеру 10.9
Рис. 10.8. Ложное отключение электродвигателя из-за несогласованности времени срабатывания реле неполнофазного режима с разбросом во времени замыкания контактов цепи статора. К примеру 10.9
Пример 10.10
Пример 10.10
что предохранител и исправны). Причина его срабатывания состоит в неодновремен- ности замыкания контактов КМ1 в цепи статора, из-за чего на какое-то мгновение одна фаза включается позже других: в это время и успевает сработать К1. Схему можно исправить одним из трех способов: очень тщательно отрегулировать контакты КМ1, но это нереально; замедлить срабатывание реле К1 — сложно; просто перенести контакт К1 в цепь самоблокировки, как показано на рис. 10.8,6. В этом случае, если реле К1 в процессе пуска даже "аер- нется,,5 оно не сорвет пуск, так как в это время контакт SB2 будет еще замкнут.
Несогласованность времен действия между схемами и устройствами в целом, вызывающую лишние переключения, иллюстрируют примеры 10.10 и 10.11.
На рис. 10.9,а дан пример сложной системы резервирования питания потребителей. Трансформаторы Т1 и Т2 через контакторы К1 и К2 питают нагрузки 厶 и /2 > присоединенные к основным шинам / и 〃. Часть более ответственных потребителей /3 питается с шин III от одного трансформатора, например от Т1. Если он отключается, то нагрузка переводится на другой трансформатор, в данном случае на 72. Самые ответственные потребители нормально питаются с шин IV переменным током, а при его исчезновении переключаются на аккумуляторную батарею GB.
Если времена действия схем управления контакторами К1-К6 не согласованы, то могут иметь место несвоевременные переключения (например, недопустимое параллельное соединение обоих трансформаторов —они питаются от различных источников) или же лишние переключения (отклю-
чается К5 и включается Кб, затем отключается КЗ и включается К4), и так как питание переменным током вновь восстановлено, то отключается Кб и включается К5. Ясно, что первые два и последние два переключения были лишними.
Диаграмма на рис. 10.9,6 показывает один из вариантов правильного согласования времен. В исходном состоянии схемы включены KI, К2, КЗ и Ю, отключены К4 и Кб. При отключении трансформатора Т1 (точка 0) отключаются К1 (/) и КЗ (2), включается К4 (3). Контакторы К5 и Кб остаются в прежнем положении. Через некоторое время (4) возникает причина, вследствие которой отключается трансформатор Т2. При этом отключаются К2 (5), К4 (6) и Ю (7), но включается Кб (8). Затем появляется напряжение на трансформаторе Z2 (夕),включаются К2 (10) и К4 (77), отключается Кб (12), включается Ю (75).
Следует подчеркнуть необходимость проверки подобных схем на все возможные варианты питания. Дело в том, что известен ряд примеров, когда прямое замещение происходит правильно, но после восстановления питания по основ- нь1м вводам схема не может самостоятельно перейти в нормальное рабочее состояние. В простейшем случае, например, магнитные пускатели, управляемые самовоз- ^ращающимися кнопочными выключателями, даже при кратковременном перерыве питания отключаются и затем не могут включиться вновь без вмешательства извне.
Пример ЮЛ 1
Иллюстрируем последствия несогласованности времен действия телемеханики и двух приводов разъединителей. На рис. 10.10 показана схема управления двумя разъеди
нителями, которые по условиям электроснабжения можно и целесообразно включать одним действием.
Приводы разъединителей имеют: электродвигатели Ml и М2, переключающие вспомогательные контакты SQ1 и SQ2, конечные выключатели SQ3 и SQ4 соответственно.
Диспетчер одновременно включает оба разъединителя. При этом замыкаются контакты индивидуальных реле К1 и К2 телеуправления разъединителями и контакт общего реле включения К10. Общее реле отключения К20 остается отключенным. Образуются правильные цепи 1-3-2 и 1-11-6 (красные стрелки Z и ZZ), по которым включаются промежуточные контакторы КМ1 и КМ2 соответственно. Затем они самоблокируются (цепи 2-7-2 и 1-15-6 — стрелки III и IV), а также включаются электродвигатели MZ и М2 (цепи 1-9-4 и 7-17-8 — стрелки V и Г7).
Скорости переключения разъединителей немного отличны1. Пусть, например, первый разъединитель уже включился, а включение второго еще завершается.
Это значит, что на участке схемы 5-2 вспомогательный контакт SQ1 уже замкнут; а на участке 13-6 контакт SQ2 тоже м о- ж е т быть замкнут. Конечный выключатель SQ3 на участке 7-2 уже разомкнут, а конечный выключатель SQ4 на участке 15-6 еще замкнут. Из-за этого возникает ложная цепь 1-15-13-5-2 (зеленая стрелка), по которой КМ1 вновь сработает, и только что включившийся первый разъединитель начнет отключаться.
Аналогичные цепи могут создаваться и от первого разъединителя ко второму, и явление примет характер "каианм泸，которые очень опасны.
Кинематическая схема привода разъединителя приведена выше на рис. 8.5.
Пример 10.12Пример 10.12
Пример 10.12
Пример 10.12
Рис. 10.9. Согласование времен действия контакторов в схеме многоступенчатого замещения. К примеру 10.10Рис. 10.9. Согласование времен действия контакторов в схеме многоступенчатого замещения. К примеру 10.10Пример 10.13Пример 10.13Иллюстрируем последствия несогласованности продолжительности работы привода разъединителя (7—8 с) и устройства теле- сигнализации (3—4 с). Так, если привести устройство телесигнализации в действие в начале переключения разъединителя, то диспетчером будет принят неверный сигнал, поскольку цикл его передачи закончится раньше, чем успеет переключиться вспомогательный контакт, фиксирующий новое положение разъединителя. Поэтому запуск устройства телесигнализации нужно осуществлять не тогда, когда разъединитель начал переключаться, а только после завершения переключения. Именно такое согласование времен правильно.
Рис. 10.9. Согласование времен действия контакторов в схеме многоступенчатого замещения. К примеру 10.10
Рис. 10.9. Согласование времен действия контакторов в схеме многоступенчатого замещения. К примеру 10.10
Пример 10.13
Пример 10.13
Выше (см. пример 10.3, рис. 10.3) рассматривалась схема замещения четырех агрегатов. Без согласования времен отключения агрегатов Z и Ш (丿7 и /Р) схема не может работать правильно. По идее составителя схемы, после отключения агрегата I по цепи 11-6 должен включиться агрегат Я7. На самом же деле, так как включение происходит не сразу, его вспомогательный контакт в цепи 3-2 остается некоторое время замкнутым. Поэтому начинает включаться агрегат /. Размыкание его вспомогательного контакта в цепи 11-6 может сорвать включение агрегата III. Следовательно, схема неустойчива: могут включиться агрегаты / или III и оба вместе. Оба агрегата могут остаться отключенными, не исключены качания.
Чтобы исправить схему, нужно ввести в нее надлежащим образом элемент вре-
7+ О7+ О24682468Рис. 10.10. Ложные цепи из-за различия скоростей работы приводов разъединителей. К примеру 10.11Рис. 10.10. Ложные цепи из-за различия скоростей работы приводов разъединителей. К примеру 10.11-0-0мени. Читателям рекомендуется, прочитав этот параграф, еще раз обратиться к § 7.2 и 7.4, чтобы вспомнить, как зто делается.
7
+ О
7
+ О
2468
2468
Рис. 10.10. Ложные цепи из-за различия скоростей работы приводов разъединителей. К примеру 10.11
Рис. 10.10. Ложные цепи из-за различия скоростей работы приводов разъединителей. К примеру 10.11
-0
-0
Перегорание предохранителей,нарушения контактов
К ложным срабатываниям и неправильной сигнализации могут привести не только замыкания, не предусмотренные проектом. Не менее опасные последствия могут иметь разрывы цепей как из-за перегорания предохранителей, так и из-за размыкания или незамыкания контактов в ре~ жимах, когда они должны быть замкнуты.
Пример 10.14
На рис. 10.11,〃 дана схема сигнализации трех объектов (положение которых харак~ теризуется контактами S1—S3) на основном
щите с помощью пампН1—НЗ соответственно, например у дежурного диспетчера, и на щите дублере (лампы Н4-Н6), например у старшего в смене диспетчера.
При перегорании предохранителя F1 кроме правильных цепей ламп Н1 и НЗ (предполагается, что первый и третий объекты включены, а второй отключен) образуются ложные цепи, в результате которых свечение ламп Н2 и Н5 будет заметно. Если же лампы находятся под цветными линзами (колпачками), как обычно бывает, то диспетчер даже не обратит внимание на неполный накал.
Правильные цепи на рисунке отмечены красными стрелками, ложные — зелеными. Эквивалентная схема приведена на рис. 10.11,6. Исправить схему легко: надо объединить предохранители F1 и F2, как показано на рис. 10.11,〃 снизу.
Эквивалентная схемаЭквивалентная схемаРис. 10.11. Неправильная сигнализация по ложным цепям из-за перегорания предохранителя.К примеру 10.14Рис. 10.11. Неправильная сигнализация по ложным цепям из-за перегорания предохранителя.К примеру 10.147 - n®l w OHnolf 仍3一 审一7 - n®l w OHnolf 仍3一 审一
Эквивалентная схема
Эквивалентная схема
Рис. 10.11. Неправильная сигнализация по ложным цепям из-за перегорания предохранителя.
К примеру 10.14
Рис. 10.11. Неправильная сигнализация по ложным цепям из-за перегорания предохранителя.
К примеру 10.14
7 - n®l w OHnolf 仍
3
一 审一
7 - n®l w OHnolf 仍
3
一 审一
Пример 10.15
Перегорание предохранителя F1 или F2 (рис. 10.12) в цепи однофазного трансформатора напряжения TV1 во спринимается схемой как исчезновение напряжения на вводе 1, вызывает возврат (отпускание) реле А7, которое вводит в действие АВР. В лучшем случае в этом нет необходимости. В худшем, например при общих шинах низшего напряжения для обоих источни
ков, при их несинхронной работе действие АВР опасно.
Проверка схем на перегорание предохранителей производится следующим способом: предполагают, что перегорел один предохранитель, в то время как остальные исправны, и оценивают, к каким последствиям это приводит в о всех частях схемы, в том числе и в тех, которые питаются от исправных предохранителей. Поступая аналогичным образом, по очереди обходят все предохранители.
Важное замечание. Проверка предохранителей на перегорание производится составителями схем сравнительно часто, хотя и не всегда полно, так как иногда проверяют лишь те цепи, в которых предохранители
предполагаю! перегоревшими, не учитывая, что при этом могут переключиться контакты реле, возвратившихся (отпустивших) из-за перегорания предохранителей в других цепях, где предохранители исправны.
Однако проверку на незамыкание контактов обычно опускают. Насколько важна такая проверка, читатели могут убедиться, возвратившись к рассмотренному выше примеру (см. рис. 8.13,в).
Ложные цепи при замыканиина "землю” и между проводникамиразных цепей
В любой электроустановке применяется глубоко продуманное сочетание проводников и изоляции. Без проводников нельзя подвести ток к электроприемникам, без изоляции нельзя ни направить электроэнергию по нужным путям, ни выключить ток. При нарушениях изоляции предусмотренные составителем схемы зависимости изменяются — образуются ложные цепи. Это справедливо для цепей любого рода тока: постоянного, переменного, пульсирующего и др.
Но есть явления, характерные только для цепей переменного тока, так как переменный ток проходит через емкость между жилами кабелей и между жилами и ^зем- лей". И есть явления, характерные только для цепей постоянного (и вообще однонаправленного) тока. Цело в том, что постоянный ток, как следует из школьного курса физики, через емкость не проходит, но зто справедливо только для установившегося режима, т. е. когда емкость уже заряжена. А в процессе заряда (разряда) ток через емкость проходит и при стечении неблагоприятных условий может оказаться опасным. Одним словом, ложные цепи могут возникать в одних случаях при нарушении изоляции, а в других — при исправной изоляции. Рассмотрим эти сложные вопросы на нескольких примерах.
Нарушения изоляции
Пример 10.16
Иллюстрируем возникновение ложных Цепей при двойных замыканиях на землю (рис. 10.13). Здесь SB1 и SB2 — кнопочные выключатели "Стоп" и "Пуск" соответственно: YA1 и YA2 — отключающий и включающий электромагниты привода выключателя; КМ] — про межуточный контактор включения; К1 — контакт, при замыкании которого приходит в действие устройство АПВ S1; его выходное реле обозначено К1. Места нарушения изоляции отмечены цифрами /— VI.
Допустим, "плюс" заземлен (F). Это не опасно. Но если произойдет еще одно заземление, образуются ложные цепи. Рассмотрим и оценим типичные случаи.
Ложное отключение через нарушение изоляции / и тем более ложное включение через нарушения изоляции VI п III (красные стрелки) маловероятно, так как электромагниты YA1 и YA2 требуют больших токов (примерно 5 и 100 А соответственно). Однако на YA1 и YA2 действуют контакты более чувствительных аппаратов, например промежуточный контактор КМ1, для срабатывания которого достаточно доли ампера. Таким образом, нарушение изоляции 〃 (зеленая стрелка) способно вызвать ложное включение. Оно еще более вероятно при нарушении изоляции IV (синяя стрелка) в цепи промежуточного реле К1 автоматического повторного включения, требующего нескольких миллиампер. В силу весьма малого времени срабатывания приводов (доли секунды) и реле (несколько миллисекунд) даже кратковременные замыкания на землю чрезвычайно опасны.
Учитывая, что одновременное заземление в двух местах маловероятно, ограни-
Рис. 10.12. Неправильное действие АВР из-заперегорания предохранителя. К примеру 10.15
Рис. 10.13. Ложные цепи при двойных замыка-ниях на землю. К примеру 10.16
чиваются непрерывным контролем состояния изоляции. При возникновении первого по времени замыкания возникает сигнал, что дает возможность устранить это повре* дение, не дожидаясь второго замыкания. Не вдаваясь в подробности, отметим, что некоторые устройства контроля изоляции сами требуют заземления. И хотя зто заземление осуществляется через резистор, имеющий большое сопротивление, — зто заземление вредно, так как "способствует" образованию ложных цепей.
Сравнительно недавно считалось, что одно замыкание на землю не может привести к образованию ложной цепи. Однако когда на электростанциях и подстанциях появилась разветвленная сеть контрольных кабелей, суммарная емкость которых измеряется единицами и даже десятками микрофарад, возникли условия для образования ложных цепей при одном замыкании на землю. Их причина — переходные процессы перезаряда емкостей кабелей. Дело усугубилось тем обстоятельством, что стали применяться реле с малыми токами срабатывания и весьма быстродействующие.
Пример 10.17
Поясним суть явлений при одном заземлении в цепях постоянного тока. На рис. 10.14,〃 представлена эквивалентная схема, где емкости кабелей, присоединенных к плюсу и минусу, соответственно обозначены С+ и С_. При подаче напряжения на схему емкости заряжаются током 厶，накапливая энергию. При замыкании катушки К1 на землю (рис. 10.14,6) через нее проходит импульс, слагающийся из двух токов /2 и /3 (конденсатор С+ дозаряжается до напряжения U током »2, конденсатор С_ разряжается током %). Как видно из рисунка, оба тока в катушке реле складываются, что может привести к ложному срабатыванию.
Подробно этот вопрос с примерами расчета рассмотрен в [6]. Здесь же обратим внимание на то, что опасность ложного срабатывания резко возрастает с повышением напряжения оперативного тока. Это объясняется тем, что энергия, запасенная емкостью, пропорциональна квадрату
Рис. 10.14. Ложные цепи в цепях постоянного тока при одном замыкании на землю. К примеру 10.17Рис. 10.14. Ложные цепи в цепях постоянного тока при одном замыкании на землю. К примеру 10.17
Рис. 10.14. Ложные цепи в цепях постоянного тока при одном замыкании на землю. К примеру 10.17
Рис. 10.14. Ложные цепи в цепях постоянного тока при одном замыкании на землю. К примеру 10.17
напряжения. Иными словами, при удвоении (утроении) напряжения запасенная энергия (а именно ее значение определяет вероятность ложного срабатывания) увеличивается в 4 (9) раз соответственно.
Емкостные связи
Рассмотрим условия, при которых в цепях переменного тока образуются ложные цепи через емкостные связи между жилами кабелей, а также между жилами и землей. Заметим предварительно, что: а) сопротивление изоляции весьма велико и его не принимают во внимание; б) емкость значительна; между двумя жилами и между жилой и землей опа примерно одинакова. Например, для кабеля марки АКВРБ емкости соответственно равны 0,1 и 0,08 мкФ/км.
Начнем рассмотрение существа вопроса с конструктивной схемы трехжильного кабеля (рис. 10.15,〃). На нем видны жилы 7—3, оболочка (земля) и шесть емкостей: Сц, С2з и С3! — зто емкости между жилами, С13, С23 и С3з — емкости между жилами и землей. На рис. 10.15,6 эта конструктивная схема развернута, т. е. изображена так, как в электрической схеме.
На рис. 10.15,в показана схема управления двумя реле К1 и КЗ с помощью двух
выключателей SB1 и SB2. Один из них, в нашем примере выключатель SB], замкнут. При этом образуется правильная цепь (ток ii — красная стрелка) через прямой провод 厶，катушку реле К1 и обратный провод /3 и ложные цепи через катушку реле К2. По одной из них через емкость между жилами 厶 и Z2 проходит ток z2 (зеленая стрелка), а по другой — через емкости между жилами и землей проходит ток »з (синяя стрелка)
В зависимости от значений емкостей возможны три случая: а) емкостные токи несравненно меньше рабочих токов: ложная цепь хотя и существует, но она безопасна; б) емкостный ток больше тока срабатывания реле — реле ложно сработает; в) емкостный ток меньше тока срабатывания, но больше тока возврата. Значит, реле, верно сработавшее при замыкании цепи, залипнет, т. е. после размыкания выключателя, с помощью которого реле было включено, не возвратится (не отпустит). Отсюда следуют расчетные зависимости:
реле не сработает, если Gkb < Gp；
Рис. 10.15. Ложные цепи через емкостные связи между жилами кабеля и между жилами и землей. К примеру 10.18Рис. 10.15. Ложные цепи через емкостные связи между жилами кабеля и между жилами и землей. К примеру 10.18
Рис. 10.15. Ложные цепи через емкостные связи между жилами кабеля и между жилами и землей. К примеру 10.18
Рис. 10.15. Ложные цепи через емкостные связи между жилами кабеля и между жилами и землей. К примеру 10.18
реле ложно сработает, если Сзкв > > Сер；
реле залипнет, если Сэкв > Gn； здесь Gkb — эквивалентная емкость; Gp — емкость, через которую реле срабатывает; Сзп — емкость, через которую сработавшее ранее реле залипает.
Эквивалентная емкость с достаточной для прикидочного расчета точностью [8] может быть определена из выражения
°зкв 二[С*,*(〃 — 1) + С*,з] 4
где 負,* — удельная емкость между жи
лами, мкФ/км; С)к,з - удельная емкость между жилой и землей, мкФ/км; I — длина кабеля, км; и — число одновременно работающих жил кабеля с одним общим проводом.
Значения Сср и Сзл определяют экспериментально.
Пример 10.18
Определить: а) длину кабеля 乙 марки АКВРБ (С*,* = ОД мкФ/км; С*# = =0,08 мкФ/км) при которой реле ложно срабатывает, если одновременно включены и = 6 жил, Сср = 0,2 мкФ; б) длину /2, при которой реле залипает, Сзл = 0,09 мкФ.
Р е ш е н и е. а) По условию Сср =&кв 二 =[Сж ж(п— 1) + Сж>3] /i. Подставляя данные примера, имеем 0,2 = (0,1 -5 + 0,08)厶， откуда Zi Q 350 M.
6) °ЗЛ = °ЗКВ 二[С*,* (〃一 1) + С*,з1‘2, откуда /2 =0,09:0,58 * 155 м.
Как видно из приведенного примера, лимитирующим является залипание.
Ложные срабатывания через емкостные связи, когда они впервые обнаружились, оказались полной неожиданностью. До этого времени считалось, что мцогопроводная сигнализация по кабельным линиям благодаря их высокой изоляции является самой надежной; емкость просто не принимали во внимание. Но применение многопроводных схем с общим проводом по типу схемы на рис. 10.15,в неизбежно. Однако отсюда вовсе не следует, что в этих схемах обязательно будут возникать ложные цепи, так как есть достаточно надежные приемы для их предотвращения. Один из них — питание схемы не переменным, а постоянным током (выпрямленным, но с хорошо сглаженной пульсацией); другой — перевод схемы на более низкое напряжение питания переменным током, например с 220 на 24 В; третий — уменьшение количества одновременно работающих жил кабеля на один общий обратный провод и т. д.
Воспользуемся случаем и подчеркнем, что механически, т. е. без расчета, применять перечисленные способы нельзя. Так, например, уменьшение напряжения питания уменьшает емкостные токи, — это хорошо, но требует больших рабочих токов (при одной и той же мощности реле чем напряжение ниже, тем больше ток), что увеличит потерю напряжения в активном сопротивлении проводов и особенно в общем обратном проводе, а это вредно. Действительно, в общем проводе рабочие токи суммируются. В результате могут возникнуть недопустимые явления, аналогичные рассмотренным в примере 10.7.
Одним словом, при чтении схем нужны расчеты. Многие из них базируются на оо новных законах электротехники и не вызывают затруднений. Но простота и легкость расчетов отнюдь не дают оснований считать их лишними.
Причины ошибок в схемах
В начале книги было подчеркнуто, что она посвящена не составлению схем, а их чтению и, что чтение схем и их анализ, т. е. оценка принятых решений — неразрывно связаны. И, тем не менее, в этой главе рассматриваются вопросы непосредственно связанные как с проектированием новых схем, так и с внесением изменений в существующие схемы. Дело в том, что как при проектировании, так и при внесении изменений, иногда допускают ошибки, причем они типичны. Поэтому следует обратить на них внимание, что и сделано ниже.
Было также заострено внимание читателей на том, что схема (чертеж) и электроустановка —это далеко не одно и то же и что в книге, когда говорится о схеме, всегда подразумевается не собственно изображение, а то, что изображено.
Безусловно очевидно, что электроустановка должна работать, т. е. выполнять возложенные на нее функции, быть долговечной и безопасной. Если эти требования выполняются, то обычно говорят, что схема хорошая, а если не выполняются - схему считают плохой.
Верны ли такие оценки?
С позиций людей, которые только пользуются электроустановками (и отождествляют их со схемами) такие оценки вполне естественны. Но специалист так рассуждать не может. Известны например случаи, когда по одной и той же схеме смонтированы две электроустановки, но одна из них работает хорошо, а другая дает сбои. Но дело здесь вовсе не в схеме,
а в том, что одна электроустановка хорошо смонтирована, налажена, отрегулирована и систематически обслуживается, т. е. неукоснительно выполняются требования ПУЭ. Другая — смонтирована кое-как, не налажена, а эксплуатация поручена недостаточно квалифицированному персоналу.
Рассмотрим еще один пример: по одной и той же схеме тщательно смонтированы две электроустановки. Одна из них работает хорошо, а другую не удается наладить. Почему же схема для одной электроустановки хороша, а для другой неудовлетворительна? Дело в том, что электроустановки выполнены на разной аппаратной базе одна, например, на телефонных реле, а другая — на кодовых. Схему же составляют не вообще, на все случаи жизни, а для конкретных условий, в данном случае, исходя из свойств телефонных реле, но не кодовых. Так что причина неудачи состояла не в том, что схема плохая, а в том, что ее применили в условиях, для которых она не предназначена. Отсюда следует вывод: схему можно применять только в тех условиях^ которые были приняты при ее составлении.
В эксплуатации нередки случаи, когда правильно примененная схема начинает давать отказы, например, после ремонта какого-либо ее элемента. Так, в примере 8.6 описано нарушение работы двигательного привода разъединителя из-за того, что во время ремонта были перекрещены выводы одной из двух обмоток возбуждения. В результате получился н е тот двигатель, для которого была составлена схема.
Аналогичные явления могут иметь место при замене злектрооборудования новым. Например, когда истек срок службы привода масляного выключателя, привод был заменен новым, подходящим во всех отношениях, но с другой кинематикой, а она потребовала другой регулировки вспомо
гательных контактов. Привод работал хорошо. Поэтому эксплуатационный персонал не обратил внимания на то, что после отключения выключателя отключающий электромагнит его привода остается под током. Заметили эту ошибку (и скорректировали схему, учтя особенности нового привода), только после того, как электромагнит сгорел.
Такого же рода неполадки нередко являются следствием внесения в схему каких- либо дополнительных элементов (контактов, резисторов, конденсаторов) или исключения элементов, которые принимают за лишние. Эти изменения вносят для решения частных задач (понадобился» например, дополнительный сигнал, или желают упростить схему), а в результате могут нарушиться основные зависимости. Простейший пример 10.7 приведен в этой же главе.
Рассмотренных примеров достаточно, чтобы сделать следующий вывод: при любой замене оборудования, 〃 также при введении в схему или исключении из нее какого-либо элемента, не предусмотренного составителем схемы ее необходимо самым тщательным образом проверить, исходя из новых условий.
Распространенная ошибка — составление схемы без учета реальных условий работы электроустановки. В результате появляются практически невыполнимые решения; типичные примеры приведены и подробно рассмотрены в § 8.2.
Здесь же обратим внимание на особенно опасные ошибки, в результате которых электрическая зашита, предусмотренная ПУЭ, вьшолнена только формально, т. е. изображена на схеме, но расчетом не проверено, сможет ли она сработать (см. пример 8.16). Суть дела в этом примере состоит в том, что значение тока КЗ ограничено сопротивлением трансформатора, из-за чего ток, проходящий через катушку защитного токового реле при КЗ (88 А)
меньше уставки реле <100 А), заданной составителем схемы.
В других случаях, иэ-эа того, что не проверено согласование параметров взаимодействующих аппаратов, возможны отказы, так как не хватает времени для выполнения заданных переключений (см. пример 8.10). Не исключено также возникновение лишних переключении, далеко не всегда безопасных. Так, в упражнении 9.6 рассмотрен случай нескольких ложных включений на КЗ из-за того, что не согласована длина включающего импульса со временем возврата реле токовой защиты.
Неблагоприятные сочетания параметров цепи — индуктивности и емкости — могут привести к многократным ложным срабатываниям см. пример 7.22. Отсюда следует вывод: схему можно считать полноценной лишь убедившись с помощью расчета или построения диаграммы взаимодействия (см. § 5.2) в ее работоспособности.
Рассмотрим еще одну типичную ошибку, часто допускаемую составителями схем. Она состоит в том, что не учитываются реальные условия работы оборудования. В результате оборудование выходит из строя не выполнив работу, для которой оно предназначено. Так, в примере 8.18, контакты реле контроля наличия напряжения переменного тока из-за вибраций, продолжающихся длительное время, спекаются и, следовательно, не могут разомкнуться, когда на шинах исчезнет напряжение.
Другой пример: предусматривая защиту электродвигателя от перегрузки с помощью элек тротепловых реле, составитель схемы не учитьгеает, что через тепловые (нагревательные) элементы при КЗ проходит ток, который может расплавить элементы, если в их. цепь не введена достаточно чувствительная защита пред ох ранителя ми или автоматическими выключателями- Вывод: схема должна обеспечивать безусловную сохранность электрооб( орудования.
Составители схемы часто недооценивают важности обеспечения надежного электропитания оперативных цепей, рассчитывая их только на нормальный режим. Последствия такого недопустимого подхода к делу иллюстрирует пример 8.16: из-за недостаточного сечения линии, питающей включающий электромагнит привода (сечение выбрано только по допустимому току, но без учета длины линии), в аварийном режиме отказало АВР.
Нередко ошибаются при секционировании шинок оперативного тока, а также допускают соединение оперативных цепей различных линий. Опасные последствия (и способ их устранения) непродуманной системы электропитания цепей релейной защиты иллюстрирует пример 10.1.
Вывод： оперативные цепи, которые иногда называют вторичными (чтобы отличить их от первичных, силовых сетей), отнюдь не являются в торостепенн ыми.
Большую опасность представляют ложные цепи. Типичные случаи и причины их возникновения, а также способы выявления и устранения, подобного рассмотрены в § 10.6.
Несколько слов о рабочих чертежах. В книге они не рассматриваются (за исключением нескольких примеров вгл.З), так как их выполняют по отраслевым нормативным документам. Однако основанием для выполнения рабочей документации являются принципиальные схемы. Следовательно, составитель принципиальной схемы обязан, в необходимых случаях, обратить внимание исполнителей рабочей документации на те особенноеги, которые обязательно нужно учитывать. Иными словами, составляя принципиальную схему, надо всегда думать о том какими средствами и как она будет осуществлена.
Чтобы понять важность этого не совсем очевидного требования, достаточно обратиться к рис. 7.17 и сравнить контактные группы, которые, несмотря на одинаковое
352352
352
352
Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи
количество контактов в каждой из них, обладают совершенно различными эксплуатационными свойствами. Именно на эти свойства рассчитывает составитель схемы, применяя не любую, а вполне определенную группу и используя в ней каждый контакт в строго определенной цепи. Вывод: в аналогичных случаях вопрос о применении того или другого изделия и порядка присоединения к нему проводов решает не монтажник и не исполнитель рабочей документации, 〃 тот, кто составляет принципиальную схему.
Составитель принципиальной схемы должен: а) тщательно подумать н предусмотреть все необходимое, чтобы увязать новую электроустановку с уже действующей; б) дать указания о том, как следует проверить новую элек троустановку; в) четко сформулировать, на что она рассчитана и как надлежит ею пользоваться. Одним словом, составление схемы дело значительно более сложное, чем это иногда представляется людям без достаточного опыта.
Составление схем — процесс творческий. Его нельзя заключать в заранее заданные рамки. И вместе с тем при проектировании надо считаться с рядом ограничений, которые можно разделить на несколько групп.
Ограничения, вытекающие из требований ПУЭ, СНиП, стандартов и других нормативных и руководящих документов (см. §6.1).
Ограничения, обусловленные свойствами н особенностями электротехнических изделий (§ 6.2).
Строительные ограничения. Например, нормируемые размеры проходов и пролетов, расположение водопроводных, теплофикационных и электрических сетей, прочность перекрытий и т. п. На составление принципиальных схем эти ограничения, как правило, не оказывают влияния, но исполнители рабочей документации должны принимать их во внимание.
Привязочные ограничения. Они вызваны тем, что новая электроустановка неизбежно должна связываться с действующей, например получать от нее питание, присоединяться к уже существующей системе сигнализации и т. п.
Ограничения, возникающие в процессе проектирования. Так, например, остановившись на определенной электрической схеме, выбрав для нее оборудование, составитель схемы уже связан.
Его дальнейшие решения им же самим ограничены.
Послесловие
Итак, книга прочитана. Настало время подвести итоги.
Все схемы и примеры в ней взяты из практики, ни один из них не придуман. На первый взгляд эти схемы кажутся простыми. Но как читатели убедились, для их прочтения кроме знаний условных обозначений необходимы определенный минимум знаний из электротехники и умение логически рассуждать.
Чтение и анализ схем — один и тот же процесс. Значит, в результате чтения нужно не только отдать себе отчет в том, что на схеме изображено — это сравнительно просто, но и оценить реальность принятых решений, устойчивость режима, правильность учета свойстз материальной базы, на которой создана схема, условий, в которых электроустановка будет работать.
Схема, составленная с нарушением устано в ленных стандартом правил применения условных графических и буквенноцифровых обозначений, без необходимых надписей, диаграмм переключений не может быть правильно прочитана точно так же, как не может быть прочитан безграмотный текст.
Значительно легче читать схему, если она выполнена толково, т. е. если в ней рационально расположены цепи, схема снабжена четкими пояснениями, приведены выкопировка из схемы технологического потока (электроснабжения), диаграмма взаимодействия и т. п. Одним словом, к схемам предъявляются те же требования,
что и к текстовым материалам. Действительно, легко читать текст, если он изложен последовательно, выдержана четкая рубрикация, выделены абзацы, соблюдена строгая система шрифтовых выделений и т. п.
Форма изложения в виде упражнений, вопросов и ответов имеет целью помочь читателям, которые оказываются "один на один" с электроустановками, самостоятельно в них разбираться. Подробные ответы необходимы, так как читатели могут ошибаться, а ошибки в таком сложном деле, как электротехника, опасны.
Электронные устройства рассматриваются в книге только как элементы схем; их условные обозначения объяснены в § 2.12. Что же касается особенностей и принципов действия электронных схем — это вопросы специальные. Насколько они сложны, можно судить по такому примеру: книга "Искусство схемотехники'4 ,рассчитанная на читателей с высшим образованием, по объему примерно в два с половиной раза больше этой книги.
И вместе с тем читателям полезно прочитать книгу Антанаса И. Шишкова "Первые шаги в радиоэлектронике,,> изданную на русском языке в НРБ.
Чтение книги потребовало большого труда. Автор благодарит читателей за этот труд и надеется, что он был затрачен не зря.
П. Хоровиц и У. Хилл. Искусство схемотехники. Пер. с англ. — М.: Мир, 1983.
Проверка по принципиальнойсхеме правильностимонтажа
Цель работы — убедиться в том, что соединения выполнены точно так, как указано на схеме. Для иллюстрации техники проверки обратимся к рис. П1.1. На нем показаны характерные цепи, жирными точками обозначены перенумерованные выводы. Система нумерации выводов и обозначений (маркировки) участков цепей рассмотрена в § 4.4 и 4.5.
Общие положения. 1. Проверку производят при снятом рабочем напряжении.
Прибор — "пробник" — должен иметь настолько низкое напряжение, чтобы от него не мог сработать ни один элемент схемы. В простейшем случае пробником может быть карманный фонарик с гибкими проводами, снабженными короткими металлическими наконечниками.
П редупреждение: контрольной лампой для проверки схем пользоваться категорически запрещено.
Если в процессе проверки лампочка не горит, то необходимо убедиться в ее исправности. Для этого достаточно закоротить наконечники проводов: исправная лампочка должна загореться.
Если нужно какой-нибудь контакт временно разомкнуть, то его пластины разъединяют изолирующей прокладкой из неворсистого материала, т. е. не из бумаги и не из материи. Прокладки нужно пересчитать, а еще лучше перенумеровать, чтобы после окончания работы убедиться, что все они извлечены.
После того как соединения проверены, нужно при разомкнутом выключателе S1 (в нашем, примере) проверить, что на его вход подана правильная полярность в установках постоянного тока или же т е фазы и нейтраль в
установках переменного тока, которые указаны на схеме. Заметим, кстати, что в схеме на постоянном токе на катушки должен быть подан минус (а не плюс)； в схеме на переменном токе — нейтраль (а не фаза), если схема предназначена для питания фазным, а не линейным напряжением.
В нашем примере сначала проверяют, что плюс подведен ко всем выводам, идя п о схеме, а не по фактическому расположению элементов. Затем в той же последовательности проверяют присоединение минуса.
Убедившись в том, что питание подведено правильно, т. е. туда “ только туда и ничего не пропущено, переходят к проверке индивидуальных цепей. Проверку начинают с самой левой п о схеме цепи при их вертикальном расположении, как в нашем примере, или с самой верхней при горизонтальном расположении цепей. Закончив проверку первой цепи, переходят к проверке второй и т. д., ничего не пропуская.
Рассмотрим характерные примеры.
Пример П1.1
Проверка питания. При разомкнутом выключателе S1 ： 1) одним наконечником пробника касаются вьшода SI-2. а другим 一 вывода предохранителя F1-1 (см. рис. П1.1,^, слева). Если пробник срабатывает (лампочка карманного фонарика горит), значит, соединение выполнено верно; 2) вынимают предохранитель F1 и, присоединив пробник к вьшодам F1-1 и "-2, убеждаются, что лампочка не горит (рис. П1.1, в цен- тре); 3) вставляют предохранитель: лампочка должна гореть (рис. П1.1, справа); 4) присоединив один наконечник к выводу 户касаются
другим наконечником вьшода К 1-13 — лампочка должна гореть; 5) касаются вывода КЗ-14 лампочка должна гореть; 6) поступая аналогичным образом столько раз, сколько присоединений к плюсу показано на схеме, убеждаются в том, что он присоединен к выводам К2-11, КЗ-13, К1-21, КЗ-11, К2-14, K2-21f К4-13 м К5-15. Аналогично проверяют присоединение минуса.
Пример П1.5
Проверка цепей 7 к 8, содержащих параллельно соединенные размыкающие контакты. Размыкают с помощыо прокладки контакт К1-21-К1-22 в цепи 7 и проверяют цепь 8 аналогично проверке цепи 4 (см. пример П1.3). Затем изолируют контакт КЗ-11—КЗ-12 в цепи 8 и проверяют цепь 7.
⑥
Пример П1.2
®®Пример П1.3Пример П1.3
®
®
Пример П1.3
Пример П1.3
Проверка цепи 3, содержащей один замыкающий контакт: *а) присоединяют пробник между выводами К1-13 и К1-14 — лампочка не горит, значит, контакт разомкнут; б) нажимают на якорь реле К1 — лампочка загорается; в) отпускают якорь лампочка гаснет; г) присоединяют пробник между выводами КГ4 и К4-А — лампочка горит.
Пример П1.6
Проверка цепи 9, содержащей последовательно соединенные замыкающие контакты. Проверяют участки: а) плюс —氏215; б) К2-15-К7-П\ в) К7-11-К7-12; г) К7-12-Кб-А; д) нажимают на якорь реле К2 — лампочка пробника не горит; е) нажимают на якорь реле К7 - лампочка горит; ж) отпускают якорь реле К2 — гаснет; з) снова нажимают на якорь реле К2 — горит; отпускают якорь К7 — гаснет.
Проверка цепи 4, содержащей один размыкающий контакт; а) присоединяют пробник между выводами КЗ-14 и КЗ-15 — лампочка пробника горит; 0) нажимают на якорь реле КЗ — гаснет; у) отпускают якорь — горит; △) присоединяют пробник между выводами КЗ-15 и HL1-4 一 лампочка горит.
Пример П1.4Пример П1.4
Пример П1.4
Пример П1.4
Пример П1.7
Проверка цепи 10, содержащей последовательг но соединенные размыкающие контакты. Проверяют участки: а) плюс - К2-22 (аналогично проверке цепи 4 — см. пример П1.3) ; б) К2-22-К9-21; в) К9-21-К9-22; г) K9-22—HL3-4; д) присоединяют пробник к вьшодам К2-21 и 必3-4 - лампочка пробника горит; е) нажимают на якорь реле К2 — лампочка гаснет; ж) отпускают якорь реле К2 — лампочка горит; з) нажимают на якорь К9 — гаснет.
Проверка цепей 5 и 6, содержащих параллельно соединенные замыкающие контакты. Сначала изолируют один контакт, левый п о с х е- м е, в нашем случае К2-11—К2-12, и проверяют цепь 6 точно так же, как проверяли цепь 3 (см. пример П1.2). Затем изолируют контакт K3-13-K3-14 и проверяют цепь 5. Вынимают изолирующие прокладки.
Пример П1.8
Проверка сравнительно сложных цепей 11 и 12 производится по частям. Замыкают контакт К1-33-К1、34, затем поочередно проверяют цепи:
Рис. II1.1. Последовательность действий при про-верке правильности монтажа. К примерам
П1.1-П1.8
а) от плюса до вьшода реле KJO-A; б) от плюса до ъьшода реле К7-А\ в) изолируют контакт К4-13—К4-14\ г) проверяют цепь 12 от плюса до вывода Я70/; д) проверяют цепь 11 от плюса до выводаК7-/; е) присоединяют пробник между вьшодами К4-14 и К7-А — лампочка горит; ж) нажимают на якорь реле К4 — гаснет; з) отпускают
якорь реле К4 — горит; и) отпускают якорь К1 — гаснет; к) проверяют цепь 72 от плюса через контакт К5 до вьшода К10-А^ а затем до вьшода К7-А.
Выводы. Принципиальная схема дает исчерпывающие сведения, необходимые для проверки правильности монтажа. Проверка не таит в себе каких-либо сложностей, но требует аккуратности, строгой последовательности действий, однозначно определенных схемой, н не терпит торопливости.
Понятия о свойствах двоичнойсистемы счисления и алгебрелогики
Двоичная система счисления
Двоичная система счисления применяется в цифровой технике именно потому, что в ней имеются только две цифры: 1 и 0. Практически это значит, что любое число в двоичной системе может быть воспроизведено с помощью простейших изделий, 冗 е. таких изделий^ которые имеют только два устойчивых состояния. Ими могут быть двоичные логические элементы или их сочетания, а в простейшем, наиболее наглядном, случае — электромагнитные реле- Одно его устойчивое состояние (позиция) —якорь притянут; другое — якорь отпущен.
Ниже будет дан пример воспроизведения любого числа с помощью только двухпозиционных реле. Но чтобы этот пример понять и оценить, надо выполнить подготовитель' ную работу. А состоит она в следующем.
Двоичный ряд. Запишем двоичный ряд, например, из пяти членов:
2° = 1; 2* = 2; 22 =4; 23 = 8; 24 = 16.
В этом ряду есть числа 1; 2; 4; 8; 16, но нет промежуточных чисел: 3; 5; 7; 9; 10; 11; 12; 13; 14 и 15. Однако нетрудно видеть, что они получаются путем суммирования соответствующих членов двоичного ряда. Действительно: 3=2° + 21; 5 =22 + 2°; 6=2? + 21; 10=23 +21; 11 = =23 + 21 + 2° ... 15 = 23 + 22 + 21 + 2°. Одним словом, из членов двоичного ряда можно составить любое целое число, например 36865 =2心 +212 +2°.
Запись чисел в двоичном счислении, располагающем только двумя цифрами, на первый взгляд, кажется непонятной. Поче
му, например, число 9 в двоичной системе выглядит 01001, а число 15 01111? Покажем, что такая запись вполне логична и, следовательно, если знать систему ее построения, понятна. Но для этого сначала вспомним, что любое число N, умноженное на нуль, равно нулю (Nx0 = 0), а число, умноженное на единицу, равно самому себе (TV* 1 =Л).
Теперь запишем двоичный ряд, начиная с высшего разряда,
24 = 16; 23 = 8; 22 = 4; 21 = 2; 2° = 1
и решим, какие из его членов нужно просуммировать, чтобы получить число 9, а какие следует аннулировать. Совершенно очевидно, что суммировать нужно только 23 =8 и 2° = 1.
Сделаем следующий шаг: оставляемые члены умножим на 1, а аннулируемые — на”0. В результате получается: 2’ х0; 23 х 1； 22 *0; 21 х0; 2° х 1. Теперь для сокращения записи опустим степени числа 2, оставив только нули и единицы. Тогда число 9 в двоичной системе будет записано как 01001.
Рассуждая аналогичным образом, легко понять, что число 15 записывается как 01111. Ойо равно 24 х0; 23 х 1; 22 х 1; 21 х 1； 2° х 1 или, опуская степени числа 2, просто 01111.
Прежде чем перейти к рассмотрению примера практического приложения двоичного счисления, обратим внимание на то, что ход рассуждений (что оставить, а что аннулировать) очень напоминает технику взвешивания с помощью гирь на чашечных весах. Мы, например, хотим взвесить предмет, который весит 13 единиц, и распола-
гаем гирями, веса которых соответствуют двоичному ряду и соответственно равны в нашем случае 16; 8; 4; 2 и 1 единицам.
Взвешивание всегда производят от больших гирь к меньшим. На одну чашу весов кладут взвешиваемый предмет, на другую гири. Если гиря слишком велика, то ее снимают и записывают 0. Если вес гири меньше или равен весу предмета — ее оставляют и записывают 1.
Итак (16 > 13) — много: гирю снимают и записывают (0).
Следующая проба: (8 < 13) — мало. Гирю оставляют (1).
Добавляют 4 [(8 + 4) < 13] — мало. Гирю оставляют (1).
Добавляют 2 [(8 + 4 + 2) > 13] — много. Гирю снимают (0).
Добавляют 1 [(8 + 4 + 1) = 13] — равно. Гирю оставляют (1).
Если теперь записать подряд нупи и единицы, то получится 01101, т. е. вес предмета, выраженный в двоичной системе счисления.
Заметим здесь же, что в условных графических обозначениях двоичных логических элементов (см. § 2.12) иногда приходится обозначать вводы метками в виде ряда весов. Дия двоичного счисления ряд весов 2° = 1, 21 = 2, 22 = 4, 23 = 8 …=1; 2; 4; 8 ...
Изложенные выше сведения о двоичной системе счисления интересны, но возникает вопрос: имеет ли все это практическое приложение? Оставляя в стороне схемы вычислительных машин — приведем пример из электротехнической практики.
Пример П2.1
Допустим, что перед нами поставлена задача: передавать с подстанции на диспетчерский пункт, удаленный от нее на сотню километров, значение какого-либо параметра (напряжения, тока, тем
пературы, давления и т. п.). Непосредств енная передача неосуществима не только из-за ее непомерной дороговизны, но и чисто технически. Однако при наличии телемеханики, которая, кстати, может работать по высокочастотным каналам, образованным в проводах ВЛ, измерение может быть произведено с точностью до одной единицы. Покажем, как это получается.
На передающей стороне значение параметра автоматически преобразуется в серию импульсов (или пауз между импульсами) , причем — подчеркнем это особо — импульсы и паузы могут принимать только два значения: короткий импульс и длинный импульс (при одинаковых паузах между ними) либо короткая пауза и длинная пауза, разделенные импульсами одинаковой продолжительности. Как осуществляется кодирование, здесь рассматривать не будем, но подчеркнем, что серии неодинаковы и каждая из них соответствует определенному значению параметра. Например, на рис. П2」、а показаны три серии для поочередной передачи чисел 16 (верхняя серия), 4 (средняя) и 11 (нижняя).
Эти серии в оспринимаются на приемной стороне и преобразуются в показания прибора.
На рис. П2.1,6 показан прибор — омметр PR1. Он присоединен к источнику стабилизированного напряжения через пять резисторов. Их сопротивления подобраны по двоичному ряду и равны (считая по схеме слева направо) 16; 8; 4; 2 и 1 Ом. Параллельно каждому резистору присоединен размыкающий контакт реле К1-К5 соответственно.
Пока все реле отпущены (рис. П2.1,^), их контакты замкнуты, все резисторы закорочены и, следовательно, омметр показывает 0 Ом.
При приеме верхней на рис. Н2.1,。серии щетка распределителя SA1 поочередно перемещается с контакта на контакт и возвращается в исходное положение. Но контакт "Выбор" замыкается только 1 раз при первом, длинном импульсе. В это время щетка соединена с контактом № 1 и, следовательно, включается реле К1. Включившись, оно самоблокируется через собственный контакт. Остальные реле К2-К5 не срабатывают, так как при коротких импульсах контакт "Выбор" останется разомкнутым. Реле К1 размыкает контакт и вводит, таким образом, в цепь омметра резистор сопротивлением 16 Ом (рис. П2.1,в).
Перед приемом очередной серии для следующего измерения кратковременно размыкается контакт "Сброс". При этом все сработавшие ранее реле возвращаются в исходное положение.
При приеме средней серии (рис. П2.1,а) сраба- тывает и самоблокируется только реле Ю: в цепь омметра вводится со про тивлен ие 4 Ом.
I 一 丨门 П □”76
П П「 -| Г1 Г~1，"‘
4 еткаSA1、Выбор
Н 0~^
к№1 k№Z bn。3 卜№4 4 №5
、L丁
K1
Сброс
U
о+
Омы
2丝7£ zZl У. 2^=Z 2°=7
PR1_
+76/"7一
O-H=l~CZH4ZZH4ZZ1~CZhj—~о
Рис. П2.1. Использование двоичной системысчисления для телеизмерения в числовой фор-ме- К примеру П2.1
Прием нижней серии приводит к срабатыванию трех реле: К2, К4 и К5, в результате чего омметр показывает 8 + 2+1 = 11 Ом.
Нетрудно видеть, что первой серии (срабатыванию реле К7, т. е. введению в цепь омметра сопротивления 16 Ом) соответствует запись числа 16 в двоичной системе, а именно 10000. Второй серии соответствует запись 00100. Третья серия должна быть представлена как 01011.
Если бы серия содержала пять длинных импульсов, то сработали бы все пять реле и омметр показал бы 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 31 Ом.
Серия, содержащая восемь импульсов, обеспечивает измерение любого целого числа от 1 до 511, а содержащая пятнадцать импульсов — любого числа от 1 до 65 599, т. е. с невероятно большой точностью. Воспользуемся случаем и подчеркнем, что при таком способе измерения
помехи в линии (до тех пор пока они позволяют четко различать длинные и короткие импульсы) н е влияют на точность измерений.
Иэ рассмотренного примера следует общий вывод: с помощью двухпозиционных элементов можно в числовой форме выполнить любое количество операций, в ” шем примере измерить любое целое число. Если переключения состояний (с единицы на нуль и обратно) совершаются очень быстро, то даже огромное количество операций требует немного времени. Именно по этой причине в вычислительной технике используются преимущественно практически безынерционные бесконтактные двоичные элементы. Их обозначения на схемах рассмотрены в § 2.12.
Алгебра логики
Как подчеркнуто в предисловии, алгебра логики не имеет отношения к теме книги. Но краткие сведения о ней, а именно определение и объяснение основных понятий, аксиом и равносильностей, необходимы читателям (как видно из их писем) как введение к чтению книг, посвященных вопросам, имеющим большое значение. Рассмотрим вкратце эти вопросы.
Алгебра логики — один из разделов математической логики — дает возможность наиболее рационально составлять схемы, т. е. достигать необходимого результата с помощью наименьшего числа элементов. Это не только удобно и целесообразно, но в сложных случаях совершенно неизбежноу как, например, в вычислительной технике и сложной автоматике.
Ниже будут даны самые общие понятия и приведен наглядный пример, показывающий, как с помощью простых преобразований по типу алгебраических можно упростить (минимизировать, т. е. свести к минимально необходимому числу компонентов) схему, которая на первый взгляд
кажется сложной. Но прежде, чтобы не повторять здесь объясненные ранее понятия, читатели должны прочитать § 2.12.
Объектами алгебры логики являются высказывания, т. е. формулировки условий действия (условий функционирования). Так, например, если в одном случае лампочка включена через последовательно соединенные контакты двух выключателей, то, чтобы ее зажечь, нужно включить и один выключатель, 〃 другой. Если в другом случае лампу можно включить любым из двух выключателей, соединенных параллельно, то условие ее функционирования будет: чтобы зажечь лампу, нужно включить или один выключатель или другой.
Приведенные высказывания верны, но в словесной форме они практически бесполезны. Однако стоит нх выразить аналитически, т. е. в виде формул, как откроются колоссальные возможности составления схем из простейших дискретных элементов, т. е. таких элементов, которые могут быть только в двух состояниях: либо в состоянии, обозначаемом единицей (1), либо в состоянии, обозначаемом нулем (0). Заметьте: 1 и 0 — это не числа, 〃 состояния. Значит, запись 1 + 1=1 это не ошибка, а констатация того факта, что при замыкании одного выключателя (первая единица), или другого выключателя (вторая единица), или обоих одновременно (сумма) получится такой же результат, как при замыкании любого из них.
В нашем примере, если обозначить замыкающий контакт одного выключателя 〃，другого Ь, а лампочку (когда она горит) буквой I、то первое высказывание аналитически записывают так: ab =厶 Здесь знак умножения (опущен) указывает на последовательное соединение. Такая операция называется логическим умножением или конъюнкцией. Второе высказывание записывается а + b = I, здесь
знак плюс указывает на параллельное соединение. Такая операция называется логическим сложением или дизъюнкцией.
Если замыкающий контакт обозначить буквой а, то размыкающий контакт должен быть обозначен а, т. е. буквой с черточкой, где черточка — знак инверсии, т. е. знак отрицания. Действительно, состояние замыкающего и размыкающего контактов одного и того же реле (выключателя) всегда прямо противоположны: если один из них замкнут (состояние 1), то другой разомкнут (состояние 0), что и подчеркивает знак инверсии.
В алгебре логики действуют законы и правила, во многом схожие с законами и правилами обычной алгебры, но есть и специфические зависимости и равносильности. С некоторыми из них мы познакомимся ниже, после рассмотрения примера П2.2. Этот очень простой пример наглядно доказывает, что с помощью аналитических преобразований можно упростить схему. Так, в нашем примере 44 компонента (контакта) заменяются четырьмя. Не аналитически, а интуитивно даже такую простую задачу решить невозможно.
Пример П2.2
Некоторая схема функционирует в результате взаимодействия 11 параллельных участков цепи» каждый из которых состоит из четырех органов (например, контактов), принадлежащих четырем элементам: Af Bt С ^ D (например, реле) . Первый участок состоит из размыкающих контактов о и с и замыкающих bud (рис. П2.2,д) ♦
Структурная формула схемы записывается следующим образом:
f(% b,c,d) =abcd + dbca + cdba + bcda +
+ acdb + dcab + dacb + bacd +acdb +
+ abdc + cdba.
Левая часть формулы показывает, что схема действует (/) в зависимости от состояния четырех апементов (0 bt cr d). Первый член в правой части — это запись последовательного соеданения в первом участке цепи. Второй член — то же второго участка и т. д. А так как все эти участки соединены параллельно, то их выражения объединены знаками плюс.
Приведенная структурная формула есть не что иное, как аналитическая запись словесных высказываний по типу: "схема функционирует, если …".
Далее производятся преобразования, подробно рассмотренные ниже, в результате которых получается
/(с, b,c,d) =ас + b + d.
Дальнейшие упрощения невозможны. Поэтому результат должен быть представлен в виде более простой структуры, как показано на рис. П2.2,6.
Эта структура может быть представлена либо в контактном (рис. П2.2,в), либо в одном из возможных бесконтактных (рис. П2.2,г) вариантах, где а,仇 с м d — в х。д ы схемы, прямоугольники —логические элементы, f(〃，b, с, d) — в ы- х о д схемы. На рис. П2.2,г логические элементы обозначены по ЕСКД, а на рис. П2.2,д использованы употребительные обозначения логических функций. С помощью различных цветов подчеркнуто соответствие между структурой (рис. П2.2,①， схемой в контактном варианте (рис. П2.2,в) и схемами в бесконтактных вариантах.
Обратите внимание на желтый прямоугольник на рис. П2.2,г. Он представляет собой так называемый элемент монтажной п о г и- к и, в данном случае “монтажное ИЛИ**. Именно так, по ЕСКД, условно, т. е. как элемент УГО (хотя на самом деле этого элемента нет), обозначают непосредственное соединение выходов нескольких элементов на общую нагрузку. В обозначение вписано 01 "монтажное ИЛИ** (в другом варианте ◊& "монтажное И*'). Термину элемент монтажной логики" соответствует термин ''элемент ДОТ" — сокращение английских слов, которые обозначают: раздельные выходы, взятые совместно.
В примере П2.2 были приведены структурная формула схемы и результат ее преобразования, но не объяснено, как этот результат получен. К этому вопросу мы еще возвратимся в примере П2.3. Но чтобы его выполнить, нужно систематизировать основные определения и обозначения, сформулировать аксиомы, законы и равносильности алгебры логики [3].
Определения и обозначения. 1. В релейных устройствах (независимо от того, что является
контактных вариантахконтактных вариантах(4CJ43+(4CJ43+их аппаратной базой - контактные реле или бесконтактные элементы) входные и выходные величины, называемые сигналами, могут принимать только одно из двух возможных значений: либо 0, либо 1.
контактных вариантах
контактных вариантах
(4CJ43+
(4CJ43+
В хо дн ы е элементы (ключи, датчики и т. п.) воспринимают входные воздействия, обозначаемые прописными буквами А, 凡 С …,и преобразуют их в сигналы двух значений. Контакты входных элементов обозначают ст^оадыми буквами 〃，Ь, с ... - замыкающие и а,瓦 云…一размыкающие.
Промежуточные элементы pi, р2, Рз …(контактные или бесконтактные) преобразуют входные и выходные сигналы в соответствии с заданной программой.
У силители повышают мощность выходных сигналов.
Рис. П2.3. Аксиомы алгебры логики
Рис. П2.4. Свойства функций ИЛИ, И, НЕ, ТО ЖЕ
Испол нительные элементы X^Y^Z ... Их контакты: x,ytz ... - замыкающие их, yf z ... — размыкающие.
П е р е м е н н ы е: at bt с ... ~ входные, Pi, "2, рз …—промежуточные, х, /, z ... — выходные 1.
Аксиомы алгебры логики, определяющие свойства и отношение основных операций между собой, описываются формулами. Содержание некоторых аксиом можно ил люстриро вать схемами.
Существуют такие 0 и 1, что 0 = 1 и 1 = 0- Иными словами, состояние 1 является отрицанием состояния нуль: читается "единица не нуль". Состояние 0 является отрицанием состояния 1; читается "нуль не единица**.
В ряде книг, а также по ЕСКД входные переменные обозначают Xj, 力，％з … .а выход* ные-/1,/2,^з …•
Переменная может принимать лишь одно из двух возможных значений： либо 〃 = 0, если "# 1, либо 〃 = 1, если а # 0.
0-0 = 0. Как явствует из рис. П2.3,% последовательное соединение (•) двух разрывов (0-0) равносильно ( = ) (т. е. не изменяет условий действия) одному разрешу (0). Иными словами, в любом случае цепь разомкнута. И, наоборот, 1+1=1. Это значит, что параллельное соединение (+) двух замкнутых участков (1 + 1) цепи равносильно ( = ) одному замкнутому участку: в любом случае цепь замкнута (рис. П2.3⑨.
Рассуждая аналогичным образом, легко понять, что:
1-1 = 1 (рис. П2.3,8)и 0+0 = 0 (рис. П2.3,а).
0-1 = 1-0 = 0 (рис. П2.3,6) и 1 +0 = 0 + 1 (рис. П2.3,е).
Логические функции выражают зависимость выходных переменных от входных. Различают функции одной, двух и многих входных пере-
менных. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся функции. Выше они уже упоминались, а теперь настало время систематизировать и объяснить их свойства.
Дизъюнкция (от лат. disjunctio — разобщение, различие, разделение) двух временных а + b называется также суммой, логическим сложением, функцией ИЛИ, объединением. Для обозначения дизъюнкции в словесной форме употребляется связка ИЛИ (говорят: а или Ь), а в формулах —знаки +, \/ , U. Одним словом, а + Ь, с bt a{Jb обозначает одно и то же.
Рисунок П2.4,а устанавливает соответствие между структурной формулой (слева), контактной схемой (в центре) и употребительным обозначением функции (справа), а рисунки П2.4,6—0 доказывают справедливость основных равенств: а + 6=〃；a+0=*4 + 1 = 1; ^ + c = 1 соответственно.
Конъюнкция (от лат. conjunctio — союз, связь) двух переменных аЬ называется также произведением, логическим умножением, функцией И, пересечением. В словесной форме для обозначения конъюнкции употребляется связка И (говорят: а м》)，а в формулах — знаки *,у\ , С, &. Точку обычно опускают. Следовательно, a- b, ab, а/\ Ь, а СЬ、а & Ь — это одно и то же.
Обратите внимание: знаки ■ (+) указывают яе &〃 умножение (сложение) в арифметическом смысле этих понятий, а на способ соединения, а именно на последовательное (параллельное) соединение.
Обратившись к рис. П2.4,е, легко понять соответствие между структурной формулой (слева) ,контактной схемой (в центре) и обозначением функции (справа). Рисунки П2.4,ж—к подтверждают справедливость основных равенств а '0 = 6; а-а ~ а; а ■ i =〃；〃・〃 = 0 соответственно.
Инверсия (от лат. inversle переворачивание, перестанов ка) функция НЕ — имеет значение, обратное значению входной переменной (рис. П2.4,〃).
Повторение — функция ТО ЖЕ повторяет значение входной переменной (рис. П2.4,л<).
0什 0
—о о—сг —ст<г —=—о о—
Закон универсального множества: дизъюнкция любого числа переменных обращается в единицу, если хотя бы одна из ее переменных имеет значение 1, независимо от значений любых переменных
l+^ + ft + ... + w = l
Закон двойной инверсии: двойную инверсию (отрицание отрицания) можно снять
а а(3)
Законы дополнительности: а) конъюнкция любой переменной и ее инверсии есть О
〃〃 =0(4)
б) дизъюнкция переменной и ее инверсии есть 1
Законы алгебры логики (примеры)Законы алгебры логики (примеры)Законы коммутативные (переместительные): результаты выполнения операций конъюнкции и дизъюнкции не зависят от того, в каком порядке следуют переменные
Законы алгебры логики (примеры)
Законы алгебры логики (примеры)
Закон нулевого множества конъюнкция любого числа переменных обращается в нуль, если какая-либо одна переменная имеет значение О, независимо от значений других переменных
аЪ = Ьа
⑹
О zb …»v = О
(1)
f -=金沙_
а (Ьс)=(〃》)с = abcа (Ьс)=(〃》)с = abc¥-^<^_ = 炉^<х_ =々*沙_¥-^<^_ = 炉^<х_ =々*沙_a +ab- а + ba +ab- а + b(16)(16)Законы дистрибутивные (распределительны е) а) конъюнкции относительно дизъюнкцииЗаконы дистрибутивные (распределительны е) а) конъюнкции относительно дизъюнкции(10)(10)a (b + c)=ab +асa (b + c)=ab +асЗаконы склеивания {распространения)Законы склеивания {распространения)(а + 0) (〃 + 匕)=〃(а + 0) (〃 + 匕)=〃(18)(18)
а (Ьс)=(〃》)с = abc
а (Ьс)=(〃》)с = abc
¥-^<^_ = 炉^<х_ =々*沙_
¥-^<^_ = 炉^<х_ =々*沙_
a +ab- а + b
a +ab- а + b
(16)
(16)
Законы дистрибутивные (распределительны е) а) конъюнкции относительно дизъюнкции
Законы дистрибутивные (распределительны е) а) конъюнкции относительно дизъюнкции
(10)
(10)
a (b + c)=ab +ас
a (b + c)=ab +ас
Законы склеивания {распространения)
Законы склеивания {распространения)
(а + 0) (〃 + 匕)=〃
(а + 0) (〃 + 匕)=〃
(18)
(18)
Законы ассоциативные (сочетательные): для записи конъюнкции и дизъюнкции скобки можно опустить
Законы обобщенного склеиванияЗаконы обобщенного склеиванияПример П2.3Пример П2.3
Законы обобщенного склеивания
Законы обобщенного склеивания
Пример П2.3
Пример П2.3
Итак, читатели, познакомились с аксиомами и законами (их называют также равносиль- н о с т я м и) алгебры логики. Настало время показать их применение.
(〃 + 6)(〃 + с) (6 + с) = (д + Ь)(а + с)(〃 + 6)(〃 + с) (6 + с) = (д + Ь)(а + с)(21)(21)(a + b)(a + с)-ac +ab(a + b)(a + с)-ac +ab+qb£d ^abed.+qb£d ^abed.
(〃 + 6)(〃 + с) (6 + с) = (д + Ь)(а + с)
(〃 + 6)(〃 + с) (6 + с) = (д + Ь)(а + с)
(21)
(21)
(a + b)(a + с)-ac +ab
(a + b)(a + с)-ac +ab
+qb£d ^abed.
+qb£d ^abed.
Возвратимся к примеру П2.2 и сперва повто-
рим полученные в нем результаты м и н и м и- з а ц и и, а затем покажем, как они получены.
Из примера П2.2 явствует, что:
f ( 〃，" с, d) = abed + dbea + edba + beda + ^aedb +dcab +dacb -^bacd +acdb +
+ abdc +cdba = ac + b + d.
1-й шаг. На основании переместительных законов (6) и (7) во всех членах располагаем буквы в одном и том же порядке:
f 3 b, с, d) = abed+Q^d^abcd +^bcd +
+ abcd -^abed + abed + abed + abed +
---— 1 " 一 一 —====
a +b = aba +b = ab
a +b = ab
a +b = ab
Законы de Моргана (законы инверсии):
а) инверсия конъюнкции есть дизъюнкция инверсий
(22)(22)инверсийинверсий
(22)
(22)
инверсий
инверсий
(23)
2-й шаг. Группируем члены таким образом, чтобы в каждую пару входили переменная и ее инверсия:
f(а, b, с, d) =abcd + abcd + abed±abed +
+ ab cd + abed + abed + abed + abed +
+ abcd+abcd.
3-й шаг. Py kobo дствуясь распределительным законом (10), в каждой группе выносим за скобку одинаковые переменные:
f 3, b, с, d)= 42d (b +1) +〃c(d ±d)+
+ acd(b + A) +abc(d + d) +acd{b + b) +abcd.
4 й шаг. По закону дополнительности (5) м:
F3 b, с, d) -acd' 1 +abc l + acd• 1 +abc-1 + +室 £ J + abed = acd + abc +空d + abc + +?£@ +〃b32
366366
366
366
Приложение 2
5-й шаг. Выполняя аналогичные преобразования, получаем:
/& 也 с, d) = 〃d(с + с) + ас (b + b) + acd + abed- ,-一一 ————-* f г
=〃d + ас + acd + 〃bed == ad + а (c + cd) + a bed.
6-й шаг. На основании закона поглощения (16) пишем:
f Q, b, ct d)~ad^a{c ^ d) + abed.
7-й in а г. Применив распределительный (10) и сочетательный (8) законы, имеем
fg, b, с, J) =ad^ac +ad + abcd =
=d (а + а) + ас +abcd
и, учитывая, что по (5) 〃 + 〃 = 1, получаем
f&,瓦 с, d) = dT + ас + abcd~d + ac + abed.
8-й шаг. Исходя из сочетательного закона (8) запишем
f = (а,九 с, d) = d + 〃c +abcd=ac + [d +
+ (flbc)d].
Но по закону поглощения (16)
[d + (abc)d] -d +abc.
Следовательно,
f(〃，btctd)-ac + d + abc.
9-й шаг. Применив переместительный (6) и сочетательный (8) законы, имеем
f3 b, с, d) = ас + d + abc = [〃с + gc)b] + d,
откуда по закону поглощения (16)
f @ Ь, с, d) = ас + b + d,
что и требовалось доказать.
Выводы. Приведенные здесь весьма краткие сведения об алгебре логики имеют ограниченные цели:
дать читателям самые общие понятия о методе, получившем широкое распространение, а также объяснить термины, с которыми можно встретиться в справочной литературе;
обратить внимание на то, что эти методы предназначены не д ля любых схем вообще, а лишь для тех, которые выполняют чисто переключательные функции: замкнуто (1) — разомкнуто (0); разомкнуто (0) ~ замкнуто (1). Все. что происходит в процессе переключений, не рассматривается. Во многих случаях это и несуществ енно, как, например, в вычислительной технике, выходных цепях сигнализации и т. п.
Но есть случаи (типичные примеры рассмотрены выше), когда в переходных режимах, т. е. в процессе переключений, совершается перезаряд конденсаторов, возникают токи между параллельно соединенными катушками электромагнитов и т. п. Алгеброй логики эти явления не учитываются. Следовательно, схемы, в которых они могут иметь место, нужно тщательно проверить, а не ограничиваться выводами, сделанными только для установившихся состояний.
С техникой проектирования дискретных схем управления читатели могут познакомиться по [3].
Список литературы
Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты — 6-е изд., пе- рераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984.
Голубев М. Л. Защита вторичных цепей от коротких замыканий. М.: Энергоатомиздат, 1982.
Проектирование бесконтактных систем автоматического управления/ Г.Р. Грейнер, В.П. Илья- шенко, В. П. Май н др. М.: Энергия, 1969.
Долин П. А. Справочник по технике безопасности. —6-е изд., перераб. и доп. М.： Энергоатом- издат, 1984.
Изюмов Н. М” Лииде Д. П. Основы радиотехники. —4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983.
Каминский Е. А. Как добиться надежной работы электроустаново к. Пояснения, вопросы, ответы. М.： Энергоатомиздат, 1986.
Китаев В. Е. Электротехника с основами промышленной электроники. М.: Высшая школа, 1980.
Клюев А. С., Коваленко Е. Н., Криво
шеев Ю. Г. и др. Наладка приборов и устройств технологического контроля. М.: Энергия, 1976.
Клюев А. С., Глазов Б. В., Миидин М. Б. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1983.
Марголин Ш. М. Точная остановка электроприводов. —2-е изд. М.: Энергоатомиздат.
Миискер Э. И., Капиик М. Ш. Графическое оформление и чтение схем электрооборудования станков. М.: Машиностро ени е, 1982.
Никулин Н. В. Эл ектроматери аловедение. М.: Высшая школа, 1984.
Пасковатый О. И. Электрические помехи в системе промышленной автоматики. М.: Энергия, 1973.
Преображенский В. И. Полупроводниковые выпрямители. - 2-е изя, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Фролов В. В. Язык радиосхем. М.: Энергия, 1974.
Производственное издание
Каминский Евгений Абрамович
Практическиеприемы чтения схемЭлектроустановок
Редактор Ю. А. Державина
Редактор издательства Н. В. Ольшанская
Художник С. С. Водчиц
Художественные редакторы А. С. Александров,Ю. В. Созанская
Художник~график Ю. Н. Королева
Технический редактор О. Д. Кузнецова
Корректор М. Г- Гулина
ИБ № 2008
Сдано в набор 20.11.86. (Набор выполнен на Композере ИБМ-82). Подписано в печать 25.11.87. Т-24241. Формат 70 X 90 1/16* Бумага офсетная № 1. Гарнитура Пресс-Роман. Печать офсетная. Усл. печ. л. 26»91. Усл. кр.ютт. 109.39. Уч.-изд. л. 31,36. Тираж 40 000 экз. Заказ 2624.
Цена 2 р. 80 к.
Энергоатомиздат. 113114. Москва, М-114, Шлю-зовая наб., 10.
Предприятие малообъемной книги дважды орденаТрудового Красного Знамени Ленинградского про-изводственного объединения «Типография имениИвана Федорова» Союзполиграфпрома при Госу-дарственном комитете СССР по делам издательств,полиграфии и книжной торговли.
192007, г. Ленинград, ул. Боровая, 51.
1. Трубчатые нагреватели ЕК1 соединены
* Чтобы не спутать позиционные обозначения резисторов R1 и R2 со значениями их сопротивлений, последние в вычислениях обозначены К] и 択2 соответственно.
1. Разделить схему на рис. 7.11 на простые цепи. Что обозначают на нем разноцветные стрелки? Ответить на вопросы. 2. Зачем в схему введен кнопочный выключатель SB Г1 3. Что произойдет, если контакт K1Q заменить перемычкой» а контакт К1 в цепи 5-6 отсоединить? 4. Чему должно быть равно сопротивление R】 резистора R1、 если емкость конденсатора С1 30 мкФ, а реле должно сработать через 35 с после замыкания контакта A7Q? 5. Что изменится в работе схемы, если контакт KIQ будет замкнут, например, 20 с? 6. Пусть энергия для срабатьшания реле 恥=0,05 Дж. Чему равно минимальное значение Ci емкости конденсатора CZ, чтобы реле сработало? Принять потенциал зажигания лампы равным 70 В.
1. Ответ дан на рис. 7.11 справа. Стрелки указывают направления токов: при заряде конденсатора (красная), разряде на катушку реле (зеленая), при разрвде после срабатывания реле (синяя), при самоблокировке (черная).
2. Для деблокировки, т. е. для возвращения схемы в исходное положение.
3. Реле будет пульсировать.
4. Вопрос решается исходя иэ того, что неоновая лампа зажигается примерно при 60-70% напряжения питания и именно до этого значения происходит заряд конденсатора через искомое сопротивление. С другой стороны, постоянная времени заряда Т = 10-6C|^i (см. пояснения к рис. 7.8) есть время, в течение которого конденсатор заряжается до 63% напряжения питания, т. е. практически до напряжения зажигания лампы. Следовательно, в нашем примере f =『=35 с. Значит, в нашем случае 35 = 10~6又 х ЗОК ь откуда R 】=1,17 МОм.
5. Реле не сработает. Но конденсатор за 20 с успеет несколько зарядиться и при хорошей изоляции (а это необходимое условие применения схемы) сохранит заряд. Следовательно, при следующем замыкании контакта K1Q время
Значительное замедление может быть получено в схеме рис. 7.12,6, где R1 термистор, т. е. полупроводниковое сопротивление с большим отрицательным температурным коэффициентом. При замыкании цепи контактом реле пуска KIQ ток в цепи катушки недостаточен для срабатывания реле К/, так как он ограничен сопротивлением холодного термистора. Но по мере нагревания термистора ток увеличивается в несколько раз. После срабатывания реле самоблокируется и остается включенным