Виды и типы электрических схем: их классификация и назначение по ГОСТ

Содержание функциональной схемы

На функциональных схемах в первую очередь отображаются рабочие группы, отдельные элементы и связи, существующие между ними. Графическое изображение наглядно представляет, в какой последовательности выполняются функциональные процессы в данном устройстве.

Все элементы на схеме располагаются наиболее удобным способом, отличающимся от их фактического размещения в приборе. Каждая функциональная часть или деталь соответствует определенным условным обозначениям. Точно так же отображаются связи между ними, позволяющие проследить взаимодействие и влияние на общую работоспособность.

Все графические обозначения установлены соответствующими нормативными документами, где определяются стандарты для отдельных элементов и целых групп. Правила выполнения используются такие же, как и в принципиальных схемах. Изображения отдельных функциональных частей могут выполняться в виде прямоугольников. В таких случаях используются правила, действующие для структурных схем.

Чтобы успешно сдать национальное тестирование в Республике Казахстан, пройдите курсы подготовки к ЕНТ. Вы с легкостью поступите в высшее учебное заведение.

Изображения на функциональных схемах

Отличие функциональной схемы от структурной заключается в более подробном описании функций имеющихся элементов, деталей и частей. Представленная графика выполняется таким образом, чтобы она наглядно демонстрировала последовательность всех происходящих процессов. Для отображения составляющих применяется совмещенный или разнесенный способы.

Все изображения, представляемые на функциональных схемах, разделяются на несколько категорий:

• Функциональные группы соответствуют условным обозначениям, используемым в принципиальных схемах. Если же применяется изображение в виде прямоугольника, в этом случае наносится наименование данной группы.
• Каждому элементу или отдельной детали присваивается условное графическое обозначение в виде буквенно-цифровых символов, аналогичное принципиальным схемам.
• Устройства, изображенные в виде прямоугольника, должны совпадать с позиционным обозначением, присвоенным на принципиальной схеме. Маркировка состоит из наименования и типа или документа, регламентирующего использование данного устройства. Эта информация располагается внутри прямоугольника. Подобные документы могут указываться и для устройств, представленных условными графическими обозначениями. Какие-либо сокращения и прочие условные наименования наносятся на поля схемы возле прямоугольника.

Дополнительно на схемы наносятся указания параметров и технических характеристик каждой функциональной части, особенности отдельных точек, пояснительные надписи и прочие обозначения.

Если электрическое устройство состоит из различных элементов, в этом случае выполняется разработка сразу нескольких однотипных схем или общая комбинированная схема, включающая в себя все элементы и их разнообразные связи.

Буквенные маркировки в электросхемах

ГОСТ устанавливает буквенное обозначение элементов электросхем:

• ПВ – путевой выключатель;
• КВ – конечный выключатель;
• КК – командный контроллер;
• ДП – двигатель подач;
• ДГ – главный двигатель;
• ДШ – двигатель шпинделя;
• КУ – кнопка управления;
• ДО – двигатель насоса управления;
• ДБХ – двигатель быстрых ходов.

Радиотехнические детали обозначаются в схемах так:

• Наименование элементов
• Обозначение
• Наименование элементов
• Обозначение

Резистор	R	Телефон	Т
Конденсатор	C	Микрофон	Мк
Катушки индуктивности	L	Громкоговоритель	Гр
Прибор электронный (лампа, трубка)	Л	Звукосниматель (адаптер)	Ад
Трансформатор (автотрансформатор)	Тр	Предохранитель	Пр
Дроссель	Др	Элемент гальванический (батарея)	Б
Выключатель (переключатель)	В	Монтажная плата	П
Кнопка	Кн	Штепсельный разъём	Ш
Пьезоэлемент	Пэ	Прибор полупроводниковый	ПП
Диод	Д	Гнездо	Г
Реле, контактор, пускатель	Р	Элементы разные, электромагнит	Э

Как правильно создать функциональную схему

На данных схемах отображаются детали, элементы и даже целые группы, оказывающие непосредственное влияние на работоспособность электрического устройства, выполнение им своих функций.

Каждая функциональная электрическая схема выполняется по установленным правилам:

• Для отображения функциональных частей и связей между ними применяются специальные условно-графические изображения, определяемые стандартами ЕСКД. Как правило, большинство функциональных частей на этих схемах представляют собой обычные прямоугольники.
• Графически схема строится таким образом, чтобы наглядно продемонстрировать последовательность иллюстрируемых процессов. Для отображение деталей и элементов используются совмещенный или разнесенный способы.
• Совмещенный способ предполагает изображение составных частей, расположенных непосредственно возле друг друга.
• При использовании разнесенного способа все детали и составные части наносятся в разных местах, чтобы создать более наглядное представление об отдельных цепях устройства.

При составлении схем чаще всего используется строчный способ. Графические значки деталей, составляющих единую цепь, отображаются по прямой линии, с последовательным, поочередным расположением друг за другом. Две или несколько цепей, расположенные рядом, прорисовываются параллельно, в виде вертикальных или горизонтальных строк.

При использовании разнесенного способа, на свободных местах схемы могут размещаться графические изображения элементов или деталей, выполненных совмещенным способом. Отдельные детали, используемые в устройстве лишь частично, отображаются полностью. При этом, отдельно указываются как использованные, так и не использованные части. Например, если изображается многоконтактное реле, то использованные контакты прорисовываются длиннее, а неиспользованные – короче.

Особенности составления схем

Функциональные схемы могут создаваться в одно- или многолинейном исполнении. В первом случае цепи с идентичными функциями отображаются в виде одной линии, а одинаковые детали – одними и теми же условно-графическими изображениями.

Многолинейная схема предполагает прорисовку каждой цепи в виде отдельной линии, а их составные части – в виде отдельных графических изображений.

Каждой функциональной группе присваивается обозначение, совпадающее с принципиальной схемой, а также ее наименование. При использовании условно-графических изображений наименования не указываются. Все виды маркировок, наименований, обозначений и типов должны по возможности вписываться вовнутрь прямоугольника.

Принципы построения функциональной схемы

Функциональная схема — вид графической модели изделия. Их использование и построение позволяет наглядно отразить устройство функциональных (рабочих) изменений, описание которых оперирует любыми (в том числе и несущественными) микросхемами, БИС и СБИС. Поскольку функциональные схемы не имеют собственной системы условных обозначений, их построение допускает сочетание кинематических, электрических и алгоритмических обозначений (для таких схем более подходящим термином оказывается комбинированные схемы)

Функциональная схема дает понять, что происходит в отдельных узлах устройства, объясняет принцип его работы. Функциональные части устройства и связи между ними обозначают с виде специальных графических условных обозначений. Отдельные функциональные части допускается изображать в виде прямоугольников. Если устройство или звено изображено в виде прямоугольника, то должен быть указан его тип и документ, на основании которого это устройство используется.
Каждому элементу функциональной схемы должно быть присвоено условное обозначение. Рекомендуется указывать технические характеристики каждой функциональной части устройства. Для каждой группы функциональных элементов должно быть указано обозначение, присвоенное ей на схеме, или ее наименование.
На функциональной схеме допускается изображение дополнительных графиков, диаграмм, таблиц, определяющих последовательность проходящих в устройстве процессов по времени, а также указание характеристик отдельных элементов и точек (напряжение, сила тока, импульсы и т.д.).

Порядок построения и описания функциональной схемы автоматизации

Функциональные схемы отражают функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, сигнализации, управления и регулирования технологического процесса и определяют оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации. Построение ФСА заключается в размещении на технологической схеме в соответствующих местах связанных между собой датчиков и вторичной аппаратуры (показывающей, регистрирующей, сигнализирующей, регулирующей и т.п.). При этом для обозначения приборов и средств автоматизации используются условные обозначения, установленные действующими стандартами. Размещение приборов и устройств автоматизации на схеме производится в зависимости от их назначения. Датчики, исполнительные механизмы и регулирующие органы размещают непосредственно в соответствующих точках технологической схемы. В нижней части схемы изображают приборы и аппаратуру, которая монтируется на щитах и пультах управления. Правила построения ФСА, а также условных обозначений приборов и средств автоматизации подробно рассмотрены дальше. ФСА выполняется тушью на листе формата А1 в соответствии с правилами ЕСКД. — Допускается выполнение графической части на плоттере. Эта же схема должна быть в пояснительной записке на листе формата A3 или А4.

Выбор средств автоматизации объекта и составление их перечня

Выбор конкретных типов приборов для измерения технологических параметров ОА является важным моментом выполнения раздела. При подборе того или иного прибора необходимо обратить внимание на следующие соответствия:

• пределов измерения прибора — максимально возможному значению или диапазону изменения измеряемой физической величины;
• класса точности или погрешности прибора — допускаемым отклонениям, необходимой точности или допустимой погрешности измерения параметра, определяемыми технологическим регламентом.

Кроме этого, при выборе средств измерений необходимо учитывать условия эксплуатации (взрывоопасность, агрессивность, влажность, температуру, давление и т.п. показатели среды, в которой размещается прибор).

На выбранные средства измерений и автоматизации составляется таблица со спецификацией и метрологическими характеристиками устройств. Пример такой таблицы дан ниже (табл. 1.1).

Однотипные приборы одного и того же назначения, но обозначенные на ФСА под разными позициями, объединяют или группируют.

Описание используемых в фса средств автоматизации

После построения ФСА и ее описания в пояснительной записке необходимо рассмотреть используемые в ней средства автоматизации. При этом описание необходимо иллюстрировать рисунками. Один из приборов выбирается для более подробного описания. При этом желательно, чтобы этот прибор имел электрическую схему и был предназначен для измерения или регулирования наиболее распространенного или наиболее важного технологического параметра на ФСА. Таким прибором может быть, например, устройство для измерения температуры, вязкости, вибрации, плотности, давления, уровня и т.п. Принципиальная электрическая или функциональная схема выбранного прибора, помимо пояснительной записки, также изображается на листе формата А1 графической части проекта. Условные графические и буквенно-цифровые обозначения элементов, используемых в электрических схемах, даны дальше.

Подробное описание прибора должно включать назначение прибора и место его установки; принцип действия и устройство; номинальную статическую характеристику в виде формулы, таблиц или графика; класс точности и диапазон измерения; особенности монтажа, эксплуатации и поверки; преимущества и недостатки.

Таблица 1.1- Спецификация и метрологические характеристики приборов и средств автоматизации

Позиционное обозначение	Технологический Параметр	Значение параметра	Название и тип прибора	Предел измерений	Класс точн. или погреш.
1-1,5-1	Температура подшипников насоса	80 °С	Термометр сопротивления платиновый ТСП	(0-300)°С	±0,1°С
1-2, 5-2	_//_	—II—	Мост электронный автом. КСМУ	(0-150)°С	0,2
2	Давление в системе смазки	(0,08-0,1) МПа	Манометр пружинный ВЭ-16рб	(0-0,2) МПа	0,5
3	Осевой сдвиг ротора	1 мм (0,5 МПа)	—II—	(0-1) МПа	0,25
4,7	Уровень масла в баке масло системы	Верхний уровень	Уровнемер ультразвуковой СУУЭ-2	(0,1-10) м	± 5 мм
6	Уровень нефтепродукта в резервуаре	(0-12)м	Уровнемер стационарный поплавковый с пружинным уравновешиванием УДУ-10	(0-12) м	± 4 мм

Отличие структурной схемы от функциональной

Таким образом, различие структурной и функциональной схем состоит в том, что структурная схема обрисовывает общую картину устройства и указывает на местоположение функциональных элементов и звеньев, а функциональная более точно описывает положение элементов в узлах, взаимодействие между элементами схемы.

Нормативная база

Разновидностей электрических схем насчитывается около десятка, количество различных элементов, которые могут там встречаться, исчисляется десятками если не сотнями. Чтобы облегчить распознавание этих элементов, введены единые условные обозначения в электрических схемах. Все правила прописаны в ГОСТах. Этих нормативов немало, но основная информация есть в следующих стандартах:

Нормативные документы, в которых прописаны графические обозначения элементной базы электрических схем

Изучение ГОСТов дело полезное, но требующее времени, которое не у всех есть в достаточном количестве.

Основные стандарты и документы

Большой объем нормативов вызывает затруднения даже у опытных специалистов. Для корректного изучения проектной документации следует ознакомиться с основными принципами создания схем и условно-графических обозначений (УГО). Уточнить отдельные детали можно с помощью сведений, приведенных в первоисточниках:

Номер ГОСТ	Информация
2.701-2008; 2.702-2011	Виды схем, общие требования, определения
2.709-89	УГО	Проводов
2.755-87	Контакторов, рубильников, других коммутационных устройств
2.721-74	Изделий для вторичных цепей

Размеры элементов на схемах

Резистор обозначают прямоугольником 10х4 мм.

В УГО потенциометра длину увеличивают до 20 мм, чтобы упростить обозначение перемещающегося элемента конструкции.

В следующих ГОСТ приведены нормативные требования к изображениям других компонентов:

• 2.728-74 — предохранителей, реостатов;
• 2.255-74 — выключателей;
• 2.736-68 — пьезоэлементов, трансформаторов;
• 2.743-91 — микросхем;
• 2.756-73 — реле, катушек;
• 2.732-68 — осветительных и сигнальных ламп накаливания;
• 2.730-73 — стабилитронов, диодов.

Кроме размеров, установлены стандарты угла наклона косых линий в обозначениях транзисторов, иных полупроводниковых приборов.