Обозначения в электрической цепи: Элементы электрической цепи и их условные обозначения. Актуальные буквенные и графические обозначения на электрических схемах - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

2 Схемы электрических цепей их элементы и изображение

Параметры и элементы электрической цепи

Параметрами электрической цепи называется величина, связывающая ток и напряжение на конкретном участке цепи (r – сопротивлением, L – индуктивностью, C – ёмкостью).

Элементами электрической цепи называют отдельные устройства входящие в электрическую цепь и выполняющие в ней определённую функцию. Пример отдельных элементов и простой схемы электрической цепи:

Рис.2

Схемы электрических цепей

При конструировании, монтаже и работе электрических установок (электрооборудования) нельзя обойтись без электрических схем. Электрические схемы по своему назначению различаются на несколько типов: структурные, функциональные, принципиальные, монтажные, однолинейные, и др.

Принципиальная схема даёт полное представление о работе электроустановки, полный состав элементов и связи между ними.

Схема электрической цепи – это графическое представление изображения электрической цепи, которая содержит условные обозначения элементов и соединение этих элементов.

Условные обозначение в электрических схемах установлены стандартами системы ЕСКД. Различают последовательное и параллельное соединение элементов в схемах и электрических цепях. Сложные электрические схемы образуются в результате включения групп элементов соединенных между собой последовательно или параллельно (см. на рис.).

Рис.3

Этот метод наиболее универсален и применяется для расчета любых цепей. при расчете этим методом первоначально определяются токи в ветвях, а затем напряжения на всех элементах. токи находятся из уравнений, полученных с помощью законов кирхгофа. так как в каждой ветви цепи протекает свой ток, то число исходных уравнений должно равняться числу ветвей цепи. число ветвей принято обозначать через

n. часть этих уравнений записываются по первому закону кирхгофа, а часть – по второму закону кирхгофа. все полученные уравнения должны быть независимыми. это значит, чтобы не было таких уравнений, которые могут быть получены путем перестановок членов в уже имеющемся уравнении или путем арифметических действий между исходными уравнениями.

при составлении уравнений используются понятия независимых и зависимых узлов и контуров. рассмотрим эти понятия.

независимым узлом называется узел, в который входит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие узлы. если число узлов обозначим через к, то число независимых узлов равно (к–1). на схеме (рис. 1.16) из двух узлов только один независим.

независимым контуром называется контур, который отличается от других контуров хотя бы одной ветвью, не входящей в другие контура. в противном случае такой контур называется зависимым.

если число ветвей цепи равно n, то число независимых контуров равно [n – (к–1)].

в схеме (рис. 1.16) всего три контура, но только два независимых контура, а третий – зависим. выделять независимые контура можно произвольно, т. е. в качестве независимых контуров можно выбрать при первом расчете одни, а при втором расчете (повторном) – другие, которые раньше были зависимыми.

результаты расчета будут одинаковыми.

если по первому закону кирхгофа составить уравнения для (к–1) независимых узлов, а по второму закону кирхгофа составить уравнения для [n – (к–1)] независимых контуров, то общее число уравнений будет равно:

(

K–1) + [n – (K–1)] = n.

Это означает, что для расчёта имеется необходимое число уравнений.

Последовательность расчёта:

1. Расставляем условно – положительные направления токов и напряжений.

2. Определяем число неизвестных токов, которое равно числу ветвей (n).

3. Выбираем независимые узлы и независимые контура.

4. С помощью первого закона Кирхгофа составляем (К–1) уравнений для независимых узлов.

5. С помощью второго закона Кирхгофа составляем [n – (К–1)] уравнений для независимых контуров.

При этом напряжения на элементах выражаются через токи, протекающие через них.

6. Решаем составленную систему уравнений и определяем токи в ветвях. При получении отрицательных значений для некоторых токов, необходимо их направления в схеме изменить на противоположные, которые и являются истинными.

7. Определяем падения напряжений на всех элементах схемы.

Рассмотрим последовательность расчета на примере схемы, приведенной на рис. 1.16. Учитывая направление источника E, расставляем условно–положительные направления токов и напряжений. В схеме три ветви, поэтому нам необходимо составить три уравнения. В схеме два узла, следовательно, из них только один независимый. В качестве независимого узла выберем узел 1. Для него запишем уравнение по первому закону Кирхгофа:

I₁ = I₂ + I₃.

Д алее необходимо составить два уравнения по второму закону Кирхгофа. В схеме всего три контура, но независимых только два. В качестве независимых контуров выберем контур из элементов E–R₁–R₂ и контур из элементов R₂– R

₃. Обходя эти два контура по направлению движения часовой стрелки, записываем следующие два уравнения:

E = I₁,R₁+ I₂R₂ ,

0 = – I₂R₂ + I₃R₃ .

Решаем полученные три уравнения и определяем токи в ветвях. Затем через найденные токи по закону Ома определяем падения напряжений на всех элементах цепи.

Электрические схемы. Соединение проводников – Умскул Учебник

На этой странице вы узнаете

Нужен ли блендер, чтобы попить чай?
Куда идет ток?
Когда “сопротивление бесполезно”?

Всем приготовиться к погружению в мир электрических соединений и схем. Сопротивление бесполезно!

Условное обозначение элементов электрической цепи

Есть история о том, как одного физика-теоретика током ударило. Конечно, в теории он был силен, но знать — одно, а применять знания в жизни — совсем другое дело. Вот и получилось у него всякое, странное. Не советуем повторять: опасно для жизни!

А с чего вся история началась?

Когда мы говорим об электрических приборах, мы понимаем, что сам по себе прибор работать не будет. Его нужно подключить, к источнику тока. А если схема сложная, в которой несколько приборов? И как изобразить цепь на рисунке? Всеми этими вопросами задался наш герой.

Для решения умные люди придумали условные обозначения, которые уже много лет используются в электромире:

Итак, наш физик-теоретик решил по схеме собрать гирлянду. Всё как положено. Лампочки подобрал все одинаковые. И даже соединения между ними учел.

Соединения проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Давайте разберем, чем отличаются эти два вида соединений и чем они полезны.

Последовательное соединение	Параллельное соединение
Соединение проводников без разветвлений, когда конец одного проводника соединен с началом другого.	Соединение, в котором начала и концы проводников соединены вместе.
R₁ и R₂ — сопротивления проводников, R— общее сопротивление, I₁ и I₂— сила тока на каждом проводнике, I — общая сила тока, U₁ и U₂ — напряжение на каждом проводнике, U — общее напряжение цепи.	R₁ и R₂ — сопротивления проводников, R— общее сопротивление, I₁ и I₂— сила тока на каждом проводнике, I — общая сила тока, U₁ и U₂ — напряжение на каждом проводнике, U — общее напряжение цепи.
Схема последовательного соединения проводников.	Схема параллельного соединения проводников.
I₁ = I₂ = I Сила тока, протекающего через каждый проводник, одна и та же (I = const).	I = I₁ + I₂ Сила тока, протекающего в неразветвлённой части цепи, равна сумме сил токов, протекающих по каждому из проводников.
U₁ = IR₁, U₂ = IR₂; U = U₁ + U₂ Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.	U₁ = I₁R₁, U₂ = I₂R₂; U = U₁ = U₂ Напряжение на каждом из проводников одинаково (U = const).
R = R₁ + R₂ Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков.	\(\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\) Проводимость равна сумме проводимостей каждого из проводников.
\(\frac{U_1}{U_2} = \frac{R_1}{R_2}\)	\(\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}\)
Если все сопротивления одинаковы, то: R = nr и U = nu, где r и u — соответственно сопротивление одного элемента и напряжение на нём, n — количество одинаковых проводников в соединении.	Если все сопротивления одинаковы, то: \(R = \frac{r}{n}\) и U = u, где r и u — соответственно сопротивление одного элемента и напряжение на нём, n — количество одинаковых проводников в соединении.
Общее сопротивление цепи больше наибольшего сопротивления, входящего в эту цепь.	Общее сопротивление цепи меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.
Количество теплоты, выделяемое на каждом проводнике, пропорционально их сопротивлениям \(\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{R_1}{R_2}\)	Количество теплоты, выделяемое на каждом проводнике, обратно пропорционально их сопротивлениям \(\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{R_2}{R_1}\)
Мощность, выделяемая в проводниках, пропорциональна их сопротивлению \(\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_1}{R_2}\)	Мощность, выделяемая в проводниках, обратно пропорциональна их сопротивлению \(\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_2}{R_1}\)

При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи увеличивается, при параллельном соединении — уменьшается.

Важно учитывать, какие приборы, как подключать. Например, елочная гирлянда является примером последовательного соединения. Если одна лампочка перегорит, то вся гирлянда работать перестанет. Это, кстати, относится к недостаткам такого вида соединения. Наш физик-теоритк был в курсе этой особенности.

Тогда зачем такое соединение нужно?

Когда необходимо целенаправленно подключить какой-то один прибор. Например, карманный фонарик. Он будет работать только тогда, когда включена кнопка.

А вот в люстре лучше использовать параллельное соединение. И когда одна лампочка перегорит, все остальные по-прежнему будут светить.

Нужен ли блендер, чтобы попить чай?

Бытовые приборы на кухне соединены параллельно. Это значит, что чайник может спокойно работать без микроволновки. И чтобы поджарить тосты, блендер включать необязательно. Но если все эти приборы соединить последовательно, защитный выключатель может не выдержать, и произойдет перегрузка. Что может привести к возгоранию. И не будет нам ни чая, ни взбитого теста для блинчиков, ни тостов.

Задачи на комбинированное соединение проводников удобно решать, используя эквивалентные схемы.

Смешанное (комбинированное) соединение проводников

Комбинированным называется соединение, при котором некоторые проводники соединены последовательно, а некоторые — параллельно.

Куда идет ток?

Ток не любит напрягаться. Поэтому ток течёт по пути наименьшего сопротивления.

Рассмотрим пример задачи.

Вопрос: Каким будет сопротивление участка цепи (см. рисунок), если ключ К замкнуть? Каждый из резисторов имеет сопротивление 2R.

Ответ: если ключ К замкнуть, то сопротивление станет равным нулю.

Когда “Сопротивление бесполезно”?

После замыкания ключа участок схемы окажется закороченным; ток пойдёт через ключ, минуя резисторы. Сопротивление участка станет равным нулю, как показано на рисунке:

Виды соединения источников тока

Что же произошло к нашим физиком-теоретиком? Он даже соединения источников учел. Только забыл он самое главное правило: сначала собери схему, а только потом подключи ее к источнику.

Вот он подключил один конец провода с лампочками к источнику, другой конец взял в руку… И навсегда запомнил технику безопасности при работе c электричеством: не стоит человеку становиться звеном цепи, подключенной к источнику.

Источники тока соединяют между собой для совместного питания всей цепи.

	Последовательное соединение	Параллельное соединение
Схема
Эквивалентное внутреннее сопротивление	r_э = r₁ + r₂	\(\frac{1}{r_э} = \frac{1}{r_1} + \frac{1}{r_2}\)
Эквивалентное ЭДС	\(\varepsilon_э = \pm \varepsilon_1 \pm \varepsilon_2\) знаки зависят от направления подключения источников	\(\frac{\varepsilon_э}{r_э} = \pm \frac{\varepsilon_1}{r_1} \pm \frac{\varepsilon_2}{r_2}\) знаки зависят от направления подключения источников
Закон Ома для полной цепи	\(I = \frac{\varepsilon_э}{r_э + R}\)	\(I = \frac{\varepsilon_э}{r_э + R}\)
Закон Ома для n одинаковых источников	\(I = \frac{n \varepsilon}{R + nr}\)	\(I = \frac{\varepsilon}{R + rn}\)

Чем отличаются понятия “соединения резисторов” и “соединения источников тока”? Пример резистора — чайник, простой проводник электрического тока. Если чайник подключить параллельно, это никак не повлияет на работу всей цепи. А источник тока — это розетка. Она дает “питание” всей цепи. Без источника тока не будет работать ни один прибор.

Правила подключения амперметра и вольтметра

Важно запомнить правила подключения амперметра и вольтметра. Это необходимо для того, что приборы не перегорели и показывали корректные значения при измерении.

Амперметр

Вольтметр

Амперметр подключается последовательно участку цепи.
Соблюдаем полярность: “+” амперметра подключают к “+” источника тока, а “−” подключают к “−” источника тока.

Вольтметр подключается параллельно участку цепи.
Соблюдаем полярность: “+” вольтметра подключают к “+” источника тока, а “−” подключают к “−” источника тока.

Шунт — проводник, присоединяемый параллельно амперметру для увеличения предела его измерений.

\(R_ш = \frac{R_A}{n — 1}\),

где R_ш — сопротивление шунта,
R_A — сопротивление амперметра,
n — число, показывающее, во сколько раз увеличивается предел измерений прибора.

Добавочное сопротивление — проводник, присоединяемый последовательно с вольтметром для увеличения предела его измерений.

R_д = R_V(n-1),

где R_д — добавочное сопротивление,
R_V — сопротивление вольтметра,
n — число, показывающее, во сколько раз увеличивается предел измерений прибора.

Научиться читать электрические схемы важно для любителей электроники. Ведь если правильно ее прочитать, можно спаять что-то интересное, например, карманный фонарик.

Фактчек

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.
При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи увеличивается, при параллельном соединении — уменьшается.
Комбинированным называется соединение, при котором некоторые проводники соединены последовательно, а некоторые — параллельно.
При подключении приборов обязательно нужно учитывать их полярность.

Проверь себя

Задание 1.
Какие существуют соединения проводников?

Последовательное
Параллельное
Смешанное
Все варианты верны

Задание 2.
При последовательном соединении проводников общее сопротивление участка цепи:

Увеличивается
Уменьшается
Не изменяется

Задание 3.
При параллельном соединении проводников общее сопротивление участка цепи:

Увеличивается
Уменьшается
Не изменяется

Задание 4.
Как подключается амперметр в цепи?

Последовательно
Параллельно
Не имеет значения

Задание 5.
Как подключается вольтметр в цепи?

Последовательно
Параллельно
Не имеет значения

Ответы: 1. — 4; 2. — 1; 3. — 2; 4. — 1; 5. — 2

Справочные обозначения IEC

От Стивен Макфадьен по

26 августа 2009 г.

МЭК публикует серию документов и правил, регулирующих подготовку документов, чертежей и привязку оборудования. В зависимости от страны и отрасли люди либо знакомы с системой IEC, либо нет. Для тех, кто не знаком, это может сначала немного сбить с толку.

Часто, когда производство документов IEC сравнивают с другими методами, ошибочно предполагают, что разница заключается просто в символах. Это не вариант. Система документов и ссылок IEC представляет собой всеобъемлющий подход, охватывающий символы, методы рисования и компоновки, ссылки на оборудование, идентификацию клемм и сигналов, классификацию документов и организацию компьютерных данных.

Это также выходит за рамки простой документации и распространяется на физические устройства и реализацию.

Я представил системы IEC трем компаниям. В каждом случае мои первоначальные попытки встречали критику, возражения и убеждение, что это чрезмерно усложняет жизнь. Однако во всех этих случаях и после пары проектов все в команде высоко оценивали метод IEC и не хотели возвращаться к своей старой системе. В каждом случае внедрение методов на основе IEC приводит к упрощению документов (чертежей), улучшению технического содержания документов, большей согласованности между документами и сокращению времени, необходимого для создания документов.

Одной из областей системы IEC, которая иногда вызывает недоумение при первом знакомстве с ней, является формулировка ссылочных обозначений. В этой заметке дается краткий обзор и введение в систему условных обозначений.

Аспекты

При определении обозначений используются префиксы аспектов:

Префикс	Аспект
24 =	340037 Функция – Что производит продукт
–	Продукт – (Как объект построен
+	Место – где находится объект

. одноуровневые обозначения,
, которые должны состоять из следующего:

буквенный код;
буквенный код, за которым следует число
число

Система IEC позволяет отображать элементы и изделия либо с точки зрения функциональности, продукта или местоположения, либо с некоторой комбинацией двух или более аспектов. . Все еще звучит немного запутанно? Надеюсь, и пример облегчит понимание.

Пример применения

IEC довольно открыт в отношении того, как вы применяете ссылочные обозначения для проектов и организаций. Каждый проект или организация, как правило, уникальны, поэтому в этом есть определенный смысл. Для некоторых недавних проектов мы использовали следующее применение системы условных обозначений, которая работала достаточно хорошо. Подход заключается в обеспечении того, чтобы полное условное обозначение (номер тега) для каждой единицы оборудования имело функциональную часть и часть продукта. Аспект местоположения считается необязательным и только в случае необходимости. Некоторые примеры:

Функциональный аспект [=]

Для функционального аспекта мы используем вариант принципов, изложенных в IEC 61346-2. Например, мы используем =N для питания 400 В, если есть два независимых ввода, мы можем использовать =N1 и =N2 и т. д. 30 кВ … <45 кВ Дж Установки для 20 кВ … <30 кВ K Установки для 10 кВ … <20 KV L Установки для 6 KV … <10 KV. M Установки на 1 кВ … < 6 кВ N Установки < 1 кВ P Equipotential bonding Earthing protection
Lightning protection V Storage of material goods Fuel Oil X Auxiliary purpose outside main process

Alarm system , Система часов
Осветительная установка
Распределение электроэнергии
Система пожарной защиты
Система безопасности

Y Коммуникационные и информационные задачи Компьютерные сети
Телефонная система
СИСТЕМА ВИДЕО ГОРОД
ПРОДУКЦИЯ

9008.

Продукт. в соответствии с IEC 81346-2, кодовые буквы – более подробное пояснение см. далее в примечании. Типичные кодовые буквы включают Q для автоматических выключателей, T для трансформаторов, A для сборок (распределительных щитов) и т. Д. Более подробно они указаны в IEC 60617 для каждого типа устройства.

Как правило, мы нумеруем каждый продукт в соответствии с проектом (например, -Q1, -Q2, -Q3 и т. д.). Для распределительных щитов (сборок) мы рассматриваем несколько иначе, как показано в таблице ниже. Это делает ссылочное обозначение более осмысленным, не усложняя при этом реализацию.

Код	Описание
-A0xx	Главные распределительные щиты
-A1xxx	Sub Main (MCCB) Distribution Boards
-A2xxx	Motor Control Centres
A3xxx	Local Motor Control Panel
-A4xxx	not used
-A5xxx	not б/у
-A6xxx	Распределительные щиты (MCB)

“xxx” представляет собой необязательный номер.

Изначально мы пытались исправить ‘xxx’ в разных проектах, чтобы иметь какое-то полезное значение. Это не сработало, поэтому в основном мы логически распределяем номера в зависимости от проекта и расположения систем.

Location Aspect [+]

Мы оставляем аспект функции свободно определяемым. Как правило, мы обнаруживаем, что нам не нужно использовать местоположение, поскольку это очевидно из контекста документа или рисунков. Если нам действительно нужно использовать, мы должны определить логический набор местоположений для проекта. Обычно это могут быть +L23 (уровень 23), +Z01 (зона 1) и т. д.

Иерархия

Пример условного обозначения

Структура IEC носит иерархический характер. Например, если распределительный щит =N-A1 содержит автоматический выключатель -Q1, тогда полное обозначение автоматического выключателя будет =N1-A1-Q1 (или проще =N-A1Q1). Если тот же автоматический выключатель содержит реле -K12, полная ссылка будет =N-A1Q1K12. Это дополнительно показано на изображении. Эта особенность системы упрощает уникальную нумерацию всего и обеспечивает большую унификацию чертежей.

Примеры проектов

Еще несколько примеров обозначений из нашего текущего проекта:

=J03-Q0, =J03-T1
=N1-A01, =N1-Q1, =N1-A614
1 = N1-A104W614
=N1-G1

МЭК 81346-2 Классификация объектов

МЭК 81346-2 «Промышленные системы, установки и оборудование и промышленные продукты. Принципы структурирования и условные обозначения. Часть 2. Классификация объектов и коды» для занятий”

IEC 81346-2, опубликованный совместно IEC и ISO, определяет классы и подклассы объектов на основе представления объектов, связанного с назначением или задачей, вместе с соответствующими им буквенными кодами, которые должны использоваться в ссылочных обозначениях. Классификация применима для объектов во всех технических областях, т.е. электротехническое, машиностроительное и гражданское строительство, а также все отрасли промышленности, в т. ч. энергетика, химическая промышленность, строительные технологии, судостроение и морские технологии, и могут использоваться всеми техническими дисциплинами в любом процессе проектирования.

Буквенные коды

Буквенные коды позволяют классифицировать объекты. Новые буквенные коды, общие для всех технических разделов, применяются из таблицы 1 стандарта IEC 81346-2.

B – Преобразование входной переменной в сигнал для дальнейшей обработки

C – Хранение энергии, информации или материала

E — Обеспечение лучистой или тепловой энергией

F — Непосредственная защита от опасных или нежелательных условий

G — Инициирование потока энергии или материала

H — Производство нового вида материала или продукта

K — Обработка сигналов или информации

M – обеспечение механической энергией для целей движения

P – представление информации

Q – управляемое переключение или изменение потока энергии, сигналов или материала

R – Ограничение или стабилизация движения или потока энергии, информации или материала

S – Преобразование ручного действия в сигнал для дальнейшей обработки

T – Преобразование энергии с сохранением вида энергии определенное положение

V – Обработка (обработка) материалов или изделий

W – Направление или транспортировка из одного места в другое

X – Соединение предметов

Резюме

Выше приведено очень краткое введение в систему условных обозначений МЭК. Это непростая тема для краткого освещения, и ее лучше понять, поработав с системой и увидев живые примеры. Применительно к проектам это попадает в контекст, и все начинает обретать смысл.

Связанные стандарты МЭК

Обозначение
- МЭК 81346: Принципы построения и условные обозначения
- МЭК 61175: Обозначение сигналов
- IEC 61666: Identification o terminals within a system
Symbols
- IEC 60617: Graphical symbols for diagrams – maintained as a database
- ISO 81714: Design of graphical symbols
- ISO 14617: Graphical symbols for diagrams
Правила документации
- МЭК 61355: Классификация и обозначение документов
- МЭК 62023: Структурирование технической информации и документации
- МЭК 82045: Управление документами
Подготовка документов
- МЭК 60848: Подготовка последовательных функциональных схем
- МЭК 61082: Доля документов, используемых в электротехнике – основные списки документов для чертежей
- МЭК 60060
- МЭК 62079: Подготовка инструкций
Организация данных
- МЭК 82045: Метаданные
- IEC 61360 Типы элементов данных
- ISO 10303: Пошаговая модель данных

Справочные обозначения IEC

От Стивен Макфадьен по 26 августа 2009 г.

Часто, когда производство документов IEC сравнивают с другими методами, ошибочно полагают, что разница заключается просто в символах. Это не вариант. Система документов и ссылок IEC представляет собой всеобъемлющий подход, охватывающий символы, методы рисования и компоновки, ссылки на оборудование, идентификацию клемм и сигналов, классификацию документов и организацию компьютерных данных. Это также выходит за рамки простой документации и распространяется на физические устройства и реализацию.