Практические приемы чтения схем - Elektro

Е.А.Каминский Практические приемы чтения схем электроустановок Москва Энергоатомиздат 1988 ББК 31.26 К 18 УДК 621.3.061 Рецензент А. С. Клюев Каминский Е. А. К 18 Практические приемы чтения схем электроустановок. 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 состав лении схем, рассмотрены их основные узлы. Разобраны практи ческие приемы чтения схем электроустановок ш ирокого приме нения. Показано, к ак пользоваться принципиальными схемами при проверке правильности монтажа и для обнаружения непо ладок. Для электромонтеров, техников, учащихся ПТУ и электротех нических учебных заведений, может быть полезна инженерам и преподавателям. v 2302010000-286 0 5 1 ( 0 1 ) -8 8 ,2 7 ' 87 ISBN 5-283-01074-0 Б Б К 31.26 © Энергоатомиздат, 1988 Оглавление Предисловие 5 Глава 1 Что такое схема и что нужно знать для чтения схем 7 1.1. Что значит прочитать схему 7 1.2. Виды и типы схем 8 1.3. Стандарты, которыми пользуются при выполнении схем 17 1.4. Система построения условных гра фических обозначений ЕСКД 20 Глава 2 Обозначения условные графические для электрических схем 2.1. Провода, шины, кабели 2.2. Дроссели, конденсаторы, резисторы 2.3. Источники электроэнергии 2.4. Электродвигатели, электромашинные преобразователи 2.5. Т рансформаторы, автотрансфор маторы, выпрямители 2.6. Магнитные пускатели, контакто ры, реле. Вспомогательные кон такты. Электромагниты, муфты, тормоза 2.7. Выключатели, переключатели, пре дохранители, разрядники 2.8. Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы. Из мерительные приборы 2.9. Сигнальные приборы, лампы, фо тоэлементы, сельсины 2.10. Усилители, стабилизаторы распределительных 2.11. Аппаратура устройств 2.12. Элементы цифровой техники 29 29 36 40 46 52 63 8) 94 99 101 104 109 Глава 3 Обозначения условные графические для рабочих чертежей 119 3.1. Обозначении для схем соедине- ний (монтажных схем) щитов и пультов 3 2 Обозначения электрооборудова ния, аппаратов и приборов на планах 3.3. Обозначения электрооборудова ния и аппаратуры электроосвеще ния на планах 3.4 Обозначения линий, проводок и токопроводов 3.5. Условные сокращешш и надписи на планах 3.6. Применение обозначений Глава 4 Надписи на схемах 4.1. Общие положения. Зоны и стро ки. Основная надпись 4.2. Позиционные обозначения Переч ни элементов 4 3. Обозначения типов, исполнений и видов элементов и комплектных устройств 4.4. Обозначения выводов 4.5. Система обозначений (маркиров ки) цепей в электрических схемах 4.6. Таблицы применимости 4 7. Другие надписи на схемах Глава 5 Поясняющие схемы, диаграммы вза имодействия, таблицы переключений 5 1. Поясняющие схемы 5.2. Диаграммы взаимодействия 5.3. Таблицы переключений 119 121 19S А 129 133 135 146 146 150 163 165 171 180 182 183 183 187 193 Глава 6 Чем руководствуются при составле нии электрических схем 201 6.1. Нормативные и руководящие до кументы 201 4 Оглавление 6.2. Каталоги, номенклатурные списки и справочники. Инструкции по монтажу и эксплуатации 202 6.3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения, механических сил, влаги и других факторов 209 6.4. Макрокпиматические условия, ка тегории размещения и степени за щиты электрооборудования 216 Глава 7 Распространенные приемы получения 217 заданных результатов 7.1. Связывание простых и разделение сложных цепей 7.2. Введение в схемы элемента вре мени 7.3. Свойства и основные области при менения различных способов со единений 7.4. Получение заданной последова тельности действий. Блокировоч ные зависимости 7.5. Защита от перегрева 7.6. Защита от коммутационных пере напряжений. Повышение коммута ционной способности контактов Г ава 8 Техника чтения и анализа схем 8.1. Основные сведения 8.2. Схемные решения не всегда ре альны 8.3. Анализ схем и его задачи 8.4. Сравнение схем 8.5. В каком порядке целесообразно читать схемы 217 227 247 252 256 257 260 260 270 276 283 285 Глава 9 Распространенные узлы электроустановок 9.1. Принципиальные положения 9.2. Схемы с разъемными соедините лями 9.3. Схемы электроосвещения 9.4. Схемы управления электродвига телями 9.5. Схемы контроля технологических параметро Измерения электриче ских и неэлектрических величин 9.6. Схемы сигнализации 9.7. Простейшие схемы автоматизации 9.8. Централизованное управление 292 292 293 293 296 308 312 317 323 Глава 10 Скрытые ошибки в схемах. Ложные 329 цепи 329 10.1. Принципиальные положения 10.2. Неудачное расположение контак 330 тов 10.3. Перераспределение напряжений и 335 токов 10.4. Несогласованность времен дей 339 ствия 10.5. Перегорание предохранителей, на 343 рушения контактов 10.6. Ложные цени при замьп аниях на ’’землю” и между проводниками 345 разных цепей 10.7. Причины ош ибок в схемах 349 Послесловие Приложение I. Проверка по принципиаль ной схеме правильности монтажа Приложение 2. Понятия о свойствах двоич ной системы счисления и алгебре логики Список литературы 353 354 357 367 Предисловие Работать в электроустановках на память, без схем, нельзя: это опасно. А схемы надо уметь читать, т. е. получать из них сведе ния, необходимые для выполнения опреде ленной работы. Если же схема прочитана неправильно, это влечет за собой неправиль ные действия. Монтажники, например, при соединят (отсоединят) не то (или не туда), что следует. Наладчики и ремонтники вме сто того, чтобы наладить (отремонтиро вать) 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 наладчи кам, ремонтникам и эксплуатационникам. Поэтому схемы выполняют в стандартных условных обозначениях (а государствен ные стандарты СССР 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 обозна чений, сами обозначения и правила их применения. Этим вопросам посвящены первые главы книги. Составление схем дело сложное и ответ ственное. Оно требует: а) выполнения указаний нормативных документов Правил устройства электро установок (ПУЭ), которые устанавливают, что должно быть сделано; Строительных норм и правил (СЕ1иП), определяющих, как нужно выполнять работы; Правил по технике безопасности (11ТБ) и т. п., а так же руководящих материалов, например, по расчету токов КЗ, выбору аппаратуры и т. п.; б) соблюдения требований заводов-изготовителей электротехнических изделий по применению, монтажу и эксплуатации; в) учета климатических условий, кате гории размещения и степени защиты элек трооборудования. 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, рассматри ваемых в книге, — влияние на электротех нические 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. Напри мер, применение резисторов, конденсато ров, контактов, полупроводниковых при боров, двигателей, источников света и др. Сюда же относятся особенности источников электропитания, свойства видов соединений и т. п. Оценить, верно ли использованы эти средства и свойства, —важная задача чтения схем. Рассмотрены и объяснены приемы чтения и анализа принципиальных схем, причем 6 Предисловие такие приемы, которые д о с т у п н ы ч и тателям с общеобразователь ной подготовкой в объеме с редней школы. В отдельной главе описаны типичные правильные узлы схем электроустановок широкого применения: электропитание, за щита, измерения, управление электродвига телями и осветительными электроустанов ками, устройства сигнализации, контроль технологических параметров (температура, уровень и т. п .). Описания этих узлов нуж ны, так как любая электроустановка пред ставляет собой сочетание нескольких ти пичных узлов. Следовательно, умение вы делить 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 со вместно действующих аппаратов и уст ройств в целом. И, наконец, в приложении 1 рассказано о том, как, руководствуясь принципиаль ной схемой, можно проверить монтаж и устранить неполадку. В приложение 2 вынесены краткие сведе ния об алгебре логики, свойствах двоичной системы счисления и некоторые другие во просы, рассмотрение которых не входит в задачу книги. Однако эти сведения по лезны читателям как введение к чтению книг, специально посвященных вопросам, имеющим в настоящее время большое значение. Обращается внимание читателей на сле дующее. 1. В книге приведены упражнения с кон трольными вопросами для самопроверки. Читателям рекомендуется сначала само стоятельно выполнить упражнение, а затем, обратившись к ответам, проверить себя. 2. Обозначения условные графические во второй и третьей главах даны, как правило, не в виде таблиц (как сделано в стандар тах) , а во многих случаях непосредственно в схемах, т. е. именно так, как они приме няются на практике. Однако это схемы у ч е б н ы е . На учебной схеме для срав нения применены различные формы обо значений; в практической схеме обычно пользуются одной формой, наиболее отве чающей назначению схемы. На учебных схемах (каждая из которых посвящена объяснению определенной груп пы обозначений) некоторые элементы уст ройств не показаны, чтобы не отвлекать внимания от рассматриваемой темы. 3. Специальные радиотехнические обо значения и обозначения, применяющиеся в основном в технике связи, сложной авто матике и вычислительной технике, в книге не рассматриваются. 4. О схемах соединений, присоединений, а также Обозначениях электрооборудования и проводок на планах даны только самые общие сведения. Дело в том, что по пра вильно составленной принципиальной схеме выполнить рабочую документацию доволь но просто (хотя это весьма трудоемкая работа). Кроме того, рабочую документа цию выполняют по ведомственным норма тивным документам, а они в разных орга низациях различны. Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность редактору Ю. А. Державиной. Особую признатель ность автор выражает А. С. Клюеву за большой труд по рецензированию рукопи си и ценные рекомендации по ее содер жанию. Замечания и пожелания читателей будут с благодарностью приняты. Их следует направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат. Автор Глава Что такое схема и что нужно знать для чтения схем 1.1. Что значит прочитать схему В дальнейшем нам все время придется работать со схемами - читать схемы. А про читать схему — это значит почерпнуть из нее сведения, необходимые для выполне ния 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 на значение того или иного ее элемента; опре делить, что с чем следует соединить; обна ружить ложную цепь и найти способ ее устранения; проверить, верно ли задан режим работы и т. п. Одним словом, раз нообразных задач, которые решаются в результате чтения схем, — много, и зада чи эти не только различны, но и разно образны. Соответственно различны и раз нообразны 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 построе ния книги. По существу она состоит из двух частей. Первая часть — подготови тельная — гл. 1—4. Вторая посвящена при емам чтения и анализа схем. Читатели, знакомые с условными обо значениями для схем и правилами их при менения, могут опустить гл. 2 и 3, а знаю щие, какими надписями, как и с какой целью снабжают схему, — могут опустить гл. 4. Что же такое схема9 Слово схема упо требляют в нескольких значениях. 1. Схема — это конструкторский доку мент (своеобразный чертеж), в котором составные части изделия — его элементы и связи между ними изображены у с л о вн о, без соблюдения масштаба. Так, напри мер, элементами электрической схемы яв ляются резисторы, лампы, трансформаторы, двигатели и другие электротехнические из делия. А связями между ними служат про водники. 2. Схемой называют также предмет или набор предметов, например интегральная схема и т. п. 3. Когда говорят- схема работает, схема неисправна, элемент схемы перегревается, то ясно, что речь идет не о чертеже, а о са мой электроустановке. Действительно, пе регреваться может резистор (элемент схе мы) , но не его изображение. Одним словом, электроустановка и ее схема далеко не одно и то же, точно так же как не одно и 8 Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем то же, машина и ее чертеж. В этой книге под словом схема, как правило, подразу мевается не собственно чертеж, а то, что на нем изображено. 1.2. Виды и типы схем Схемы подразделяются по видам. Вид схемы определяется видом элементов и связей между ними, а также энергоноси телем, который необходим для действия элементов. Виды схем обозначают буква ми. Э л е к т р и ч е с к и е с х е м ы (Э ): элементы — электротехнические изделия; связи — проводники; энергоноситель электрический ток. Г и д р а в л и ч е с к ие схемы ( Г ) : элементы — насосы, задвижки, вентили; связи — трубопрово ды; энергоноситель — жидкость под дав лением, например вода, масло. П н е в м а т и ч е с к и е с х е м ы (П ): элементы компрессоры, клапаны, золотники; связи — трубопроводы; энергоноситель — сжатый газ, пар, воздух; к и н е м а т и ч е с к и е с х е м ы (К) : элементы — части механиз мов; связи между ними — рычаги, тяги, цепи; энергоноситель — механическая энергия. С х е м ы а в т о м а т и з а ц и и . В их состав могут входить схемы разных видов с соответствующими связями. В данном случае название вида подчеркивает назна чение схемы, а не вид элементов и связей. К о м б и н и р о в а н н ы е (совмещен ные) схемы (С), например схема электрогидравлическая, т. е. такая схема, которая содержит и электрические и гидравличе ские элементы. Распространение совмещен ных схем объясняется тем обстоятельством, что в настоящее время многие технические задачи решаются с о в м е с т н о средст вами гидравлики, пневматики, электротех ники и механики. Например, для переме щения груза электродвигатель приводит в действие насос, поднимающий давление в гидравлической системе. Направление движения определяется положением золот ников. Золотники имеют пневматические приводы. Ограничение хода достигается элементами кинематики и т. п. В пределах каждого вида схемы под разделяются на несколько типов. Тип схемы определяется ее назначением. Типы схем обозначают цифрами. С т р у к т у р н а я с х е м а (1) определяет основные функциональные части изделия. Ф у н к ц и о н а л ь н а я с х е м а (2) разъясняет процессы, протекающие в нем. П р и н ц и п и а л ь н а я (полная)* с х е м а (3) определяет полный состав элементов и связей между ними и, дает детальное пред ставление о принципе работы. Принципиальные схемы сравнительно просты по начертанию, но по существу они самые сложные и самые важные. Дело в том, что именно на основании принци пиальных схем разрабатывают схемы дру гих типов, т. е. такие схемы, руководст вуясь которыми выполняют работы. Это схемы соединений (монтажные) (4), под ключения (5 ), общие (6 ), расположения (7) и объединенные. На объединенной схе ме могут быть помещены схемы одного вида нескольких типов, относящихся к од ному изделию (установке), например схема электрическая принципиальная (ЭЗ) и схема электрическая соединений (Э 4). Объединенной схеме присваивается наиме нование схемы, имеющей меньший номер из номеров объединенных схем; в данном случае схеме нужно присвоить номер ЭЗ, так как ЭЗ меньше, чем Э4. * В скобках даны наименования схем энер гетических сооружений, т. е. электрических станций и подстанций, а также оборудования промышленных предприятий и т. п. Примени тельно к энергетическим сооружениям вместо слова ’’изделие” говорят ’’установка” . Но по нятно, что в состав установки к ак ее составные части входят собственно изделия, например ндиты и пульты управления, шинопроводы и др. 9 1.2. Виды и типы схем □ Регулирование ео-70° с:^ Сигналы 50 и 801 В В книге рассматриваются только прин ципиальные схемы. Заметим здесь же, что принципиальная схема электроустановки, например схема управления электроприво дом (вводом, релейной защиты и т. п .), действительно является полной. Она дает детальное представление о работе элек троустановки благодаря тому, что на ней показаны все электрические цепи. В отли чие от полной принципиальной схемы электроустановки принципиальная схема изделия (станции управления, камеры КСО. панели защиты и т. п.) представляет собой схему только одного изделия, но выпол ненную теми же приемами, что и полные принципиальные схемы, т. е. р а з н е с е н н ы м способом. Иными словами, схема изделия — это схема только части элек троустановки. Содержание наиболее распространенных типов схем иллюстрируют упражне ния 1.1—1.8. Рисунки 1.1 —1-6, относящиеся к этим упражнениям, выполнены для одной Рис. 1.1. С т р у к т у р н а я схема (с) опреде ляет основные функциональные части 1 - 4 уста новки'. К упражнению 1.1. Ф у н к ц и о н а л ь н а я схема (б) разъясняет происходящие про цессы: 5 - группа аппаратов. К упражнению 1.2 и той же электроустановки. Поэтому рас сматривать их нужно совместно, хотя они относятся к разным упражнениям. Упр жнение 1.1 На рис. 1.1,с приведена структурная схема электроустановки. Ответить на вопросы. 1. Что обозначают стрел ки? 2. Откуда известны интервалы регулирования (6 0 -7 0 °С ) и сигнализации (5 0 -8 0 °С ) и почему они не равны? 3. Зачем нужны раздельные сигна лы о повышении и понижении температуры? Не достаточно ли одного общего сигнала о том, что температура выш ла за пределы заданных значений? 1 пава первая. Чго такое схема и что нужно знать для чтения схем 10 Ответы 1. Стрелки определяют направление процесса. Объект 2 контроля и регулирования (температу ра воды в баке) через блок 3 включает и отклю чает нагреватель 4, благодаря чему температура воды в баке поддерживается на заданном уровне, т. е. в пределах 60—70°С. При отклонении тем пературы от заданных значений (50°С и ниже, 80°С и выше) в блок сигнализации 1 передаются сигналы: один сигнал - температура понижена, другой - температура повышена. Буквой П обозначен источник питания. 2. Интервалы регулирования и сигнализации указаны на схеме; знание этих интервалов явля ется, кстати, одним из итогов ее прочтения. Интер вал регулирования уже интервала сигнализации, и это совершенно верно. Дело в том, что под держание температуры в заданных пределах регу лирования - это нормальное состояние, т. е. такое состояние, при котором не нужна пере дача аварийных сигналов. 3. При понижении температуры действия персонала одни, при повышении — другие. По этому и нужны раздельные сигналы. Упражнение 1.2 управления 7 и т. п. Отдельные элементы - лампы HL1 - HI.3 и звонок НА1 показаны в условных обозначениях, но группы аппаратов, осущест вляющих переключения, изображены прямоуголь никами 5 без детализации. 2. Б уквы — это позиционные обозначения эле ментов, заимствованные из принципиальной схе мы (см. рис. 1.2). На функциональных схемах позиционные обозначения обычно не указывают. 3. Лампа 7IL1, под которой написано 50° С. 4. Понижение температуры до 50 и повыше ние до 80°С. 5. С помощью расцветки выделены ф у н к ц и о н а л ь н ы е ц е п и : синие линии — пита ние, зеленые — регулирование температуры, красные - сигнализация. 6. Желтые прямоугольники — это те же кон структивные узлы электроустановки, которые изображены па общей схеме (см. рис. 1.6). Но мер 10 пропущен, так к ак под ним значится вспомогательное изделие - ящ ик зажимов. На общей схеме (см. упражнение 1.7) он по казан. На функциональных схемах номера кон структивных узлов обычно не указывают. Здесь же они даны в учебных целях для связи между функциональной и общей схемами. Упражнение 1.3 На рис. 1.2 изображена принципиальная схема электроустановки. На ней красные цифры — но мера цепей (с тр о к ), синие цифры —обозначения (маркировка) участков цепей (подробнее см. § 4.5 ). Латинские буквы — позиционные обозна чения злемлггов (подробнее см. § 4 .2 ). Эти же обозначения приведены в табл. 1.1. Все элементы изображены в стандартных условных обозначе ниях, которые подробно рассмотрены в гл. 2. Ответить на вопросы. 1. На какое напряжение рассчитан каждый трубчатый нагреватель ЕКР. Цепи управления? 2. Зачем введен предохрани тель Ft/}? Не достаточно ли выключателя авто матического QFP. Почему предохранитель вве ден только в фазный провод питания цепей управ ления? 3. К акое позиционное обозначение имеет аппарат, включающий и отключающий Е К Р Что он собой представляет и откуда это известно? 4. Для чего служит переключатель S P Что обозна чают буквы Р, О, А? 5. К ак включают и отклю Ответы чают ЕК1 при ремонтном управлении? 6. Как автоматически управляется ЕКР. При какой 1. На функциональной схеме видны основные температуре произойдет автоматическое отклю узлы устройства: шиток сигнализации 8, станция чение? 7. Есть ли возможность отключить ЕК1 На рис. 1.1,6 приведена функциональная схема этой же электроустановки. Ответить на вопросы. 1. Чем функциональная схема отличается от структурной? 2. Что обозна чают HL3, SK1 и ЕК1 и для чего они написаны на функциональной схеме? 3. Какая лампа HL1 или HL2 сигнализирует о понижении темпе ратуры и откуда это известно? 4. О каких значе ниях температуры сигнализирует лампа HL3'! 5. На функциональной и структурной схемах в наших примерах не случайно применены раз личные цвета, причем система расцветки на обеих схемах одинакова. Что выделено с помощью рас цветки? 6. Д ля чего на функциональной схеме желтые прямоугольники имеют номера 6 —9 к 11, но номер 10 пропущен? Имеет этот пропуск ка кой-либо смысл, или это просто ошибка? 1] 1.2. Виды и типы схем 1 г' * £ ,5 £ £ ь Ц Со СТ} ^ ^ к о 5? S ^!?с: Ь ^ К С; ~ t ££ <ъ -3 Управление пускателем Регулирование Контроль т ем перат уры Ё с5* аз £j СЁо Q ■ч; > 70 °С 60°С о 6 50° С Сигналы Звонок и аварийный сигнал S0°C Деблоки ровка сигналов tл - 6 380 Е 7 8 9 10 11 ГГ W Q T |J 12 13 n I I d d Ы П гЕ&тЬ >Т >Т \ SK1 EfH \ SK?\K2V \ K2\ rrr.rd X d Ml мм Jff' у у у -=A E k s B i\K i \ К 1 /-* ' „ 1 1 КЗ 10 C^]K1 Ер при 65 °C, а если есть, то к ак это сделать? 8. Что произойдет, когда температура, понижаясь, до стигнет 50°С? Можно ли при этой температуре погасить лампы HL1 и HL37 Можно ли их пога сить при 54°С? Что для этого нужно сделать? 9. При какой температуре включатся лампы HL2 и HL31 10. В каких случаях автоматически включатся аварийная лампа HL3 и звонок? Что нужно сделать, чтобы отключить звонок? Погас нет ли при этом лампа FIL37 Когда она погаснет? 11. С помощью какого схемного приема дости гается подготовка звонка к последующ му вклю чению? 12. Какой общий вывод явствует из рас смотренного примера? 13. Зачем опытные проек тировщики обязательно описывают даже самые, казалось бы, несложные принципиальные схемы? 14. В схеме есть два переключателя S1 и S2, но один из них S1 имеет нейтральную позицию О, а у другого - нейтральной позиции нет. По внеш нему виду и количеству контактов переключа тели похожи. Монтажник их перепутал. К чему это приведет? кг ср u .. HL1 HLZ - ,i HL3 0 (X) p КЗ Рис. 1.2. П р и н ц и п и а л ь н а я ( п о л н а я ) схема показывает все элементы электроустанов ки и связи между ними. Перечень элементов приведен в табп. 1.1. К упражнению 1.3 ного тока 380 В. На каждый нагреватель прихо дится фазное напряжение 380: у / Т = 220 В. Цепи управления питаются от фазного и нейтрально го ?Vпроводов, т. е. включены на 220 В. 2. Уставка включателя автоматического QF1 определяется мощностью нагревателей ЕК1 и составляет примерно 50 А. Для защиты цепей управления (если монтаж выполнен медными проводами сечением 1.5 мм 2 и кабелями с алю миниевыми жилами сечением 2,5 мм 2) нужно не более 20 А, поэтому для защиты цепей управ ления введен предохранитель F i l l . В заземлен ный провод N предохранители вводить нельзя. 3. Позиционное обозначение К М !. Как следует из перечня элементов — это магнитный пускатель. 4. Переключателем S1 задают режим управле ния: Р — ремонтное, А —автоматическое, 0 — ней тральное положение. В нейтральном положении Ответы обе цепи разомкнуты. 5. Выключателем кнопочным SB1 по цепи 2 включают КМ1, который в свою очередь вклю 1. Трубчатые нагреватели ЕК1 соединены чает ЕК1 После включения КМ1 его катушка в звезду и получают питание от сети трехфазпродолжает получать питание через вспомогатель 12 Глава первая. Что такое схема я что нужно знать для чтения схем Т а б л и ц а 1.1. Перечень элементов к рнс. 1.2 Позиционное обозначение Наименование QF1 Выключатель автоматический FU1 КМ1 S1 ЕК1 KKI КК2 SK1 Предохранитель цепей управления Магнитный пускатель Переключатель выбора режима управления Выключатель кнопочный ’’П уск” То же ’’Стоп’’ Реле промежуточное для управле ния КМ ! Трубчатый нагревагсль Реле температурное То же Электроконтактный термометр К2 Реле промежуточное КЗ SB3 HL3 То же Выключатель кнопочный для де блокировки сигналов Лампа сигнальная желтая То же Переключатель для деблокировки звонка Лампа сигнальная красная НА1 Звонок SB1 SB2 К1 HL1 HL2 S2 Тип Место установки Примечание Станция управ ления 50 А 15 А Б ак Щиток сигна лизации 22 кВт 60°С и ниже 70°С и выше 50°С и ниже 80°С и выше 50°С и ниже 80°С и выше 50°С и ниже 80°С и выше Щит дежурного 50°С и ниже 80°С и выше То же П р и м е ч а н и я . 1. Перечень элементов выполнен по форме, с которой можно встретиться в ряде книг и в исполнительной документации. Достоинство этой формы в ее наглядности, благодаря указанию назначения элементов и их технических данных. Форма перечня элементов, применяю щаяся в настоящее время проектными организациями, подробно рассмотрена в § 4.2. 2. Типы изделий не указаны. ный контакт KMI по цепи /. Отключают выклю чателем кнопочным SB2. 6. При температуре ниже 60°С контакт реле температурного КК1 замкнут. Это видно из диа граммы, помещенной над цепью 4. Поэтому ре ле К1 включено, а через его контакт в цепи 3 включен магнитный пускатель КМ!. Когда же температура превысит 60°С, достигнув, например, 63 °С, ЕК1 не отключится благодаря тому, что реле K I будет продолжать получать питание по цепи 5. Эта цепь разомкнется только при темпе ратуре 70°С, как явствует из диаграммы, поме щенной над цепью 5. При 70°С реле К1 отпусти!, отключит КМ1, а КМ! отключит E K I. Темпера тура начнет снижаться. По до тех пор пока она не снизится до 60°Г , ничего не произойдет. При 60°С вновь замкнется контакт КК1 и по це пи 4 включит К1 и т. д. Иными словами, К1 при 60°С будет включаться, а при 70°С - от ключаться. 7. При замкнутом контакте K I в цепи нельзя отключить КМ I выключателем кнопоч ным SB2, так как контакт К1 в цепи 3 присоеди нен к катуш ке КМ I минуя SB2. Но, несмотря на это, ЕК1 отключить можно. Д ля этого пере ключатель S1 нужно перевести в положение 0. 1.2. Виды и типы схем 13 Рис. 1.3. Схемы щитка сигнализации. П р и н ц и п и а л ь н а я схема (а) показывает, что с чем должно быть соединено и выведено на зажимы. О б ъ е д и н е н н а я схема (б) показывает, к ак надлежит выполнить соединения в пределах изделия и присоединить кабели. К упражнению 1.4 14 Глава первая Что такое схема и что нужно знать для чтения схем Рис. 1.4. Схема р а с п о л о ж е н и я определяет взаимное расположение электрооборудования (ЕК1, КК1, КК2, SK1) в баке, труб для входа (В х.) и выхода (Вых.) и аварийного слива (Ав.) воды К упражнению 1.5 8. В цепи 6 замкнется контакт электроконтактного термометра SK1, включит реле К2, а оно, в свою очередь, замкнет цепи 10 и 12. В результате включатся лампы HL1, HL3 и зво нок I1A1. При температуре 50°С и ниже погасить лампы HL1 и 1Н.З нельзя, так к ак еще замкнут контакт SK1 в цепи 6. При температуре выше 50°С , например при 54°С, контакт SK1 разомк нут. Чтобы погасить лампы, достаточно нажать выключатель кнопочный SB3. 9. При температуре 80°С (см. диаграмму над цепью 9). Включение произойдет при срабатыва нии реле КЗ, которое включится контактом SK1 электроконтактного термометра. 10. При снижении температуры до 50°С или при повышении до 80°С. Чтобы отключить зво нок, нужно переключатель S 2 перевести из пози ции I в позицию II, разомкнув этим действием цепь 13, но подготовив цепь 14, в которой, до тех пор пока температура чрезмерно понижена или повышена, разомкнут один из контактов К2 или КЗ соответственно. Лампа 1113 при из менении положения переключателя S2 не погас нет. Она погаснет только тогда, когда темпера тура достигнет нормального значения, т. е. будет больше 50, но меньше 80° С. 11. К ак только температура достигнет нор мальных значений, реле К2 (КЗ) отпустит и зам к нет цепь 14. По ней вновь включится звонок, что вынудит персонал перевести переключатель S2 из позиции II в позицию I, подготовив этим действием схему к приему следующего сигнала. Заметим, что манипуляции с S 2 называются к в и т и р о в а н и е м сигналов, от слова кви танция - подтверждение. 12. Принципиальная схема электроустановки действительно является полной, так к а к дает исчерпывающие сведения об ее действии. 13. Описание схемы - вернейший способ себя проверить. Экономия времени на описании принципиальных схем всегда оборачивается ош иб ками не только в принципиальной схеме, но и во всей рабочей документации, выполненной на ее основании. Исправить эти ошибки трудно. 14. Будут нарушены важные условия дейст вия: а) в режиме автоматического управления невозможно будет отключить ЕК1 (см. ответ на вопрос 7 ); б) будез возможность вывести звонок из действия, что совершенно недопустимо. На рис. 1.3 показаны две схемы щитка сигна лизации. 1.2. Виды и типы схем 15 Ответить на вопросы. 1. К ак называется тип схемы на рис. 1.3,а и чем эта схема отличается от участка схемы, который на рис. 1.2 обведен синей штрихпунктирной линией? 2. Что обозна чают цифры 2, 5 и 6 в кружках на рис. 1.3,6? 3. К ак называется тип схемы на рис. 1.3,6? Ответы 1. На рис. 1.3,с 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 X I, Х2, Х4 - Х9, Х10 Разобраться в принципе действия по этой схеме нельзя. Но этого и не тре буется, так к ак данная схема только показывает, что с чем должно быть соединено в пределах из делия. 2. Цифры в кружках - это номера кабелей. 3. Схема является о б ъ е д и н е н н о й . На ней объединены две 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 труб чатых нагревателей ЕК1, злектроконтактного термомента SK1 и температурных реле КК1 и КК2 в баке. Ответить на вопросы 1 Для чего в данной электроустановке потребовалась схема располо жения? 2. Что изображено красными линиями? Что обозначают синие цифры на выносках? 3. Как проверить правильность маркировки жил ка белей? Рис. 1.5. Схема п о д к л ю ч е н и я показывает присоединение кабелей 1—4 к внешним зажимам станции управления. К упражнению 1.6 жить, то схема будет работать неверно, так как температура в разных частях бака различна. 2. Красные линии - это направления кабелей (жгутов проводов), синие цифры — обозначения (маркировка) жил. Формально на схеме распо ложения кабели можно не показывать. Однако опытные проектировщики не упускают этой по лезной возможности. 3. Правильность маркировки жил легко про верить, сопоставляя рис. 1 4 и 1.6. О б р а т и т е в н и м а н и е : к ящику зажимов в кабеле № 6 подходит одна жила с маркой /, а от ящика за жимов идут два провода 1: один к SK1, дру гой — к температурным реле КК1 и КК2. Зна чит, кабель № 7 это, строго говоря, не кабель, а жгуты проводов, прокладываемые в трубах. Ответы Упражнение 1.6 1. В данном случае схема расположения со вершенно необходима. Дело в том, что взаим ное расположение приборов контроля темпера На рис. 1.5 показана схема подключения к станции управления. туры, мест входа (Вх.) и выхода (Вых.) воды, Ответить на вопросы. 1. Что обозначают синие нагревателей, а также глубина погружения при буквы и цифры у изображения зажимов, которые боров играют первостепенную роль. Дело в том, предназначены для присоединения кабелей 1-41 что если приборы неправильно взаимно располо 16 Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем N 6 Рис. 1.6. На о б щ е й схеме прямоугольниками изображены конструктивные узлы электроуста новки и связи между ними: 6 - распределительный щит; 7 - станция управления; 8 - щиток сигнализации; 9 — щит дежурного; 10 - ящ ик зажимов; 11 - бак (элек трооборудование для нагрева воды и контроля ее температуры). К упражнению 1.7 прямоугольники и синие цифры на выносках? 2. В какой тип схемы превратится общая схема, если ее дополнить изображением рядов зажи мов? 3. Как проверить, что общая схема выпол нена правильно? 2. Нужна ли схема соединения станции управле ния для ее монтажа, для ее эксплуатации? 1. Желтые прямоугольники - это конструктив ные узлы электроустановки: щиток сигнализации, станция управления и т. п. (см. подпись к рис. 1.6) Цифры на выносках это марки (обо значения) жил. Подробнее об обозначении (мар кировке) жил см. § 4.5. 2. Схема превратится в схему подключения — иногда ее называют схемой внешних соединений, но это устаревшая терминология. 3. 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 соответственно 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 S K I, КК1 и КК2. Обратив шись к принципиальной схеме (рис. 1.2), видим, что к SK1 идут проводники / , 8 и 10 - цепи 6 и 9, а к КК1 и КК2 — проводники 1 , 6 и 7 (це- Ответы 1. Синие буквы и цифры — это обозначения (маркировка) жил кабелей. 2. Схема соединений для монтажа не нужна, так как станция управления изготовлена на электротехническом заводе, где выполнены все 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 Ответы 1.3. Стандарты, которыми пользуются при выполнении схем пи 4 и 5 ). Жилы с такими же марками указаны на кабеле № 7 на общей схеме. Упражнение 1.8 Касается нескольких общих вопросов. 1. Мож но ли говорить "Электрические виды схем”, т. е. употреблять слово "вид” во множествен ном числе? 2. Обязательно ти для каждой элек троустановки выполнять схемы всех типов, уста новленных стандартом? 3. К ак быть, если в ка ком-либо конкретном случае недостаточно уста новленных типов схем? 4. Почему ни в коем случае нельзя выполнять рабочие чертежи до полной и всесторонней проработки принципиаль ной схемы? Ответы 1. Нельзя. Вид схемы одни, а именно схема электрическая, а типов в пределах одного ви да - несколько. 2. 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. 3. Нужно сделать дополнительную схему, чтобы изобразить все необходимое для работы. И это не является нарушением стандарта. 4. Ошибка, допущенная в принципиальной схеме, многократно повторится во всех осталь ных схемах, выполненных на ее основании. 1.3. Стандарты, которыми пользуются при выполнении схем Схемы выполняют, руководствуясь госу дарственными стандартами СССР, которые имеют силу закона. Стандарты, относя щиеся к схемам, входят в седьмую клас сификационную группу Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Обозначение этих стандартов строится по следующей системе: ГОСТ 2.700 — 00. Здесь: ГОСТ — государственный стан дарт СССР; 2 — признак системы ЕСКД 17 (другим системам документации присвое ны другие цифры) ; 7 признак седьмой классификационной группы - группы схем, за которой следует номер стандарта (1—99) в пределах группы. После разделительного знака указан год регистрации (утвержде ния) 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 стан дарт, 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 унифи кации проектных решений, что чрезвы чайно важно для строительных организа ций, выполняющих работы по проектам, выпускаемым различными проектными организациями, создана Система проектной документации для строительства СПДС. Она состоит из ряда ГОСТ и входит в клас сификационную 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 проекти рованию, а чтению схем, ГОСТ СПДС не рассматриваются, но в отдельных слу чаях, например в § 3.5, учтены их требо вания. Стандарты с течением времени могут претерпевать изменения. Некоторые стан дарты аннулируются и заменяются новыми. Новый ГОСТ сохраняет тот же номер, но последние цифры, указывающие год ре гистрации, естественно, изменяются. Заме на одного ГОСТ другим оговаривается словами ’’Взамен ГОСТ ...” . Иногда заме няется не весь стандарт, а только некото рые его разделы. Текущая информация о вновь утверж денных стандартах и внесенных изменениях 18 Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем публикуется в ежемесячном "Информационном указателе стандартов”. Если стан дарт переиздан и при переиздании уже учтены изменения, то к обозначению стан дарта добавляют звездочку. ГОСТ, действующие на 1 января теку щего года, публикуются в "Указателе го сударственных стандартов СССР”. Кроме государственных стандартов СССР (ГОСТ) существуют стандарты: республиканские (РСТ), отраслевые (ОСТ), стандарты пред приятий (СТП), а также технические усло вия и нормали. Эти документы устанавли ваются в необходимых случаях для отрас лей народного хозяйства, предприятий и т. п., т. е. имеют о г р а н и ч е н н о е применение. Но они ни в коем случае не могут противоречить ГОСТ. Большинство стандартов Совета Эконо мических Взаимопомощи (СЭВ) принято как стандарты СССР. П р и м е р ы обозначений стан дартов 1. ГОСТ 2. 721—74 "Обозначения общего прим е нения. Взамен ГОСТ 2 .7 2 1 -6 8 и ГО СТ 2 .783-69. С 01.07.1975 по 01.07.1980" расшифровывается следующим образом: Государственный стандарт СССР (ГОСТ), входящий в систему ЕСКД (2), в седьмую группу (7 ), имеющий в группе но мер 21. Стандарт зарегистрирован в 1974 г. (74) и действует с 1 июля 1975 г. по 1 июля 1980 г. Название стандарта — обозначения общего при менения. Этот ГОСТ заменяет два стандарта: ГОСТ 2.721—68 и ГОСТ 2.783—69, действие ко торых с введением ГОСТ 2.721—74 отменено. 2. ГОСТ 2 .7 3 0 - 73* (СТ СЭВ 6 6 1 -7 7 ) обозна чает, что ГОСТ 2.730 переиздан в 1973 г. и при переиздании учтены внесенные ранее изменения (на это указывает звездочка). Кроме того, стан дарт СЭВ № 661, утвержденный в 1977 г., принят в качестве стандарта СССР. Принятие нового стандарта автоматиче ски отменяет предыдущий стандарт. Одна ко оба стандарта некоторое время неизбеж но сосуществуют. Этот очень важный во прос требует пояснений. Дело в том, что независимо от введения нового стандарта действующие сооружения фактически су ществуют. При их эксплуатации пользуются исполнительной документацией, а она вы полнена по стандарту, который уже отме нен. Переделывать исполнительную доку ментацию нельзя не только по формаль ным причинам. Главное состоит в том, что малейшая ошибка при перечерчивании схе мы может привести к очень тяжелым последствиям: нарушению электроснабже ния, повреждению электрооборудования, человеческим жертвам. Другое, не менее важное обстоятельст во — текущее строительство. Совершенно ясно, что изъять у строителей документа цию, по которой они уже работают, не возможно. 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 обо значения (если они различаются). Но ста рые обозначения обведены волнистой ли нией. 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 лю бых реле, магнитных пускателей и кон такторов, рубильники, выключатели авто матические, все однотипные электрические машины, трансформаторы, приборы изобра жают соответственно одинаково. Следова тельно, без позиционных обозначений нель зя ни различить разные аппараты, ни уста новить принадлежность деталей (катушек, контактов) тому или иному аппарату. Необходимость в позиционных обозначе ниях элементов иллюстрирует рис. 1.7,д. 1.3. Стандарты, которыми пользуются при выполнении схем На нем ясно видно, что рубильники 57, S2, катушки реле К 1—КЗ и их контакты, лампы Н1 и Н2 различаются с помощью позиционных обозначений. Они же устанавливают связи между частя ми изделия, которые изображены в разных цепях. Например, в цепь лампы Н1 введены контакты реле К1 и КЗ, в цепь лампы Н2 — контакты реле К2 и КЗ, в цепь катушки КЗ — рубильник S 2 и контакт реле К 1. Достаточно изменить позиционные обозна чения, и эта же схема изобразит другую электроустановку. Без обозначений участков цепей их нельзя различить. На рис. \.1,а участки цепей обозначены зелеными цифрами, но не произвольно, а по определенной с и с т ем е. Так, все однопотенциальные участки имеют одно и то же обозначение — одну и ту же марку (номер). Например, верхний питающий провод и ответвления от него имеют марку 1 - красные линии. Марка нижнего питающего провода и ответвле ний от него 2 синие линии. При переходе через катушку (контакт, резистор, конденсатор), иными словами, в тех случаях, когда потенциал участка может принимать различные значения, мар ка меняется. Рассмотрим в качестве при мера одну, самую правую, цепь. В ней к контакту К2 сверху (по схеме) подхо дит провод 1 — красная линия. После кон такта марка меняется на 7 —зеленая линия. К контакту КЗ подходят провода с мар ками 7 — зеленая линия и 8 — черная линия. К лампе Н2 подходят провода 8 и 2. Обозначения участков цепей дают воз можность найти в натуре необходимую часть аппарата. Поясним это, обратившись в реле КЗ (рис. 1.7,6). Это реле имеет два одинаковых контакта, но один из них введен в цепь лампы Н1, 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,а и б. К одному кон- 19 Рис. 1.7. Аппараты различают с помощью п о з и ц и о н н ы х о б о з н а ч е н и й Принадлеж ность частей аппаратов к той или иной цепи опре деляется о б о з н а ч е н и е м ( м а р к и р о в кой) у ч а с т к о в це пе й 1 акту подходят провода 5 и 6, значит, именно этот контакт введен в цепь лам пы Н1, к другому — провода 7 и 8. Зна чит, этот контакт относится к цепи лам пы 112. Есть стандарты, которые ни в коем слу чае нельзя применять совместно, так как одни и те же или очень похожие обозначе ния имеют разное содержание. Это отно сится, например, к стандартам на условные графические обозначения д л я с х е м , с одной стороны, и на обозначения элек трооборудования и проводок н а п л а н а х - с другой, в чем легко убедиться, обратившись к рис. 1.8,д. Так, на этом рисунке ясно видно сходство обозначений на плане щита, пульта, шкафа управления с обозначением на схеме резистора (крас ный цвет), пускателя на плане и регист рирующего измерительного прибора на схеме (зеленый цвет), протяжной короб ки на два направления на плане и плав кого предохранителя на схеме (белый цвет). Особый случай представляют схемы электропитания. Одна часть схемы выпол 20 Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем Рис. 1.8. Применение на одном чертеже обозна чений из стандартов, имеющих разное назначе ние, может привести к ошибкам (с). Но если граница между схемой и изображением электро оборудования на плане явно выражена, то при меняют для одной части чертежа обозначения для схем, а для другой - для планов (б) няется в обозначениях для схем. Другая, показывающая электрооборудование в со ответствии с его обозначением на плане, выполняется в обозначениях для планов, что иллюстрирует рис. 1.8,6. На этом ри сунке в обозначениях д л я п л а н о в изображены: двигатель асинхронный M l, трансформатор Т4 комплектно с выклю чателем и предохранителями, шкаф управ ления ШУ, шкаф со статическими кон денсаторами С. В обозначениях д л я с х е м показаны двухобмоточный транс форматор 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 Т5, то точно так же его обозначают на всех схе мах, относящихся к данной электроуста новке. 1.4. Система построения условных графических обозначений ЕСКД Условные графические обозначения об разуются 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 изо бразить: электрические машины, аппараты, при боры и их составные части (обмотки, ка тушки, ротор, статор, магнитопровод, кон такты и т. п .); 1.4. Система построения условных графических обозначений ЕСКД провода, шины, кабели, их пересечения и соединения; линии механической связи частей машин, аппаратов и приборов (например, механи ческий привод контакта, механическое со единение ножей многополюсного рубиль ника, 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 обозначе ниях приводит к искажению смысла. На пример, рис. 1.9 показывает, что точка, смотря по тому где она расположена, мо жет обозначать: I — соединение проводов а и б; 2 — нейтральную точку трехфазной обмотки, соединенной в звезду; 3 — вывод ные концы первичной обмотки трансфор матора тока; 4 - начало обмотки; 5 — га зовое наполнение баллона ионного прибора, например газотрона; 6 — позиции I, II мцогопозиционного переключателя, в кото ром замкнут контакт, введенный в провод (в позиции / замкнут контакт в проводе г, а в позиции II — в проводе в ) . Стандарт устанавливает обозначения об щего применения, т. е. такие обозначения, которые можно смотря по обстоятельствам г р а ф и ч е с к и присоединять к другим обозначениям, чтобы конкретизировать их значение. Обозначения общего применения служат, например, для указания направле ния движения, механической связи, харак тера и способа регулирования, вида при вода. Рассмотрим наиболее употребитель ные из этих обозначений, руководствуясь рис. 1.10 и 1.11. Направление движения (рис. 1.10 ,д ): 1 —прямолинейное одностороннее, в нашем примере вправо; 2 — движение прямоли нейное возвратное; 3 —вращательное одно стороннее, в нашем примере по часовой стрелке. 21 Рис. 1.9. Один и тот же знак (в данном случае точка), в зависимости от того, где он располо жен, придает обозначению тот или иной смысл Механическая связь (линия механиче ской связи) в электрических схемах обо значается штриховой линией 4 (рис. 1.10,д). Штриховая линия служит, чтобы показать: а) связи между элементами электроуста новки, например между двигателем и ге нератором; б) связи между частями эле мента, например между катушкой магнит ного пускателя и его контактами; в) связи контактов неэлектрических реле с их при водами, например связь контакта с по плавком. Однако при небольших расстояни ях между элементами и их составными частями использовать штриховую линию неудобно, поэтому допускается заменять ее двумя параллельными сплошными ли ниями 5 (рис. 1.10,д). Регулирование. Общее обозначение 6 л и н е й н о г о регулирования, т. е. без конкретизации характера и способа регу лирования, показано на рис. 1.10,6. Рис. 1.10. Обозначения общего применения: на правление движения, линии механической связи, регулирование Характер регулирования конкретизируют следующие обозначения: 7 — плавное, 8 — ступенчатое (в нашем примере пять ступеней), 9 — подстроен ное. Обозначения 10 и 11 указывают на саморегулирование (т. е. автоматическое регулирование) линейное 10 и нелиней ное I I . Примеры применения обозначений при ведены под номерами 6П—11П. Так, при мер 677 показывает, что резистор R I регу лируемый, и только; 777 — конденсатор С7, емкость которого регулируется плав но (так, например, обозначают конденса тор С1 переменной емкости для настройки радиоприемника на необходимую стан цию) ; 8П — ступенчатое регулирование напряжения трансформатора 77 с помощью переключения пяти отводов; 9П — под строенный конденсатор С2, его емкостт подбирается при наладке изделия и фикси руется; 7077 — изображение термометра сопротивления, т. е. такого резистора R t сопротивление которого плавно изменяется в зависимости от температуры; 7777 — ка тушка L1, индуктивность которой опреде ляется значением напряжения U, причеь эта зависимость нелинейна. На с п о с о б р е г у л и р о в а н и е указывают обозначения на рис. 1.10,в Здесь: 12 — регулирование ручкой, выве денной наружу; 13 — то же, но стрелк; уточняет, что значение регулируемой ве личины увеличивается при поворачивание ручки по часовой стрелке; 14 — злеменрегулирования (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 7577. Так 23 1.4. Система построения условных графических обозначений ЕСКД Н Е— Н --С - - J - Л 0 - 1= =С =f ь- 0 -- <5 " <~ t= ©= ^ 4= 0 10 YA1 77 72 S2 QS1 R11 S3 8П 9П пример 14П показывает резистор R2, значение сопротивления которого можно установить с помощью инструмента, не вскрывая прибора; /5/7 — то же, но, чтобы установить нужную емкость конденсато ра СЗ, прибор надо вскрыть. Приводы. Обозначения приводов иллю стрирует рис. 1.11. Здесь: 1 — общее обо значение (т. е. без конкретизации) руч ного привода, 2 — привод, приводимый в движение нажатием, 3 — то же вытяги ванием, 4 — поворотом кнопки, 5 — ры чажный привод, 6 —ножной привод. Общее обозначение аккумулятора меха нической энергии (любого привода, кроме ручного) 7, электромагнитного привода 8, электромашинного 9, поплавкового 10, центробежного I I , с помощью биметал ла 12. Примеры применения приведены под номерами 8/7, 9П, 11П, 5П и 6П. При мер 8/7 — регулирование сопротивления резистора R1 с помощью электромагни- 11П Рис. 1.11. 5П вп Обозначения общего приводы применения: та YAI-, 9П — двигательный привод разъединителя QS1\ 11П - управление контактом S i c помощью центробежного регулятора (такое устройство применяется, например, в приводе стиральной машины для отключения пусковой обмотки дви гателя, при достижении номинальной ча стоты вращения); 5/7 — рычажное управ ление (черные линии) контактом (синие линии) S2; 6П — ножной привод (черные линии) контактом (синие линии) S3. П р и м е ч а н и е . На рис. 1.11 каждому номеру 1—12 соответствуют два обозначе ния: сверху линия механической связи изображена штриховой линией, снизу — двумя сплошными линиями. Оба обозна чения равноценны (см. рис. 1.10,д, поз. 4 и 5 ). Если в конкретном случае не хватает бо лее простых общих обозначений (чтобы 24 Глава первая. Что такое схема и что иужио знать для чтения схем Рнс. 1.12. Сочетания о б щ и х обозначений с другими образуют более конкретные — п р о и з в о д н ы е обозначения передать необходимые сведения), то при меняют производные обозначения. Систему построения производных обозначений иллю стрирует рис. 1.12. На рис. 1.12,д дано общее обозначение 1 электрического звонка. Если же нужно подчеркнуть род тока, то, вписывая в 1 обозначения постоянного 2 или перемен ного 3 тока, получают производные обо значения: звонок постоянного 4 и перемен ного 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 11, V и VI соединены. Соединены также провода III и IV , а провода I и IV, 1 и V, I к VI, II к IV , III и К не соединены, только пересекаются. Провод VI ответвля ется от провода II. Объединяя на рис. 1.12,в обозначения: обмотки статора 9 вращающейся машины, короткозамкнутого ротора 10, обозначе ния 11, которое указывает на соединение трехфазной обмотки в звезду, и обозначе ние 12 трех проводов (три черточки), изображают асинхронный двигатель 13 с ко роткозамкнутым ротором, статор которого соединен в звезду. Если однолинейного обозначения недо статочно, то применяют много линейное обознач «не. Так, например, провода, ши ны, кабели и вообще любые линии элек трической связи могут быть изображены либо одной линией 12, число черточек на которой указывает число проводов, либо несколькими линиями 15. В качестве при мера на рис. 1.12,в даны как однолиней ное 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 трехполюсного выключателя. Сочетание обозначения 16, повторенное 3 раза, с обо значением 17 линии механической связи дало многолинейное обозначение 19. 1.4. Система построения условных графических обозначений ЕСКД В ряде случаев достаточно более про стого однолинейного обозначения, однако отдельные участки схемы нужно показать подробнее. Тогда для этих участков при меняют многолинейное обозначение. Так, на рис. 1Л2,д дана однолинейная схема асинхронного двигателя 21, но участок с трансформаторами тока 20 показан в три линии. Электрические машины, трансформато ры и автотрансформаторы могут быть изо бражены либо упрощенным способом, одно линейным или многолинейным — фор ма I, либо развернутым — форма II. В ос нову изображений положены обозначения обмоток 1 и 2 и видов соединения 3—5 (рис. 1.13,а ). Обозначение вида соедине ния образуется черточками, каждая из которых изображает обмотку одной фазы. Следовательно, 3 — зто однофазная обмот ка, а 4 и 5 — обмотки трехфазные, кото рые соединены в звезду и треугольник соответственно. На рис. 1.13,6 показан двухобмоточ ный трансформатор в однолинейном 6 и многолинейном 7 изображениях в фор ме I. Первичная обмотка соединена в звезду с выведенной нейтральной точ кой, а вторичная в треугольник. При изображении 8 этого же трансформатора в форме II видны его обмотки и соедине ния между ними. Две формы обозначения асинхронного двигателя с фазным ротором иллюстри рует рис. 1.13,в. Статор соединен в тре угольник, а ротор в звезду. Упрощенное изображение 9 (форма I) дано в одноли нейном изображении. Изображение в фор ме II приведено в двух вариантах. В ва рианте I 0 обмотка статора показана по дробно, а обмотка ротора — упрощенно. В варианте 11 наоборот: обмотка статора изображена упрощенно, а обмотка рото ра - подробно. Может быть и третий ва риант, при котором обе обмотки показы- 25 Рнс. 1.13. Трансформаторы (автотрансформато ры) и электрические машины изображают либо упрощенным, либо развернутым способом вают подробно. Все зависит от того, с ка кой целью выполняют схему. 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.Д показаны три совершенно раз личные конструкции контактов, причем это далеко не все исполнения. Верхние контакты замыкающие, т. е. они замы каются при срабатывании аппарата, но размыкаются при возврате. Нижние кон такты размыкающие. Они замкнуты, пока аппарат находится в исходном положении, но размыкаются при его срабатывании. Заметим, что на рис. 1.14 принята у с л о в н о с т ь , необходимая для облегчения из ложения, а именно: замыкающие контакты обозначены единицей, а размыкающие — двойкой. 26 Глава первая. Что такое схема и что нужно знать для чтения схем Рис. 1.14. Условные обозначения не отражают конструктивных особенностей изделий, но могут подчер кивать их важные эксплуатационные свойства 1.4. Система построения условных графических обозначений ЕСКД На рис. 1.14,6 в нескольких вариантах показаны общие обозначения контактов. Все варианты сложились исторически, уза конены и равноценны. Общие обозначения в любом варианте можно применять в лю бом случае. Это верно, но не всегда удобно. Гораздо удобнее, дополнив общее обозначе ние (придерживаясь, понятно, системы, установленной стандартом), подчеркнуть с в о й с т в а изделий. Рассмотрим эти дополнения, обратив шись к примерам, которые на рис. 1.14 значатся под номерами 1 .3(2.3)—1.15(2.15). Здесь 1 указывает на то, что пример отно сится к замыкающему контакту, а 2 — к размыкающему. Иными словами, 1.6 и 2.6 — это один и тот же пример, но при менительно к замыкающему (1.6) и размы кающему (2.6) контактам. Ради облегче ния изложения дополнения выделены крас ным. Ниже, в пояснениях к примерам, упоминаются только замыкающие кон такты. На рис. 1.14,в показаны: контакт без самовозврата 1.3, например контакт вы ключателя 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); 1.5 — контакт для коммутации сильноточной цепи, например контакт в цепи обмотки электродвигателя; 1.6 — контакт с дугогасительным устройст вом, например с камерой магнитного дутья или другим к о н с т р у к т и в н ы м элементом, предназначенным для дугогашения. На рис. 1.14,г изображены контакты, которые с замедлением замыкаются — 1.7, размыкаются —1.8, и замыкаются, и размы каются —1.9. На рис. 1.14,6 показаны выключатели с кнопочным приводом (раньше их назы вали кнопками), которые замыкаются при нажатии 1.10, вытягивании 1.11 и при по вороте кнопки 1.12. 27 Контакт н е э л е к т р и ч е с к и х 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 кон такт, переключаемый с помощью биметал ла, т. е. контакт электротеплового реле, например реле, которое служит для защиты электродвигателя от перегрузки; 1.15 — контакт поплавкового реле. А что же обозначает 1.131 Такое обозна чение применяется часто. Оно указывает т о л ь к о н а т о , что контакт связан с каким-либо приводом, т. е. принадлежит неэлектрическому реле. В этом случае, чтобы получить более подробные сведения, нужно обратиться к перечню элементов. Теперь, после ознакомления с с и с т е м о й построения условных графических обозначений и определив их назначение, особенности и возможности, настало время конкретизировать полученные сведения, че му и посвящены гл. 2 и 3. Но прежде под черкнем, что: а) условные графические обозначения показывают только то, что нужно для кон кретного дела, без излишней детализации. Например, на схеме, предназначенной для эксплуатационного персонала, обмотку электрической машины (трансформатора) изображают просто окружностью. Другой пример: усилитель изображают в виде пря моугольника с присоединенными к нему проводами ’’вход”, ’’выход” 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 электроуста новке; б) все, что само собою понятно, на схемах показывать не нужно. Например, совершен но очевидно, что контакты обычного ней трального реле имеют самовозврат, значит, 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 им пульсный и т. п. В этих случаях эксплуата ционные свойства контактов следует под черкнуть, используя для этого соответст вующие обозначения (см. ниже рис. 2.33). Стандарты ЕСКД, на которых базируется дальнейшее изложение ГОСТ 2.701-84. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. ГОСТ 2.702-75* Правила выполнения элек трических схем. ГОСТ 2.709-72*. Система маркировки цепей в электрических схемах. ГОСТ 2-710-81. Обозначения буквенно-циф ровые в электрических схемах. ГОСТ 2.721—74*. Обозначения общего при менения. 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 1 гроизмерн тельные. ГОСТ 2.730—73*. Приборы полупроводнико вые. ГОСТ 2.7 3 1 -8 1 . Приборы электровакуумные. ГОСТ 2.732—68*. Источники света. ГОСТ 2.741—68*. Приборы акустические. ГОСТ 2.742—68*. Источники тока электро химические. ГОСТ 2.743 — 82*. Элементы цифровой тех ники. ГОСТ 2 .748-68*. Обозначения условные гра фические электростанций и подстанций в схемах электроснабжения. ГОСТ 2.750—68. Род тока и напряжения; виды соединения обм оток; формы импульсов. ГОСТ 2.751—73*. Электрические связи, про вода, кабели и шины. ГОСТ 2 .7 5 4 -7 2 * . Обозначения условные гра фические электрического оборудования и про водок на планах. ГОСТ 2.755—74*. Устройства коммутацион ные и контактные соединения. ГОСТ 2 .756-76*. Воспринимающая часть элек тромеханических устройств. П р и м е ч а н и е . С 1987 г. ГОСТ 2.748-68* и ГОСТ 2.75 4 -7 2 * отменены. Однако установлен ные ими обозначения применялись длительное время, в связи с чем они объяснены в гл. 3. Глава Обозначения условные графические для электрических схем 2.1. Провода, шины, кабели В этой главе подробно рассмотрены обо значения, предназначенные для с х е м . Обозначения электрооборудования и прово док на п л а н а х рассмотрены в гл. 3. Для удобства изложения обозначения разделены на несколько групп, каждой из которой посвящен отдельный параграф. После описания наиболее употребитель ных обозначений каждой группы следуют относящиеся к ней упражнения с контроль ными вопросами и обстоятельными ответа ми для самопроверки. Провода, шины, кабели и вообще лю бые линии электрической связи1 обозна чают чертой 1 (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 нейтраль ную (по старой терминологии нулевую) 1 Линия электрической связи — понятие обоб щенное. В простейшем случае это провод, соеди няющий два элемента электроустановки (напри мер, резистор и лампу) илн части элемента (на пример, контакт с катуш кой). В сложных слу чаях под линией электрической связи подразу мевается весь тракт, например соединение двух абонентов АТС. шину изображали не более тонкой, а штри ховой линией 1 7. Такое обозначение можно встретить в старых книгах и документах. В настоящее время штриховой линией обо значают экран (см. ниже рис. 2.2). Электрические соединения бывают не разборными, разборными и разъемными. Н е р а з б о р н о е соединение 4 обозна чают точкой. Такие соединения выполняют пайкой, сваркой, опрессовкой. Для обозна чения соединения, если не требуется под черкнуть его характер, как, например, в принципиальных схемах, также употреб ляют точку. Р а з б о р н о е соединение5 , выполняе мое с помощью винтов, зажимов, обозна чают кружком. Рядом показано старое, отмененное обозначение разборного соеди нения 6 — оно обведено волнистой линией. Р а з ъ е м н о е 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 21 — многопроводный. Следовательно, 22 это не штырь, а несколько штырей на общем изолирую щем основании, а 23 соответствующая ему гнездовая часть разъема. Обозначе ние 21 дополняют табличкой, в которой перечислены (перенумерованы) все цепи. Пример таблички рассмотрен ниже на рис. 2.4 в упражнении 2.3. 30 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем 0 6 Y ш 10 г { Г IX , / 11 Рис. 2.1. Графические соединения и пересечения проводов, шин и кабелей Контактные перемычки: 24 — неразбор ная, 25 — с одним неразборным (точка) и одним разборным (кружок) контактами; 26 — с обоими разборными контактами; 27 — перемычка коммутационная с разъем ными контактами. Сравним обозначения 28 и 33. Они изо бражают одно и то же: двухполюсный разъем, но 28 — современное обозначение, в котором черные линии — это механиче ская связь. А в обозначении 33 на механи ческую связь указывает штриховая линия. Обозначение 33, обведенное волнистой ли 1Z : L л I ш ш 7 8 п II 13 14- 15 нией, устарело. Примером исполнения двух полюсного разъема может служить сочета ние вилки и розетки в осветительной сети. Графическое пересечение, соединение и ответвление проводов и шин: 7 — прово да 1 и II графически пересекаются (нет точки), 8 — провода III и IV соединены (точка), 9 — провод ответвляется от про вода. Аналогично 13 — шины графически пересекаются, 14 — шина ответвляется от шины, 15 — провод ответвляется от шины. Под номером I I показаны о ш и б к и , встречающиеся в старых книгах и схемах, прилагаемых к старым бытовым электро приборам. Ошибки состоят в том, что на 2.1. Провода, шины, кабели одном из пересекающихся проводов рисуют полуокружность, а в месте соединения проводов пропускают точку. Правильно изображение 10. Между тем, изображение полуокружно сти при пересечении проводов правомерно и употребительно и имеет вполне определен ный смысл. Полуокружность показывает, какой из проводов должен быть располо жен выше. Так, в обозначении 12 проводIX проходит над проводом X, а провод XI — под ним. 1 При выполнении схем автоматическим спо собом зачернение затруднительно. Поэтому допу скается точки заменять кружками. 31 Рис. 2.2. Слияние и разветвление проводов и жил кабелей. Экранирование 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 круж ками — примеры даны в § 4.4, упражне ние 4.8 и рис. 4.7. Рассмотрим несколько употребительных изображений: 16 — провода ответвляются от шин, но присоединение проводов изо бражено кружками, а не точками. Ошибка9 Нет: просто на толстых линиях точки плохо 32 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем видны. Если же изображения шин не зали ты, то присоединение к ним изображают точкой —15. Один из способов изображения к о н т а к т н ы х с о е д и н е н и й иллюстри руют 29—32. Здесь 29 — соединение раз борное: провода к нему подведены с обеих сторон; 30, 31 и 32 — соединение разъем ное: 30 — его штыревая часть, а 31 — гнез довая. О б р а т и т е в н и м а н и е : про вода 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,а. Под номера ми 1—4 показаны различные употребитель ные изображения слияния проводов а—и в жгут, кабель или, в общем случае, в груп повую линию связи. Обратите внимание: а) в этих обозначениях нет точек, так как провода друг от друга изолированы; б) ли ния групповой связи в обозначениях 1, 2 и 4 толще, но при выполнении схем авто матическим способом ее допускается не утолщать. Обозначение 1 неудобно и употребля ется редко. Дело в том, что при несколь ких кабелях, подходящих к ряду зажи мов, легко ошибиться: ’’перевести” или ’’недовести” линию, т. е. попасть не в тот жгут (кабель), что требуется. Поэтому обозначения 2 и 3 (устарело) удобнее. В обозначении 4 провода е—и — это жи лы кабеля. Чтобы это подчеркнуть, иногда изображают разделку кабеля в виде полу окружности (устарело) или треугольни ка 16. Обозначение треугольником соот ветствует стандарту СЭВ и, следовательно, действует в СССР. Экранирование. 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 пря моугольник 6 заключают экранируемую часть электроустановки, например катуш ку реле. Обозначение 7 — это провод или кабель, экранированный частично, а 8 — группа из шести линий электрической связи в общем экране. Обозначение экра нирования — штриховая окружность — по казано 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 экрани рование электромагнитное. Соединения с корпусом и ’’землей”. Повреждение изоляции. Металлические не токоведущие части электрических машин и аппаратов, каркасы щитов и пультов, тру бы, в которых проложены провода и ка бели, заземляют или зануляют. В ряде слу чаев корпуса и конструкции используют как части электрической цепи. Так, напри мер, 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 за земленному корпусу. Если нужно подчеркнуть соединение с корпусом (т. е. если оно не очевидно, а требуется, например, для действия элек трической защиты), то употребляют обо значение 9 (рис. 2.2,в ) . Например, 12 изо бражает соединение экрана с корпусом. Обозначение заземления 10 применяется, если заземление (зануление) н е о б х о д и м о либо'для создания условий нормальной эксплуатации, либо как средство электробеэопасности. Однако заземление или же н е д о п у с т и м о е соединение между проводниками может наступить из-за по вреждения. Обозначение повреждения изо ляции — 11. Его применение иллюстри 33 2.1. Провода, шины, кабели руют: 13 — изоляция повреждена между проводами и 14 — в результате поврежде ния произошло соединение провода с ’’землей” . Присоединение к аппаратам, приборам и электрическим машинам иллюстрирует рис. 2.2,г. Обозначать электрическое соеди нение, т. е. ставить точки (круж ки), нужно только в тех случаях, если могут возник нуть сомнения, присоединен проводник или нет. Если же место присоединения безуслов но, то точку (кружок) не ставят. Так, на пример, под номерами 15 и 16 показано соединение между рядами зажимов X I и Х2 с помощью пятижильного кабеля (на линии, изображающей кабель, сделана засечка и около нее написана цифра 5 — пять ж ил). Провода и жилы кабеля к ряду зажи мов X I присоединены без точек. Это верно, так как присоединение оче видно. В ряду зажимов X I показаны две пере мычки: между зажимами 1 и 2 — без точек и между зажимами 4 и 5 — с точками. Соединенные зажимы расположены р яд о м. Значит, точки не нужны и, следова 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 м е ж д у соединенными зажимами есть зажим 8, который с ними не соеди няется. Рассмотрим присоединение к статору (окружность большего диаметра) и рото ру (окружность меньшего диаметра) элек тродвигателя с фазным ротором. Присо единение 17 - без точек —верно, присоеди нение 18 — с точками — неверно. Почему? Потому что других вариантов присоедине ния к статору и ротору быть не может. Теперь настало время закрепить и рас ширить полученные сведения, выполнив упражнения 2.1—2.4. * L 8 ____ CLI Рис. 2.3. Примеры применения К упражнению 2.2 обозначений. Упражнение 2.1 Ответить на вопросы. 1. Какие провода и шины изображают на схемах: изолированные или неизо лированные? 2. Что подчеркивает слово г р а ф и ч е с к о е слияние (разветвление, излом и т. д.) электрических линий связи? 3. Можно ли много жильный кабель назвать групповой линией связи? Ответы 1. Изображают изолированные провода и шины даже и в том случае, если они не покрыты слоем изоляции, как, например, линии воздушных ли ний. Дело в том, что эти провода от ’’земли” изолированы изоляторами, а друг от друга — слоем воздуха. 2. Слово г р а ф и ч е с к о е подчеркивает, что речь идет т о л ь к о о б и з о б р а ж е н и и , 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. 34 Рис. 2.4. Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Примеры применения К упражнению 2.3 обозначений. 3. Кабель, равно к ак и жгут проводов, типич ный пример групповой линии связи. Упражнение 2.2 Выполним, воспользовавшись рис. 2.3. Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 2.3,с? Что обозначают на нем цифры у засе чек? Что должно быть написано вместо букв х и у? 2. Что изображено на рис. 2.3,6? Что обо значают красные цифры? В каком порядке сли ваются и разветвляются проводники в линию групповой связи? 3. Чем отличается левое изо бражение на рис. 2.3,в от правого? 4. Чем отли чается левое изображение на рис. 2.3,г от пра вого? Ответы 1. Жгут проводов с ответвлениями. Цифры у засечек — количество жил в ответвлениях. Вместо букв х и у нужно написать 7 и 3 соответ ственно, так к ак в нашем примере х + у = 5 1 — - (12 + 16 + 5 + 8) = 10; у = 16 - (5 + 8) = 3; х = 10 - 3 = 7. 2. Слияние (сверху) и разветвление (снизу) четырех проводов в групповую линию электри ческой связи. Красные цифры — марки жил. Жилы при слиянии расположены в порядке 5 —10—2 —4 — счет сверху, а при разветвлении — в порядке 1 0 - 4 —5 —2 2.1. Провода, шины, кабели 35 3. Слева — экран соединен с корпусом, спра ва - с ’’землей”. 4. На левом рисунке резистор R и конденса тор С экранированы, так к ак штриховой кон тур — это изображение экрана. Справа R и С просто выделены, чтобы подчеркнуть, что они находятся в одном блоке. Они обведены не штри ховой, а штрихпунктирной линией. Упражнение 2.3 2.3. На рис. 2.4,с изображены изделия А , Б и В. Изделие А присоединено с помощью разъема X I, изделие В — 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. К ак выпол нен рис. 2.4,6? Ответы 1. Синие цифры — порядковые номера кон тактов (выводов) разъемов и зажимов. Крас ные цифры —марки проводов. 2. Жгут проводов № 1 соединяет изделия А и Б . Кабель № 2 соединяет изделия Б к В. В дан ном случае на кабель указывает изображение его разделки (см. рис. 2.2, обозначение 16). 3. Рисунок 2.4,6 выполнен следующим обра зом. Сначала изображены разъемы X I и Х З (спо собом, который иллюстрирует обозначение 32 на рис. 2.1) и перенумерованы их контакты 1—4. Затем показан ряд зажимов Х2 и перенумерова ны его выводы 1—8. Далее, обратившись к таб личке у разъема X I, 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 мар ка 15. Проследим еще одно соединение: от контак та 1 разъема Х З до контакта 2 разъема X I. Это соединение выполнено следующим образом. Кон такт 1 разъема Х З через жилу 1 кабеля № 2 при соединен к зажиму 3 ряда Х 2 и через перемычку между зажимами 2 к 3 поступает в провод 1 жгута № 2, с помощью которого присоединяется к контакту 2 разъема X I. Таким образом, зеле- Рис. 2.5. Примеры применения К упражнению 2.4 обозначений. ные пинии - это жилы жгута № 1 и кабеля № 2, а красные цифры над ними —марки жил. Упражнение 2.4 Обратившись к рис. 2.5, ответить на вопросы. 1. Под номерами 1 и 2 изображено одно и то же, а именно ответвление проводов II I и I V от прово дов I к I I соответственно. Какое изображение правильно? 2. Что изображают 3 , 4 и 5? 3. Какая разница в обозначениях 6 и 7 и верно ли обозна чение 7? 4. Чем различаются обозначения 8 и 91 5. Что обозначают 10, 11 и 121 6. На что указы- 36 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем группу на подгруппы при помощи интервалов. Этот прием иллюстрирует 12. 6. Под номером 13 показана группа из шести линий электрической связи (из шести прово дов) . От четырех из них сделаны ответвления. 7. Под номерами 14 и 15 показано одно и то же - линия электрической связи из трех оди наковых параллельных цепей. Однолинейное изо бражение 14 проще 2.2. Дроссели, конденсаторы, резисторы 1 вают цифры 6 и 4 у засечек в обозначении 131 7. Чем различаются обозначения 14 и 151 1. Правильно изображение 2. Ошибка в изо бражении 1 состоит в том, что ответвляющиеся провода графически присоединены непосредст венно к выводам изделия, а это недопустимо. 2. Подключение к одной точке электрическо го соединения двух проводов — 3 (илн 4) , пяти проводов — 5. 3. Оба обозначения изображают одно и то же: ответвление провода. Обозначение 7 (без точки) тоже верно, так к ак оно в данном случае не мо жет быть неверно истолковано. 4. Различаются местом заземления экрана: с одного конца 8, или в середине —Р. 5. Все изображения — это одно и то же, а имен но группа линий электрической связи из восьми проводов. Но 10 — это однолинейное изображе ние, а 11 - многолинейное. Для облегчения поиска нужной линии допускается разбивать Дроссели. На рис. 2.6 показаны: катуш ка индуктивности без магнитопровода 1, то же с отводами 2, со скользящими кон тактами (например, двумя) 3, дроссель с ферромагнитным магнитопроводом 4, реактор 5. Обозначение 5 применяется в схемах электроснабжения. Катушки ин дуктивности могут иметь не только ферро магнитные магнитопроводы, как у дрос селей, но и магнитопроводы со специаль ными свойствами. Они рассмотрены ниже при описании обозначений трансформаторов и автотрансформаторов (см. рис. 2.18,6). Конденсаторы. На рис. 2.6 показаны конденсаторы п о с т о я н н о й емкости: общее обозначение 6, поляризованный 7, электролитические поляризованный 8 и 9 и неполяризовэнный 10 (обозначение 9 устарело), общее обозначение конденсатора п е р е м е н н о й емкости I I , подстроен ного 12, вариконда 13, т. е. конденсатора с нелинейной зависимостью емкости от на пряжения. Если нужно показать подвижную об кладку конденсатора (его ротор), то ее изображают в виду дуги 14. В устаревшем обозначении 15 вместо дуги ставили точку. Резисторы. На рис. 2.7 показан постоян ный (нерегулируемый) резистор 1 и рези стор с дополнительными отводами 2. Чтобы 1 Резистор, конденсатор, дроссель - это изде лия, а сопротивление, емкость, индуктивность — физические величины. 2.2. Дроссели, конденсаторы, резисторы показать разомкнутую позицию резистора, применяют обозначение 5. Сочетание обозначения 1 с обозначения ми, приведенными выше на рис. 1.10,6 и в, дает возможность изобразить 3 и 4 — пере менный резистор (общее обозначение), а также подчеркнуть х а р а к т е р регули рования: плавное 6 и 7 или ступенчатое 8 и 9. Здесь буква п заменяется цифрой, указывающей число ступеней. В приме ре 10 ступенчатое регулирование накала лампы достигается переключением отводов. На рис. 2.7 I I это переменный рези стор с нелинейным регулированием, на что указывает излом в обозначении регулиро вания. Если же обратиться к изображе нию 12, то в нем конкретизированы как характер регулирования, так и способ его осуществления. В данном случае регулиро вание пропорционально натуральному лога рифму х (1пх) и выполняется рукояткой, выведенной наружу (см. рис. 1.10,в ). Логарифмическая зависимость достигнута благодаря намотке проволоки на основа ние 13, которому придана соответствую щая форма. Среди стандартов ЕСКД есть ГОСТ, устанавливающий обозначение нагревате лей, устройств и установок электротерми ческих. Но этот ГОСТ не распространяется на обозначения условные графические элек тронагревательных приборов, электроотоп ления помещений и строительства энергети ческих установок. В перечисленных случаях надлежит применять обозначение элементов нагревательных 14 по рис. 2.7. Для обозначения с а м о р е г у л и р о в а н и я (автоматического регулирова ния) применяют наклонную черту без стрел ки (см. рис. 1.10,6). Следовательно, на рис. 2.7 15 и 16 — это линейное плавное саморегулирование, 17 линейный термо резистор (термометр сопротивления), 18 линейный тензорезистор: его сопротивле ние прямо пропорционально давлению р, а 20 — нелинейный тензорезистор. 37 На рис. 2.7 приведены три примера обо значений нелинейных терморезисторов: 21 — прямого подогрева с положительным температурным коэффициентом (7 °); 22 — то же, но с отрицательным темпера турным коэффициентом (—t ° ) и 23 — тер морезистор косвенного подогрева. Здесь красная дужка — обозначение подогрева теля. Подстроенный резистор 24 служит, чтобы в процессе наладки какого-либо прибора, например телевизора, установить нужное положение хомутика на регулируемом рези 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 окруж ность, изображающую корпус полупровод никового прибора, а стрелки, к нему на правленные, указывают на фотоэлектриче ский эффект. Номинальная мощность рассеяния очень важная величина. Если она превыше на, то резистор перегревается, срок его службы сокращается, он может даже сго реть. Поэтому на схемах иногда указывают значения номинальной мощности, превы шать которые нельзя. Так, под номера ми 25—30 слева направо обозначены номи нальные мощности: 1; 2; 5 (римские крас ные цифры I, II и V); 0,5; 0,25; 0,125 Вт. Римские цифры применяются при мощно стях до 5 Вт. Псевдоэлементы. На расчетных и экви валентных схемах фактически распреде ленные параметры сетей и электрообору дования, а именно сопротивление изоля ции, емкость, индуктивность линий, изо бражают как резисторы, конденсаторы, ка тушки индуктивности соответственно. Эти изображения называются п с е в д о э л е м е н т а м и в отличие от собственно эле ментов схем, которыми являются изделия. Характерные случаи применения обозна чений. На рис. 2.8,с дана схема электро 38 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.7. Резисторы секундомера, добавочный резистор R1 ко торого имеет отводы для включения элек тросекундомера в сети 127 и 220 В. На рис. 2.8,б показан фоторезистор B I, включенный последовательно с катушкой реле К1 и подстроенным резистором R2. Измерение температуры с помощью тер морезистора — термометра сопротивления RK1 показано на рис. 2.8,в. Измерительным прибором служит логометр PR1 (подроб нее см. рис. 2.50). В цепь его рабочей обмот ки введен подстроенный резистор R3. С его помощью сопротивление линии уста навливается таким, при котором произве дена градуировка прибора. На рис. 2.8,г показан регулируемый ре зистор R4 — шунтовой реостат — в цепи обмотки возбуждения двигателя М. Устройство для сигнализации о повыше нии температуры показано на рис. 2.8,д. Реле К2 включено последовательно с полу проводниковым терморезистором RK2 и получает питание от трансформатора-стаби лизатора напряжения TS1. Терморезистор помещен в обмотку двигателя (подшип никовый щит, бак с маслом, одним сло вом, в среду, температура которой контро лируется) . Напряжение вторичной обмот 2.2. Дроссели, конденсаторы, резисторы ки TSI подобрано таким образом, что при нормальной температуре и ниже теплота, выделяющаяся в терморезисторе проходя щим по нему током, отводится контроли руемой средой. При этом сопротивление настолько велико, что реле К2 сработать не может. Однако даже небольшое повы шение температуры среды нарушает теп ловое равновесие и температура терморе зистора повышается. В результате умень шается сопротивление, что в свою очередь приводит к увеличению тока. Увеличив шийся ток еще сильнее разогревает термо резистор, ток еще больше возрастает и через несколько секунд реле срабатывает. 39 Рис. 2.8. Примеры применения обозначений ре зисторов, конденсаторов и дросселей. К упраж нению 2.5 Один из способов замедления отпуска ния реле КЗ током разряда электролити ческого конденсатора С1 иллюстрирует рис. 2.8,е (подробнее см. § 7.2). На рис. 2.8,ж в цепь обмотки возбужде ния генератора G включен угольный столб — тензорезистор R 7 регулятора на пряжения, на который через систему ры чагов действует электромагнит Y1. Дав ление р, развиваемое электромагнитом, зависит от напряжения генератора, а со противление угольного столба — от дав 40 Глава вторая. Обозначении условные графические для электрических схем ления. Рычажная система собрана таким образом, что при снижении напряжения генератора сопротивление угольного стол ба уменьшается, в результате чего ток воз буждения возрастает и, следовательно, на пряжение повышается. Так в принципе устроены угольные регуляторы напря жения. Изображение дросселей L1 и L2 иллю стрирует рис.. 2.8,з. Упражнение 2.5 Выполним, руководствуясь рис. 2.8. Ответить на вопросы. 1. Что на рис. 2.8,о обозначают кружки, которыми заканчиваются изображения отводов? К ак нужно включить электросекуццомер в сеть 127 В? Не перепутаны ли местами надписи 127 и 220 В? 2. Что обозна чают стрелки на рис. 2.8,6? 3. Откуда известно, что сопротивление RK1 автоматически изменя ется при изменении температуры? 4. В сеть по стоянного или переменного тока включен дви гатель М на рис. 2 8,г? 5. О ткуда известно, что трансформатор TS1 является стабилизатором напряжения? Зачем от его вторичной обмотки сделаны отводы? К акова зависимость сопротив ления терморезистора RK2 от температуры? Что произошло бы с терморезистором, если бы после срабатывания реле К 2 его контакт не закоротил терморезистор? 6. К ак зависит сопро тивление Я 7 от давления и откуда это известно? Что обозначает штриховая линия, соединяющая электромагнит Y1 с тензорезистором Я 7? 7. Ка ким способом можно задать необходимое замед ление при возврате реле КЗ (рис. 2.8,е) . Какой конденсатор С1 изображен на схеме9 Ответы 1. Кружками обозначены зажимы. В сеть 127 В электросекундомер включают между об щим зажимом, который обозначен звездочкой и зажимом 127 В. Места надписей не перепутаны. В этом легко убедиться, так к ак меньшему со противлению соответствует более низкое напря жение, а именно 127 В. 2. Стрелки указывают на фотоэлектрический эффект. Они направлены к обозначению, так к ак фоторезистор —лрибор-ггриемник. 3. В изображении RK1 есть черта без стрелки и буква t ° , что указывает на саморегулирование в зависимости от температуры. 4. Двигатель включен в сеть постоянного тока. Это явствует из надписей + и —. 5. Изображение трансформатора содержит обозначение нелинейного регулирования. Ста билизация напряжения необходима, так как без нее колебания напряжения приведут к само произвольному изменению уставки по темпера туре- Отводы от вторичной обмотки TS1 служат для задания необходимой уставки. Дело в том, Что с повышением напряжения тепловое равно весие устанавливается при более низкой темпе ратуре контролируемой среды, следовательно, уставка по температуре понижается. Зависимость нелинейная (обозначение нелинейного саморегу лирования) . С повышением температуры сопро тивление уменьшается. На это указывает надпись —1° (отрицательный температурный коэффи циент) . Если не закоротить терморезистор, то из-за лавинообразного увеличения тока термо резистор сгорит. 6. Зависимость нелинейная. Сопротивление Изменяется в зависимости от давления; на это указывает буква р. Штриховая линия обозна чает механическую связь между элекгромагни том и тензорезистором. 7. Замедление зависит от силы тока разряда конденсатора: чем ток больше, тем разряд быст рее, а время возврата реле меньше. Необходимый то к для достижения заданного замедления уста навливается с помощью плавного регулирования сопротивления резистора R6 Конденсатор элек тролитический 2.3. Источники электроэнергии Ниже рассматриваются обозначения син хронных генераторов переменного тока и генераторов постоянного тока (динамомашин) , гальванических элементов и акку муляторов, а также термопреобразова телей. Синхронные генераторы. Общее обозна чение 1 синхронного генератора GS трех фазного переменного (3 ~ ) тока показано на рис. 2.9,с. Обмотку статора можно изображать в двух формах. За основу обозначения в форме I (упрощенный способ) принята 2.3. Источники электроэнергии окружность 2. За основу обозначения в форме II (развернутый способ) принято обозначение 3 обмотки каждой фазы ста тора —три полуокружности. Ротор в форме I, если не требуется уточ нять его устройство, тоже обозначается окружностью 4, но диаметр ее меньше диаметра окружности 2, изображающей статор. Обмотку независимого возбужде ния 5 в форме II обозначают четырьмя полуокружностями. Если нужно уточнить у с т р о й с т в о ротора, то пользуются обозначениями 6—8, где 6 — неявнополюсная распределенная обмотка возбуждения постоянного тока (характерно для быстроходных турбогене раторов) ; 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 ис пользуются на самолетах, тракторах, мо тоциклах. Они широко применяются для измерения скорости (тахогенераторы), слу жат источниками тока в мегаомметрах, возбудителями синхронных генераторов и т. п. При изображении синхронных генерато ров и их возбудителей используют при не обходимости обозначения: 9 — постоянный ток (заметьте: одна черточка, а не две); 10 — переменный ток; 11 — обмотка одно фазная 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 — ро тор с обмоткой, коллектором и щетками и 15 — ротор со щетками на контактных кольцах. О б р а т и т е в н и м а н и е : а) хотя ток к обмотке ротора подводится через щетки на контактных кольцах, но при изображении синхронных генераторов щет ки не показывают: они подразумеваются; 41 б) изображения щеток не зачерняют, как делали раньше, ограничиваясь их конту рами. На рис. 2.9,6 дан пример изображения синхронного генератора в форме I сверху и в форме II снизу. При изображении в форме I обмотка статора 2 соединена в звезду 12. Ротор 7 имеет явно выражен ные полюсы, обмотка которых питается от возбудителя — генератора постоянного тока с ротором 14 — обмоткой параллель ного 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 механиче ской связи 15 показана не штриховой ли нией, а двумя параллельными линиями 17: оба способа (15 к 17) равноценны. На схемах устройство ротора 6—8 обычно не показывают, ограничиваясь более про стыми изображениями, примеры которых даны на рис. 2.9,в. У трехфазного синхрон ного генератора 18 GS выведены оба конца каждой фазы. На это указывают шесть проводов, присоединенных к статору 2, а также три черточки 11, изображающие три раздельные обмотки. К ротору 4 под ведены два провода с обозначением 9 по стоянного тока. Под номером 19 показан синхронный генератор GS, обмотка статора которого соединена в звезду с выведенной нейтраль ной точкой, на что указывают четыре про вода, отходящие от статора (три фазы и нейтраль), и обозначение 13. Около обмот ки ротора 5 дано обозначение постоянного тока 9. Генератор GS 20 однофазного перемен ного тока (1 ~ ) имеет два вывода от об мотки 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 кон ца каждой обмотки статора, а возбужде- 42 Глава вторая. Обозначения условные г афические для электрических схем Рис. 2.9. Синхронные генераторы. Рисунок 2 .9 ,6 дан с некоторыми упрощениями: не показаны реостат возбуждения, устройство гашения поля и др. ние осуществляется от постоянных маг нитов. Поэтому ротор не имеет выводов. Выводы обмоток ротора и статора не должны по направлению совпадать, но на- 2.3. Источникн электроэнергии 43 ООО 120 V 1 1 I I 800 A-h 20 правлять их можно в любые стороны. На пример, на рис. 2.9,6 выводы обмотки ротора расположены по диаметру окруж ности . Рис. 2.10. Источники постоянного тока: гене раторы постоянного тока в формах [ и II, термо преобразователи, аккумуляторные батареи и галь ванические элементы 44 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Генераторы постоянного тока изобра жают либо в форме I — упрощенный спо соб, либо в форме II — развернутый. В ос нову изображений положены обозначения, показанные на рис. 2.10,а, где 1 — ротор (якорь) с обмоткой, коллектором и щет ками; 2 и 3 — обмотки ротора и статора. Диаметры окружностей различны, так как одну окружность помещают внутри другой (см. изображения 11—13). В форме II для изображения обмотки применяют обозначения: 4 — обмотка вспо могательного полюса — одна полуокруж ность; 5 — обмотка компенсационная две полуокружности; 6 — обмотка после довательного возбуждения — три полу окружности; 7 обмотка параллельного возбуждения — четыре полуокружности. Четырьмя полуокружностями изобра жают также обмотку независимого воз буждения. Применение обозначений, приведенных на рис. 2.10,а, иллюстрируют рис. 2.10,5—г. Так, рис. 2.10,5 изображает генератор по следовательного возбуждения, рис. 2.10,в параллельного возбуждения. Легко видеть, что рис. 2.10,г просто объединяет рис. 2.10,5 и в, так как у генератора сме шанного возбуждения есть две обмотки: последовательная 6 и параллельная 7, что отчетливо видно на рисунках под номера ми 8—10. Наиболее распространены и наглядны изображения 8 —10. Под ними показаны изображения 11—13 в форме I и, наконец, внизу обозначения 14—16 и соответствую щие им обозначения 14—16 в форме II. О б р а т и т е в н и м а н и е : а) точки в местах присоединения обмотки возбуж дения к статору не ставят — так как со единение само собой разумеется; б) в фор мах I и И в окружность вписаны буква G (генератор) и обозначение постоянного тока (черточка). Термопреобразователи (старые, но упо требительные термины: термоэлементы, термопары, термобатареи) непосредственно преобразуют тепло в электрическую энер гию. До сравнительно недавнего времени металлические термопары применялись только для дистанционного измерения тем пературы (между термоЭДС и температу рой существует строгая зависимость). В на стоящее время широко применяются полу проводниковые термопреобразователи; они преобразуют, например, тепло керосиновой лампы в электроэнергию для питания ра диоприемников в полевых условиях и злектроприемников постоянного тока не большой мощности. На рис. 2.10,5 показаны термопреобра зователи: 17 — без подогревателя, 18 — с подогревателем (дужка), который каса ется термопреобразователя и потому назы вается контактным, и 19 —бесконтактный: подогреватель и термопреобразователь не касаются, т. е. не имеют контакта. Плюс — это знак полярности. Заметьте: не нужно утолщать одну сторону в изображении термопреобразователя (как делали рань ше), так как положительный полюс обо значен (+). Гальванические элементы и аккумуля торы обозначают одинаково (рис. 2.10,е). Здесь 21 — элемент гальванический или аккумулятор, а 20 - батарея, т. е. несколь ко элементов, соединенных последователь но. О б р а т и т е в н и м а н и е : а) корот кая черта обозначает отрицательный полюс (утолщать черту не надо, как делали рань ш е), а длинная —положительный; б) знаки полярности допускается не указывать; в) батарея может быть изображена как один элемент, но в этом случае над обозна чением пишут напряжение батареи, напри мер 120V. Могут быть указаны и другие данные, например емкость в ампер-часах. На рис. 2.11 даны примеры применения обозна чений источников тока. 45 2.3. Источники электроэнергии Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 2 .1 1 ,а-г. Что на них общего и чем они раз личаются? Почему не показаны щетки? Можно ли направить выводы яко р я не горизонтально, а вверх, вправо, влево, вниз? 2. Что изображено на рис. 2.11 ,<? и откуда это известно? 3. На рис. 2.11,е показан генератор постоянно го тока со смешанным возбуждением, который питает нагрузку И. Что обозначают поз. 3 -5 , зеленые и синие стрелки? Почему в местах соеди нения якоря с обмотками нет точек9 4. 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 за рядной, а какая разрядной Благодаря чему, несмотря на отсутствие знаков полярности, со вершенно ясно, что слева (на рисунке) минус батареи, а справа - плюс? 5. Что иллюстрирует рис. 2.11,3? 6. На рис. 2.11,и точками 8 изображены отво ды. Для чего они служат и какой элементный коммутатор обозначен поз. 9? 7. Что изображает рис. 2.11 кг? Рис. 2.11. Примеры изображений источников тока. К упражнению 2.6 Ответы 1. На рис. 2 .1 1 ,о -г изображены электриче ские машины с возбуждением от постоянных магнитов /. Но по рис. 2.11,а нельзя судить о том, какая машина изображена, так к ак в изо бражение не вписаны ни буквы, ни обозначение рода тока. Рисунок 2.11,6 определеннее: бук ва С указывает, что это генератор, но какого тока, постоянного или переменного, неизвестно. На рис. 2.11,в - генератор постоянного тока. На рис. 2.11,г - двигатель (М) переменного тока. Щетки не изображены потому, что их на личие само по себе разумеется: съем тока с вра щающегося ротора без щеток невозможен. Вы воды можно направить вверх, вправо и влево, но нельзя в нашем случае направить их вниз, так как внизу место занято изображением по стоянного магнита; подробнее о правилах на правления выводов см. ниже. 2. На рис. 2 11,6 показан синхронный (S ) ге нератор (С ) однофазного (1) переменного ( ~ ) тока с обмоткой независимого возбуждения 46 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.12. Система построения обозначений элек тродвигателей постоянного тока ( - ) . Ясно, что генератор одно фазного тока имеет два вывода. 3. На рис. 2.11,е поз. 3 - это обм отка последо вательного возбуждения (три полуокружности), 4 - якорь с коллектором и щетками, 5 —обмотка параллельного возбуждения - четыре полуокруж ности. Зеленые стрелки указывают направление тока в обмотке 5, а синие - в нагрузке и обмот ке 3. На схемах стрелки не показывают. Точки не нужны, так к ак и без них ясно, что с чем со единено. 4. Емкость 4 0 0 A -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 неиз менное напряжение, пользуются разрядной руч кой 7. Чтобы не перезарядить в процессе заряда уже зарядившиеся полностью элементы, пользу ются зарядной ручкой б. Знаки полярности не нужны, так как в обозначении элемента корот кая черта - это минус. 5. Рисунок 2.11,з показывает, что аккум уля торную батарею (если не требуется изображать элементный коммутатор или отводы от отдель ных элементов) можно показать просто к ак от дельный элемент с надписью, указывающей на пряжение батареи, в нашем примере 48 V. 6. Отводы могут служить для питания какихлибо приборов при пониженном напряжении, но при этом часть батареи сильнее разряжается. А так как неравномерный разряд совершенно недопустим, то для его предотвращения прихо дится применять необходимые меры, например выравнивать нагрузку с помощью балластного резистора, дополнительно подзаряжать часть ба тареи, от которой сделаны отводы, и т. п.; 9 одинарный элементный коммутатор, т. е. пере ключаемый отвод. 7. Бесконтактный термопреобразователь. 2 .4 . Э л е к тр о д в и гате л и , э л е к т р о м а ш и н н ы е п р ео б р азо в ател и Э ле кт родв игател и Общее обозначение двигателя показано на рис. 2.12,а. В окружность д о п у с к а е т с я вписывать данные, указывающие: двигатель М, род тока (— постоянный, ~ переменный), вид соединения обмоток 2.4. Электродвигатели, электромашинные преобразователи (звезда, треугольник) и т. п. Так, на рис. 2.12,а даны однолинейное 1 и много линейное 2 обозначения двигателя, статор которого соединен в звезду. Обратите вни мание на то, что при однолинейном обозна чении нет черточек, указывающих на число проводов, потому что и без них ясно, что к двигателю, соединенному в звезду, под ходят три провода. Обмотки обозначают, как показано на рис. 2.12,6, причем число полуокружно стей небезразлично. Одна полуокруж ность 3 — обмотка вспомогательного полю са; две полуокружности 4 — обмотка ком пенсационная; три полуокружности 5 — об мотка статора (каждой фазы) двигателя переменного тока и обмотка последова тельного возбуждения двигателя постоян ного тока; четыре полуокружности — об мотка параллельного возбуждения двига теля постоянного тока. Статоры. Примеры обозначения статоров в форме I (упрощенный способ) и в фор ме II (развернутый способ) иллюстрирует рис. 2.12,6, где 7 и 8 соединение обмо ток в треугольник, а 9 и 10 — в звезду. З а м е т ь т е : 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 б е з о б м о т к и : 11 — полый немагнит ный или ферромагнитный; 12 — с явно вы раженными полюсами — явнополюсный (с прорезями по окружности) ; 13 —явно полюсный с постоянными магнитами. Роторы с р а с п р е д е л е н н о й об моткой иллюстрирует рис. 2.12,6: 14 — рас пределенная трехфазная обмотка, соединен ная в звезду; 15 - однофазная обмотка или обмотка постоянного тока; 16 — ко роткозамкнутый ротор. Роторы с с о с р е д о т о ч е н н о й об моткой изображены на рис. 2.12,е: 17 ротор с явно выраженными полюсами; 18 — ротор явнополюсный (штриховая 47 окружность) с распределенной короткозамкнутой (сплошная окружность) успо коительной или пусковой обмоткой; 19 — ротор с обмоткой, коллектором и щет ками. В обозначении коллекторной маши ны допускается щетки не изображать, если зто не приведет к ошибкам. Расположение выводов обмоток на схе мах. Выводы обмотки статора в форме I допускается направлять в любую сторону. Выводы обмотки ротора можно направ лять вправо, влево, вверх или вниз, а также по диаметру окружности, но они не должны совпадать с выводами обмотки статора. Асинхронные трехфазные двигатели по казаны на рис. 2.13,а, где 1 — короткозамкнутый двигатель, статор которого со единен в звезду; 2 — короткозамкнутый двигатель с шестью выводами обмотки ста тора. Такой двигатель можно соединять как в звезду, так и в треугольник, что дает возможность применять его при двух на пряжениях, например 380 В (звезда) и 220 В (треугольник) ; 3 — двигатель с фаз ным ротором. Статор соединен в треуголь ник, ротор —в звезду. Синхронные трехфазные двигатели пока заны на рис. 2.13,6. Здесь: 4 — статор со единен в треугольник, ротор с обмоткой постоянного тока; 5 — статор соединен в звезду с выведенной нейтральной точкой, ротор явнополюсный с сосредоточенной об моткой возбуждения; 6 — статор соединен в звезду. Ротор явнополюсный с сосредото ченной обмоткой возбуждения (от нее от ходят провода) и распределенной короткозамкнутой пусковой или успокоительной обмоткой (сплошная окружность); 7 — статор соединен в треугольник, возбужде ние от постоянных магнитов. Однофазные двигатели (рис. 2.14): 1 асинхронный однофазный двигатель с рас щепленными полюсами и короткозамкну тым ротором. На одну часть каждого полю са надета короткозамкнутая обмотка или просто кольцо. Возникающий в коротко 48 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.13. Электродвигатели трехфазные: а —асинхронные; 6 —синхронные замкнутой обмотке ток препятствует воз никновению потока в этой части полюса. Поэтому потоки одних частей полюсов сдвинуты в пространстве и во времени относительно потоков других частей по люсов. Благодаря этому образуется вра щающееся поле, увлекающее ротор. Изо бражение обмоток под углом подчерки вает 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 ча стоте питающей сети. Такие двигатели, на зываемые гистерезисными, широко распро странены в часовых механизмах, самопишу щих приборах и т п.; 2 — синхронный однофазный двигатель явнополюсный с обмоткой возбуждения и успокоительной или пусковой обмоткой на роторе; 3 —двигатель с конденсаторным пуском. Он имеет две обмотки: главную и добавоч ную. В цепь добавочной обмотки на период пуска включается конденсатор С. При до стижении двигателем заданной частоты вра щения конденсатор автоматически отклю чается; 4 — коллекторный однофазный репуль сионный двигатель имеет статор обычной однофазной машины, ротором служит якорь машины постоянного тока, щетки которого замкнуты накоротко. Щетки мож но передвигать по коллектору, осуществляя таким образом изменение скорости, оста новку, реверсирование (т е. изменение направления вращения). О б р а т и т е в н и м а н и е : репульсионный двигатель развивает вращающий момент только в том случае, когда оси щеток и обмотки статора не перпендикулярны. В обозначении 4 щет ки, как сами собой разумеющиеся, не по казаны. Раньше щетки изображали с пере мычкой между ними и располагали их под утлом. Старое обозначение обведено вол нистой линией; 2.4. Электродвигатели, электромашиниые преобразователи UJL или <? l) А к'J КС 49 J О П 1 или 5 — коллекторный однофазный двига тель последовательного возбуждения; 6 — конденсаторный двигатель При пуске включены два конденсатора С и С1, затем пусковой конденсатор С автомати чески отключается. Двигатели постоянного тока. На рис. 2.15 ,а—в показаны двигатели с после довательным, параллельным и смешанным возбуждением соответственно. З а м е т ь т е: последовательная обмотка изображена тремя полуокружностями, а параллельная — четырьмя. Обозначения 1—3 наиболее употребитель ны, обозначения 4 —6 выполнены в форме 1, а 7—9 — в форме II. Болес подробные пояснения даны выше при рассмотрении генераторов постоянного тока (см. рис. 2.10,5—г). Расположение обмоток в- обозначениях машин постоянного тока не устанавлива ется, что иллюстрирует рис. 1.15,г. Закрепим полученные сведения об обо значениях электрических двигателей, вы полнив упражнение 2.7. Рис. 2.14. Однофазные электродвигатели Упражнение 2.7 1. Что изображено на рис. 2.16? 2. На рис. 2 поз. 5, показан двигатель, обмотка статора кото рого соединена в звезду с выведенной нейтраль ной точкой. Есть ли смысл в таком соединении, если учесть, что трехфазная обмотка двигателя представляет собой равномерную симметричную нагрузку? 3. Почему при изображении электриче ских машин в одних случаях в местах соедине ний есть точки, а в других точки опущены? Не ошибка ли это? 4. Почему в одних случаях в обо значение вписана буква С (генератор), М (двига тель) и т. п., а в других буквы опущены? Явля ются ли эти буквы позиционными обозначениями или же имеют иной смысл? Ответы 1. На рис. 2.16 показаны: а) короткозамкн тый двигатель с двумя самостоятельными обмот ками на статоре. К каждой из них подходят три провода; б) двигатель с двумя распределенными самостоятельными обмотками на роторе. К каж- 50 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем нии цепи одной из фаз через реле, включенное между ’’землей” и нейтралью обмотки, пройдет ток: реле сработает и отключит двигатель. Под черкнем, что это реле не должно быть "слишком дой из них подходят два провода; в) короткобыстродействующим”, иначе оно сработает из-за замкнутый двигатель с переключением статора неодн звременности замыкания контактов маг на два числа полюсов. Обозначение вида соеди нитного пускателя при его срабатывании. нения показывает, что статор переключается со 3. Если соединение безусловно и отсутствие звезды (см. левее черты) на звезду с двумя параллельными ветвями (см. правее черты). точек не может привести к неправильному тол Так к ак частота (скорость) вращения опреде кованию, то точки не ставят. ляется числом полюсов, а этот двигатель может 4. Буквы С, М и другие вписывают, если в них иметь два числа полюсов, то он является двух есть необходимость. Если же и без них очевидно, скоростным. Нужно иметь в виду, что каждой какая из машин изображена, то буквы не нужны. частоте вращения соответствует своя мощность; Например, в схеме привода токарного станка г) ротор с обмоткой, коллектором и щетками; совершенно ясно, что показан двигатель, или д) ротор со щетками на контактных кольцах; в схеме заряда аккумуляторной батареи видно, е) машина электрическая с возбуждением что она соединена с генератором постоянного от постоянных магнитов; ж) двигатель асин тока. Поэтому в стандарте сказано, что буквы хронный с фазным ротором, общее обозначение. д о п у с к а е т с я (но не обязательно!) вписы 2. Для питания двигателя нейтральный про вать в графическое обозначение. вод не нужен. Но вывод от нейтральной точки О б р а т и т е в н и м а н и е : буква, вписы обмотки может понадобиться для включения ваемая в графическое условное обозначение, реле защиты двигателя от работы на двух фа является его частью, но не может служить пози зах или в других аналогичных случаях. В общих ционным обозначением элемента (подробнее чертах дело сводится к тому, что при наруше см. § 4 .2 ). Рис. 2.15. Электродвигатели постоянного тока 2.4. Электродвигатели, электромашиниые преобразователи 51 Выше подробно рассмотрена система по строения условных графических обозна чений электродвигателей. Столь подробное рассмотрение объясняется рядом причин: во-первых, родом тока: постоянный, переменный, однофазный, многофазный; во-вторых, условиями эксплуатации, напри мер: необходимостью иметь стабильную частоту вращения, или же ее регулировать; в-третьих, условиями пуска и т. п. Э лект р о м а ш и н и ы е преобразоват ели Рассмотрим типичные примеры электромашинных преобразователей, обратившись к рис. 2.17. На рис. 2.17,с показан двигатель-генера тор - агрегат, состоящий из асинхронного трехфазного двигателя 1 с короткозамкну тым ротором и генератора постоянного тока 2 с параллельным возбуждением. Ро торы двигателя и генератора механически соединены, на что указывает линия меха нической связи 3. Двигатели-генераторы применяются все реже, так как они весь ма успешно вытесняются полупроводни ковыми выпрямителями, например крем ниевыми. Если необходимо иметь в сети частоту, отличную от промышленной (50 Гц), на пример 400 или 200 Гц, для питания много оборотного электроинструмента, то исполь зуют агрегат, состоящий из асинхронного двигателя 1 (рис. 2.17,6) и преобразова теля частоты (например, 50/200 Гц) 4. К ротору преобразователя подведено пита ние от сети 50 Гц; со статора снимается напряжение повышенной частоты, в на шем примере 200 Гц. В ряде случаев, располагая источником постоянного тока напряжением, скажем, 220 В, нужно получить постоянный ток другого напряжения, например 24 В, при чем цепи 220 и 24 В должны быть взаимно изолированы. Тогда применяют преобразо ватель напряжения постоянного тока с дву- Рис. 2.16. Примеры изображений двигателей. К упражнению 2.7 мя независимыми обмотками на рото р е / и 8 (рис. 2.17,в ). В цепь обмотки воз буждения 6 введен реостат 5 без разрыва цепи. На рис. 2.17,2 показан одноякорный преобразователь постоянно-переменного то ка трехфазный. Он представляет собой машину постоянного тока с дополнением в виде контактных колец, насаженных на вал якоря со стороны, обратной коллекто ру. В нашем примере преобразуется трех фазный переменный ток (3 ~ ) , поэтому число колец равно трем. Но кольца обыч но не показывают, ограничиваясь тремя выводами. Однако щетки 9 коллектора показывать надо. Если же хотят показать не только щетки для съема постоянного 52 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.17. Эректромашинные 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, выпрямители Трансф ормат оры За основу построения обозначений трансформаторов и автотрансформаторов принимаются обозначения обмоток, магнитопроводов (сердечников), корпуса, экрана, регулирования, а также обозначе ния видов соединения обмоток. Обмотки. В схемах электроснабжения обмотки обычно обозначают в виде окруж ности 1 (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 окружностя ми в них, если нужно, вписывают обозначе ния 13- 23 вида соединения, приведенные на рис. 2.18,в, где под обозначениями, состоящими из черточек, помещены пояс няющие схемы. Здесь: 13 — обмотка однофазная с двумя выводами; 14 — обмотка однофазная с двумя выводами и выведенной нейтраль ной (средней) точкой; 15 — соединение обмоток двух фаз в открытый треугольник (питание от сети трехфазного то к а ); 16 — три однофазные обмотки, каждая с двумя выводами; 77 — обмотка трехфазная, со единенная в звезду; 18 — то же с выведен ной нейтральной (средней) точкой; 19 — 2.5. Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители обмотка трехфазная, соединенная в тре угольник; 20 — обмотка трехфазная, три фазы соединены в разомкнутый тре угольник; 21 — обмотка трехфазная, со единенная в зигзаг; 22 — обмотка шести фазная, соединенная в две обратные звез ды; 23 — то же с выведенными раздельны ми нейтральными (средними) точками. Магнитопроводы. В схемах электроснаб жения магнитопроводы допускается не ука зывать, если это не вызывает недоразуме ний. В других случаях магнитопроводы изо бражают, пользуясь для этого обозначения ми 7—10, которые показаны на рис. 2.18,6. Здесь 7 — магнитопровод ферромагнитный ( з а м е т ь т е : раньше было другое обозна чение: три тонкие черты, как бы представ ляющие листы стали, из которых набран магнитопровод. Затем магнитопровод изо бражали жирной чертой. В настоящее время толщина линий, обозначающих магнитопро вод и обмотку, одинакова); 8 — ферромагнитный магнитопровод с воздушным зазором. Небольшой воздуш ный зазор (величина которого фиксирует ся прослойкой из немагнитного материала) нужен в том случае, когда по обмотке проходит не только переменный, но и по стоянный ток, который при отсутствии за зора мог бы насытить магнитопровод; 9 — магнитодиэлектрический магнито провод. Магнитодиэлектрические магнито проводы применяются при радиочастотах для уменьшения потерь на вихревые токи. В этих сердечниках ферромагнитные части цы разделены массой изоляционного мате риала; 10 — магнитопровод из немагнитного ма териала, например из меди или алюминия. Для немагнитного магнитопровода указы вают химический символ металла. Напри мер буквы Си указывают на то, что маг нитопровод медный. Магнитопровод из немагнитного материала играет такую же роль, как множество короткозамкнутых витков, введенных в магнитное поле об 53 мотки. В немагнитном млгнитопроводе на водятся вихревые токи, магнитное поле которых противодействует основному по лю, чем достигается уменьшение индук тивности. Корпус трансформатора или автотранс форматора, показанный на рис. 2.18,6 под номером 12, изображают, если нужно показать, что к нему что-нибудь присоеди нено. Например на рис. 2.19,в показано, что с корпусом соединен экран. Корпус трансформатора приходится показывать и в некоторых схемах релейной защиты. Экран обозначают тонкой штриховой линией 6 (рис. 2.18,а). Примеры экрани рования приведены на рис. 2.19,в, где 5 — экранированный трансформатор без сердеч ника, причем буквы Fe (железо) и Си (медь) указывают на материалы, с по мощью которых выполнено экранирование [ з а м е т ь т е : раньше вместо этих букв писали соответственно Н и Е, указывая характер экранирования: электромагнит ное (Н) и электростатическое (ZT)] i 6 — экранирование между обмотками двух обмоточного трансформатора. Обозначение регулирования 11 (рис. 2.18,6) используют в изображениях трансформаторов с регулированием напря жения под нагрузкой. Примеры обозначений трансформаторов даны на рис. 2.19. На рис. 2.19,а показаны однолинейное 1 и многолинейное 2 обозна чения однофазного трансформатора с фер ромагнитным сердечником (форма I). Маг нитопровод подразумевается, и потому он не показан; 7 — изображение этого же трансформатора в форме II. На рис. 2.19,6 изображены трансформа торы: 3 — с ферромагнитным магнитопроводом, имеющим воздушный зазор; 4 — с немагнитным (медным) магнитопроводом; 8 — с магнитодизлектрическим магнитопроводом; 9 — без магнитопровода. На рис. 2.19,в: 5 — трансформатор без магнитопровода с общим экраном (фор 54 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.18. Обозначения, сочетание которых поло жено в основу схематического обозначения транс форматоров и автотрансформаторов ма II); б — с экраном между обмотками (форма I); 10 — с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмот ками. Экран присоединен к корпусу транс форматора. Однофазный дифференциальный транс форматор 11 (в форме I сверху и в фор ме II снизу) показан на рис. 2.19,г. Вто ричная обмотка имеет отвод от средней точки. Трансформатор питает двухполупериодный выпрямитель, состоящий из полупроводниковых диодов (вентилей) VI и V2. Минусом выпрямителя служит сред няя точка трансформатора. Жирные точки обозначают начала полуобмоток Однофазный трехобмоточный трансфор матор 12 показан на рис. 2.19,с) в схеме двухполупериодного выпрямителя с по мощью кенотрона — двойного диода кос венного накала. Одна из вторичных обмо ток трансформатора имеет средний вы вод — он является минусом выпрямителя. 2.5. Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители 55 D ie D ie D id D C К другим выводам присоединены ано ды А (точки, обозначающие начала полуобмоток, опущены, так как и без них все ясно). Другая вторичная обмотка пи тает подогреватель П катода К. Трехоб моточный силовой трансформатор 13 по казан на рис. 2.19,е в однолинейном (свер ху) и многолинейном (снизу) изображе ниях. Первичная, регулируемая, обмотка со единена в звезду. Одна из вторичных обмоток соединена в звезду с выведенной нейтралью, другая —в треугольник. Рис. 2.19. Трансформаторы (примеры) А в тотрансформа торы Однофазный автотрансформатор в одно линейном 1 и многолинейном 2 изображе ниях показан на рис. 2.20,д. Примеры при менения однофазных трансформаторов: 3 — понижение напряжения сети с 220 В для питания прибора (например, бытового хо лодильника) на номинальное напряжение 127 В; 4 — повышение напряжения с 127 до 220 В. 56 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем вы вод 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 изображе нии измерительных приборов и похожие знаки, вписанные в обозначения обмоток? Зачем транс форматоры соединяют в открытый треугольник? Ответы а) Ю Рис. 2.20. Автотрансформаторы (примеры) На рис. 2.20,6 изображены трехфазные автотрансформаторы: 5 — обмотки соеди нены в звезду, 6 — с девятью выводами. Закрепим полученные сведения, выпол нив 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,о? На что указывают: расположение на нем обозна чения регулирования и цифра 5? Относятся ли синие стрелки к обозначениям трансформатора? 2. Что изображено на рис. 1.21,6? Можно ли 1. Однофазный трансформатор со ступенча тым регулированием 1 форма I, 2 - форма II Стрелка, обозначающая регулирование, располо жена на регулируемой обмотке, цифра 5 - число ступеней. Синие стрелки к обозначениям отно шения не имеют: они в данном случае "связы вают” (в учебных целях) изображения одного и того же трансформатора в разных формах. 2. Трехфазный трансформатор. Первичная обм отка соединена в треугольник, вторичная в зигзаг с выведенной нейтральной точкой: 3 форма I, 4 — форма II. Вывод от нейтральной точки можно изобразить с любой стороны, но если его направить вниз, то на линии, отходя щей от вторичной обмотки, надо показать не три, а четыре черточки. 3. Первичная обмотка трансформатора 5 со единена в звезду с выведенной нейтральной за земленной точкой, вторичная - в разомкнутый треугольник, одна из вершин которого зазем лена; 6 и 7 - обозначения видов соединений, ко торые следует вписать в окружности, изображаю щие обмотки трансформатора в форме I. Соединение в разомкнутый треугольник может иметь несколько применений, например получе ние токов тройной частоты, обнаружение повреж дений изоляции и др. Т ак, например, если "зам к нуть треугольник” через обм отку 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 ления геометрическая сумма фазных напряжений равна нулю. Следовательно, напряжение на об мотке реле равно нулю и оно не срабатывает. Однако при замыкании на землю в напряжениях появится составляющая нулевой последователь ности: реле сработает. В нашем примере заземле ние нейтрали первичной обмотки - необходимое 57 2.5. Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители а) О п -U A /- Н'1. /л — 1|' г-® — — (э — 3 ' ■ в) у с л о в и е для д е й с т в и я схемы, так как Рис. 2.21. Трансформаторы однофазные и трех именно благодаря заземлению первичная обмот фазные. К упражнению 2.8 ка каадой фазы включена на ее напряжение отно сительно земли. Заземление вторичной обмотки Знаки (красны е), похожие на букву V, — обо трансформатора — с р е д с т в о о б е с п е ч е значения вида соединения. н и я б е з о п а с н о с т и на случай поврежде Соединение измерительных трансформаторов ния изоляции между первичной и вторичной в открытый треугольник выгодно, так к а к до обмотками. 4. Два однофазных трансформатора (у каж статочно двух однофазных трансформаторов, что дого показан свой магнитопровод), соединен бы измерить три линейных напряжения; 8 и ные в открытый треугольник. Б уквы V в изобра 9 - изображения в формах II и 1 соответст жении приборов указывают, что это вольтметры. венно. 58 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.22. Примеры применения фазорегулято ра (а) и потенциал-регулятора (б ). К упражне нию 2.9 Упражнение 2.9 Применения- фазорегулятора и потенциал-регу лятора (индукционного регулятора) иллюстри рует рис. 2.22. Ф а з о р е г у л я т о р представ ляет собой асинхронную машину с заторможен ным ротором. Поворачивая ротор относительно статора, плавно изменяют фазу ЭДС ротора, не изменяя ее по значению. Слева на рис. 2.22,а фазорегулятор ф показан в форме I, справа в схеме —в форме II. Статор 2 фазорегулятора через автоматиче ский выключатель I присоединен к сети трех фазного переменного тока А , В, С. От ротора фазорегулятора через трансформатор 3 полу чают питание обмотки напряжения двух ватт- 2.5. Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители метров: поверяемого 7 и эталонного 8. Напря жение плавно регулируют потенциометром 5, фазу - фазорегулятором ф. Напряжение изме ряется вольтметром 10. Токовы е обмотки ватт метров получают питание от автотрансформато ра 6 с плавной регулировкой. Т ок измеряется амперметром 9. Автотрансформатор присоеди нен к сети через автоматический выключатель 4. П о т е н ц и я л- р е г у л я т о р на рис. 2.22,6 показан в двух формах: 11 - в форме 1, 12 — в форме II. Он представляет собой заторможен ную асинхронную машину; ее ротор, соединен ный в звезду, получает питание от сети трехфаз ного тока. Одни выводы статора присоединяются к сети; к другим при соединяется на1р у зк а. Та ким образом, напряжение на нагрузке определя ется геометрической суммой напряжения сети U и напряжения UCT, индуктированного в обмотке статора. Поворачивая ротор, можно плавно регу лировать значение напряжения, подведенного к нагрузке, но при этом непрерывно меняется также и его фаза (см. векторную диаграмму, помещенную рядом со схем ой). Ответить на вопросы: 1. На каком основании фазорегулятор называется т р а н с ф о р м а т о р о м трехфазным поворотным, а потенциал-регу лятор — а в т о т р а н с ф о р м а т о р о м трех фазным поворотным? 2. Почему напряжение, подводимое к ваттметрам, регулируют потен циометром 5, а не реостатом? 3. Что обозначают стрелочка и красная черточка в изображении автотрансформатора 6? 4. Что обозначают звез дочки у изображения ваттметров 7 и 8 на рис. 2.22,а1. 5. С какой целью на рис. 2.22,6 при ведены две векторные диаграммы? В каких пре делах можно изменять напряжение 11и на нагруз ке с помощью потенциал-регулятора? 1. У фазорегулятора обмотки ротора и статора электрически изолированы, значит - это транс форматор. У потенциал-регулятора обмотки имеют общую точку, следовательно, потенциал-ре гулятор является автотрансформатором. 2. Потенциометр дает возможность изменять напряжение от нуля (на рисунке подвижный кон такт занимает крайнее левое положение) до мак симума - подвижный контакт в крайнем правом положении. 3. Подвижный контакт (стрелочка) и плавное регулирование (черточка). 59 4. Звездочки — обозначения тех зажимов ватт метров (и счетчиков), которыми они должны быть присоединены со стороны питания. 5. Две векторные диаграммы соответствуют двум положениям ротора. Они иллюстрируют изменения VH и углов между V и UH. Напряже ние UH может изменяться от V - VCT до U + UCJ. В ы прям ит ели Однополупериодные выпрямители. На рис. 2.23,а слева показано выпрямление с помощью диода — к е н о т р о н а , 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 по тенциал, чему соответствуют знаки ”+” и написанные у выводов нагрузки. Кенотрон на рис. 2.23,с справа имеет косвенный накал. Это значит, что подогре ватель П получает питание, не связанное с цепью выпрямленного тока, например от отдельной обмотки трансформатора. Буквой Б обозначен баллон. Ионный выпрямитель — г а з о т р о н (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 выпрям ления п о л у п р о в о д н и к о в ы м и д и о д а м и изображены на рис. 2.23,в. Вершина треугольника указывает направле ние наибольшей проводимости. В соответст вии с этой условностью на схемах простав лены стрелки, которые указывают различ ные направления токов на нагрузках R1 и R2. Кроме того, через R1 и R2 токи про ходят неодновременно: через R1 в положи тельные, а через R2 в отрицательные полу периоды. В схемах на рис. 2.23,в последовательно 60 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.23. Выпрямители, примеры включено по два диода, а параллельно каж дому из них присоединены резисторы г. Эти резисторы выравнивают значения обратных напряжений, приходящихся на каждый диод, предотвращая их пробой. Выравнивать обратные напряжения необхо димо по той причине, что полупроводни ковые диоды обычно имеют различные вольт-амперные характеристики. Обратим внимание на то, что обозначе ния полупроводниковых диодов дважды изменялись. Сначала треугольник зачер няли. Затем ограничивались изображе нием контуров треугольника. И наконец утвердилось обозначение, принятое на рис. 2.23,в, е -к . 2.5. Трансформаторы, автотрансформаторы, выпрямители Двухполупериодные выпрямители. Двухполупериодный выпрямитель (рис. 2.23,г) образован двумя ионными приборами —га зотронами, которые получают питание от трехобмоточного трансформатора 77. Ка тоды К обоих газотронов соединены и об разуют положительный вывод ”+” . Отри цательным выводом ” служит нейтраль ная (средняя точка трансформатора. В по ложительный полупериод ток проводит один газотрон, в отрицательный — другой. Выводы катодов обозначены буквами а и б, так же как и выводы той обмотки трансформатора, которая предназначена для питания цепей накала. Соединение цепей накала с трансформатором обычно не по казывают, так как оно подразумевается. На рис. 2.23,д показана схема двухполупериодного выпрямления электронной лам пой — кенотроном с двумя анодами А и косвенным накалом; катод К с подогре вателем 77 не соединен. В положительный полупериод ток проходит через один анодв отрицательный —через другой. Схемы соединений полупроводниковых диодов с н у л е в ы м в ы в о д о м —од нофазная и трехфазная изображены на рис. 2.23,с и ж соответственно. В трехфаз ной схеме отрицательным выводом ” служит нулевая точка вторичной обмотки трансформатора (первичная обмотка не показана). Сравнение кривых выпрямлен ного напряжения показывает, что при трех фазной схеме пульсации выпрямленного напряжения меньше, т. е. выпрямление со вершеннее. О д н о ф а з н а я м о с т о в а я выпря мительная схема соединения полупроводни ковых диодов показана на рис. 2.23.з снизу. В положительный полупериод переменного тока ток проходит в направлении красных стрелок через два плеча моста. В отрица тельный полупериод — через другие два плеча — в направлении синих стрелок. На правление тока в нагрузке Н как в поло жительный, так и в отрицательный полу 61 период не изменяется. Стрелки на схемах не ставят. На рис. 2.23 ,з сверху этот же мост распо ложен иначе, т. е. именно так, как набирают отдельные диоды в выпрямительный столб (в данном случае речь идет о столбе, имею щем по одному диоду в плече, но это дале ко не единственная схема сборки мостов). На рис. 2.23,и дано упрощенное, но весь ма употребительное обозначение выпря мителя. Т р е х ф а з н а я м о с т о в а я выпря мительная схема соединений полупровод никовых диодов показана на рис. 2.23,к. Работа этой схемы рассмотрена ниже в упражнении 2.10. Ртутные выпрямители (вентили). В осно ву изображения ртутного выпрямителя (рис. 2.24) положены обозначения: 1 — баллона с обозначением газового наполне ния (жирная точка), анода 2, жидкого катода 3, сетки 4, поджигающего электро да 5. В обозначениях ртутных вентилей ионное наполнение допускается не ука зывать. Общее обозначение ртутно г о в е н т и л я — 6. Если нужно подчерк нуть, что вентиль управляем, то изобра жают сетку, получая обозначение 7. По способу зажигания ртутные вентили разделяются на игнитроны и экзитроны. Например, 8 — это и г н и т р о н с тремя поджигающими электродами и сеткой. О бр а т и т е в н и м а н и е : поджигающие электроды погружены в ртуть, что отра жает принцип действия зажигания (игни трон зажигается в каждый положительный полупериод). Обозначение 9 — э к з и т р о н . Вспомо гательный (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 неза висимо от дуги между катодом и главным анодом. 62 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.24. Ртутные выпрямители Тиристоры (рис. 2.26,а) имеют три пере хода: PN, NP и PN* (токи соответственно > /2 и /3) , с двумя основными электрода ми — анодом А и катодом К — и управляю щим электродом У. На управляющий электрод подается напряжение, условно здесь обозначен ное U, через регулируемый резистор R или же изменяемое надлежащим обра зом каким-либо иным способом. Т и р и с т о р ы д и о д н ы е на схемах изображают, как показано на рис. 2.26,6, где 1 — тиристор, запираемый в обратном направлении, 2 - то же, проводящий в об ратном 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 ка тоду; 6 — запираемый в обратном направ лении, выключаемый, с управлением по аноду; 10 — то же по катоду; 7 —проводя щий в обратном направлении, с управле нием по аноду; 11 — то же по катоду; 8 — симметричный (двунаправленный). * Раньше для обозначения областей элек тронных приборов употребляли строчные (ма ленькие) буквы л и р . Рис. 2.25. Выпрямители. К упражнению 2.10 Важное замечание. Полупроводниковые приборы существенно упростили и измени ли устройства электропривода, выпрями тельных установок, устройств управления и автоматики. И возможности полупровод никовых приборов далеко не исчерпаны. Дешевые, надежные, занимающие мало ме ста кремниевые диоды, являющиеся хоро шим средством разделения цепей, упрости ли устройства автоматики и телемеханики, заменив в них многие контакты, которые служили только для предотвращения лож ных цепей. Питание через выпрямители от сети переменного тока включающих и от ключающих электромагнитов приводов вы ключателей высокого напряжения повыси ло надежность приводов. Силовые кремниевые выпрямители поч ти полностью заменили ртутные выпрями тели для питания электрической тяги и дру гих 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 при ведены ниже в этом же параграфе при рас смотрении усилителей. 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. 63 Рис. 2.26. Тиристоры Упражнение 2.10 Для выполнения этого упражнения восполь зуемся 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 про ходит ток в положительный полупсриод фазы А1 фазы В? фазы С? 2. К акая схема выпрямления по казана на рис. 2.25,6 1 В результате какой ошибки персонала произошло короткое замыкание, пока занное на рисунке красными стрелками? 3. На ри сунке 2.25,в показаны два диода: двухэлектрод ная электронная лампа (слева) и полупроводни ковый диод (справа). Полагая, что их параметры (ток, напряжение) и направления проводимости одинаковы, и оставляя в стороне конструктив ные особенности, решить, чем различаются экс плуатационные свойства этих диодов. 4. На рис. 2.23,е и ж приведены н у л е в ы е схемы выпрямления, а на рис. 2.23 ,з и к - м о с т о в ы е. Какие из них наиболее благоприятны для работы питающего трансформатора? диоды 3 , 4 и 5. В любом случае ток нагрузки направлен от зажима ”+” к зажиму 2. Однофазная мостовая. Ошибка состояла в том, что переменный ток был ошибочно подан на зажимы ”+” и 3. Электронная лампа инерционна. Она начнет работать только после того, как катод достаточно накалится, а на это требуется время. Полупровод никовый диод вступает в работу немедленно. 4. В мостовых схемах выпрямления по первич ным и вторичным обмоткам трансформатора проходит чисто переменный ток, это хорошо. В нулевых системах по вторичным обмоткам трансформатора проходят однонаправленные то ки, создающие однонаправленный поток вынуж денного намагничивания. Это плохо, так как по ток вынужденного намагничивания сильно повы шает индукцию в магнитопроводе трансформато ра, что приводит к увеличению намагничивающего тока, нарушению магнитного равновесия, возник новению высших гармоник. Следовательно, для работы трансформаторов, питающих выпрямите ли, мостовые схемы благоприятнее нулевых. 2.6. Ответы Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. Электромагниты, муфты, тормоза 1. Трехфазная мостовая выпрямительная. Вме сто х следует написать ”+”, вместо у — На М агнитные пускат ели и контакторы грузку следует присоединить между плюсом и минусом. В положительный полупериод фазы А Прежде чем рассматривать графические то к проходит через диоды / , 5 и 6. В положи обозначения магнитных пускателей, кон тельный полупериод фазы В — через диоды 2, 4 такторов, реле и электромагнитов, одним и 6. В положительный период фазы С — через 64 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.27. Магнитные пускатели и контакторы словом, всего того, что называется э л е к т р ом ехан ич ес ки м и устройст в а м и , подчеркнем особенности терми нологии. 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, притяги вает; аппарат отпадает, отпускает, возвра щается; контакт нормально открытый, нормально разомкнутый, замыкающий; контакт нормально закрытый, нормально замкнутый, размыкающий. В настоящее время в стандартах приня та единая терминология, сводящаяся в ос новном к следующему. 1. Слово обмотка применяется в элек трических машинах, трансформаторах, авто трансформаторах, магнитных усилителях, измерительных приборах. 2. Слово катушка относится к электро механическим устройствам, а именно к маг нитным пускателям, реле, контакторам, электромагнитам. Однако катушка элек 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. тромеханического устройства может иметь несколько обмоток. 3. Электромеханическое устройство сра батывает (при достаточно большом токе) и возвращается при отключении или значи тельном уменьшении тока Таким образом, употребительны, как правило, термины: срабатывание и возврат. Но иногда исполь зуются также термины притягивание и от пускание, если в конкретном случае упо требление этих слов более четко отражает существо дела. 4. О контактах говорят: замыкающие и размыкающие. Замыкающий контакт за мыкается при срабатывании, но размыка ется при возврате. Размыкающий размыка ется при срабатывании, но замыкается при возврате. Перейдем к рассмотрению обозначении Катушки обозначают, как на рис. 2.27,а. Обозначения 1 и 2 равноценны; они разли чаются только расположением выводов. Обозначения 3—5 устарели [5 — катушки двух контакторов (магнитных пускателей) соединены параллельно]. Замыкающие контакты (рис. 2.27,6) — для коммутации сильноточной цепи 6—9, причем 9 — дугогасительный контакт, т. е. такой, который содержит камеру с ка тушкой магнитного дутья, набором сталь ных пластин или другими к о н с т р у к т и в н ы м и с р е д с т в а м и дугогашения. Обозначения 11—13 — это контакты в цепях управления и сигнализации. При изображении дугогасительного контакта иногда допускают ошибку (ср. верное обозначение 9 с ошибочным 10). Размыкающие контакты (рис. 2.27,в) для коммутации сильноточной цепи 14—18, причем контакт 18 — дугогасительный. Обозначения 19—21 — это контакты в це пях управления и сигнализации. Изображения контактов замыкающих (рис. 2.27,г) и размыкающих (рис. 2.27,д) на схемах можно располагать любым спо собом. 65 Устаревшие, но весьма распространен ные обозначения замыкающих и размыкаю щих контактов показаны на рис. 2.27,е и ж соответственно. Воспользуемся случаем чтобы пояснить, как были образованы эти обозначения: очень про стые, удобные, занимающие мало места, и по каки м причинам они в настоящее время отмене ны. Эти обозначения бьпи введены в 1955 г., когда впервые появился ГОСТ на обозначения условные графические в схемах. До этого вре мени ведущие электротехнические предприятия и проектные организации пользовались сложив шимися обозначениями для силовых и освети тельных 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 совер шенно другое. Так, например, ’’сильноточники” изображали замыкающий контакт так же к ак ’’слаботоч ники” изображали конденсатор остоянной емко сти (рис. 2.27,е, поз. 2 2 ). Аналогично сильноточ ники изображали размыкающий контакт, так же к а к слаботочники изображали конденсатор пере менной емкости (рис. 2.27,ж, поз. 2 3 ). А так как в одном и том же стандарте одно и то же обозна чение не может иметь д вух различных значений, пришлось обозначения контактов изменить. Про ще всего было просто отбросить половину обо значения конденсатора (замыкающий контакт), а в размыкающем контакте, кроме того, повер нуть оставшуюся половину наклонной черты. Так и сделали. Обозначения рис. 2.27,е и ж в настоя щее время заменены в связи с тем, что государственные стандарты СССР приве дены в соответствие стандартам СЭВ, которыми и установлены принятые обо значения. Упражнение 2.11 Руководствуясь рис. 2.27,6 и в, ответить на вопросы. 1. Можно ли в одной и той же схеме использовать равноценные обозначения 6—8 (1 1 -1 3 , 14—17, 1 9 -2 1 )7 2. Обязательно ли в силовых цепях пользоваться обозначениями 6 - 8 (1 4 -1 7 ) или можно обойтись более про стыми обозначениями 11—13 (19—21)7 66 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.28. Обозначения катуш ек реле, не обладаю щих специальными свойствами Ответы 1. Можно, но не следует: это уродливо. Надо принять что-нибудь одно. 2. Если совершенно очевидно, что цепь сило вая (например, контакты введены в цепь статора электродвигателя), то вместо обозначений 6—8 (14—17) можно использовать более простые, аименно 1 1 -1 3 (1 9 -2 1 ). Р еле элект р и ч ески е В обозначениях реле произошли наиболь шие изменения. Поэтому эти обозначения рассматриваются более подробно. Катушки изображают так, как показа но на рис. 2.28, где поз. 1 и 2 отличаются только направлением выводов. В устройствах автоматики, телемехани ки, телефонии применяют реле как одно обмоточные, так и с катушками, имеющими несколько обмоток. Если нужно подчерк нуть, что катушка является однообмоточной, то применяют обозначение 3, т. е. рисуют наклонную черту. Двухобмоточные катушки обозначают 4 или 5. Если же об мотки двухобмоточного реле р а з н о с я т по схеме (т. е. изображают их в разных ее местах), то на их принадлежность к двух обмоточной катушке указывают две на клонные черты 6. Буква п, заменяющая цифры в обозначении 7, указывает на то, что катушка имеет п обмоток. Числа, написанные около прямоуголь ника 8 или в прямоугольниках 9, — это сопротивления обмоток. В нашем примере 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. сопротивление одной обмотки 50, а дру гой 990 Ом. Некоторые реле имеют катушки 10 с двумя встречными обмотками; одна из них намагничивает магнитопровод, другая — размагничивает. Если встречные обмотки одинаковы, то катушка 11 бифилярна — она равносильна проволочному безындуктивному сопротивлению. Раньше бифилярные обмотки изображали просто как рези стор 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 р е т и з и р о в а т ь обозначение катушки, то в дополнительные графические поля вписывают буквы. Ка тушка с одним дополните 1ьным полем —15, 67 Рис. 2.29. Обозначения катушек реле, обладающих специальными свойствами с двумя — 16. Линию между дополнитель ными полями допускается опускать (не показано). Примеры использования допол нительных полей: 17 — катушка перемен ного тока; 18 или 19 — катушка с обмот кой напряжения (обозначение 19 тремя полуокружностями устарело) ; 22 или 23 — катушка с токовой обмоткой (обозначе ние 23 двумя полуокружностями уста рело) . / Возможна еще большая конкретизация: так, 20 и 21 — катушки с обмотками мини мального напряжения, а 24 и 25 — макси мального тока. В схемах релейной защиты нередко при меняют обозначение 26, но оно стандартом не предусмотрено. 68 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем . или ■J Форма I или -1 \ \ Форма Л. / \ 2 -3 а) или , или , или 1-2 6) п 1 3 1 3 1 3 Л / \ 2 -3 В) 1 3 Л г) ^ — * 1 - 2 -с Рис. 2.30. Общие обозначения контактов пг 3 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. В некоторых случаях приходится при менять реле, конструкции катушек кото рых придают этим реле с п е ц и а л ь н ы е свойства. Рассмотрим эти обозначения, воспользовавшись рис. 2.29. На этом рисунке показаны: 7 и 2 — ка тушки поляризированного реле, т. е. такого реле, которое срабатывает только при опре деленном направлении тока, на что указы вает изображение магнита в дополнитель ном поле обозначения 7 или буква Р в обо значении 2. О б р а т и т е в н и м а н и е : в примерах применения обозначения 2 вывод катушки, на которую должен быть подан ”+”, чтобы реле сработало (т. е. чтобы контакт переключился), отмечен точ кой (J) или черточкой (4). Обозначение 4 устарело. Катушку, обладающую о с т а т о ч н ы м м а г н е т и з м о м , обозначают по 5, имеющую м е х а н и ч е с к у ю б л о к и р о в к у —по 6 , н е ч у в с т в и т е л ь н у ю к п е р е м е н н о м у т о к у —по 7, вос принимающую часть э л е к т р о т е п л о в о г о реле (т. е. биметаллическую пласти ну или ее нагреватель) — по 8. Если же электромеханическое устройство работает с м е х а н и ч е с к и м резонансом, то для обозначения катушки устройства пользуются обозначением 9, где надпись 400Hz (в нашем примере) — это резонанс ная частота. Особое внимание читателей обратим на обозначения 10—17. Здесь: Ю н 15 —катуш ка электромеханического устройства, рабо тающего с у с к о р е н и е м при сраба тывании; 11 — то же при срабатывании и возврате; 12 — с з а м е д л е н и е м при срабатывании; 13 и 16 — то же при возвра те; 14 и 17 — при срабатывании и возврате. Важные особенности современных обо значений 1 0 -1 4 и устаревших 1 5 -1 7 со стоят в следующем. 1. Обозначения пре терпели значительные изменения (ср. 10 и 15; 13 и 76; 14 и 7 7). 2. В первом стан дарте, который установил эти обозначения 69 (1955 г.), было подчеркнуто, что они слу жат для указания ’’выдержки времени на обмотке”, т. е. с помощью медных гильз или шайб, надеваемых на сердечник реле, специальным исполнением магнитопровода, якоря и т. п. Для реле, в которых замед ление достигается д р у г и м и с п о с о б а м и , например с помощью часового механизма, пневматики, электродвигателя с редуктором и т. д., — обозначения 10—17 п р и м е н я т ь не с л е д у е т . 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) рези сторов, конденсаторов, диодов, т. е. ’’в неш них элементов”, не относящихся к самой катушке. Конкретизируем полученные сведения, выполнив упражнение 2 . 1 2 . Упражненне 2.12 Руководствуясь рис. 2.28, ответить на вопро сы. 1. Почему в обозначениях 4 и 10 по четыре вывода, а в обозначении 6 только два? 2. Объяс нить, к ак достигается выдержка времени на об мотке? 3. К ак надо правильно обозначить на схеме реле 18, 19 или 20 (рис. 2.29)? 4. Если, к ак сказано выше, не следует применять обозна чения 1 0 -1 7 для изображения катушек реле вре мени с часовым механизмом, а также тех реле, в которых замедление (ускорение) достигается присоединением ’’внешних элементов”, то: а) к ак правило, надо изображать их катушки; б) к а к же узнать, что эти реле работают с выдержкой вре мени? 1. Обозначения 4 к 10 изображают катуш с двумя обмотками. Поэтому у них по четыре вывода; обозначение 6 изображает только одну из двух обмоток двухобмоточной катушки при разнесенном изображении поэтому у нее два вывода. 70 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем 2. На рис. 2.29 18 - реле, которое не имеет деталей для создания выдержки времени. У ре ле 19 и 20 такая деталь есть. Это медная гиль за Г (или набор медных ш айб). Но в одном случае (19) она расположена вблизи якоря, в другом (20) — со стороны, противополож ной якорю. При включении катушки 19 (пока ток в ней нарастает от нуля до установившегося значения) в гильзе индуктируются в и х р е в ы е токи. Создаваемое ими в это время магнитное поле в ы т е с н я е т магнитный поток из якоря. По этому его движение (и, следовательно, переклю чение контактов К) начинается позже, чем вклю чают реле 18. Иными словами, получается замед ление п р и с р а б а т ы в а н и и — его иногда называют прямым замедлением. У реле 20 гильза находится далеко от якоря; она практически не влияет на время срабатыва ния. Но когда катуш ку отключают, в гильзе воз никают вихревые токи. Созданный ими магнит ный поток удерживает якорь притянутым еще некоторое время. Т ак создается замедление п р и в о з в р а т е — так называемое обратное замедление. Естественно возникает вопрос: зачем для реле с гильзами установлены стандартом с п е ц и а л ь н ы е 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 катуш ку не менее чем на 1,5 с. А так к ак реле с выдержкой времени на катушке весьма распространены в электропри воде, автоматике, телемеханике, телефонии, то эту их важную эксплуатационную особенность необходимо подчеркнуть в схеме. Другие способы ускорения и замедления подробно рассмотрены в § 7.2. 3. P&ic 18 надо обозначить, как показано на рис. 2.28, поз. 1 или 2. Реле 19 формально надо изобразить так, к ак показано на рис. 2.29, поз. 12, т. е. как замедленное при срабатывании. Однако надо иметь в виду, что гильза, расположенная вблизи якоря, замедляет не только срабатывание, но в значительно большей мере и возврат. Следо вательно, более уместно обозначение 14 (17). Реле 20 надо обозначить по 13 (16). 4. а) Надо пользоваться обозначением 1 или 2 (рис. 2.28) ; б) выдержка времени в любых слу чаях, независимо от способа ее получения, обо значается 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 контак ты, причем для облегчения изложения кон тактные пружины на рисунке условно пере нумерованы, а именно; пружины 2 и 3 замыкаются при срабатывании, но размы каются при возврате; пружины 1 и 2 раз мыкаются при срабатывании, но замыка ются при возврате. Под эскизами помещены диаграммы переключений, где красные прямоугольники показывают, что контакт замкнут. Прямоугольники, расположенные над осью времени, соответствуют контак там 2-3, под осью - контактам 1-2. Правее показаны современные обозначе ния контактов. А еще правее — отменен ные; они обведены волнистой линией. Заметим, что форма I употреблялась редко, а форма II весьма распространена. Дело в том, что форма 1 требует такой ориента ции схемы, чтобы в о о б р а ж а е м а я с и л а (она условно изображена красными стрелками) действовала на контакт либо сверху вниз (при горизонтальном распо ложении цепей), либо слева направо — при вертикальном расположении, что край не неудобно. Современные обозначения свободны от этого недостатка: контакты на чертеже можно располагать как угодно. Перейдем к рассмотрению обозначений. На рис. 2.30,а показаны возможные ва рианты изображении замыкающих контак тов, которые при описании схем обозначают буквой з. Все варианты равноценны, но в од ной и той же схеме надо, понятно, пользоваться каким-нибудь одним из них. На рис. 2.30,<7 даны обозначения размыкающих контактов р. 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. — € ---------- € = сс) 0,7 s — > ----------> = - X 1 - = € = А 3 2 i я Я . Я я ж) 0* г) т ---------- Переключающий контакт п (рис. 2.30,в) представляет собой сочетание замыкаю щего 2-3 и размыкающего 1-2 контактов с общей пружиной 2. Особенность переклю чающего контакта состоит в том: в процессе переключения оба контакта н и к о г д а не бывают одновременно з а м к н у т ы м и , что явствует из диа граммы: между двумя прямоугольниками виден разрыв. Контакт, переключающий без разрыва цепи, бр показан на рис. 2.30,г. При сраба тывании раньше соединяются пружины 2 и 3, а затем пружина 2 приподнимается. В результате между нею и пружиной 1 образуется разрыв. При возврате явления протекают в обратной последовательности. Но, так или иначе, в процессе переключе- v lE 7 - H I я (ViM д) 71 > i® ' ( Рис. 2.31. Обозначение замедления на контактах ния оба контакта н е к о т о р о е в р е м я о д н о в р е м е н н о з а м к н у т ы . Обра зуется как бы мостик, откуда и происхо дит распространенное название: мостящий контакт. Обозначения замедления на контактах иллюстрирует рис. 2.31. Познакомимся сначала с системой обозначений; ее пояс няет рис. 2.31,а. Суть дела сводится к сле дующему. Замедление происходит при движении в направлении о т д у г и к е е ц е н т р у . Значит, на рис. 2.31, а 1 изображает замед ление при движении вправо, 2 — при дви жении влево, 3 — при движении в обоих направлениях. 72 Глава вторая. Обозначения условны! графические для электрических схем Графическую связь дуги с изображе нием контакта показывают либо штрихо вой линией, либо двумя параллельными сплошными линиями. Значение замедления, если нужно, можно проставлять около изображения замедлите ля, в нашем примере 0,7s. Замедлитель (дугу) допускается изобра жать с любой стороны контакта, но, понят но, направлять дугу нужно с учетом вооб ражаемого направления движения, которое на рис. 2.31,6 показано синими стрелками. Стрелки на схемах, конечно, не изображают. Следовательно, на рис. 2.31,6: 4 и 5 — это замыкающие контакты, которые замыка ются с замедлением; 6 и 7 — замыкающие контакты, размыкающиеся с замедлением; 8 — размыкающий контакт, замыкающий ся с замедлением; 9 — размыкающий кон такт, размыкающийся с замедлением. Следуя этой у с л о в н о с т и , 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. 2.31,6 и е соответственно. Замедление в обоих направлениях, т. е. и при срабаты вании и при возврате, показано на рис. 2.31,ж и з соответственно. О б р а т и т е в н и м а н и е : волнистой линией обведены устаревшие, но еще ши роко применяющиеся обозначения. Обозначение последовательности пере ключений контактов. Обратим внимание читателей на то, что ускорение на контак тах никогда не обозначают. Однако если контакты с о б р а н ы в о б щ и й к о н с т р у к т и в н ы й у з е л , например в контактную группу, и она устроена так, что один контакт переключается раньше другого, то это может быть отражено на схеме. Рассмотрим этот вопрос, обратив шись к рис. 2.32. На рис. 2.3 2,а справа показана кон тактная группа из трех контактов. При срабатывании раньше замыкается нижний контакт, затем средний и наконец размы кается верхний. На последовательность переключений указывают черточки, обозна ченные для наглядности красным. Так, на пример, замыкающий контакт 1 замыка ется раньше, а контакт 2 позже по отноше нию к другим контактам в группе. Анало гично размыкающий контакт 3 размыка ется раньше, а контакт 4 позже по отноше нию к другим контактам. Запомнить зти обозначения трудно, тем более, что они употребляются крайне ред ко. Но усвоить с и с т е м у построения обозначений легко. Применительно к за мыкающим контактам ее иллюстрирует рис. 2.32,6, к размыкающим — рис. 2.32,в. За основу принято изображение контакта, показанное на рис. 2.32,6 в центре. Его ’’ход” , т. е. г р а ф и ч е с к о е расстояние, которое необходимо пройти для замыка ния цепи, равен /, чему соответствует вре мя t. Опережающий контакт показан ле вее. Его ход /] < I, следовательно, время замыкания t x < t. Справа показан отстаю щий контакт. Его ход /2 > /, а время t2 > t. Такие же соображения справедливы и для размыкающих контактов — рис. 2.32,в. Левый контакт размыкается при срабаты вании раньше, а правый позже среднего. Это явствует из того, что /3 < / < /4 и, сле довательно, t 3 < г < г 4. Обратите внимание на у с л о в н о с т ь . Она состоит в том, что речь идет не о фак тическом расстоянии между подвижной и неподвижной частями контакта, а о г р а ф и ч е с к о м х о д е , т. е. о расстоянии н а ч е р т е ж е . Заметим, кстати, что это далеко не единственная условность в обо значениях. 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 73 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. Рис. 2.32. Обозначение последовательности переключений контактов в группе Г ^ или а) I V J ^ Л \ I 5) --------------- 1----------------- Л Г / или * ) ж * /1 г) \ Л У 3) \ е) L c 2 1J м у 6 | Х 1¥ 'у Г Л) * t 7 1 is 9 *) А ' ХА Рис. 2.33. Импульсные контакты ( а - к ) . Обозначение эксплуатационных особенностей контактов (л) 74 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем включения (отключения) катушки, а поз же, т. е. только после того, как переме стится якорь. Импульсные контакты — по старой тер минологии проскальзывающие — обозна чают, как показано на рис. 2.33,а—е. Но прежде чем рассматривать эти обозначения, уточним область их применения. Дело в том, что далеко не любой контакт, крат ковременно замыкающийся, является им пульсным. Так, например, контакт реле пульспары, который при срабатывании за мыкается, а при возврате размыкается, — это обычный, а не импульсный контакт. Но контакты программного реле, кото рые в процессе одного ц и к л а замыка ются и размыкаются, подавая импульсы в заданной последовательности для вклю чения (отключения) управляемых механиз мов, — это действительно контакты им пульсные. Рассмотрим типичный пример, обратив шись к эскизу, который показан на рис. 2.33 в центре. При включении реле начинает ра ботать его механизм (например, по типу часового), а поводок, перемещаясь в на правлении стрелки, замыкает импульсный контакт А , который затем, как только на него перестает давить поводок, тотчас же размыкается. В конце хода поводка замы кается обычный контакт Б \ он будет замкнут до тех пор, пока катушка реле включена. При возвращении поводка в ис ходное положение, хотя поводок и прохо дит мимо контакта А , он его больше не переключает. Есть и другие устройства импульсных контактов. Рассмотрим их обозначения. На рис. 2.33,а показан импульсный контакт, замыкающийся при срабатыва нии, на рис. 2.33,в — при возврате, на рис. 2.33,6 —при срабатывании и возврате. Импульсные контакты, размыкающиеся при срабатывании, возврате, при срабаты вании и возврате показаны на рис. 2.33,6, г и е соответственно. О б р а т и т е в н и м а н и е : размыкающие контакты называют и м п у л ь с н ы м и у с л о в н о , так как они не замыкают цепь (не подают импульс), а кратковременно ее размыкают. На рис. 2.33,а и б волнистой линией об ведены устаревшие обозначения. Рассмотрим простой прием, с помощью которого можно безошибочно определить, относится обозначение к срабатыванию или к возврату. Для этого достаточно мыслен но провести линии - красные на рис. 2.33,ж и з или зеленые — рис. 2.33,и и к. Если эти линии п а р а л л е л ь н ы , то контакт за мыкается (рис. 2.33,ж) или размыкается (рис. 2.33,з) п р и с р а б а т ы в а н и и . Если же линии п е р е с е к а ю т с я , то контакт замыкается (рис. 2.33,и) или размыкается (рис. 2.33,к ) п р и в о з врате. Другие обозначения, подчеркивающие свойства контактов, если на них нужно заострить внимание, приведены на рис. 2.33,л . Здесь 1—4 — замыкающие, а 5 —8 — размыкающие контакты, но 1 и 5 — это контакты без самовозврата; 2 и 6 — с самовозвратом; 3 и 7 — для коммутации силовой цепи; 4 и 8 — дуго гасительные контакты. Предупреждения. 1. Обозначения 1 и 5 предназначены в основном для выключа телей с ручным приводом, а не для реле. Пользуются этими обозначениями для изо бражения контактов только тех реле, ко торые либо имеют защелку, либо в кото рых якорь реле удерживается притянутым за счет остаточного магнетизма (реле с самозалипанием), либо в некоторых ис полнениях поляризованных реле. 2. Обозначения 2 и 6 для реле не прим няют, так как самовозврат реле обычных исполнений сам по себе разумеется. В стан дарте указано, что обозначение самовоз врата следует использовать только при необходимости специально подчеркнуть наличие самовозврата в контактном узле, как правило, не имеющем его. 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. 3. У некоторых реле одни контакты имеют, например, номинальный ток 20 А, а другие 4 А. Контакты на 20 А исполь зуют для коммутации силовых цепей относительно небольшой мощности, а кон такты на 4 А в цепях управления и сиг нализации. Чтобы на схеме различить контакты, можно для контактов на 20 А исполь зовать обозначения 3 и 7. 4. Дугогасительных контактов 4 и 8 у реле не бывает. Однако для защиты кон тактов от повреждений искрой используют ’’внешние средства” , например параллельно контакту присоединяют контур из конден сатора и резистора (см. рис. 2.33,л , поз. 9). Иногда возникает вопрос: не следует ли контакт, защищенный контуром, обозна чить по 4 и 81 Не следует: эти обозначения для реле не предназначены. Упражнение 2.13 На рис. 2.34 изображены поляризованные реле. Ответить на вопросы. 1. Откуда известно, что это реле поляризованные? 2. На что указывает зеленая точка? 3. Чем различаются на рис. 2.34,о реле 1, 2 и -?? 4. Откуда известно, что реле 2 имеет нейтральное положение? 5. Что показано Рис. 2.34. 75 Поляризованные реле. К упражне нию 2.13 на рис. 2.34,6? 6. Для чего на рис. 2.34,в служит вторая обмотка реле и какая из обмоток —левая или правая —на схеме является рабочей? Ответы 1. В дополнительное поле изображения катуш ки вписана буква Р. 2. Точкой отмечен вы вод катушки, на которую должен быть подан ”+”, чтобы замкнулся кон такт, также отмеченный точкой. 3. 1 — реле с самовозвратом на одно направле ние тока в обмотке; 2 — реле с нейтральным по ложением на оба направления тока в обмотке; 3 - реле без самовозврата (иногда говорят с пре обладанием) на одно направление тока в обмотке. 4. На нейтральное положение указывают рас положение изображения подвижного контакта между неподвижными, а также красная точка. 5. На рис. 2.34,6 показано отмененное обозна чение поляризованного реле без самовозврата. Черточки, пересекающие изображение проводов, аналогичны по смыслу точкам в современных изображениях. 6. Одна обмотка - правая на рис. 2.34,в - ра бочая, о чем можно судить по точке, которая по мещена вблизи изображения обмотки. Другая обмотка — левая — служит для возврата кон такта в исходное положение Направление тока в ней противоположно направлению тока в рабо чей обмотке. 76 Г лава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.35. Примеры изображений электромагнит ных реле. К упражнению 2.14 Упражнение 2.14 Рисунок 2.35 иллюстрирует применение услов ных обозначений на примере одной из схем авто матического повторного включения (АПВ) вы ключателя автоматического QF1, через который получает питание контактная сеть. Ее схема выделена зеленым. На схеме контактной сети: U — источник питания; ХА1 —общее обозначение троллейного токосъемника; Х А 2 — скользящий контакт, т. е. соединение с ходовыми рельсами. Сверху овальной линией обведены другие упо требительные обозначения: I — управляемый пантограф; II — токосъемник с третьего рельса, к ак в метрополитенах. Схема управления выполнена в двух вариан тах: на рис. 2.35,л использованы т о л ь к о о б щ и е о б о з н а ч е н и я , что вполне допустимо, но недостаточно наглядно. Под схемой в круж ках показано, к а к то же самое можно изобразить конкретнее. И, наконец, на рис. 2.35,6 эта же схема конкретизирована, исходя из того, что: YA1 - это включающий, сравнительно мощ ный электромагнит выключателя автоматическо го QF1, контакты которого введены; главный — в цепь / , а вспомогательные - в цепи 3 и 6; KM I — промежуточный контактор включе ния; его контакт входит в цепь 2; КТ1 — реле времени с часовым механизмом и двум я контактами: импульсным замыкающим в цепи 5 н обычным в цепи 7. Импульсный кон такт замыкается через 5 с, а обычный — через 1 2 с после включения катушки реле; 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. КВ1 — реле блокировки с двум я контактами: размыкающим в цепи 4 и замыкающим в цепи 6. Цель этого упражнения состоит только в иллю страции применения условных обозначений. Дей ствие схемы рассмотрено ниже в гл. 9 (см. при мер 9.17). Читателям р е к о м е н д у е т с я ответить на вопросы. 1. Какое из обозначений, помещенных в кружке под цепью 2, уместно применить для изображения контакта КМ11 2. Почему обозначе ние катушки, помещенное в круж ке под цепью 4, перечеркнуто? 3. К акое из обозначений импульс ного контакта в цепи 5 более уместно: без указа ния замедлителя или с замедлителем? Правильно пи расположено направление замедлителя? 4. По чему обозначения замыкающих контактов одного и того же реле времени КТ1 в цепях 5 и 7 различ ны? 5. Через сколько времени замыкается им пульсный контакт КТ1 после включения КТ1 и через сколько времени замыкается его контакт в цепи 7? 6. Почему на рис. 2.35,6 перечеркнуто 77 Рис. 2.36. Неэлектрические реле. Система по строения обозначений и примеры их применения изображение контакта КМ1 (в кружке) и как исторически оно сложилось? Ответы 1. Любое обозначеВие уместно. Но так как KM I - это контактор и, следовательно, его кон такт, коммутирующий цепь электромагнита, безу словно имеет дугогашение, предпочтительнее обо значение дугогасительного контакта. Оно и при нято на рис. 2.35,6. 2. Выдержка времени создается не на катушке, а механическим путем с помощью часового меха 78 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.37. Электротепловое и поплавковое реле. К упражнению 2.15 низма. Следовательно перечеркнутое обозначение применять не следует 3. Более уместно обозначение с замедлителем, оно конкретнее. Изображение замедлителя указа но правильно. 4. Контакт в цепи 5 импульсный, а в цепи 7 обычный. Но оба контакта замыкаются с замедле нием, поэтому в изображениях обоих контактов показаны замедлители. 5. Импульсный контакт замыкается через 5 с после включения КТ1, контакт в цепи 7 —через 12 с. Это видно из надписей 5 s и 12 s соответст венно. 6. Обозначение устарело. Произошло оно из-за стремления показать катуш ку камеры маг нитного дутья: во времена употребления этих обозначений катушки изображали ломаными ли ниями Затем их стали изображать полуокруж ностями и, наконец, пришли к современному обозначению в виде прямоугольника. Р еле не элект р и ческие Неэлектрические реле — датчики кон троля технологических параметров — обо значают путем г р а ф и ч е с к о г о при соединения обозначения контакта к обо значению привода, с помощью которого контакт переключается. Контакты электрических и неэлектри ческих реле обозначают одинаково (см. рис. 2.30). Но раньше для неэлектриче ских реле использовали другие обозна чения; они показаны на рис. 2.36,6, где: 3 и 8 — замыкающие, а 13 и 18 — размы кающие контакты. Эти обозначения от менены. На рис. 2.36,я изображены: 1 — линии механической связи; 2 — общее обозначе ние фиксирующего механизма, например защелки; 4 — аккумулятор механической энергии, т. е. общее обозначение привода (без конкретизации). При необходимости внутри квадрата помещают сведения о виде энергии. Обозначения 5 —7, 9 -1 2 , 1 4 -1 7 к о н к р е т и з и р у ю т в и д ы приводов: 5 — мембранный 6 — струйный; 7 — элек тромагнитный; 9 — пневматический или 2.6. Магнитные пускатели, контакторы, реле. Вспомогательные контакты. гидравлический; 10 — электромашинный; 11 - поплавковый; 12 — кулачковый; 14 — центробежный; 15 - с помощью би металла; 16 — привод линейкой (рейкой); 17 — привод механической пружиной. Рассмотрим два примера. 1. На рис. 2.36,в показана схема управ ления двигателем М стиральной машины. При включении двигателя (выключатель на рисунке не показан) работают обе его обмотки: рабочая Р и пусковая П, после довательно с которой включен конденса тор С. При достижении номинальной ча стоты вращения (скорости) срабатывает центробежное реле S R 1 и отключает пуско вую обмотку. Нетрудно видеть, что цен тробежное реле изображено как контакт, к которому графически присоединен цен тробежный привод (поз. 14 на рис. 2.36,а ) . Центробежное реле в данном случае имеет размыкающий контакт, так как в исходном положении (т. е. перед пуском машины) пусковая обмотка должна быть включена. 2. На рис. 2.36,г показано устройство простейшего струйного реле, т. е. такого реле, назначение которого контролировать достаточность п р о т о к а воды, проходя щей через охлаждающую рубашку какоголибо аппарата. Подчеркиваем: нужно кон тролировать проток — струю, а не просто наличие воды. Реле работает следующим образом. Вода поступает в сосуд 23, в дне которого имеет ся отверстие и сливается через него в ворон ку 24. Сосуд укреплен на рычаге 21, кото рый может поворачиваться в шарнире 22. Слева на рычаг навинчен груз 19. При до статочном протоке сосуд заполнен (изли шек воды сливается в воронку через края сосуда). Вес воды пересиливает груз, по этому рычаг, наклоненный в сторону сосу да, давит на поводок контактного узла 20. Если же проток прекращается или стано вится слишком мал, то вода успевает вы текать через отверстие в дне сосуда и он опорожняется. В этом случае пересиливает 79 груз и рычаг, поворачиваясь в его сторону, перестает давить на поводок контактного узла: контакты переключаются. Внизу показано схематическое обозна чение струйного реле с двумя контактами: размыкающим и замыкающим. О том, что это реле струйное, можно судить по обозна чению привода (поз. 6 на рис. 2.36,а). С обозначениями наиболее распростра ненных электротеплового и поплавкового реле познакомимся, выполнив упражне ние 2.15. На рис. 2.37 с некоторыми упрощениями при ведена схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре 8. На нем установлено реле уровня с поплавком 10, который подвешен на тросике 11, перекинутом через блок 9. К дру гому концу тросика прикреплен противовес 13. На тросике установлены обоймы, обозначенные зелеными квадратиками. Когда уровень воды 80 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем повышается и поплавок, поднимаясь, достигает заданного уровня, левая обойма, надавливая на рычаг 6, поворачивает его. В результате разм ы ка ется ртутный контакт 12 и отключает двигатель М насоса (насос на схеме не п оказан). По мере водоразбора поплавок опускается, а правая обойма поднимается. Когда уровень понизится до заданного значения, правая обойма надавит на ры чаж ок, в результате чего контакт замкнется и включит магнитный пускатель 1 двигателя М. Двигатель от перегрузки защищает электротепловое реле. Ответить на вопросы. 1. Откуда известно, что в схеме слева показан контакт, переключае мый с помощью биметалла, а справа — контакт поплавкового реле? 2. Что на схеме обозначает поз. 7? 3. К ак построено обозначение контакта электротеплового реле? 4. Почему реле называ ется электротепловым, а не просто тепловым как раньше? 5. В каких случаях употребляют обозначения, помещенные на рис. 2.37 в левом верхнем углу? В обозначении Ч штриховая линия подчеркивает связь с каким-либо приводом, не более. В част ности, это может быть привод электрический, например электромагнитный или с помощью двигателя, и вообще какой угодно. В спом огат ельны е контакты эл е к т р и ч е с к и х аппаратов Вспомогательные контакты (по старой терминологии блок-контакты) масляных и воздушных выключателей, контакторов, разъединителей, короткозамыкателей и от делителей 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 необходи мых случаях эксплуатационные свойства контактов, например замедление, очеред ность переключений и т. п. Элект ромагнит ы, муфт ы, тормоза 1. Левый контакт имеет привод с помощью биметалла, а правый - поплавковый привод (см. на рис. 2.36,а поз. 15 и 11 соответственно) 2. Позицией 7 обозначена воспринимающая часть (биметаллические пластины с рычагами и другими деталями) электротеплового реле, которое служит для защиты электродвигателя от перегрузки. 3. Нагреватель 5 нагревает биметаллический элемент 4 (точнее, два нагревателя, включенные в две фазы, гак к ак реле двухф азное), который, изгибаясь, размыкает контакт 3. При этом со скакивает защелка 2. Чтобы подготовить реле к следующему действию, нужно нажать кноп ку 14, чтобы освободить защелку (см. на рис. 2.36,с поз. 2 ). 4. Слово ’’электротепловое” подчеркивает, что биметаллическая пластина в данном случае нагревается током, а не каким-пибо другим источником теплоты. 5. Обозначение на схеме громоздко. Оно упо требляется редко, тем более, что тип реле указы вается на схеме в перечне элементов. А из обо значения типа совершенно ясио, что реле двух фазное, имеет защелку и кнопочный возврат. Поэтому часто ограничиваются более простым обозначением 1 и даже еще более простым II. На рис. 2.38,а приведены общие обозна чения э л е к т р о м а г н и т о в постоян ного или переменного однофазного тока 1 и трехфазного тока 2. Выводы допускается изображать с одной — широкой — стороны прямоугольника. Волнистой линией обведены старые, от мененные, обозначения 5 и 6. Они от 1 и 2 отличаются толщиной линий: раньше элек тромагниты выделялись на схемах более толстыми линиями. Кроме того, были специальные обозначения для электромаг нитов последовательного 9 и параллель ного 13 включения. Электромагнит трех фазного тока изображали как три обмот ки, соединенные в звезду 10 (треуголь ник). В обозначениях 9, 10, 13 жирная черта —магнитопровод. Если нужно изобразить электромагнит с двумя обмотками, со встречными об мотками и т. п., то поступают так, как по казано на рис. 2 28. 2.7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники На рис. 2.38,б показана м у ф т а 7 в положении ’’включено” . Муфта включа ется с помощью электромагнита 3. Фиксирующий механизм 8 возвраща ется (освобождается) при включении электромагнита 4. Здесь приведено только общее обозначение фиксирующего меха низма, т. е. без детализации положения фиксации, без указания направления, в ко тором движение ограничивается, и т. п. Т о р м о з 14, управляемый электро магнитом трехфазного тока, показан в от пущенном состоянии 11 и в состоянии тор можения 12. 2.7. Выключатели, переключагели, предохранители, разрядники В ы клю чат ели На рис. 2.39,а показаны: 1 — общее обозначение выключателя, т. е. такое обозначение, которое можно применять в любом случае; 2 и 3 — обозначения, в которых под черкнуто отсутствие самовозврата, на что указывает красный кружок. Отсутствие са мовозврата характерно для выключателей с ручным приводом: рубильников, выклю чателей в осветительных сетях и т. п.; 4 —выключатель-предохранитель; 5 — выключатель с автоматическим возвратом. Такие выключатели часто назы вают автоматическими или, иначе, автома тами. Если нужно указать, при изменении какой величины происходит возврат (сра батывание) автоматического выключателя, то графическое обозначение дополняют зна ками: 7 > — выключатель максимального тока, 7 < — минимального тока, 1 *- —об ратного тока, U > — максимального напря жения, U < — минимального напряжения, 7ю > — максимальной температуры. В ка честве примера на рис. 2.39,а, поз. 6 пока зан двухполюсный выключатель автомати ческий максимального тока. 81 О б р а т и т е в н и м а н и е : несколько лет тому назад прямоугольник, указываю щий на автоматическое срабатывание, за черняли, а еще раньше вместо прямоуголь ника рисовали стрелку. Но стрелка указы вает н а п р а в л е н и е , благодаря чему ее в настоящее время используют в обозна чениях аппаратов направленного действия, а именно короткозамыкателей и отделите лей (см. рис. 2.56). На рис. 2.39,6 показаны к н о п о ч н ы е в ы к л ю ч а т е л и . Раньше их называли просто кнопками. Здесь: 7—9 — выключа тели с замыкающими, а 13—15 — с размы кающими контактами, причем 7 и 13 — на жимные, 8 и 14 — вытяжные, а 9 и 75 — поворотные. Предполагается, что кнопочные выклю чатели имеют самовозврат. Если же нужно в каком-либо конкретном случае подчерк нуть отсутствие самовозврата, то пользу ются обозначениями, которые приведены на рис. 2.39,в. Здесь: 10—выключатель, замыкающий контакт которого замыка ется при нажатии кнопки. Но способ раз мыкания контакта определяется конструк цией выключателя. В одних случаях кнопку приходится потянуть ”на себя” , в других (как в клавишных выключателях для осве тительных сетей) клавиша может повора чиваться. 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,а поз. 2) , благодаря кото рому после нажатия кнопки контакт оста ется замкнутым. Для возврата нужно еще раз нажать ту же кнопку. Так обычно устроены выключатели, встраиваемые в ос нования настольных ламп. Выключатель 12 имеет фиксирующий механизм, например защелку. Чтобы ее освободить, надо нажать на другую кноп ку. Систему построения обозначений кно почных выключателей рассмотрим, выпол- 82 I лава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем i ^Г или \ 1, х) ими J> V 2 > ЕА & ^ * J I А и Г 8 А \ g у Е= ь1 14 ю к 15 « ж 2 о -\ I 2) 16 1 К о 1 [ < р 18 17 Геркан д) * . о , Q _ v— Рис. 2.39. Выключатели нив упражнение 2.16, которое приведено ниже. Конечные и путевые выключатели играют в технике большую роль. К о н е ч н ы е выключатели фиксируют п р е д е л ь н о е положение какого-либо механизма, напри мер тележки мостового крана, лифта, де талей металлорежущего станка и т. п. П ут е в ы е выключатели срабатывают при v ---- IX Механизм s + ' . <w/,v/,a //. v ’.v, v -v •Xv;. //X уху/ ч Х_Ху/ X/л К1 0 ----О________— — к> ' -------- прохождении контролируемым механиз мом п р о м е ж у т о ч н о й позиции. Ти пичный пример — этажные выключатели лифтов. До сравнительно недавнего времени применяли только механические выклю чатели, общее обозначение которых 16 по казано на 2.39,г. Действуют они следую щим образом (пример): контролируемый механизм, подходя к конечному выклю чателю, давит на его ролик Р и поворачи- 2.7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники вает таким образом связанный с ним пово док П, который переключает контакты, находящиеся в коробке К. Есть и другие, весьма разнообразные, исполнения механи ческих выключателей, например с толка телями. Достоинства механических выключате лей — в простоте конструкции, надежности и, главное, в том, что положение контакта (замкнут, разомкнут) н е з а в и с и т о т н а л и ч и я н а п р я ж е н и я на схеме, а это очень важно. Но у механических вы ключателей есть большой недостаток. Он состоит в том, что под воздействием движу щихся частей механизма, с которыми со прикасается ролик (толкатель), возможны нарушения регулировки и даже поломки. От этого недостатка свободны выклю чатели б е с к о н т а к т н ы е , 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 не которые неблагоприятные особенности бес контактных выключателей. 1. На рис. 2.39,г (поз. 17) показан П-образный корпус выключателя, внутри которого находится электронная схема. При введении в зазор металлической пла стинки М (которая прикреплена к контро лируемому механизму) режим электронной схемы резко изменяется. В результате сра батывает выходное реле и производит не обходимые переключения. Выключатели такого рода надо обозна чать по 18 (рис. 2.39,г ) , где желтый прямо угольник это электронная схема, а прямо угольник справа — выходное реле, рядом с которым показан его контакт. Провода, подведенные к изображению электронной схемы слева, — это электропитание. Вместо 83 выходного реле может быть включен ло гический элемент (см. § 2 . 12 ). 2. Конструктивное исполнение 17 да ко не всегда приемлемо. Так, например, П-образные выключатели нельзя применить для контроля движения рельсов на роль гангах. В этом случае необходима конструк ция 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 вы ключателей такого рода нет неблагоприят ных особенностей. Они состоят в следующем а) пульсации выпрямленного напряже ния, питающего схему, должны быть сгла жены; б) нагрузка (сопротивление катушки реле или входа логического элемента) не может отличаться от значений, указанных в паспорте; в) параллельно катушке реле необходи мо включить диод, направленный таким образом, чтобы предотвратить проникнове ние в схему напряжения, индуктирующего ся в катушке реле при закрытии выходного транзистора электронной схемы; г) 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 нерав ноценны, хотя их схемы совершенно оди наковы. Это обстоятельство объясняется следую щим образом. Плоский выключатель может срабатывать только при о д н о м у с л о в и и , а именно когда над ним (под ним или рядом с ним) находится предмет (на пример, рельс), положение которого кон тролируется. Но если питание выключателя нарушено, то это может быть воспринято как отсутствие контролируемого предмета, что опасно. Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем 84 i Л )ы I rd ^ в) 4 а) 1 A j 1 * t Рис. 2.40. Система обозначений выключателей кнопочных. К упражнению 2.16 У П-образного выключателя управляю щая металлическая пластина имеет пово док. В зависимости от его конструкции пластина при наличии предмета может л иб о в х о д и т ь в зазор выключателя, л и б о б ы т ь в н е з а з о р а . Если пла стина входит в зазор, то ’’электрические свойства” плоского и П-образного выклю чателей одинаковы. Если же пластина при наличии предмета находится вне зазора свойства выключателей различны. Следо вательно, нельзя механически, т. е. не взвесив возможных последствий, заменять плоский выключатель П-образным, и на оборот. 3. На рис. 2.39,д дано изображение пу тевого выключателя, в котором использо ван магнитоуправляемый контакт — г е рк о н. Контакт заключен в баллон. По движная часть контакта выполнена из фер ромагнитного материала. Поэтому контакт переключается под воздействием постоян ного магнита (или электромагнита), когда он приближается к геркону. В нашем примере к механизму при креплен постоянный магнит. Когда меха низм, перемещаясь, достигает нужной по зиции, а именно той, в которой установлен геркон, его контакт срабатывает и вклю чает промежуточное реле К1. Контакты реле К1 производят необходимые пере ключения. Для герконов в стандарте нет специаль ного обозначения. Но его можно легко по строить. Для этого нужно стандартное обо значение контакта заключить в кружок — стандартное обозначение баллона, а рядом показать стандартное обозначение магнита. А так как магнит м е х а н и ч е с к и с в я з а н с контролируемым механиз мом, то это полезно подчеркнуть с по мощью кружка, характеризующего обо значения путевого выключателя. Именно так и сделано на рис. 2.39,д, поз. 20. Возвратимся к кнопочным выключате лям. При их изображениях легко ошибить ся, если не руководствоваться с и с т е м о й , 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 изобра жают н а п р а в л е н и я в о з д е й с т в и я на кнопку, красные стрелки показывают, ч т о при этом п р о и с х о д и т : замыкается кон такт (рис. 2.4 0,с и б) или размыкается (рис. 2.40,в и г ) . Т ак, например, в поз. 1 и 2 на кнопку ’’давят” слева направо, в поз. 3 — справа налево, в поз. 4 — снизу вверх, в поз. 5 — сверху вниз. Ясно, что ’’д а в я т г р а ф н ч е с к и ”, а в натуре, к ак бы ни была расположена кнопка, на нее либо нажимают (рис. 2.40,с и в ) , либо ее вытягивают (рис. 2.40,6 и г ) . 2.7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники Ответить на вопросы. 1. Какие кнопочные выключатели изображены на рис. 2.40? 2. По чему не показаны поворотные выключатели? 3. Какая ошибка допущена в изображении, кото рое обведено волнистой линией? 4. Какой общий вывод следует из рис. 2.40? 1. На рнс. 2.40 показаны, кнопочные выключа тели с замыкающим контактом нажимные (рис. 2.40,с) и вытяжные (рис. 2.4 0 ,6 ); с раз мыкающим контактом нажимные (рис. 2.40,в) и вытяжные (рис. 2.40,г ) . 2. Ошибиться при изображении поворотных выключателей нельзя, так к ак при любом рас положении кнопки на чертеже изображение верно. 3. Обозначение верно (когда кнопку нажи мают, размыкающий контакт размы кается), но направление красной стрелки показано ошибочно. 4. Нужно располагать изображение кнопки с такой стороны контакта, чтобы при воздействии на кнопку замыкающий контакт замыкался, а размыкающий — размыкался. П ереклю чат ели Стандарт устанавливает несколько обо значений переключателей, что дает возмож ность в каждом конкретном случае ис пользовать то из них, которое наиболее наглядно. Так, на рис. 2.41,а справа показан много позиционный переключатель в фрагмен те схемы измерения температуры в не скольких точках. Термометры сопротивле ния RK1 —RK5 можно поочередно присо единять к измерительному прибору (не по казан). В центре рисунка приведено при мерное исполнение переключателя, а сле ва — его обозначение, еще употребительное, но в настоящее время отмененное. На рис. 2.41,6 показан двухполюсный многопозиционный переключатель. У него две щетки — Щ1 и Щ2\ они механически связаны, но электрически изолированы. 85 Одна щетка переключает контакты 1 -3 , другая — контакты Г —3'. Слева показано отмененное обозначение. На рис. 2.41,в римскими цифрами обо значены: 1 — контакт, который в данной схеме не используется; штрих, его изобра жающий, короче штриха 77; 777 —изображе ние контактов, коммутирующих одну и ту же цепь в смежных позициях. Если нужно показать безобрывное пере ключение, т. е. такое, при котором раньше замыкается следующий контакт, например второй, а затем размыкается предыдущий (в данном случае первый), то применяют обозначение по рис. 2.41,г. В ряде случаев конструкция переключа теля обеспечивает определенную последова тельность переключений. Чтобы ее отразить на схеме, пользуются приемом, который иллюстрирует рис. 2.41,д. На нем показано схематическое изображение п р и в о д а четырехпозиционного переключателя, кото рый обеспечивает переход от позиции 7 к позиции 4 и обратно. На это указывает красная дужка с двумя стрелками, направ ленными в разные стороны. Рассмотрим пример. На рис. 2.41, е показан переключатель на пять независи мых 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) г р а ф и ч е с к и присоединена к приводу. Привод обеспечивает переход от позиции 7 к позиции 5 и далее к пози ции 7, на что указывает красная окруж ность со стрелкой. Обратное движение возможно только от позиции 3 к пози ции 7 (см. зеленую стрелку). Переключатели со сложной коммута цией изображают одним из следующих трех способов. П е р в ы й с п о с о б иллюстрирует рис. 2.42,а, где вместо схемы дана таблица. 86 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.41. Переключатели Из нее явствует, что в позиции 1 соединены провода а и 6 ; в позиции 2 — провода б, в и г; в позиции 3 провод а соединен с прово дом б , а провод в с проводом г. В проме жуточной позиции 3-4 соединяются прово да б и в. В позиции 4 - провода с и г . Благодаря наличию промежуточной пози ции 3-4 обеспечивается безобрывное пере ключение. В т о р о й с п о с о б изображения того же переключателя в виде схемы приведен на рис. 2.42,6. Здесь жирные точки указы вают на соединение. Например, в пози ции 2 соединены провода б, в и г, а в пози ции 4 — а и г. По такому же принципу образовано обо значение вставки-переключателя с разъем ными контактами (рис 2.42,в). Здесь: XS — гнезда, ХР — штыри, а две параллель ные линии указывают на механическую связь. Т р е т и й с п о с о б изображения пе реключателей со сложной коммутацией, наиболее распространенный в схемах энер гетических установок, показан на рис. 2.43. Коммутируемые цепи, обозначенные услов но буквами с—г, могут быть расположены .7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники либо горизонтально, как на рис. 2.43,а слева, либо вертикально (рис. 2.43,а в цен тре) . Позиции переключателя, условно обо значенные цифрами 1—3, изображают штри ховыми линиями, так как по смыслу это линии механической связи. Жирная точка (зеленая) на штриховой линии показы вает, что в данной позиции контакт пере ключателя замкнут. Схему переключателя обычно допол няют таблицей (рис. 2.43,а, справа). В таб лице замкнутое положение обозначено кре стом. Сравнивая таблицу со схемой, видим, что на них изображено одно и то же, а имен но: контакт в цепи а замкнут только в по зиции 1 ; контакт в цепи б —только в пози ции 3\ контакты в цепях в и г — только в позиции 2. Как видно из рис. 2.43,а, проводники а—г вблизи изображения переключателя имеют г р а ф и ч е с к и е разрывы, хотя фактически провода к переключателю при соединены и разрывы осуществляются толь ко на его контактах, но в схемах у мест графических разрывов нередко рисуют жир ные точки (в книге — красные) и обозна чают их цифрами (буквами, сочетанием букв и цифр). Чтобы понять, что именно обозначают эти точки и надписи вблизи них, обратимся к рис. 2.43,в. На нем сверху показан фасад переключателя, рукоятка которого может занимать позиции —45°, О и +45°. Снизу приведено ’’монтажное изображение”, из которого ясно, что ком мутирующие контакты в цепи лампы Н1 присоединены между контактами (выво дами) для присоединения проводов 1 и 2\ контакты в цепи лампы Н2 — между вы водами 3 и 4\ контакты в цепи лампы НЗ — между выводами 5 и 6. Теперь не трудно понять, что красные точки на рис. 2.43,6 — это обозначения контактов, к которым присоединяют провода. Закрепим полученные сведения и рас ширим их, выполнив четыре упражне ния 2.17—2.20. а) Позиция Соединены провода. 1 г 3 J-4 4 а,-5 5 -В -г а - 5 ; В-г 5 -в а -г а 5 87 I. I В г \ < 44 ч XS. В) 2 3< 1 Г т <I < г т < ■ т* ЛР Рис. 2.42. Переключатели со сложной коммута цией. Изображения по первому н второму спо собам. Вставка-переключатель Упражнение 2.17 Обратившись к рис. 2.43, ответить на вопросы. 1. Что в таблице на рис. 2.43 ,г обозначают бук вы Л н ГР. 2. На рнс. 2.43,в допущена неточность: в чем она состоит н к ак ее избежать? 3. На рис. 2.43,с имеются цифры 1 ,2 и З . Эти же цифры есть на рис. 2.43, б-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? 88 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем S в Позиции а сJ C :=г 1 2 3 а. 5 в г Позиции- ■Замкнуто Цепи ■ а,) ч XX Я SA 1 FFT \ Номера, кон тактов / -4 5 ° + 45° т* -4 5 ° ф ф (х) Т Н1 Т нг Тлнз V 0 + 45° \ О + Н5С О Положение рукоят ки Л П 1 2 3 4 5 6 Л п л -4 5 ° п Л п XX XX XX XX XX г) *) В) Рис. 2.43. Переключатели со сложной коммута цией. Изображение по третьему способу. К упраж нению 2.17 Ответы 1. Б уква J1 — левый контакт (вы вод), бук в а / 7 - правый. 2. Неточность состоит в том, что между вы водами 1-2, 3-4, 5-6 изображены размыкающие контакты, хотя к переключателям со сложной коммутацией понятия "замыкающий” и "размы кающий” неприменимы. Однако заводы-изгото вители в своей информации иногда, приняв ка кую-то позицию переключателя за исходную, показывают, замкнут нли разомкнут в ней ком мутирующий контакт. Значительно правильнее между выводами вообще ничего не изображать. Но если нужно знать, что к ним присоединено, и это неясно и з схемы, пользуются таблицей пере ключений. 3. На рис. 2.43,с цифрами 1 ,2 и 3 обозна чены позиции переключателя. На рис. 2.43 ,б—г эти же цифры имеют иной смысл: это порядко вые номера контактов (вы во до в). 4. Схема таблице соответствует. В данном случае таблица не нужна, так к а к все ясно из схемы. Но без таблицы нельзя было бы ее со ставить. На рис. 2.44 в двух вариантах показана одна и та же схема управления выключа телем Q1 с помощью переключателя S A I 2.7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники на две цепи (рис. 2.44,а). Переключатель трехпозиционный. Позиции +45° и —45 имеют самовозврат и используются для включения промежуточного контакта вклю чения КМ1 и отключающего электромаг нита YA1 привода выключателя соответст венно. В поз. О рукоятка -переключателя фиксируется, а оба контакта (в поз. +45° и —4 5 °) разомкнуты. Схемы на рис. 2.44,б и в по существу одинаковы. Однако они различаются спо собом изображения переключателя SA1. Оба изображения правильны. Но одно из них (рис. 2.44,б) применялось многие годы и не утратило значения, так как ис пользовано во многих книгах, инструк циях и, что самое главное, в исполнитель ской документации, которую, как объяс нено 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,в) предусмот рен нормативной документацией в некото рых отраслях и в настоящее время широко применяется, значит, и его нужно знать и понимать. Ниже будут рассмотрены особенности 89 Рис. 2.44. Управление приводом масляного вы ключателя может быть выполнено трехпозицион ным переключателем с самовозвратом. К упраж нению 2.18 обоих способов, но прежде вспомним, что все обозначения для схем условны (они и называются у с л о в н ы м и ) . Это значит, что обозначения созданы, исходя из принятого условия. Если обозначение отве чает условию, то оно верно, а если противо речит —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 воз вращает ее в поз. О и контакт размыка ется. Пружинный возврат в данном случае условились изображать, используя стандарт ное обозначение одностороннего движения (стрелка) с ограничением (черточка, пер пендикулярная стрелке). Это обозначение отдельно показано в зеленом овале в верх нем левом углу рис. 2.44,6. Стрелка идет от поз. +45° (из которой осуществляется возврат) и ’’упирается” в линию, изобра 90 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем жающую позицию, в которую рукоятка возвращается. Когда рукоятку поворачивают в поз. —45° — замыкается цепь отключающего электромагнита YA1. При отпускании руко ятки пружина ее возвращает в поз. 0. Для изображения переключателя на рис. 2.44,в принято другое условие, а имен но: предполагается пружинный возврат из поз. +45° и —45° в поз. О и, следовательно, подчеркивать его, как сделано на рис. 2.45,6, н е н у ж н о . А чтобы под черкнуть фиксацию в поз. О, к ней ’’при соединено” обозначение фиксирующего ме ханизма в положении фиксации. Оно от дельно, в зеленом овале, показано в верх нем левом углу рис. 2.44,в. Упражнение 2.18 Обратившись к рис. 2.44, ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 2.44,с? 2. Можно ли по таблице переключений узнать, имеет ли переклю чатель самовозврат и каков он? 3. О ткуда заим ствованы цифры 1—4 у красных точек на схемах? Что они обозначают? 4. К ак работает схема? 5. За чем в цепи КМ1 н YA1 введены вспомогательные контакты Q1 привода выключателя? Ответы 1. На рис. 2.44,с сверху слева показана главная цепь, в которую введен выключатель Q1. Пра вее - фасад переключателя SA1 с указанием пози ций рукоятки и назначением каждой из них: включить, нуль, отключить. Снизу — таблица пе реключений контактов SA 1. 2. Можно. На самовозврат указывают стрелки. Одна из них направлена от поз. + 45° к поз. 0; другая - от поз. - 4 5 ° к поз. 0. 3. Цифры заимствованы из таблицы переклю чений. Это номера контактов (выводы) для при соединения проводов. 4. В поз. +45° образуется цепь промежуточ ного контактора КМ1, который, срабатывая, включает включающий электромагнит привода (не показан). Цепь КМ1 подготовлена, так как до тех пор, пока выключатель отключен, вспомо гательный контакт Q1 в цепи КМ1 замкнут. В поз. —45° образуется цепь отключающего электромагнита YA1. Его цепь подготовлена, так к ак до тех пор, пока выключатель включен, его вспомогательный контакт Q1 в цепи YA1 замкнут. 5. Вспомогательные контакты немедленно о ключают КМ1 ( Y A 1) , к ак только завершается включение (отключение), предохраняя тем са мым электромагниты привода, предназначенные для кратковременного включения, от поврежде ний длительным током. Упражнение 2.19 (Рис. 2.45) рассматривает очень важную схему управления приводом масляного выключателя Q1 (не показан), при автоматическом отключении которого включается сирена НА1. Она будет ра ботать 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 т р и п о з и ц и и {+45°, 0 и —4 5 ° ) , ио ч е т ы р е к о н т а к т н ы х п о л о ж е н и я , а именно: "Включить” (+ 45°), ’’Включено” (0 ), "Отключить” ( - 4 5 ° ) и ’’От ключено” (0) . Таким образом, позиции 0 на рнс. 2.45,а соответствует не одна штриховая линия, к а к на рис. 2.43,6, а две. Кроме того, стрелка, указывающая на самовозврат, доведена от линии контактного положения ’’Включить” только до линии контактного положения ’’Вклю чено” U- 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 по ворачивании рукоятки в позицию + 45° образу ется цепь, по которой срабатывает промежуточ ный контактор КМ1 и включает масляный вы ключатель. При этом размыкаются вспомога тельные контакты Q l : 1 и Q 1 : 3 , но замыкается контакт Q 1 :2 , подготавливая цепь отключаю щего электромагнита YA1. После отпускания рукоятки контакт переключателя в цепи КМ1 размыкается, но контакт в цепи сирены НА1 остается замкнутым, благодаря чему подготав ливается схема ее включения. 2.7. Выключатели, переключатели, предохранители, разрядники >2 ------ +95° о SA1 1>6 - - + 45 ( >4 X ------- -------- I^ -45° У 91 SAZ о д*г С7--7 \ Q1'-Z КМ1 ] I YA1 Q 1 :2 ( Q V-3 YA1 I rv . HA1 / Q1:3 I ^H A 1 a) SAZ SAZ Номера контактов ГА1 __ ^ ___ Номера, контактов 0 о •о •эI +- 1 2 3 9 S 6 1 X X X 3 г 4 5 Б 7 8 9 10 О io -У + о 1 X S) При отключении выключателя от действия з а щ и т ы (т. е. когда к переключателю н е п р и к а с а ю т с я ) через контакт Q 1 : 3 (он замкнут) сирена включает я. Чтобы ее отклю чить, 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 пе реключатель SA1 показан с фиксатором (т. е. по способу, подробно рассмотренному на рис. 2.44,в ). Кроме того, линия 0 не раздвоена (как сделано на рис. 2.45,а и в ) , поэтому точку в цепи сирены пришлось поместить не на штри ховой линии 0 (что исказило бы смысл схемы), а н а д линией. Несмотря на множество различных исполне ний переключателей, среди них может не ока заться такого, какой нужен для схемы на рис. 2.45,а. В этих случаях неопытные люди за- Рис. 2.45. Необходимая схема переключений мо жет быть создана путем использования в одной цепи не одной, а двух секций переключателя. К упражнению 2.19 нимаются переделкой имеющегося переключа теля под "свою схему”, а опытные не портят переключатель, а соединяют последовательно (а иногда параллельно) два контакта и добива ются, таким образом, необходимого результата. Пример приведен на рис. 2.45,в, где один кон такт в цепи сирены на рис. 2.45,а заменен двумя контактами на рис. 2.45.в, но они соединены последовательно. Ответить на вопросы. 1. Соответствуют ли друг другу схема переключателя SA J на рис. 2.45,а и диаграмма переключений на рис. 2.45,г? Схема переключателя SA2 на рис. 2.45,в и диаграмма переключений на рис. 2.45,6? 2. Доказать, что цепь сирены на рис. 2.45,в подготовлена только в положении "Включено’ , рассмотрев сначала 92 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем А В С. N о1 I о 2 -о J I ♦ Л О 4 а, © ^Н а, Ш -о 5 -о В Ш -о 7 -о 8 Г -о 3 И - о 10 © ©^Ф © © - о 11 -о 12 I а) 9 Номера —155° / + 50° Ш к7~ ? — -5 0 °^ Н + 45°у ■■ ? т V\9 5 -0■?■ ■ 0° М в) Рис. 2.46. ? г) сек ции контактов Л П I 1 2 Л 3 4 т 5 6 TY 7 8 Y 9 10 Ш 11 12 Вольтметровый переключатель. К упражнению 2.20 схему, а затем диаграмму переключений. 3. Объяс нить, благодаря чему при отключении с помощью переключателя (а не от защиты) сирена молчит? 4. Чем объясняется, что при включении выключа теля сирена может на мгновение включиться? 5. На рис. 2.45,6 точка нарисована над линией 0, а на рис. 2.45,а и в линия 0 ’’раздвоена” . Случай но ли ее ’’раздвоение” или же оно имеет какойлибо смысл? 6. На диаграмме переключений SA1 +90° Л X п +45” Л п X X 0° л п - 4 5 ° - 30° -13 5° Л п л X X X X п Л П X X X X изображен возврат (стрелки), а на диаграмме SA2 показан фиксатор. Нет ли здесь ошибки? Ответы 1. Соответствуют (ср. положение жирных точек на схемах с крестами на диаграммах). 2. В позиции + 45° замкнут контакт сек ции между выводами 7-8, но между вывода ми 9-10 разомкнут. В позиции ’’Включено” зам к нуты контакты к а к между выводами 7-8, так и 2.7. Вык ночатели, переключатели, предохранители, разрядники между выводами 9-10. В позиции "Отключено” контакт между выводами 9 -1 0 замкнут, но меж ду выводами 7-8 разомкнут. Иными словами, цепь сирены подготовлена только в позиции "Включено”, что и требуется. 3. При отключении с помощью переключателя раньше размыкается его контакт в цепи сирены и только после этого замыкается контакт Q 1 :3 . 4. На включение выключателя требуется не которое время. Следовательно, контакт Q1 :3 размыкается не сразу после того, как переклю чатель будет повернут в пол( жение "Включить” . 5. ’’Раздвоение” линии, т. е. 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. 6. Диаграмма на рис. 2.45,а соответствует изображению пружинного возврата, а на рис. 2.45,в - обозначению фиксирующего меха низма: ошибки нет. Упражнение 2.20 Рассмотрим включение вольтметра V, кото рым с помощью переключателя можно измерять фазные и линейные напряжения. Ответить на вопросы. 1. К ак обозначены сек ции, из которых набран переключатель? 2. Что обозначено буквами а и б? 3. Что должно быть написано на табличках, которые изображены на рис. 2.46.е зелеными прямоугольниками? Ответы 1. Секции обозначены римскими цифрами I-V I. 2. Б уква а - общая точка (перемычка), с ко торой могут, в соответствии с таблицей, соеди няться контакты, присоединенные к выво дам 1 —6. Общая точка 6 относится к контактам с выводами 7—12. 3. В табличках должны быть написаны следую щие обозначения фаз (А , В, С) и нейтрали N: + 90° А -В - +45° А -С ; 0 В -С ; - 4 5 ° A - N - - 9 0 ° B -N ; - 1 3 5 ° C -N . П редохранит ели и р а зр я д н и к и Как предохранители, так и разрядники предохраняют электроустановки от повреж дений. Предохранители отключают место, в котором возникло короткое замыкание, а в некоторых случаях, например в сетях освещения, предохраняют также электро установки от перегрузки. Разрядники за щищают изоляцию электроустановок от разрушения перенапряжениями в одних слу чаях внешними, например грозовыми, а в других — внутренними, возникающими внутри самой электроустановки в процессе коммутации; такие перенапряжения назы вают коммутационными. Предохранители. На рис. 2.47,а приве дено о б щ е е о б о з н а ч е н и е 7 пре дохранителя, т. е. такое обозначение, кото рое можно применять в любом случае. Если же требуется подчеркнуть особые свойства, то используют обозначения 2 и 3 — инер ционно-плавкий предохранитель, 4 или 5 — тугоплавкий, 6 — быстродействующий. Быстродействующими предохранителями защищают, например, полупроводниковые выпрямители выпрямительных установок. В устройствах связи из-за того, что ли нии длинные и сечение проводников мало, значение тока КЗ сильно ограничено. По этому применение обычных предохраните лей оказывается невозможным; их при ходится заменять термическими предохра нительными катушками 7. Термические катушки могут использоваться и в устрой ствах сигнализации, осуществляемых мно гожильными кабелями связи на большом расстоянии. Для уменьшения размеров распредели тельных щитов иногда конструктивно со вмещают предохранитель либо с выключа телем, либо с разъединителем. Обозначе ния выключателя-предохранителя и разъединителя-предохранителя приведены на рис. 2.56, поз. 46 и 22 соответственно. 94 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем 2.8. Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы. Измерительные приборы Разрядники. Общее обозначение двух электродного искрового промежутка 8 по казано на рис. 2.47,б. Там же приведено о б щ е е о б о з н а ч е н и е разрядни ка 11. Если нужно уточнить его тип, то применяют обозначения: 9 — разрядник шаровой; 10 — роговой; 12 — трубчатый; 13 — вентильный (отмененное обозначе ние 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 наруше нии изоляции между обмотками высшего и низшего напряжений трансформатора, применяют п р о б и в н ы е предохра нители 15. Пробивной предохранитель включают между нейтралью обмотки низ шего 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. Трансформаторы тока (рис. 2.48) могут быть изображены либо в форме I (обозна чения 1, 3, 5, 7, 9), либо в форме II (2, 4, 6, 8, 10, 11). В любом случае первичную обмотку изображает черта с жирными точ ками — выводами. Без обозначения вы водов первичная обмотка трансформатора тока ’’слилась” бы с изображением прово да, в который она включена. Так, напри мер, без обозначения выводов невозможно было бы понять, что в желтую фазу на рис. 2 51, который подробно рассмотрен ниже, включены три трансформатора тока — 9 ,1 2 к 18. Если необходимо, то показывают магнитопровод (на рис. 2.48, поз. 6, 10, 15 — зеленые линии). Итак, на рис. 2.48: 1 или 2 — трансфор матор тока с одной вторичной обмоткой — магнитопровод не показан, так как совер шенно очевидно, что они один; 3 или 4 — трансформатор тока шинный нулевой по следовательности с катушкой подмагничивания (черная); 5 или 6 — трансформатор тока с одним магнитопроводом и двумя вторичными обмотками; 7 или 8 — транс форматор тока быстронасыщаюгцийся, 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 (10). При наличии нескольких магнитопроводов их допускается не изображать (11). Трансформаторы напряжения обозна чают так же, как силовые трансформаторы. Так, на рис. 2.48 13 — двухобмоточный трансформатор в однолинейном, а 14 — в многолинейном обозначениях. Но эти обозначения не всегда удобны. В них, 2.8. Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы. например, невозможно показать распро страненное соединение двух трансформато ров в открытый треугольник. В этом случае необходимо применить обозначение 15. Пример его использования иллюстрирует рис. 2.51, где в открытый треугольник соединены трансформаторы напряже ния 6 и 7. Шунты применяются при изменении силы постоянного тока. Если шунт находится внутри прибора (а он всегда есть), то его отдельно не показывают, так как он явля ется частью прибора. Но в ы н о с н о й ш у н т , необходимый при измерении больших токов, на схемах надо показы вать, используя обозначение 12 (рис. 2.48). Заметьте, никаких точек (выводов шунта) изображать не надо. Добавочные резисторы 16 (рис. 2.48) изображают так же, как резистор постоян ный Это обозначение необходимо, чтобы показать в н е ш н и й добавочный рези стор к вольтметру, осциллографическому гальванометру напряжения, лампе, одним словом, во всех случаях, когда напряже ние сети выше напряжения, на которое рассчитан прибор (лампа). Измерительные приборы в схемах пока зывают более или менее подробно. Обычно 95 Рис. 2.48. Измерительные трансформаторы, шун ты, добавочные резисторы ограничиваются обозначениями очертаний, которые подчеркивают: 1 — прибор пока зывающий; 2 — регистрирующий; 3 - ин тегрирующий (счетчик), 4 — показываю щий и регистрирующий (рис. 2.49,а). В изображения вписывают б у к в е н н ы е о б о з н а ч е н и я единиц измерения или измеряемых величин Например, на рис. 2.49,б'. 6 —показывающий амперметр; 7 — регистрирующий вольтметр; 8 — счет чик ватт-часов; 9 — счетчик вольт-амперчасов реактивных. Если нужно указать х а р а к т е р и с т и к у о т с ч е т н о г о у с т р о й с т в а при бора, то в его обозначение вписывают так называемый классифицирующий символ. Например, на рис. 2.49,а 5 — это вольт метр ( V) с цифровым отсчетом, а на рис. 2.49,6 10 - регистрирующий (квад рат) и показывающий (окружность) ам перметр (А ) с непрерывной регистрацией. Иногда целесообразно изображать о бм о т к и приборов. Тогда для токовых обмоток используют обозначения, приве денные на рис. 2.49,в, а для обмоток на пряжения — на рис. 2.49,г. Здесь 11 — об мотка токовая (две полуокружности), 96 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.49. Система построения обозначений услов ных графических измерительных приборов а 16 — обмотка напряжения — три полу окружности; 12 (17) — обмотка секцио нированная с отводами; 13 (18) —обмотка секционированная переключаемая (стрел ка). Обратите внимание: обозначения в ви де полуокружностей применяют т о л ь к о в схемах, в ы п о л н я е м ы х раз не с е н н ы м с п о с о б о м . В примере 21 на рис. 2.49,д к трансформатору тока ТА1 присоединены токовые обмотки ампермет ра А и ваттметра W, а к желтой и к крас ным фазам — обмотка напряжения ватт метра W. Если нужно изобразить в з а и м н о е р а с п о л о ж е н и е о б м о т о к , то в контур прибора (его рисуют крупнее) помещают изображение измерительного ме ханизма. И з м е р и т е л ь н ы й м е х а н и з м обозначают окружностью, пере черкнутой линиями. Толстая линия — то ковая обмотка, тонкая — обмотка напря жения. 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 обозначе ние. Таким образом, 15 — амперметр, а 20 — вольтметр. Важные замечания. 1. Обозначения 15 и 20 применять не следует, так как у ампер метра и вольтметра есть одна-единственная обмотка. Нужно пользоваться более про стыми обозначениями, например, 6 и 7. 2. В некоторых книгах, в том числе в учебниках, изображают не приборы, на пример 15, 20, 23 и 25, а только их изме рительные механизмы 14, 1 9 ,2 2 и 24 соот ветственно. Логометры (измерители отношений) не имеют возвратных пружин. Противодейст вующий момент в них создается электри ческим путем, поэтому даже в простейшем случае логометр имеет не одну, а две об 2.8. Измерительные трансформаторы, шунты, добавочные резисторы. мотки. При отсутствии тока стрелка исправ ного логометра может занимать любое по ложение, 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 вра щения (скорости) рукоятки. (Чем мед леннее вращают рукоятку, тем меньше ток, проходящий через рабочую обмотку, но в такой же мере уменьшается ток во вто рой обмотке, создающий противодействую щий момент. При быстром вращении руко ятки увеличиваются токи и в рабочей, и в противодействующей обмотках. Но в лю бом случае о т н о ш е н и е м о м е н т о в с о х р а н я е т с я практически не изменным.) Примеры обозначений тогометров даны на рис. 2.50,а, где 1 - омметр £2, 2 — ферродинамический частотомер Hz, 3 — элек тродинамический однофазный фазометр 97 Рис. 2.50. Логометры, гальванометр, синхроно скоп (а ), осциллоскопы и осциллографы (б) , датчики измеряемых неэлектрических вели чин (в) Гальванометры, синхроноскопы, осцил лоскопы и осциллографы. Обозначения гальванометра 4 и синхроноскопа 5 при ведены на рис. 2.50,а, а осциллоскопа 6 (для визуальных наблюдений) и осцилло графа 7 (для регистрации, т. е. для запи си) —на рис. 2.50,6. Осциллоскопы и осциллографы присо единяют с помощью осциллографических гальванометров тока или напряжения — обозначение 8 на рис. 2.50,6 и мгновенной мощности 9. Отмененные обозначения 10 vi 11 обведены волнистой линией. Заметим, что осциллографические гальванометры раньше называли шлейфами. Датчики измеряемых иеэлектрических величин (другой термин — первичные из мерительные преобразователи) в общем случае изображают по 12 см. рис. 2.50,в). 98 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.51. Применение обозначений измерительных приборов. К упражнению 2.21 2.9. Сигнальные приборы, лампы, фотоэлементы, сельсины Это обозначение может быть конкретизи ровано. Например, 13 - гатчик температу ры, на что указывает буква t ° , 14 — дат чик, преобразующий давление р в пропор циональный его значению ток 1 и т. п. Естественно, что датчик должен быть присоединен. Следовательно, нужно изо бразить провода. В качестве примера на рис. 2.50,в показаны терморегулятор 15 с термопреобразователем (термопарой) ВК1 и выходом на катушку реле К1. Обо значение этого датчика разделено диаго налью на две части. В верхней написана буква t° (температура), а в нижней по казан знак, характеризующий ступенча тое 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 1, выключателя 5, трансфор матора 22, выпрямителя 31, выключателей авто матических 23 и 36. Ответить на вопросы. 1. Какие измерительные трансформаторы напряжения изображены на схе ме, к ак они соединены и защищены? Для чего заземлена общая точка их вторичных обмоток? 2. Какие приборы присоединены к трансформа торам напряжения? 3 Какие измерительные трансформаторы тока изображены на схеме, что к ним присоединено? 4. Почему амперметр 13 присоединен ко вторичной обмотке трансформа тора тока, а амперметр 27 к шунту 241 5. Почему вольтметр 16 присоединен без добавочного рези стора, а вольтметр 34 через добавочный рези стор 321 6. К акие осциллографические гальвано метры изображены на схеме и к ак они вклю чены? 99 ки вторичных обмоток — мера электробезопас ности. 2. Вольтметр 16, счетчик киловатт-часов ( k Wh) 15, осциллографический гальванометр 28, реле напряжения ( U) 33. 3. Шинный трансформатор тока 2 или 3 нуле вой последовательности с катушкой подмагничивания, питающий катушку реле 4. Включение ка тушки подмагничивания не показано. Быстронасыщающийся трансформатор тока 9 (или 8 ), питающий катуш ку токового реле 10. Транс форматор тока 12 (или 11) с одной вторичной обмоткой, к которой присоединен амперметр 13. Трансформаторы тока 17 и 18 (или 20, или 21) 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. 4. Амперметр 13 измеряет силу переменного тока, амперметр 27 —постоянного. 5. Добавочный резистор вольтметра 16 нахо дится внутри прибора. Напряжение, на которое рассчитан показывающий и регистрирующий вольтметр 34 или '3 5 с непрерывной записью, меньше напряжения сети, в которую он включен, поэтому и потребовался добавочный резистор 32. 6. Осциллографический гальванометр 25 мгно венной мощности, токовая обмотка которого введена в рассечку провода (понятно, не непо средственно, а через встроенный шунт, но его не показываю т), а обмотка напряжения - через добавочный резистор 30. Гальванометр тока 26. Гальванометр напряжения 28 с добавочным ре зистором 29 2.9. Сигнальные приборы, лампы, фотоэлементы, сельсины С игнальн ы е п риб оры , л а м п ы , фотоэлементы Сигнальные приборы. На рис. 2.52,а показаны общее обозначение звонка 7; звонки: постоянного тока 2 ; переменного Ответы тока 3; одноударный звонок 4 ; зуммер 5; сирена 6 ; гудок, сигнальный рожок 7; ревун 8. 1. Однофазные трансформаторы напряжения 6 Лампы накаливания (рис. 2.52,6). Об и 7 соединены в открытый треугольник и защи щее обозначение ламп накаливания осветищены предохранителями. Заземление общей точ Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем 100 9 f t 1 2 J ¥ 7 8 f t ,) 5 ' I Б )СБ 12 5) Ф ■©■ ФI фГ Т п Л В) 13 Рис. 2.52. ^ 15 11В , Сигнальные приборы, лампы, фото элементы тельной и сигнальной 9 или 10. Здесь крест обозначает видимое излучение. Если нужно подчеркнуть, что излучение инфракрасное, то рядом с изображением лампы пишут 1R (не показано). О б р а т и т е в н и м а н и е : по отме ненному стандарту в изображении сигналь ных ламп секторы допускалось зачернять (см. обозначение 11). В настоящее время их не зачерняют. Но если нужно указать ц в е т л а м п ы , то используют надписи: С2 — красный, С4 — желтый, С5 — зеленый, С6 — синий, С9 • белый. Следовательно, на рис. 2.52,6 лампа 12 синего цвета, так как рядом с ее изображением написано Сб. Газоразрядные лампы. Примеры обозна чений газоразрядных ламп даны на рис. 2.52,в и д. Здесь: 13 — лампа тлею щего разряда (неоновая лампа), а 14 — пу скатель (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. О б р а т и т е в н и м а н и е : по отмененному стандарту точку распола гали иначе (ср. современное обозначение 17 с отмененным 18). На рис. 2.52,д даны примеры обозначе ний газоразрядных ламп с простыми элек тродами (черта анод, кружок — катод). Здесь: 20 — лампа высокого давления (на что указывают две точки) ультрафиолето вого излучения, обозначенного буквами UV, а 21 — лампа сверхвысокого давления (три точки) с флуоресценцией —буквы FL. В обозначениях ламп могут встретиться буквы, характеризующие газовое наполне ние: Ne — неон; Хе —ксенон; Na —натрий; Hg —ртуть; I —иод. На рис. 2.52,д. поз. 19 дан пример вклю чения осветительной газоразрядной лам пы 17 с пускателем 14, где LL1 —дроссель. Фотоэлементы электронный 15 и ион ный 16 обозначают, как показано на рис. 2.52,г. С ельсины Общее обозначение 1 сельсина дано на рис. 2.53,а. Заметьте: концентрические окружности в данном случае н е я в л я ются о б о з н а ч е н и я м и ротора и статора. Для конкретных типов сельсинов вме сто знаков Z Z вписывают так называемые классифицирующие символы, где п е р в а я б у к в а С означает управление; Т — угол поворота; R — решающее уст 101 2.10. Усилители, стабилизаторы ройство. В т о р а я б у к в а : Д —диффе ренциальный; R — приемник; Т — преоб разователь; X — датчик; В — с поворотной статорной обмоткой. Следовательно, на рис. 2.53,а 2 — это датчик (Л"), а 3 — при емник (R ) угла поворота (Г ); они соеди нены трехпроводной линией связи, т. е. тремя проводниками. Сельсины могут иметь контактные коль ца — это контактные сельсины, но могут и не иметь колец. Сельсины без контактных колец назы ваются бесконтактными. Сельсины могут изображаться в двух формах — I и II. Обозначения контактных сельсинов ил люстрируют рис. 2.53,6 и в. Сельсин-датчик расположен, например, слева, а сельсин-приемник — справа. Так, на рис. 2.53,6 обмотка возбуждения распо ложена на статоре, а трехфазная обмотка синхронизации, соединенная в звезду, нахо дится в пазах, равномерно распределенных по окружности ротора. Для вывода ее кон цов ротор имеет три контактных кольца. На рис. 2.53,6 4 — обозначение в форме I, 5 — в форме И. На рис. 2.53,в показаны сельсины, у ко торых однофазные обмотки возбуждения расположены на явно выраженных полю сах роторов, а трехфазные обмотки син хронизации соединены в звезду и располо жены в пазах окружностей статоров. Обо значение 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, изо бражен в середине схемы. Он соединен с двумя датчиками 8 и 10 (передача А слева, передача Б справа). Угол поворота дифференциально го сельсина соответствует р а з н о с т и углов, на которые повернуты роторы датчиков. Рис. 2.53. Сельсины 2.10. Усилители, стабилизаторы У силит ели В электроустановках широко применя ются различные усилители. Рассмотрим обо значения условные графические наиболее распространенных из них. Усилители электромашинные с попереч ным потоком и несколькими, например тремя, обмотками управления обозначают по I , а с продольным потоком — по 2, как показано на рис. 2.54,д. Усилители ламповые. Основа усилителя лампового — трехэлектродная лампа 102 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.54. Усилители (триод): 3 — прямого накала и 4 — кос венного накала (рис. 2.54,6). Обозначения составлены из сочетаний обозначений: Б баллона электровакуумного прибора, А анода, К — катода, С — сетки и П — подо гревателя. Усилители магнитные (рис. 2.54,в) со стоят из рабочих и управляющих обмоток и магнитопроводов. Обмотку 5 обозначают полуокружностями, количество и направле ние выводов которых не устанавливается. Жирная точка указывает начало обмотки. Однако прн изображении усилителей р а з н е с е н н ы м способом рабочую обмот ку 6 изображают двумя, а управляю щую 7 — тремя полуокружностями. О б- р а т и т е в н и м а н и е : отмененный в настоящее время стандарт допускал ра бочую обмотку изображать в 2—3 раза тол ще, чем управляющую. Магнитопровод 8 — ломаная черта. Она должна пересекать изображение обмоток. Заметьте, по отмененному стандарту для магнитопровода магнитного усилителя спе циального обозначения не было; его изо бражали чертой, т. е. так же, как магнито провод трансформатора. Если нужно отразить х а р а к т е р н а м а г н и ч и в а н и я , то применяют обозначения 9 к 10. Обозначение 9 указы вает на прямоугольную петлю гистерезиса, 10 — на непрямоугольную. Общее обозначение усилителя магнит ного — 11. Это обозначение новое. 2.10. Усилители, стабилизаторы Рассмотрим типичные 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 прямо угольной петлей гистерезиса. Третий при мер — 14 — усилитель трехфазный с тремя рабочими и четырьмя управляющими об мотками. Каждая рабочая обмотка охва тывает 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 оди наковым типом проводимости, а средняя — противоположной проводимостью. Транзи сторы, у которых крайние области обла дают электронной проводимостью, а сред няя — дырочной, являются транзисторами W/W-типа (в ряде книг тип проводимости обозначают не прописными W и Р, как в ГОСТ на обозначения условные графиче ские, а строчными буквами р и и ). Тран зисторы, у которых крайние области обла дают дырочной, а средняя электронной про водимостями, являются транзисторами /WP-типа. Полярности включения транзи сторов NPN и PNP р а з л и ч н ы . Смежные области, отделенные друг от друга WP-переходами, называются эмитте ром, базой и коллектором. Э м и т т е р — область, испускающая (эмиттирующая) носители зарядов (элек тронов в транзисторе WPV)-; к о л л е к т о р — область, собирающая носители за рядов; б а з а — средняя область, осно вание. Элементы полупроводниковых прибо ров: 15 — область между проводниковы 103 ми слоями с различной электропровод ностью; 16 - Р-эмиттер с W-областью; 17 — W-эмиттер с P-областью (рис. 2.54,г). Кор пус транзистора — окружность — допуска ется не изображать, если смысл изображе ния не меняется и если корпус не исполь зуется для электрического соединения. Рассмотрим примеры. 20 — транзистор типа PWP, 22 — типа WPW. Сравнивая 20 и 21, видим, что транзисторы допускается показывать в зеркальном изображении. Упрощенные обозначения любых усили телей иллюстрирует рис. 2.54,д. Усилитель обозначен прямоугольником, в который вписан треугольник — 18 или знак ’’боль ше” — 19. В обозначение усилителя с по вышенной нагрузочной способностью впи сывают два треугольника с> с> или два зна ка » (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 принци пах построения обозначений элементов, выполняющих физические преобразования сигналов, приведены в § 2.12. Там же рас смотрены обозначения специальных усили телей (суммирующих, интегрирующих, дифференцирующих) для аналоговых и ана лого-цифровых вычислительных машин. Стабилизаторы Многие электротехнические устройства требуют поддержания напряжения на задан ном уровне с небольшими отклонениями, т. е. его стабилизации. Общеизвестный при мер — телевизор. Есть и другие причины, требующие стабилизации напряжения, а иногда и тока. Так, при повышенном на пряжении резко снижается срок службы многих изделий. Другой пример: измене ния напряжения изменяют характеристики 104 I лава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.55. Стабилизаторы полупроводниковых приборов, что может расстроить работу ответственных устройств автоматики и вычислительной техники. На конец, в устройствах контроля технологи ческих параметров часто значение контро лируемого параметра преобразуется в про порциональное ему напряжение, которое за тем с р а в н и в а е т с я с опорным напря жением. Ясно, что опорное напряжение не должно изменяться. Можно привести и дру гие очень важные причины, требующие ста билизации напряжения. Стабилизация достигается многими спо собами. Здесь рассматриваются обозначения в схемах наиболее употребительных стаби лизаторов. Стабилизатор феррорезонансный (рис. 2.55,а) может быть обозначен так же, как трансформатор 1 с нелинейным регу лированием. Кроме того, его позиционное обозначение укажет на то, что это стаби лизатор. Если же есть причины, чтобы показать более подробно внутренние соединения, то это может быть сделано, например, так, как показано на рис. 2.55,а, поз. 2. Здесь изо бражены два трансформатора, первичные обмотки которых соединены последова тельно (точки, обозначающие начала обмо ток, расположены с одной стороны), а вто ричные обмотки — встречно (точки распо ложены с разных сторон). Кроме того, обозначено нелинейное регулирование -ломаная красная черта. Стабилизаторы полупроводниковые — стабилитроны (диоды лавинные выпрями тельные) односторонний 3 и двусторон ний 4 (рис. 2.55,6). Стабилизатор ионный (стабилитрон) по казан на рис. 2.55,в. Здесь А — анод, К катод, Г — обозначение газового напол нения. Упрощенные изображения любых ста билизаторов иллюстрирует рис. 2.55,г , где 6 — стабилизатор (буквы ST, перед кото рыми нарисована звездочка), 7 — стабили затор напряжения, на что указывает бук ва U, 8 — стабилизатор тока (2). Обратите внимание: звездочка ( * ) перед буквенным обозначением указывает на то, что стабили затор является нелогическим элементом (подробнее см. § 2 . 12 ). К прямоугольнику подводят столько проводов, сколько требуется в каждом конкретном случае. 2.11. Аппаратура распределительных устройств На рис. 2.56 приведена однолинейная схема с примерами изображений наиболее распространенной аппаратуры распредели тельных устройств. Некоторые характерные участки схемы показаны в трехлинейных обозначениях. Устаревшие, но распростра ненные обозначения обведены синей вол нистой линией. Обратим внимание читате лей на то, что схема явно неправдоподобна, хотя ошибок в ней нет. Дело в том, что она J.l 1. Аппаратура распределительных устройств преследует единственную цель — сопоста вить условные обозначения разнотипной аппаратуры и показать, как ее можно изо бражать. Поэтому собраны разнообразные сочетания аппаратов, а чтобы не загромож дать схему и не отвлекать внимание чита телей от рассматриваемого вопроса, неко торые разъединители, заземления и т. п. опущены. Кроме того, одно и то же пока зано разными способами, например в зер кальном изображении, чего в настоящих схемах не делают. Итак, подстанция А получает питание по вводу 35 кВ (рис. 2.56,д). Рассматривая схему начиная с ввода, видим заземляю щий разъединитель 2 , ножи которого при соединены к ’’земле” 1, и линейный разъединитель 3. Линейный и заземляю щий разъединители одновременно включать нельзя, поэтому они взаимно сблокирова ны. Но блокировка на схеме не показана. Дело в том, что блокировку между разъеди нителями иногда изображают штриховой линией. Но это не совсем строго, так как штриховая линия указывает на механиче скую связь, т. е. совместное управление, а в данном случае имеет место не совмест ное управление, а его противоположность, а именно запрет совместного управления. Далее следуют: отделитель 4 односто роннего действия, короткоразмыкатель 5, вентильный разрядник 6. З а м е т ь т е : обозначение вентильного разрядника изме нилось. Старое обозначение обведено синей волнистой линией. При срабатывании за щиты трансформатора 7 или шин подстан ции А автоматически включается короткозамыкатель и через свой корпус создает искусственное короткое замыкание между двумя фазами и ’’землей”, что отчетливо видно в многолинейном изображении. В ре зультате короткого замыкания отключается выключатель, через который получает пита ние ввод 35 кВ с другой подстанции. Двухобмоточный трансформатор 7 (об мотки которого соедине ы в звезду и тре 105 угольник) со стороны 10 кВ присоединен через трехполюсный выключатель 10 высо кого напряжения масляный, электромагнит ный или любого другого исполнения —обо значение выключателя от этого не изменя ется. Выключатели 10, 12 к 13, трансформа тор напряжения 8 с предохранителем 9 смонтированы на выкатных тележках. На это указывает обозначение 11 разъемного соединения. О б р а т и т е в н и м а н и е : многолинейное обозначение разъемного со единения изменилось; отмененное обозначе ние обведено синей волнистой линией. Обмотки трансформатора напряжения со единены в звезду с выведенными нейтраль ными точками. Нейтральные точки зазем лены. В линию № 1 с выключателем 12 введен реактор 14. Подстанция А через выключатель 13 по кабелю 16 питает подстанцию Б. Кабель ная муфта изображена треугольником 15. На рис. 2.56,6 видны кабель 16, зазем ляющий разъединитель 17, линейный 19 и шинный 23 разъединители, выключатель 20 и две секции шин I к II с секционными разъединителями 27 и 28. К шинам секции I присоединены: зазем ляющий разъединитель 26, разъединителипредохранители 22 и 29 линий № 2 и № 5 соответственно и трансформатор 37. Транс форматор со стороны высшего напряжения защищен предохранителями 33 и присоеди нен через выключатель-разъединитель 30. Нейтраль обмотки низшего напряжения (380/220 В) глухо заземлена, и к ней присоединена нейтральная шина N. В фаз ные провода введен выключатель автома тический 42. От шин 380/220 В отходят линии № 6—9. Трехпроводная линия № 6 имеет выключа тель 41 и защищена предохранителями 36. Четырехпроводная линия № 7 (три фазы и нейтральный провод) защищена выключате лем автоматическим 44. Линия № 8 четырех проводная с выключателем 45 и предохра- Рис. 2.56. Аппаратура распределительных устройств 2.Х I. Аппаратура распределительных устройств нителями 48 в фазных проводах. Линия № 9 четырехпроводная с выключателемпредохранителем 46. О б р а т и т е в н и м а н и е : в четырехпроводных линиях коммутационные и защитные аппараты введены только в фазные провода. Ней тральные (по старой терминологии ’’нуле вые”) провода непосредственно присоеди нены к нейтральной шине V. Вольтметр 35 присоединен через предо хранитель 40. К секции / / шин 10 кВ присоединены линии № 3 и 4, разрядник 32 и трансфор матор 38. Линия № 3 со сдвоенным реак тором 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 автома тическим 43. Нейтральная точка обмотки НН присоединена к ’’земле” через пробив ной предохранитель 39. Линия № 10 присоединена через четырех полюсный рубильник 47, но предохраните ли 49 введены только в фазные провода. Важное замечание. На рис. 2.56 все коммутационные аппараты (выключатели, разъединители) показаны в отключенном положении. В отключенном положении по казаны также заземляющие разъединители, короткозамыкатели и отделители, хотя во многих проектах и даже в книгах по уста новившейся традиции их иногда изобра жают во включенном положении. Но это отступление от общего правила необхо димо оговорить на чертеже. Однако на о п е р а т и в н ы х с х е м а х , т. е на таких схемах, которыми пользуется оперативный персонал, напри мер дежурные диспетчеры, дежурные по сетевым районам и т. п. а также в схемах, которые служат для расчета режимов, т. е. в о б о с н о в а н н ы х с л у ч а я х , ком мутационные аппараты изображают в рабо 107 чем положении для выбранного, например для рабочего, режима. Пример оперативной схемы дан ниже при рассмотрении упраж нения 2.23. Упражнение 2.22 Ответить на вопросы. 1. На рис. 2.56,а показа ны короткозамыкатель 5 и отделитель 4. В стан дарте таких обозначений нет. Можно ли на этом основании считать, что эти обозначения противо речат стандарту? 2. Обозначений выключателей высокого напряжения 10, 12 и 13, а также ка бельной 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,<5 у изобра жения шин секции / нет надписей, у шин секции II написано только ” 10 кВ” , а надпись ”3 опуще на? 6 Ножи разъединителя 26 направлены вниз, а разъединителя 27 — вверх. Аналогично ножи разъединителя 23 направлены влево, а разъеди нителя 24 —вправо. Не является ли такой разно бой 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 411 Почему такой окружности нет в обозначении 451 9. Что обозначают красные черточки, пересекающие обозначения шин н про водов? 10. Почему на линии № 8 над изображе нием предохранителей три черточки, а внизу, на отходящей линии — четыре? 11. Линия № 7 ка бельная или воздушная? 12. Что обозначают две параллельные красные линии в трехлинейном обозначении выключателя-предохранителя 461 13. Сколько предохранителей 48: один, два, три или четыре? 14. Рассматривая в линии № 9 узел, обведенный круж ком, объясните, правильно ли он выполнен. 15. К ак надо понимать "обход предохранителя” в линии N- 10? Сколько полюсов у выключателя 471 Не противоречит ли это об щему правилу, запрещающему вводить комму тационные аппараты в нейтральный провод? 16. У изображения трансформатора 37 есть над пись Т2. Чем она является? 17. У изображения трансформатора 38 есть надпись ” 100 кВ-А, 10/0,23 - 0,13 кВ”. К ак ее расшифровать и не противоречит ли она надшей у шин ”220/127 В”? Допустимо ли непосредственно на схемах указы вать параметры ее элементов, в нашем примере 108 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем номинальные данные трансформатора? 18. Можно ли по обозначению 32 судить о типе разрядника? Ответы 1. Обозначения короткозамыкателя 5 и отде лителя 4 построены по системе, предусмотрен ной стандартом, т. е. к ак сочетание двух стан дартных обозначений — обозначения разъедини теля и одностороннего направленного движения (красная стрелка). Следовательно, обозначения короткозамыкателя и отделителя не противоре чат стандарту и не требуют дополнительных пояснений. 2. Обозначение выключателя высокого на пряжения (квадрат) установлено "Указаниями методическими по применению государственных стандартов ЕСКД в электрических схемах ком плектных устройств и схемах технологического контроля н автоматики энергетических объек тов”. Обозначение кабельной муфты соответст вует стандарту СЭВ (СТ СЭВ 160—75). 3. Выключатели отключены. Однако на опе ративных схемах, а также на схемах, отражаю щих выбранный для расчета режим (см. упраж нение 2.23), изображения отключенных выклю чателей зачерняют. 4. Три шины (3) переменного тока ( ~ ) , линейное напряжение 10 кВ. 5. И без надписей все ясно, а надпись 10 кВ и три черточки лишние. Действительно, подстан ция Б получает питание от шин подстанции А , значит род тока, число шин и напряжение на обеих подстанциях одинаковы. 6. Коммутационные аппараты можно изобра жать к ак угодно, смысл от этого не изменяется. Но в практических схемах стараются избежать разнобоя в расположении изображений. 7. Черная окружность обязательна. Именно она отличает изображение выключателя-разъеди нителя от обозначения просто разъединителя. Красная окружность не обязательна. Здесь она указывает, что допустимо изображать коммута ционные аппараты тремя равноценными спосо бами, а именно: без кружка в "условном шар нире”, с круж ком, н точкой (см. выше поясне ния к рис. 2.27,6 и в ) . 8. В изображении выключателя 41 красная окружность подчеркивает отсутствие самовоз врата, что характерно для аппаратов с ручным приводом. Но при изображении выключателей 45 н 47 этой окружности нет, так к ак и без нее оче видно, что контакты выключателей самовозврата не имеют. 9. Число проводов (ш ин). 10. К предохранителям 48 подходят три про вода (три ф азы ), а в линию № 8 уходят четыре провода: три фазных и нейтральный. 11. Линия № 7 воздушная. Если бы она была кабельной, то была бы изображена кабельная муфта — треугольник (см., например, изобра жение кабельной линии 16). 12. Две параллельные линии изображают ме ханическую связь. 13. Три. На это указывают три черточки на изображении проводов, подходящих к изобра жению предохранителя. 14. Правильно. Точка — это присоединение одного провода к нейтральной шине /V, а в том месте, где точки нет, этот же провод графически сливается (но не соединяется!) с тремя фазными проводами. 15. В нейтральный провод предохранители вво дить нельзя, поэтому показан обход: провода раз ветвляются —три из них проходят через предохра нитель, а ниже предохранителя провода сливают ся. Есть, однако, случаи, когда в нейтральный провод вводят нож выключателя. Это не противо речит правилам при соблюдении следующих двух условий: а) нейтральный и фазный провода отключаются одним и тем же многополюсным выключателем; б) нейтральный провод не ис пользуется в качестве зануляющего. Три полюса. 16. Надпись 72 — позиционное обозначение трансформатора. 17. Надпись указывает номинальные данные трансформатора: 100 кВ-А, высшее напряжение 10 кВ, низшее линейное напряжение 230 В, фаз ное 133 В (округлено до 130 В). Напряжения 230/133 В относятся к трансформатору без на грузки. Напряжения 220/127 В, указанные у шин, — это номинальные напряжения сети и электроприемников, которые к ней присоедине ны. Следовательно, противоречий в надписях нет. Но правильнее было бы у трансформатора и у шин писать одно и то же. Указывать номи нальные данные электрооборудования можно, если они не загромождают схему. 18. Обозначение 32 — это общее обозначение разрядника, которое применимо в любом случае, но ничего не говорит о типе разрядника. Упражнение 2.23 На рис. 2.5 7 приведен фрагмент о п е р а т и в н о й с х е м ы подстанции. Схема отражает ре жим, принятый за нормальный. Изображения вы 2.12. Элементы цифровой техники 109 ключателей, которые в данном режиме отклю чены, зачернены. Руководствуясь этой схемой, ответить на во просы. 1. Не является ли нарушением стандарта изображение аппаратов в их рабочем положении? 2. Среди типов схем, перечисленных в стандарте, нет оперативной схемы На к ако м же основании такая схема выполнена? 3 Почему в условиях упражнения подчеркнуто, что зачернены отклю ченные выключатели, но не обусловлено, как различить включенные и отключенные разъеди нители? 4. Какие трансформаторы и через какие системы шин питают линии № 1 -5 ? 5. Соединены ли между собой обе системы шин? 6. Чем разли чаются схемы линий № 2 и 4? 7. Почему в схемах линий № 1 -5 не показаны линейные разъедини тели9 Ответы 1. 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 пра вило, а именно изображение схемы в нерабочем положении, имеет глубокий смысл, в чем чита тели убедятся, изучая приемы анализа схем. 2. Стандарт допускает выполнять любые до полнительные типы схем если они нужны, чтобы сообщить необходимые сведения. 3 По изображению выключателя (квадрат) нельзя без дополнительной условности судить о том, включен он нли отключен. Этой услов ностью в нашем случае является зачернсние изо бражения отключенного выключателя. Положе ние разъединителей непосредственно видно. 4. Трансформатор 77 через систему шин I питает линии № 1 и 3 - включены выключатели Q I.Q 4 и Q6 и "левые” по схеме шинные разъеди нители Трансформатор Т2 через систему шин II питает линию № 5 — включены выключатели Q2 и Q8 и "правые” по схеме разъединители. 5. Не соединены, так к ак выключатель Q3 отключен. Однако его схема "собрана” благодаря тому, что включены оба шинных разъединителя. 6. Схема линии № 2 "разобрана”, так как оба шинных разъединителя отключены. Схема линии № 4 "собрана” на систему шин II. Выключатели Q5 и Q 7 отключены. Рис. 2.57. Фрагмент оперативной схемы подстан ции. К упражнению 2.23 7. Линии № 1—5 тупиковые; по ним на пита щую подстанцию не может быть подано напряже ние, следовательно, линейные разъединители не нужны. 2 .1 2 . Э л ем ен ты ц и ф р о в о й техн и ки В предыдущих параграфах рассмотрены условные графические обозначения двига телей, трансформаторов, коммутационной аппаратуры, резисторов, конденсаторов и других устройств и изделий, хорошо знакомых читателям. Поэтому не было необходимости объяснять принцип дейст вия и приводить сведения об их особенно стях. В этом же параграфе читатели встре тятся с бесконтактными логическими эле ментами цифровой техники, специфика которой для широкого круга электромон теров и электротехников является новой. Это вынудило построить изложение не сколько иначе, чем было в предыдущих 110 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем параграфах, а именно предварить рассмот рение условных графических обозначений (УГО) краткими пояснениями основных понятий и терминологии. О сн о вн ы е с в е д е н и я Бесконтактные логические элементы первого поколения выполнялись из ди скретных компонентов (т. е. из раздель ных составных частей, например транзи сторов и других изделий) с помощью навесного монтажа на платах с печатным монтажом. Смонтированная плата помеще на в пластмассовый корпус и залита ком паундом. В настоящее время в основном применяют твердотельные интегральные микросхемы (ИМС). Но как бы ни были выполнены логиче ские элементы, они строятся по м о д у л ь н о м у принципу. Модуль представляет собой конструк тивно и функционально (подробнее см. ниже) законченное изделие, что дает воз можность набирать нужную схему из соче тания различных модулей, испытывать каж дый модуль отдельно, заменять неисправ ный модуль исправным и т. д. 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 циональный модуль. Он представляет собой законченный функциональный узел, собран ный на ячейках. Логические элементы являются двоич ными. Это значит, что в них используются входные (подаваемые на логический эле мент) и выходные (снимаемые с логиче ского элемента) сигналы т о л ь к о в двух крайних (предельных) с о с т о я н и я х . Иными словами, двоич ные логические элементы д и с к р е т н ы 1. Они выполняют (реализуют) только такие функции, при которых либо присутствует, либо отсутствует входной сигнал. Наличие сигнала характеризуется с ос т о я н и е м ’’логическая единица” (в дальнейшем 1 ) , а отсутствие сигнала — с о с т о я н и е м ’’логический нуль” (в даль нейшем 0 ). Заметим здесь же, что 1 и О это не числа, а обозначение состояний. Вместо слова сигнал часто говорят дво ичная переменная, а зависимость выход ного сигнала от входного, т. е. зависимость соответствующих двоичных переменных, на зывают функциональной. В алгебре логики (подробнее см. прило жение 2 ) одно состояние принимается за истинное и обозначается 1 , а другое состоя ние, ему противоположное, в этом случае является ложным и обозначается 0. На пример, если ”да” истинно ( 1 ) , то нет ложно (0). Если контакт замкнут, истин но ( 1) , то контакт разомкнут —ложно (0). Если ток проходит истинно (1), то отсут ствие тока ложно (0). Если намагничено 1, то размагничено 0 . Заметим, что одно и то же состояние в одном случае может быть п р и н я т о за истинное, а в другом его же принимают за ложное. Все зависит от того, какое в кон кретном случае принято соглашение. Напри мер, в соглашении п о л о ж и т е л ь н о й л о г и к и более положительное значение физической величины соответствует состоя нию 1. А в соглашении о т р и ц а т е л ь н о й л о г и к и оно же соответствует со стоянию 0 . Логические операции. Обозначение функций Любая электрическая схема логична. Это зна чит, что она выполняет (реализует) необходимые 1 От лат. diskretus —прерывистый, прерывный. Понятие дискретный противоположно понятию непрерывный. 2.12. Элементы цифровой техники 111 а ь И ИЛИ t5 у Ч ft) ts <Г> 4Г С Уг f J K , X: -о— (g )— ,, § * * Уе К1 НИ.. НИ К 1 :1 - 4 -— у? ^ н7 °H g )-4 X: 3; X: а: К 2:1 Ув еJ O а: О) £ 55 S' Е ча К1 Е к кг-1 v K2--Z KZ--3 о°( НЕТ У 5 fc> t НЕ ~ y i, У5 ^ ----------------- 0 — 0 К2-Ч- У н -о KV-Z — Питание операции (функционирует, действует) в точном соответствии с заданием. Если логика нарушит ся — схема либо откажет, либо будет работать неверно. Логическая операция (функция) выражает зависимость вы ходны х сигналов от входных. Элементарные логические схемы - элементы — реализуют основные логические операции И, ИЛИ, НЕ, а схема любой сложности представ ляет собой сочетание элементов. Подчеркнем, что одна и та же функция может осуществляться П итание 5) Рис 2.58. Примеры, иллюстрирующие содержание логических функций различными техническими средствами, например контактными реле, полупроводниковыми прибо рами, магнитными усилителями и т. д. Речь, ко нечно, идет только о принципиальной возмож ности реализации функции, но не о свойствах, которые определяются возможностями и осо бенностями используемых средств. Например, 112 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем релейные схемы срабатывают относительно мед ленно, а полупроводниковые — безынерционны и т. д. Количество входов и выходов вообще не огра ничено. Но элементарной считается схема с о д ним в ы х о д о м и любым числом входов. Наиболее наглядны схемы, построенные на ба зе электромагнитных реле. Рассмотрим их, обра тившись к рис. 2.5 8,с. На этом рисунке входы обозначены буквами х i —Хз; выходы —буквами У 1 ~У 1 1 - Катушки обозначены прописными (боль шими) буквами, а контакты теми же строчными (маленькими) буквами. Например, А — катушка, о и о — контакты. З а м е т ь т е : у замыкающих контактов буквы без черточек, у размыкающих с черточками а, Ь, с. Черточка — это знак и нв е р с и и (отрицания). Он указывает на то, что состояние размыкающего контакта всегда противоположно состоянию замыкающего. Ины ми словами, если замыкающий контакт замкнут, то размыкающий разомкнут. И наоборот: если размыкающий - замкнут, то замыкающий ра зомкнут. Сигналы воспринимаются лампами Н1 -Н 9 . Чтобы подать сигнал на вход схемы, надо включить катушки соответствующих реле с по мощью выключателей S 1 - S 3 . Теперь можно не отвлекаясь рассматривать схемы логических опе раций, т. е. таких операций, которые реализуют логические функции. Схема И. Чтобы включить лампу H I, надо подать питание на выход у i, т. е. в цепи лампы замкнуть и контакт а и контакт Ъ. Следовательно, надо подать питание на оба входа Xi и г 2, т. е. включить S1 и S2. Схему И называют также с х е м о й с о в п а д е н и я . В алгебре логики (см. приложение 2) операция И называется к о н ъ ю н к ц и е й , а бесконтактный логический элемент, реализующий функцию И , - к о н ъ ю н к т о р о м . Пример дан ниже на рис. 2.61,г. Схема ИЛИ. Чтобы включить лампу Н2, надо подать питание на выход у г- Для этого достаточно замкнуть или контакт о, или контакт Ъ, или оба контакта. Следовательно, для включения лампы нужно подать питание или на вход x i , или на вход х 2- Схему ИЛИ называют также с о б и р а т е л ь н о й с х е м о й . В алгебре логики опера ция ИЛИ называется д и з ъ ю н к ц и е й , а бес контактный логический элемент, реализующий функцию ИЛИ, — д и з ъ ю н к т о р о м , см. рис. 2.61,в. Схема Н И ...Н И . Чтобы на выходе у з бьи о напряжение, нужно не подавать питание ни на вход x i , ни на вход х 2, т. е. нужно не включать ни S1, ни S2. Схема НЕТ. Напряжение на выходе у$ будет лишь в том случае, если питание подано только на вход Х ь но не подано на вход х 2. Если же нужно исключить включение лампы Н4, то пита ние подают на вход х 2- В результате на выходе уц напряжения не будет независимо от того, есть лн оно на входе x t . Схему НЕТ называют также схемой запрета. Схема память. При включении S1 (сигнал подан на вход Х |) срабатывает и самоблокируется через собственный контакт K I : 1 реле К1. Его контакт K I : 2 подает питание на выход у 5. Выключатель S1 можно разомкнуть. Однако лампа Н5 останется включенной. Она как бы ’’запомнит” свое состояние. Чтобы погасить лам пу, достаточно подать питание на вход х 2. При этом реле В сработает, разомкнет контакт в цепи реле К ], реле К] возвратится и более не вклю чится до следующей подачи питания на вход Ху. Лампа погаснет. Схема НЕ. П ока на вход Хз питание не подано, реле С отпущено, лампа Нб горит, так как на выходе у а есть напряжение. Если подать питание на вход Хз (т. е. включить S 3) - лампа Нб по гаснет. Схему Н1 называют также с х е м о й о т р и ц а н и я или схемой инверсии. Бесконтактный логический элемент, реализую щий функцию НЕ, называют и н в е р т о р о м (см. рис. 2.61,6). Схема задержки. При подаче напряжения на вход .<з включается реле времени К 1, которое спустя некоторое время, т. е. с задержкой, подает питание на выход у 2 : лампа Н7 включается. Бесконтактные логические элементы, реализую щие задержку, показаны на рис. 2.61,6 и е. Схема повторителя. При подаче питания на вход Хз срабатывает реле С и включает реле К2, которое к ак бы повторяет состояние реле С. Через контакты повторителя сигналы поступают на выходы У в - У и (в нашем примере): лампа Н8 включается, лампа Н9 гаснет. Обратите внима ние: р е л е й н ы й повторитель может выпол нять функции: а) размножителя контактов (в на шем примере у реле С один контакт, а у его по вторителя К2 — четы ре); б) инвертора (контак ты К 2 :3 и К 2 :4 ) ; в) усилителя. Т ак, 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. Б е с к о н т а к т н ы й л о г и ч е с к и й э л е м е н т —п о в т о р и т е л ь пока зан на рис. 2.61,а. В а ж н о е з а м е ч а н и е . В этой книге рас сматриваются предусмотренные ЕСКД УГО эле ментов для схем цифровой техники. Но логиче ские элементы, независимо от того, какими средствами они реализуют свои функции, часто 2.12. Элементы цифровой техники изображают символами, не входящими в ЕСКД. Примеры приведены на рис. 2.58,б, где слева — входы, справа - выходы. Обозначения функций или их совокупности, как выяснится из дальнейшего, записывают в пер вую строку условного графического обозначения (примеры см. на рис. 2.61). Эти обозначения об разуются из прописных (больших) букв латин ского алфавита, арабских цифр и специальных знаков. Обозначения, а они весьма многочисленны, приведены в ГОСТ 2.743-82. Приведем несколь ко примеров. & или И Логическое И > 1, допускается 1 Логическое ИЛИ CD Шифратор ОС Дешифратор 1 Повторитель Сравнение Генератор с е р и и пряОп моугольных импульсов Г енератор о д и н о ч н о г о С / или -П импульса (одновибратор) Пороговый элемент JT или 77/ Триггер Т Триггер двухступенчатый ТТ Задержка I—1 или DL Усилитель О или > Усилитель с повышенной р£> или » нагрузочной способностью (усилитель мощности) Функции элементов, ие выполняющие функции алгебры логики, но применяемые в логических цепях, тоже обозначают буквами, но п е р е д н и м и ставят звездочку. Например: Стабилизатор * ST Набор резисторов *R Набор диодов *D Набор инди каторов *Н П ерейдем к рассмотрению системы построения УГО Система пост роения у с л о в н ы х гр а ф и ч е с к и х о б о знач ений бесконт акт ны х л о г и ч е с к и х элем ент ов Как было объяснено выше, бесконтакт ный логический элемент — изделие нере монтоспособное. Его внутреннее устройство недоступно; доступны только выводы. 113 Именно эти особенности изделий определи ли систему построения условных графиче ских обозначений. В общих чертах она сво дится к следующему. Условное графиче ское обозначение изделия л ю б о й с л о ж н о с т и имеет форму прямоугольника. К нему слева и справа (или, при другой ориентации, сверху и снизу) подходят ли нии выводов. В прямоугольник вписывают необходимую в каждом конкретном слу чае информацию, составленную из пропис ных латинских букв, арабских цифр и спе циальных 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. 2.5 9,а сверху показан наиболее простой случай, когда УГО имеет только одно о с н о в н о е п о л е I I ,к которому слева подведена линия (линии) входа I, а справа линия (линии) выхода III. Ниже изображены УГО с левым д о п о л н и т е л ь н ы м полем IV, с правым допол нительным полем V, с двумя дополни тельными полями IV и V и основным по лем II. Дополнительные поля могут быть разделены горизонтальными линиями на зоны. В нашем примере левое поле имеет три, а правое —две зоны VI. Забегая немного вперед, сошлемся на рис. 2.61, где даны примеры УГО, со стоящих только из основного поля (рис. 2.61,а—г ), с правым дополнитель ным полем (рис. 2.61,6), с левым допол нительным полем (рис. 2.61,е), с двумя дополнительными полями, причем левое поле разделено на две зоны (рис. 2.61 ,и). Свойства выводов. Выходы элементов подразделяют на статические и динамиче ские, а их, в свою очередь, на прямые и инверсные. На с т а т и ч е с к о м входе (выходе) двоичная переменная воспринимается (вы- 114 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем Рис. 2.59. Система построения У ГО двоичных бесконтактных логических элементов. Обозначе ния полей и выводов рабатывается) во все время, пока сигнал находится в о д н о м о п р е д е л е н н о м состоянии, а на д и н а м и ч е с к о м толь ко в те промежутки времени, когда состоя ние сигнала и з м е н я е т с я . На п р я м о м входе (выходе) двоич ная переменная имеет значение 1 , когда сигнал на этом входе (выходе) находится в состоянии, принятом за ’’единичное”. На и н в е р с н о м входе (выходе) двоич ная переменная имеет значение 1 , когда сигнал на этом входе (выходе) находится в состоянии, принятом за ’’нулевое” . Графически свойства выводов обозна чают указателями. Прямой статический вход показан на рис. 2.59,6, а прямой ста тический выход —на рис. 2.59,в. Инверсный статический вход (рис. 2.59,г) и выход (рис. 2.59,6) изображают несколь кими способами. Любой из них правилен, но в одной и той же схеме пользуются ка ким-нибудь одним из них. Прямой динамический вход изображают любым из способов, которые показаны на рис. 2.59,е, а инверсный - на рис. 2.59,ж. К элементам цифровой техники у сл о в н о о т н о с я т также элементы, не выполняющие логических функций, но при меняемые в логических цепях. К таким н е л о г и ч е с к и м э л е м е н т а м отно сятся усилители, стабилизаторы, наборы конденсаторов, транзисторов и т. п. Если нужно подчеркнуть, что ввод не несет ло гической информации, то используют обо значения, приведенные на рис. 2.59,з. 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, обозна чающей функцию (подробнее см. ниже), есть звездочка, то крестики на выводах не ставят, ибо звездочка указывает на то, что элемент нелогический. Например, бук ва Т без звездочки — это обозначение ло гического элемента — триггера. Но та же буква, если перед ней есть звездочка * Т, элемент нелогический, в данном примере — набор транзисторов. О б р а т и т е в н и м а н и е : звездочка стоит п е р е д буквой, т. е. слева. Если же звездочка расположена в в е р х н е м 2.12. Элементы цифровой техники п р а в о м у г л у УГО, то она имеет сов сем иной смысл: подчеркивает, что изобра жен не просто логический элемент, а функ циональная схема, состоящая из несколь ких элементов. Для указания соответствия между логи ческими уровнями и логическими состоя ниями иногда вместо указателя инверсии (кружок) используют указатели полярно сти (рис. 2.59,и) . На этом рисунке сверху показан вход, а снизу выход, для случая, когда состоянию 1 соответствует менее положительный уровень. Функциональное назначение выводов обозначают при помощи меток, проставляе мых в дополнительных полях УГО. Метку образуют из прописных латинских букв, арабских цифр и специальных знаков. В качестве меток применяют также обо значения функций, порядковые номера, весовые коэффициенты разрядов. О весо вых коэффициентах см. в приложении 2 — пояснения свойств двоичного счисления. Рассмотрим несколько примеров, обра тившись к рис. 2.60,а—в. На них показаны группы из четырех равнозначных выводов, но с разными метками. Общая метка & на рис. 2.60,а указывает на то, что выводы объединены по И. Общая метка R на рис. 2.60,6 обозначает, что каждый из вы водов рбрасывает элемент, т. е. возвращает его в исходное положение. Более сложная метка &R на рис. 2.60,в обозначает, что выводы объединены по И (&) и выполняют функцию сброса элемента (R ). З а м е т ь т е : а) логически равнознач ные выводы взаимозаменяемы, так как функция элемента при их замене не изме няется; б) при изображении равнозначных выводов расстояние между ними одина ково; в) если элемент имеет несколько групп выводов, то группу от группы отде ляют либо большим интервалом, либо го ризонтальными линиями, разделяющими поле на зоны; г) общую метку проставляют на уровне первого в группе вывода. 115 Рис. 2.60. Метки выводов (а -д ) . Сокращенные обозначения групп выводов (е, ж) На рис. 2.60,г слева показаны три вывода с метками АВ, АС и АО. Они содержат об щую часть А , которая отражает общую функцию всех трех выводов. Эта общая метка — групповая метка А — на рисунке справа расположена над группой меток, к которым она относится. На рис. 2.60,д слева показан вывод, имеющий несколько функциональных на значений, обозначенных метками СА1-СА4. 116 лава вторан. Обозначения ус Метки, относящиеся к данному выводу, расположены в последующих строках. Более сложный случай иллюстрирует рис. 2.60,д (справа). Здесь каждой метке поставлен в соответствие указатель, опре деляющий условия выполнения функции, обозначенной меткой. Так, на рисунке изображен вывод, на котором сигнал со стоянием 1 выполняет функцию CAI, состоянием 0 - функцию СА2, переходом из состояния 0 в состояние 1 — функцию САЗ, переходом из состояния 1 в состоя ние 0 — функцию СА4. Если возвратиться к рис. 2.59, то нетрудно видеть, что этот вывод выступает в роли входов статиче ских прямого (СА1) и инверсного (С А2), а также динамических прямого (САЗ) и инверсного ( СА4). Сокращенное обозначение групп УГО иллюстрирует рис. 2.60,е и ж. На рис. 2.60,е слева совмещенно изображены четыре УГО, причем два верхних содержат одну, оди наковую информацию, условно обозначен ную красными крестиками; нижние УГО содержат другую, но тоже одинаковую информацию, условно обозначенную двумя синими крестиками. В таких случаях коли чество надписей можно уменьшить так, как показано на рисунке справа О б р а т и т е в н и м а н и е : УГО с оди наковой информацией разделены штрихо вой, а УГО с различной информацией сплошной линиями. Пакетный способ сжатия информации поясняет рис. 2.60,лг. Слева на нем совме щенно изображены три однотипных эле мента, каждый из которых в нашем при мере реализует функцию &. Особенность этих элементов состоит в том, что входные сигналы 1—2 ( 4 - 5 ), [7—8] и выходные сигналы 3 (6 ), [9] соответственно одно типны. Кроме того, в каждом элементе они повторяются в одном и том же поряд ке. Именно эти особенности дают возмож ность все элементы сжать в пакет, как по казано на рисунке справа. В нем один, иые графические для электрических схем верхний, вывод объединяет три статических входа 1, 4 и 7 трех элементов; вывод под ним — входы 2, 5 и 8. Выводы 3, 6 и 9 — это инверсные статические выходы. Знак & обозначает функцию, а надпись < 3 > ука зывает, что в пакет сжаты три элемента. Примеры обозначений логических элементов даны на рис. 2.61. Здесь двоичные переменные условно обозначены буквами х (входы) и г (вы ходы) , а действие элементов поясняют либо т а б л и ц ы и с т и н н о с т и (рис. 2.61, а - г ) , либо временные диаграммы (рис. 2.61,д - з ) . В основных полях помещены обозначения функ ций 1, &, I— I . —1 I— JT 2ЭС Докажем, что на рис. 2.61,с показан п о в т о р и т е л ь . Для этого обратимся к таблице истин ности, из которой следует, что состояния х и у при любых условиях одинаковы. Действительно, если хО, то и уО; если х \ , то и y l . Таким обра зом, у всегда повторяет состояние х. Отсюда и название повторитель. На рис. 2.61,6 показан и н в е р т о р , так как состояние у всегда обратно состоянию х . Иными словами, если х 0, то у 1; если х 1, то у 0. Иногда инвертор называют обратным повторителем, но этот термин устарел На рис. 2 .6 1,е показан логический элемент с двумя входами Х\ и Лд 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 х j (третья строка таблицы ), или на обоих вы ходах. Следовательно, это л о г и ч е с к и й элемент ИЛИ, называемый также дизъюнктором. Логический э л е м е н т И ( к о н ъ ю н к т о р) 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 вхо де Х2 одновременно (см. четвертую строку таб лицы) . Э л е м е н т з а д е р ж к и с одним вхо дом х и двум я выходами у i и у 2 иллюстрирует рис. 2.61,6. Действие элемента поясняет времен ная диаграмма. Из нее следует, что сигнал на выходе уг возникает спустя время 1 1 , после по явления сигнала на входе х, а сигнал на выходе У2 — спустя время 12 - О б р а т и т е в н и м а н и е : в правом дополнительном поле написаны ч и с л о в ы е значения задержки 2 и 5 с. Но вме сто числовых значений могут быть указаны отно- 117 2.12. Элементы цифровой техники 1 X У 0 0 1 1 *1 хг 0 0 0 1 1 0 1 1 X У 0 7 7 0 г) У 0 1 1 1 В) -У1 -у г *1 0 1 0 1 хг 0 0 1 1 У 0 0 0 7 X Уг У г' -ка ^ -к а) г) НС JT 0-1 - &Е »-г оА 1г 2 3 ' г ■О еительные коэффициенты (в нашем примере 1 и 2,5) или же произвольные метки. Два моностабильных элемента — г е н е р а т о р ы о д и н о ч н о г о и м п у л ь с а (одновибраторы) показаны на рис. 2.61,е и ж, но они неодинаковы. На рис. 2.61,е вход х с т а т и ч е с к и й и задержка осуществляется на нем, на что указывает знак задержки в левом дополни тельном поле. Кроме того, функция в основном поле обозначена знаком, а не буквой. Продолжи- Рис. 2.61. Примеры УГО тельности задержки t 3 и имлульса t показаны на временной диаграмме. У элемента на рис. 2.61,ж вход х д и н а м и ч е с к и й , о чем свидетельствует указатель в ви де наклонной черточки. Функция обозначена не знаком, а буквой с цифрой (G 1 ). Продолжитель ность импульса t . З а м е т ь т е : функции на 118 Глава вторая. Обозначения условные графические для электрических схем (&£■)], преобразующий два разряда двоичного кода (метки 1 в 2 в верхней зоне левого ноля) в четыре разряда позиционного кода (метки 0 - 3 в правом попе). Рис. 2.62. УГО усилителей рис. 2.61,е и ж обозначены различно, но оба обо значения правильны. П о р о г о в ы й э л е м е н т показан на рис. 2.61,3. Изменения двоичной переменной х представлены графиком. На нем отмечены два значения (два порога), между которыми су ществует сигнал у. Рассмотрим еще одно обозначение, содержа щее основное и два дополнительных поля, при чем одно из них разделено на зоны (рис. 2 61.н) Это д е ш и ф р а т о р (DC) с у п р а в л е н и е м |нижняя зона левого поля с меткой Усилители в общем случае обозначают так, как показано на рис. 2.62,а, а усили тели с повышенной нагрузочной способ ностью — усилители мощности, как на рис. 2.62,6. Число выводов определяется конкретными условиями. Обозначения функций k- и > равнозначны и общепри няты. Однако обозначений, приведенных на рис. 2 62,а и б, не всегда достаточно. На пример, в аналоговых аналого-цифровых вычислительных машинах необходима кон кретизация. В этих случаях применяют обозначения: усилитель с у м м и р у ю щ и й — рис. 2.62,в; и н т е г р и р у ю щ и й — рис. 2.62,г; д и ф ф е р е н ц ир у ю щ и й рис. 2.62,d; о п е р а ц и о н н ы й —рис. 2.62,с. Обозначения рис.2.62,в —е в ЕСКД не входят Глава Обозначения условные графические для рабочих чертежей 3 .1 . О бозначения для схем соединений (монтаж ны х схем ) щ итов и пультов случаях все части одного аппарата изобра жают в непосредственной близости и обво дят прямоугольным контуром. 2. Группа однотипных изделий, например предохранителей FU, смонтирована на об Рабочие чертежи — схемы, по которым щей плате. Их заключают в прямоугольный монтируют щиты, пульты и другие элек контур (рис. 3.1,г). троконструкции, в книге не рассматрива 3. Группа диодов VD присоединена ются. Дело в том, что ГОСТ устанавливает к двум платам с зажимами для внешних типы схем (см. гл. 1 ) и общие требования присоединений. В таких случаях изобра к их выполнению. А детализация способов жают эти платы, а между ними показы выполнения схем конкретизуется отрасле вают диоды VD (рис. 3.1 Д ). Выводы на выми нормативными документами, кото платах обозначают цифрами, буквами или рые в разных отраслях не совсем одина их сочетанием, т. е. так, как установлено ковы. отраслевой нормативной документацией. Тем не менее, несмотря на возможные 4. Изображение м н о г о п о з и ц и о н н о г о пере различия, во всех без исключения случаях ключателя приведено на рис. 3.2,д. 3 алюбая отрасль использует стандартные метьте: нужно показывать, с какой условные обозначения (см. гл. 2). Однако стороны расположена рукоятка управления. их применение в монтажных схемах имеет 5. Одиночные изделия, например предо особенности. Рассмотрим их на типичных хранители (рис. 3.2,6), а также многопопримерах. 1. Элемент состоит из нескольких ча люсные переключатели, если между кон тактами изображена механическая связь стей. Например, реле (рис. 3.1,а) — из не (две параллельные линии), в контур заклю скольких контактов и катушки; трансфор чать незачем (рис. 3.2,в ). Иногда показы матор для питания цепей управления — из вают просто монтажную сторону выключа обмоток и магнитопровода (рис. 3.1 ,6): теля (рис. 3.2,г) с обозначениями выводов командный прибор для ■ программного (L 1 ,L 2 , . . . . L 3 1 ). управления несколькими механизмами - из 6 . Ряды зажимов (рис. 3.2,д) можно спускового электромагнита Y, двигателя М, изображать более подробно (сверху) или конечного выключателя SQ, контакта само менее подробно (снизу). Красные циф блокировки S1.1 и шести импульсных кон ры 1—8 — это порядковые номера зажитактов S1:2~S1:7 (рис. 3.1,в ). В таких 120 I лава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей 1 3 5 7 X J А 9 ■VY t t/ г ¥ Б 8 10 \ а \\ X или А X а X 10 а) О -Н -£4/Ыvn д) Рис. 3.1. Обозначения аппаратов и приборов на ра бочих чертежах электроконструкций ны обозначения (марки) жил синие цифры. Общие выводы, следующие из рассмот мов, а синие — обозначения (маркировка) рения рис. 3.1 и 3.2, сводятся к следую участков цепей. Крестами обозначены мар щему. кировочные колодки - они скрепляют 1. Все части изделия изображают в непо группу зажимов, расположенных между средственной близости и, как правило, ними. Между зажимами 4 и 6 показана заключают в рамку (контур). перемычка. Она соединяет только зажи 2. Контур может быть либо сплошным мы 4 и 6 (точки), но с зажимом 5 не со (рис. 3.1,а слева), либо штриховым единена (нет точки). (рис. 3.1,а справа), что точно соответствует 7. Разъемы изображают либо так, как общим правилам черчения. Действительно, на рис. 3.2,е, где сверху гнездовая, а снизу если провода проложены по той же стороне штыревая части разъема, либо как на панели, на которой установлены аппараты рис. 3.2,ж З а м е т ь т е : провода к ча (аппараты переднего присоединения), то стям разъема подходят только с одной контур сплошной. Если аппараты имеют стороны; в нашем примере сверху — к заднее присоединение, т. е. установлены гнездовой части и снизу — к штыревой. на лицевой стороне панели, а провода про Если разъем, которым заканчивается ложены сзади, то контур аппарата невидим изделие, условно обозначенное А , изобра и его изображают штриховой линией. жают, как на рис 3.2,ж, то необходима 3. Части аппаратов (катушки, контакты табличка с поясняющими надписями. В ней и т. п.), а также провода в любом случае перечислены номера контактов (1 -5 ) и дапоказывают только сплошными линиями. 3.2 Обозна ения электрооборудования, аппаратов и приборов на планах 4. Выводы для присоединения проводов могут быть изображены квадратиками (на пример, рис. 3.1 и рис. 3.2,г ), кружками (рис. 3.2,а—в) или как-нибудь иначе, но в любом случае они должны быть обозна чены буквами, цифрами, сочетанием букв и цифр и т. п. 3 .2 . Обозначения элек трооборудовани я, аппаратов и приборов на планах Сразу же подчеркнем, что обозначения, установленные ГОСТ 2.754 72*, значи тельно упростились по сравнению с обо значениями по отмененному с введе нием ЕСКД ГОСТ 7621—55. Однако по скольку старые обозначения, которые были конкретнее и их было значительно боль ше — широко распространены в исполни тельной документации, они также приве 121 Рис. 3.2. Обозначения аппаратов и приборов на рабочих чертежах электроконструкций дены в книге, но обведены волнистой ли нией. Кроме ГОСТ 2.754 -72*, который с 1987 г. отменен, проектные организации пользуются временными строительными нормами (ВСН), содержащими дополни тельные обозначения, не предусмотренные стандартами ЕСКД, а также обозначениями, предусмотренными С и с т е м о й п р о е к т н о й д о к у м е н т а ц и и для с т р о и т е л ь с т в а (СПДС) (см. § 1.3). В книге дополнительные обозначения не рассматриваются. Но, поскольку они не предусмотрены ГОСТ, их значение должно быть объяснено, как того требуют правила выполнения схем. Общее обозначение электрического уст ройства 1 показано на рис. 3.3. Его вид и тип определяют либо по номеру позиции, приведенному в спецификации, либо по Рис. 3.3. Обозначения на планах электрооборудования и электроприемников .2. Обозначения электрооборудования, аппаратов и приборов на планах ссылке на пояснения на т а н е . Так, напри мер, в обозначение 2 вписана цифра 8 . Э т о номер позиции в спецификации к т е х н о л о г и ч е с к о м у плану. Если под этим номером в спецификации значится одноякорный преобразователь — следова тельно, изображен именно он. Если под номером 8 значится сварочный агрегат, то это - сварочный агрегат. Устройство с генератором. Общее обо значение 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 У и 10. Двигатель-генератор. Обозначения I I и 12. Выпрямитель. Общее обозначение 13, полупроводниковый 14, ртутный 15. Устройство с трансформатором (авто трансформатором). Общее обозначение 16. Устройство с двумя трансформаторами /7; трансформатор 18\ трансформатор ком плектно с предохранителями и выключа телем 19; автотрансформатор 20. Трансформаторные подстанции. Старое обозначение 21. Новые обозначения: 22 общее; 23 — открытая подстанция; 24 закрытая; 25 — передвижная. Заметим здесь же, что обозначения 22—25 предна значены для применения в схемах электро снабжения или на к а р т а х местности. Кроме того, если нужно подчеркнуть раз личие между проектируемыми и дейст вующими подстанциями, то изображение действующей подстанции штрихуют. Сле довательно, 24 — это закрытая действую щая подстанция. Если же не требуется раз личать действующие подстанции от проек тируемых, то штриховка не нужна. Батарея конденсаторая 26. Батарея аккумуляторная или гальвани ческая 27. Электроприемники разные: 28 —устрой ство .электронагревательное, общее обозна 123 чение; 29 — печь сопротивления; 30 — ин дукционная печь; 31 — плита электриче ская; 32 — холодильник электрический; 33 — стиральная машина; 34 - вентилятор; 35 - сушилка; 36 — водонагреватель электрический; 37 — посудомоечная маши на; 38 — электромагнит пневматического или гидравлического вентиля; 39 — магнит ный сепаратор; 40 — тормозной электро магнит. Электроконструкции (рис. 3.4). Общее обозначение 1 щита, пульта, ящика, шкафа с аппаратурой (коммутационной, управле ния и т. п .). Если щит (пульт) состоит из нескольких панелей, то применяют обозна чение 6 . Для указания стороны обслужива ния используют обозначение 2 (обслужива ние с одной стороны) или 7 — двусторон нее обслуживание. Щит, пункт распредели тельный, например с одним вводом и пятью выводами, обозначают по 3. Отме ненные, но еще распространенные обозна чения — 8 и 13. Коробки, ящики, штепсельные соедине ния. Коробка ответвительная 4 и 9. Окруж ность допускается опускать. Значит, 4 и 5 обозначают одно и то же. Коробка вво да 10, коробка, ящик без зажимов 14, с зажимами 15. Общее обозначение разъем ного (штепсельного) соединения 1 1 и 16, а соединения с защитным контактом четы рехполюсные (пример) 1 2 и 17. Ящики с электроаппаратурой. Ящики: вводной 18, с рубильником 19, с рубиль ником и предохранителями 20 , с предохра нителями 2 1 , с автоматическим выключа телем 22. с переключателем 23. Пусковой ящик высокого напряжения 25. Коммутационная аппаратура. Общие обо значения устройства пускового для элек тродвигателей (без конкретизации) 26, контактора 27, контактора трехполюсно го 28, пускателя 24, контакторного пере ключателя со звезды на треугольник 29. Выключатели. Общее обозначение 31. Трехполюсный выключатель 32 (число чер- LLL I ... . - e - . 7 2 6 7 8 — )-------ь 31 37 cf x 3Z 38 33 33 X ЗЦ. Ч-0 0 I> 35 36 4-1 I ‘tZ c^3 c£ dt ct Рис. 3.4. Обозначения электроконструкций, коробок, разъемов, выключателей и переключателей на планах i . i . Обозначения э ектрооборудования и аппаратуры электроосвещения на планах точек равно числу полюсов). Обозначения выключателей для планов расположения электрического освещения приведены на рис. 3.5. Выключатели з а щ и т н ы е : общее обозначение 35, грехполюсный (три чер точки) максимального тока (/ > ) 36. Кнопочные выключатели. Общее обозна чение 37, а со встроенной сигнальной лам пой 40. Пост кнопочный на два кнопочных выключателя 38, на пять — 30. Здесь циф ра 5 указывает на их число. Иногда в кно почных постах кроме кнопочных выклю чателей имеются сигнальные лампы. На пример, 41 — это пост на даа выключателя с двумя раздельными сигнальными лампа ми. Выключатель кнопочный с о г р а н и ч е н н ы м доступом 42. Выключатели с различными приводами: 43 — выключатель с центробежным приво дом; 44 — поплавковый; 45 —пневматиче ский; 46 с установкой времени; 47 — с электромагнитным приводом; 48 — тем пературный. В рассмотренных примерах к общему обозначению выключателя 31 графически присоединено обозначение со ответствующего привода (см. рис. 1 . 1 1 ). Переключатели. Переключатель на два на правления, например двухполюсный (две черточки), 33: переключатель для измене ния направления тока 34: для переключе ния со звезды на треугольник 30. 3.3. Обозначения электрооборудования и аппаратуры электроосвещения на планах В этом параграфе рассматриваются обо значения, применяемые на планах располо жения электрического оборудования осве тительных электроустановок, а именно обо значения электроконструкций, электроустановочных устройств (выключателей, пере ключателей, штепсельных розеток) и све 125 тильников. Заметим, что электроустановочные устройства —термин новый. Раньше их называли электроустановочными изде лиями; именно так они значатся в магази нах 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 про ектной документации для строительства (СПДС). Электро конструкции и аппаратура (рис. 3.5): щит, пункт распределитель ный, например с одним вводом и пятью выводами, /, щиток группового рабочего освещения 2, щиток группового аварий ного освещения 3, шкаф, ящик управле ния 6, автоматический выключатель 5, пускатель магнитный 10, кнопка управ ления 11, звонок 4, трансформатор пони жающий малой мощности 12. Патроны: стенной 7, подвесной 8, по толочный 9. Штепсельные розетки со степенью защи ты IP20—IP23 для о т к р ы т о й установ ки: двухполюсная 13, двухполюсная сдво енная 14 {46 — эскиз), двухполюсная с за щитным контактом 15, трехполюсная с за щитным контактом 16. О степенях защиты см. в § 6.4. Защитный контакт использу ется для зануления (в сетях с глухозаземленной нейтралью) или для заземления. З а м е т ь т е : у вилок к розеткам с защит ным контактом зануляющая (заземляю щая) 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 кон такт изображают горизонтальной чертой (см. красную стрелку). 126 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей 1ILLL X I, X и & 7 13 М 9 8 л А 3 2 И 10 16 15 А А Ж 21 20 f S (f <? < / / X X сf а 11 12 17 18 Ж/ 1¥ 13 у А А А 22 23 2¥ 28 23 30 С 25 26 27 31 32 33 ^ ¥3 Ж 3¥ / <7 «Г 35 ¥0 лУ 36 / ¥1 •У ‘А А л 39 & ¥¥ ¥2 ЕЕ ¥5 « А *7 ¥8 Рис. 3.5. Обозначения электроконструкций и электроустановочных устройств на планах распопожения эпектроосвещения 3.3. Обозначения электрооборудования и аппаратуры электроосвещения на планах Розетки для с к р ы т о й установки: двухполюсная 19, двухполюсная сдвоен ная 20, двухполюсная с защитным контак том 21, трехполюсная с защитным контак том 22. Сравнивая обозначения 13 и 19, 14 и 20, 15 и 21, 16 и 22, видим, что на скрытую установку указывает вертикальная черта (см. синюю стрелку). Штепсельные розетки со степенью защи ты IP44—IP55 (по старой терминологии в герметическом исполнении) : двухполюс ная / 7, двухполюсная сдвоенная 23, двух полюсная с защитным контактом 18, трех полюсная с защитным контактом 24. Срав нивая обозначения 13 и 17,15 и 18, 14 и 23, 16 и 24, легко понять, что на исполнение IP44 —1Р55 указывает зачернение. Выключатели со степенью защиты IP20IP23 для о т к р ы т о й установки: одно полюсный 25, двухполюсный 26, трехпо люсный 27 (на число полюсов указывает число черточек - см. зеленую стрелку); однополюсный сдвоенный 28, строенный 29 (47 —эскиз) ; двухполюсный сдвоенный 30. Выключатели для с к р ы т о й установки: однополюсный 31, двухполюсный 32, трех полюсный 33\ однополюсный сдвоенный 34, строенный 35. Сравнение обозначений 25 и 31, 26 и 32, 27 и 33, 28 и 34, 29 и 35 показывает, в чем состоит различие (см. желтую стрелку). Выключатели со степенью защиты 1Р44 —IP55. Обозначения зачерняют. Напри мер, 36 — это выключатель двухполюсный (ср. 26 и 36). Переключатели со степенью защиты IP20-IP23: однополюсный 37\ двухполюс ный 39, трехполюсный 41, а со степенью защиты IP44—IP55 38, 40 и 42 соответст венно. Блоки (комбинированные изделия). один выключатель и штепсельная розет ка 43, три выключателя и розетка 45 (48 — эскиз) для открытой установки, два вы ключателя и розетка 44 для скрытой уста 127 новки. Блок 45 применяют, например, в квартирах. Выключатели предназначены: один — для туалетной, другой — для ван ной комнат, третий — для кухни. В розет ку включают пылесос, полотер или другие бытовые электроприборы. Подчеркнем, что следует говорить ’’бытовой электроприбор”, а не электробытовой прибор, так как элек трическим является прибор, а не быт. Эта терминологическая ошибка распрост ранена в торговле и службе быта. Светильники. Светильником называется источник света (лампа, лампы), заклю ченный в осветительную арматуру. Приме ры светильников: люстра, торшер, плафон (потолочный светильник), бра (настенный светильник). Прежде чем рассматривать обозначения светильников, обратим внима ние на то, что число их обозначений значи тельно уменьшилось, а обозначения не сколько раз упрощались Старые обозначе ния (с ними читатели могут встретиться в книгах и исполнительной документации) на рис. 3.6 показаны на желтом фоне. Обо значения по ГОСТ 2.754—72 до внесения в него изменений обведены красной вол нистой линией. Рассмотрим примеры обозначений. На рис. 3.6 изображены: бра с шаром 1, чашей 2, цилиндром 3\ светильники ” Глубокоизлучатель” эмалированный 4 и зер кальный 5, ’’Альфа” 6 ; люстры с лампами накаливания 7 и с люминесцентными лам пами 8\ ’’Плафон” 9, светильники пыле водонепроницаемый 10, рудничный нор мальный с прозрачным стеклом 11, с лю минесцентными лампами 12. Обозначений было более трех десятков, запомнить их невозможно. Поэтому приходилось вблизи графического обозначения указывать (пи сать) тип свительника. Указание типов дало возможность упро стить и уменьшить количество графических обозначений. Светильники с л а м п а м и н а к а л и в а н и я стали обозначать: по толочный 13, подвесной 14 (крест), на- 128 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей стенный 15 (круж ок), встроенный 16 (жирная точка). По этой же системе обо значают светильники с л ю м и н е с ц е н т н ы м и л а м п а м и : потолочный 17, подвесной 18 (крест), настенный 19 (кру жок) , встроенный 20 (жирная точка). Линию из люминесцентных светильников обозначали по 21, а на выноске писали, например, Ю-ЛПО 02 2x40, что обозна чает: 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 обозна чения светильников с лампами накалива Рис. 3.6. Обозначения светильников на планах ния 22 и с люминесцентными лампами 26. Сочетание этих обозначений дало возмож ность изобразить комбинированный све тильник 27. В нашем примере в нем две лампы накаливания по 25 Вт (2x25) и че тыре люминесцентные лампы по 50 Вт (4x50). Обозначения: 23 — светильники с лампами накаливания и однополюсным выключателем, 24 — с регулированием напряжения, 25 — для аварийного осве щения. Для одновременного изображения све тильников на плане оборудования и про 3.4. Обозначения линий, проводок и токопроводов водок д о п у с к а е т с я использовать другие обозначения, а шенно: светиль ники с лампами накаливания 28, с люмине сцентными лампами 29. Если пусковое устройство для люминесцентных ламп надо изобразить отдельно (т. е. если оно установ лено вне светильника), то применяют обо значение 30. Обозначение 21 (светильников, установ ленных в линию) заменено на 31, а 32 —это световод (щелевой светильник). Здесь за литый торец обозначает вводное устройство с источником света. На планах обозначе ния 31 и 32, понятно, 'не обрываются” , как показано на рисунке, а ’’замыкаются” справа, т. е. представляют собой прямо угольник (аналогично 17), однако его длина соответствует длине линии (свето вода) . Обозначение лампы ДРЛ — 33. Прожек торы: общее обозначение 34, прожектор заливающего света 35, направленного —36. Установлен также ряд обозначений с и г н а л ь н ы х светильников, табло, свето вых 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 извегцатели, ука затели выхода при аварии, светильники рекламные с надписями и т. п. 3.4. Обозначения линий, проводок и токопроводов Линии проводки. Общее обозначение 1 показано на рис. 3.7. Над ним допуска ется указывать данные проводки. Напри мер, 2 — это цепь постоянного тока (—) напряжением 110 В; 3 - цепь трехфазно го (3) переменного тока ( ~ ) частотой 50 Гц, напряжением 380 В; 4 - цепь пере менного тока частотой 50 Гц, напряжением 6 кВ, выполненная трехжильным кабелем 129 марки ААБ 3x120, сечение жил 120 мм2, кабель проложен по стене; 7 — линия по стоянного тока (—), выполненная двумя ( 2 ) одножильными ( 1 ) проводами марки АПР сечением 50 мм2, проложенная в по лу 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 ли нией 6 обозначали линию постоянного тока. Линии заземления и зануления. Совре менное обозначение 9, устаревшее 12. Заземлители, например трубы, забитые в грунт, 10, металлические конструкции, ис пользуемые в качестве магистралей зазем ления или зануления, 11. Линии цепей управления, контроля и измерения. Современное обозначение 13, устаревшее 14. Линии сетей освещения аварийного и охранного 15, линии напряжением 36 В (по новым ПУЭ 42 В) и ниже 16. Обратим внимание на то, что по ранее действовав шему стандарту применялись другие обо значения, а именно: 17 линия рабочего, а 18 — аварийного освещения, причем обозначения 17 и 18 были предназначены для чертежей т о л ь к о электроосвеще ния. Если же на одном и том же чертеже показаны и силовые сети, и сети освеще ния, то пользовались другими обозначе ниями: 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, прокладывае мые под полом 28. Для предотвращения поломок из-за расширения шин при нагре вании применяют шинные компенсаторы 29. Троллейные линии 30. Гибкие проводки 31. 130 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей 3.4. Обозначения линий, проводок и токопроводов Самонесущие провода (кабели) 32. За метим, 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 пока зать, 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(3x16) изменила сечение на 1(3x10). Запись 1 (Зх 16) расшифровывается следую щим образом: один ( 1 ) трехжильный (3) кабель или провод сечением каждой жилы 16 мм 2 (16). Если бы было написано ина че, например 3 ( 1 х 16), то это следовало бы читать так: три (3) одножильных ( 1 ) про вода сечением 16 мм 2 (16). Изменение уровня прокладки: 35 — ли ния уходит на более высокую отметку (вверх) или приходит с более высокой отметки (сверху); 36 линия уходит на более низкую отметку (вниз) или прохо дит с более низкой отметки (снизу); 37 — проводка пересекает отметку, изобра женную на плане сверху вниз или снизу вверх и не имеет горизонтальных участков. Если необходимо указать с п о с о б п р о к л а д к и , то г р а ф и ч е с к и это делают, изображая: открытую про кладку (над штукатуркой) 38 или 39, скрытую (под штукатуркой или внутри ее) 40, в полу 41, под полом 42, в тру бах 43, под плинтусом 44, в лотке 45, на изоляторах 46, на опорах (консолях) 47. Обозначения штукатурки, пола, трубы, лот ка изоляторов и опор на рисунке обозна чены синим. Кабельные проводки (рис. 3.8,а). Кабель в любом случае может быть, изображен чер той 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,а ) . 131 Обозначения кабельных канала 3, тран шеи 4, блока 5, тоннеля 6 , колодца 7 и лю ка тоннеля 8. О б р а т и т е в н и м а н и е . 1. На пла нах реконструкции сетей существующие каналы, траншеи, блоки изображают штри ховыми линиями (не показано). 2. Если разводка сетей показана на ч теже генерального плана, то траншеи (как и другие коммуникации) 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 15. Обозначение 15 устарело. Труба, проложенная с к р ы т о (в бетоне, полу, грунте) с указанием отметки заложения, обозначают по 10, а поток труб — по 13. Здесь треугольник с надписью ”—0,8” указывает глубину заложения, в данном примере 0,8 м. Чтобы показать проложенные п о д п е р е к р ы т и е м трубу и поток труб, применяют обозначения 11 к 14 соответ ственно. Старое обозначение 18. О б р а т и т е в н и м а н и е на синие кружки в обозначениях 9—14. Они под черкивают, 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 т р у б . Труба, направленная вверх, 16 (в на шем примере на отметку +0,5); вниз 17 (в нашем примере на отметку —0,2). От счет ведется от отметки 0 ,00 , принятой за базовую. Обозначений 16 и 17 в стан дарте нет. Однако они совершенно необ ходимы и всегда применяются. Конструктивные элементы (рис. 3.8,в). Для изображения фундаментной плиты, агрегата, распределительного шкафа, щита управления, одним словом, любого обо рудования или элемента конструкции при- 132 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей Рис. 3.8. Обозначения проводок в трубах и конструктивных элементов для электропроводок •-5. Условные сокращения и надписи на планах меняют общее обозначение 19. Патрубок для прохода через перекрытие 20. Конструкция для крепления кабеля, тру бы, провода 21. Концевое одностороннее крепление магистрали 22 двустороннее с перемычкой 23. Промежуточное крепление на изоляторах изображают по 24, а креп ление троса —по 25. Обозначения, установленные стандартами СЭВ, приведены на рис. 3.5,г. Здесь муфты к о н ц е в ы е : прямая 26 и ответвительная 27; муфты л и н е й н ы е: соедини тельная 28, повышенной надежности 29, ответвительная 30. Провод, проложенный в трубе, 31 \ в ка бельных каналах открытом 32 и закры том 33, в кабельном тоннеле 34. Прикрытия проводки: 35 фольгой из пластмассы, 36 кирпичом, 37 — железо бетонными плитами, 38 - коньковой че репицей, 39 профилированной сталью. Транспозиция на опоре 40, гаситель виб раций 41, разъединитель на опоре 42, све тильник на опоре 43, искровой промежу ток 44, молниеотвод 45. 3 .5 . У словны е с о к р ащ е н и я и н адписи на план ах Если возникает необходимость в пояс нении, то рядом с графическим обозначе нием приводят надписи придерживаясь определенной системы. Ряд надписей и способ их расположения установлены стандартом. Так, например, вблизи изображения на плане устройств и электроприемников пишут ftx номера по плану и номинальные мощности. У линий указывают способ прокладки (в трубах, на тросе и т. п.). В сетях освещения при водят значения расчетных величин и др. Но в одних случаях надписи могут быть упрощены, если, например, в специфика ции или в пояснениях на плане даны необ ходимые сведения. В других — они должны быть более подробными. 133 С некоторыми надписями мы уже встре чались на рис. 3.6 (поз 21 и 27), 3.7 (поз. 2 —4 и 34) и 3.8 (поз. 10,13,16 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 опре делена ГОСТ как обязательная, в других — как рекомендуемая, в третьих устанавли вается отраслевыми руководящими доку ментами, а иногда и составителем схемы. Но, так или иначе, поскольку возможны варианты, составитель схемы о б я з а н привести соответствующие пояснения. Рассмотрим несколько примеров рас пространенных надписей, обратившись к рис. 3.9. 1. В н у т р и о б о з н а ч е н и я уст ройства с электродвигателем написаны: в числителе - номер по технологическому плану (20), в знаменателе - мощность, кВт (15). 2. Н а в ы н о с к е к обозначению уст ройства с трансформатором в числителе номер по спецификации к данному черте жу (1), в знаменателе - позиционное обо значение сварочного трансформатора ( СТ4). Две черточки и надпись АС обозначают, что трансформатор двумя проводами при соединен к фазам А и С. 3. Н а в ы н о с к е к обозначению кон тактора для переключения со звезды на тре угольник написаны: 5 номер позиции спецификации к плану, КМ2 позиционноеобозначение. 4. У распределительного щита на в ын о с к е : в числителе номер по плану (7), в знаменателе — маркировка (ЩР12). 5. У щитка группового рабочего освеще ния: 14 — номер по плану расположения (или маркировка щитка ЩОЗ); 6,7 установленная мощность, кВт; 2,46 - по теря напряжения до щитка, %. 6. У светильника с лампой накалива ния 100 — мощность, Вт, 4,5 —высота уста новки 4,5 м. 134 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей Рис. 3.9. Условные сокращения и надписи на пла нах зданий и сооружений 7. Линия состоит из трех (3) светильни ков типа ЛПО 02, в каждом из которых две лампы (2) мощностью по 40 Вт. Высота установки не указана. 8. Мощность лампы в прожекторе 500 Вт, угол наклона 27°. 9. Надписи: С - север, Ю — юг, 19 — но мер прожектора по плану, мощность лампы 300 Вт, угол наклона 25 ° . Лампа присоеди нена к фазам А и В. 10. Надписи у прожекторной м а ч т ы № 5 (М5). Установленная мощность 4 кВт (4), высота мачты 18 м (18). 11. Прожектор установлен на высоте 22 м. В ы ш к а № 2 (В2) стоит на опоре, например на крыше. Высота вышки 8 м, а высота крыши 22 —8 = 14 м. Установлен ная мощность ламп 2,8 кВт. Способы прокладки линий обозначают буквами: Т - прокладка в металлических, П — в пластмассовых трубах, Мр в ме таллических рукавах, И — на изоляторах, К — на клипах, Тс — на тросе. 12. Надписи на линии питающей сети электроосвещения: с5 — маркировка ли нии; 8,5 — расчетная мощность, кВт; 1 — коэффициент мощности (costp); 13 — рас четный ток, А; 30 — длина участка питаю щей сети, м; 390 — момент (13 Ах 30 м = = 390 А -м ); 1,2 — потеря напряжения, %; АВВГ 3x6 + 1x4 - марка (АВВГ) н сече ние (три жилы сечением 6 мм 2 и одна жила сечением 4 мм2 ); П — в пластмассо вой трубе. 13. Троллейная линия трехфазная (3) выполнена из угловой ( < ) стали (Сг) сечением 50х 50х 5. 3.6. Применение обозначений 1" 14. Надпись АПР 2 [3(1x16)1 2Т 1 - у - расшифровывается следующим образом, две параллельные цепи (двойка перед пря мыми скобкам и), каждая из которых со стоит из трех (тройка перед круглыми скобками) одножильных (единица в круг лых скобках) проводов марки АПР сече нием 16 мм2. Каждая цепь проложена в отдельной стальной трубе (2Т —две трубы) , 1" диаметром I — . 15. Выключатели и переключатели и управляемые ими светильники обозначают соответственно одинаковыми р и м с к и м и цифрами. 16. Номер и цифра у светильников и штепсельных розеток указывают номера групп, к которым они присоединены. Д о п у щ е н и я : а) в двухпроводных осветительных сетях количество проводов допускается не указывать, ограничиваясь указанием марки и сечения. Например, АПР-4 (два провода марки АПР сечением 4 мм2): б) если из общего указания на чертеже ясны способ прокладки (Г, И и т. п., марка проводов и кабелей), то у каж дой линии их не указывают; в) при нали чии кабельного журнала (см. ниже) с мар кировкой на плане сети никаких надписей, кроме маркировки, не делают; г) данные линии надписывают либо непосредственно над ней, либо на выносках. 3.6 . П рименение обозначений Рассмотрим три примера применейИя обозначений, имея в виду следующее: 1. На рисунках даны перенумерованные выноски (красные), которых на планах сетей, конечно, не делают. Здесь же они нужны для облегчения пояснений. 2. Ряд надписей у линий труб, светильни ков, электрооборудования опущен, чтобы не затемнять рисунки. 135 3. Рисунки 3.10—3.14 преследуют огр ниченную цель: дать примеры в о з м о ж н ы х п р и м е н е н и й разных условных обозначений. Одним словом, это не рабо чие, а учебные чертежи. План силовой сети (рис. 3.10) выполнен для части помещения. В основу плана по ложен упрощенный строительный чертеж, на котором показаны, стены, простенок, окна, дверные проемы, очертания (зеле ные линии) фундаментов машин и техно логического оборудования. В кружках обо значены оси здания. В одном направлении они обозначены буквами А, Б; в другом — цифрами 1—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 1 идет кабельный тоннель 2 с люком 3 и колод цем 4. От колодца отходят две траншеи: существующая 5 (штриховые линии) и но вая 6. В этой траншее проложен один ка бель ААБ1 (3x120 + 1x50). Марка кабеля ААБ, число жил четыре, три из них сече нием 120 мм 2 и одна жила 50 мм2. Кабель питает распределительный щит 7 одностороннего обслуживания. Его номер по плану 5 (числитель), а знаменатель маркировка ЩРЗ. От щита отходят пять линий: линия 8 — к распределительному пунк ту 9; линия 24 — к устройству 19 с электро двигателем. По спецификации к техноло гическому плану оно значится под номе ром 14 (надпись внутри изображения уст ройства). На выноске написаны: номер (3) по спецификации электрооборудования (числитель) и номинальная мощность 16 кВт (знаменатель); линия 25 — к устройству 20. В специфи кации технологическому плану оно имеет номер 17, где и дана расшифровка (в кни ге она приведена в надписи к рисунку). 136 Глава третья. Обозначения условнь с 1 рафичсские для рабочих чертежей В данном случае это электрическая печь сопротивления мощностью 23 кВт; линия 26 — к устройству 21. В специфи кации к плану его номер 9 — это авто трансформатор. От него по линии 22 полу чает 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 АПР, которые проло жены в трубе диаметром в полу. Из влечение из кабельного журнала приведено в подписи к рис. 3.10; линия 27 уходит вверх на отметку + 4,75. К распределительному пункту 9 при соединены: линия 10, питающая три троллея TPI 14, выполненных из трех (3) стальных по лос 25x4 мм. У троллейной линии изо бражен токосъемник 15 крана грузоподъем ностью G = 3 тс. Номер крана по плану 32, у крана два двигателя мощностью 2,8 и 4,5 кВт. Один из них служит для передви жения крана, другой - для подъема и опускания крюка. О б р а т и т е в н и м а н и е : обозначение токоприемника заим ствовано из стандарта для схем, так как в стандарте для обозначения проводок и электрооборудования на планах такого обозначения нет. Следовательно, его обя зательно нужно пояснить. Линия 11 питает многодвигательный при вод 16. Его номер по технологическому плану 5. По спецификации электрооборудо вания он имеет номер 10 (числитель) и состоит из трех двигателей мощностями 5,8, 0,52 и 1,2 кВт (знаменатель). В дан ном примере раздельно указаны мощно сти двигателей, но иногда на плане ограни чиваются указанием суммарной их мощ ности, 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 уст ройству 17 — ящику с рубильником и предохранителями (см. спецификацию), от которого отходит гибкий кабель 28 к сва рочному трансформатору 18. Линия 13 идет к конденсаторной бата рее 29. Упражнен 3.1 Руководствуясь рис. 3.10, ответить на вопросы. 1. Сколько трансформаторов и какой мощности установлено на трансформаторной подстанции 11 2. В какой последовательности изображены ли нии 24—261 Соответствует ли это действительно му 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 рас сматриваемого помещения? 5. Обозначения не которых устройств имеют двойные номера, на пример в поз. 16 номера 5 к 10. Может ли так быть? 6. Какие сведения не могут быть получе ны из рис. 3.10? 7. Чем принципиально отлича ются обозначения поз. 16, 18, 29 и 23 от обозна чений поз. 17, 20 к 211 8. Почему на линии 12 есть черточки, указывающие число проводов, а на остальных линиях черточек нет9 Ответы 1. Два трансформатора по 400 кВ-А. Это сле дует из надписи 2 x 4 0 0 кВ -А. 2. Линии и з о б р а ж е н ы в порядке рас положения выносок, т. е. верхняя линия 24, средняя 25, нижняя 26. В натуре они могут быть проложены в другом порядке. 3. И без надписи ясно, что кабель проложен в траншее, так как она изображена в стандарт ном условном обозначении. 4. Отметка +4,75 выше уровня пола (—1,3) на 6,05 м, так как +4,75 - ( - 1,3) = 4,75 + 1,3 = = 6,05. 5. Номер внутри обозначения, в нашем при мере 5, это номер по технологическому плану; 10 (числитель) — номер позиции по специфика ции электрооборудования. Эти номера могут и не совпадать Заметим, что в спецификации го раздо больше позиций, чем на плане. В нее вхо- Рис. 3.10. Пример применения обозначений на плане силовой сети. К упражнению 3.1 И з с п е ц и ф и к а ц и и : поз. 9 - автотрансформатор; поз. 11 — ящ ик с рубильником и предохра нителями; поз. 12 - сварочный трансформатор; поз. 17 — электрическая печь( сопротивления мощ ностью 23 кВт. И з к а б е л ь н о г о ж у р н а л а : № 22 —АПРЗ (1 х25) , прокладка в попу. 138 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей дит не только то, что установлено и, следова тельно, изображено, но и ряд монтажных изде лий и материалов (трубы, провода, кабели, ско бы и т. п .). В спецификалии они перечислены, но на плане сетей их, конечно, нет. 6. На рис. 3.10 не указаны длины кабелей, нет ’’привязки” оборудования к какой-либо базе, т. е. не ясно, в каких местах оно установ лено. Но монтажнику, кстати, это и не нужно, так как не он устанавливает оборудование. Не указана и трасса, по которой проходят линии. 7. Обозначения 16,18, 29 и 23 наиболее распро странены, поэтому стандарт их конкретизирует. Обозначения 17, 20 и 21 не обладают нагляд ностью. Чтобы их расшифровать, надо обратить ся к спецификации. 8. Линия 12 - двухпроводная в отличие от всех остальных, которые совершенно очевидно являются трехпроводными, кроме линии, проло женной в траншее 6. Эта линия четырехпровод ная, но это ясно из данных кабеля (3x120 + + 1x50). План разводки труб (рис. 3.11) выпол нен для части помещения. На плане синими штриховыми линиями изображены границы разных уровней (можно было бы указать соответствующие отметки), а зелеными ли ниями — контуры механизмов и техноло гического оборудования. Электроприемни ки и электрооборудование условно изобра жены желтыми прямоугольниками и обо значены 4 Б -6 Б , 38, 39, ЮС, 9С и 15С. Для изображения труб на плане (рис. 3.11) использованы обозначения, ко торые приведены выше (см. рис. 3.8,0). Чтобы не спутать выноски, относя щиеся к маркировке труб и обозначению уровней, с выносками, сделанными для облегчения описания, последние заключе ны в красные кружки. Итак, в помещении проходят девять труб 1. Они проложены в полу на отмет ке + 0,6. Написать маркировку около каж дой 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 оди наковое число труб и полок. Маркировку на трубах размещают в том же порядке, в каком читают, т. е. слева направо и свер ху вниз. Значит, маркировка левой трубы I" написана на верхней полке: 4Б-8-1 — , 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: сле ва — номер электроприемника (электро конструкции), например 39, в середине номер трубы, например 7, справа диаметр I" трубы, например 1 — Нет необходимости показывать по всей трассе все девять труб, идущих в общем потоке. Поэтому между двумя фигурными скобками одной штрихпунктирной ли нией 2 показан поток (группа) труб. Да лее трубы из потока 2 разветвляются. Четыре из них 4 Б - 8 - 1 - , 4Б-2-1 — , I" 1" 2 2 4Б-5-1 — и 35-5-1— образуют новый поток 3, который проложен на отметке + 0,8. Эти трубы поднимаются вверх и за канчиваются на отметке + 1,35. Одна из труб 5 направлена вниз и за канчивается на отметке —0,7. Три трубы 6 уходят за пределы поме щения. 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-1-1" и 10 С-2-1", концы которых поднимаются вверх на от метку + 1.0. Две трубы 38-1-11— и 38-2-1 поднимаются на отметку +0.55. Труба 11 1" 9С-1-1— поднимается на отметку +0,9. Открыто на отметке + 0,2 проложена труба 12. Один ее конец приходит снизу с отметки —0,6 другой уходит вверх на отметку +0,4. Открыто проложены тру бы 13, 15 и 76; они приходят из потока труб 14. Труба 13 поднимается на отмет ку + 1,4. 3.6. Применение обозначений 139 10 С - 1 - 1 10 с-г - 1 I ®Vz>< 2 ----------- к ± ы § / / / 3 8 -2 -1 / ЮС г!-® 38 А I 3C -1 -1 J I 1 + 0 ,9 I — 9С 9 С -9 Б -1 / +0,2 + 0,4 02 ---- —X О -- ^Г~ г— 0,6 5 Б -5 1 -1 - I — -* \ -ол\ В А -1 - l f 3 9 -2 - Г ACI® /-£ £Г^т@ jfZ w / + 0,3 Рис. 3.11. Пример применения обозначений на плане разводки труб К упражнению 3.2 г ^ -о .г 140 1 лава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей Упражнение 3.2 Руководствуясь рис. 3.11, ответить на вопро сы: 1. Правильно ли расставлена маркировка труб 41 Откуда известна маркировка трубы 7? 2. Правильно ли расставлены засечки у труб б? 3. Откуда известно, что трубы 1 к 17 проложены скрыто, трубы 12, 13, 15 и 16 — открыто, а тру бы 8 и 10 - под перекрытием? 4. Составить эскиз вертикального разреза помещения и указать на соответствующих отметках номера позиций ( / - / 7 ) , заимствованных из рис. 3.11. Ответы 1. Правильно. Она повторяет м аркировку пер вой, второй, третьей и пятой труб из потока I. Труба 7 в потоке 1 является крайней правой. 1" Следовательно, ее маркировка 39-1-1- у , напи сана на нижней полке выноски к потоку труб 1. 2. Правильно. 3. Это известно из стандартных условных обозначений, которые были рассмотрены выше и приведены на рис. 3.8,6. 4. Ответ дан на рис. 3.12. Он выполнен следую щим образом. Слева приведена шкала отметок. За базовую отметку принята отметка 0,0 - зеле ная линия. Вверх от нее расположены отметки со знаком а вниз — со знаком ”. Затем обратимся к рис. 3.11 и заимствуем из него но мера позиций (I 17) и уровни прокладки труб (отметки). Эти данные перенесем на рис. 3.12. Например, на отметке +0,6 проложены тру бы / , 2, 5, 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 горизонтально. Далее из плана видно, что поток 2 переходит в ноток 3, проложенный на уровне +0,8. Значит, от окружности 2 должна быть про ведена вертикальная линия до отметки +0,8 и на ней изображена окружность 3. Горизонтальный участок 3-4 показывает, что трубы 3 и 4 проло жены горизонтально, но затем поднимаются на отметку +1,35, на что указывает вертикальная линия 4-4. Другой пример. Труба 12 начинается на отмет ке —0,6, поднимается на отметку +0,2, идет горизонтально и наконец поднимается на отмет к у +0,4. Читателям рекомендуется самостоятельно со поставить 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 монтаж никам 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 по казывают разводку труб, дополняют ка бельно-трубными журналами и специфика циями на провода, кабели, трубы, монтаж ные изделия и материалы. Журнал (неза висимо от формы, принятой в той или иной организации) совместно со спецификацией дает необходимые сведения для выполне ния работы. Поясним суть дела на учебном примере (рис. 3.13), предупредив читателей о том, что из-за ограничений, вызванных форматом книги, надписи на выносках со кращены, а спецификация опущена. Итак, от вводно-распределительного уст ройства ВРУ к щиту Щ в стальной трубе Т5, проложенной открыто, идет линия № I. Между щитом 111 и ящиком Я1 без зажи мов (протяжным в полу проходит тру ба 77, а в ней линии № 2 и 3. Линия № 2 в пластмассовой трубе П5 идет к устрой ству М с электродвигателем. Линия № 3, пройдя через ящик Я 1, направляется к ящи ку с зажимами Я2. Трубы ТЗ и 115 проло жены под перекрытием (площадкой), т. е. ниже уровня +0,4. Линия № 4 соединяет устройство М с контактором К, пройдя через ящик Я2. Линии № 5 и 6 проложены в трубе П7. Линия № 5 заканчивается в по сту дистанционного управления ПДУ, а ли ния № 6 , пройдя через него транзитом, идет к кнопочному посту SB. От ПДУ до SB она проложена в металлическом рука ве Мр. Все, что даже в простейшем случае по требовало многословного описания, гораз до проще и четче находит отражение в к а - 141 3.6. Применение обозначений + 1,¥ - ■®—©—©—©-- 0,2 ~ 0,¥ -0 ,6 - 0,8 - 1,0 © ©б е л ь к о м ж у р н а л е , который для рис. 3.13 приведен в табл. 3.1. Закрепим полученные знания, выполнив упражнение 3.3. Упражнение 3.3 Руководствуясь рнс. 3.13.с и кабельным жур налом (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, необходимых 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, пластмассо вой трубе, металлическом рукаве)? 5. Что про исходит в ящ ике Я 2 с линией № 3? 6. Почему длина линии № 4 (73 м) больше суммы длин труб П5, ТЗ и П6 (17 + 40 + 14 = 71), через ко торое она проходит? 7. Изобразить схематически трассу линий. Ответы 1. Словом линия можно назвать и кабель жгут проводов. В нашем случае линии № 1—3 142 Глава третья. Обозначения условные графические для рабочих чертежей N 2 3 U Ч—Т З N23 N25 Рнс. 3.13. Принцип записей в кабельном журнале. К упражнению 3.3 Т а б л и ц а 3.1 Обозначел Г ггр у п - пы. про- Трасса проходит через трубу Начало Конец Обозна- Услов- чение водов) ход’ м м №1 ВРУ Щ №2 щ М №3 щ Я2 №4 м К №5 №6 Я2 Я2 ПДУ SB №7 Дли- ный про- на. м Я2 к Т5 Т1 П5 Пб Протяж- М арка ной Количество жил и сечение Длина линии, м ящ и к 25 32 25 20 17 12 TJ ТЗ П5 ТЗ Пб П7 П7 МР Кабель, провод 25 20 40 17 20 20 14 19 18 6 АВВГ 1(4x10) 35 Я1 АВВГ 1 (3 x 4 ) 31 Я1 АВВГ 1 (4x6) 53 Я1 Я2 АПВ 3 (1 x 2 ,5) 73 ПДУ ПВ ПВ 4 (1х 2,5) 3 (1 x 2 ,5) 20 26 ПВ 2 (1x2,5) 15 3.6. Применение обозначений выполнены кабелями, а линии № 4 - 7 - прово дами. 2. Из кабельного журнала. 3. Не равна. Длина линии 73 м, а длина трех проводов, которыми она выполнена, 73x3 = = 219 м. 4. Из стандартных условных обозначений. 5. Линия № 3 разветвляется на три линии: № 5, 6 и 7. 6. Трубы доходят только до ящ иков, щитов и других изделий, а линии входят или протяги ваются через них. 7. Ответ дан на рис. 3.13,6. План сети освещения (рис. 3.14) состав лен для пяти помещений, имеющих номе ра 1—5; эти номера заключены в концентри ческие окружности (красные). На плане видны групповые щитки 8 рабочего и 7 аварийного освещения. Надписи у щитков показывают их номе ра по плану (I и 1а), установленные мощ ности (мощность питающихся от щитков электроприемников) 8,3 и 0,6 кВт соот ветственно, потери напряжения (1,5 и 4,2%) и типы щитков, условно обозначен ные X X X . Групповой щиток 8 питается по ли нии 17, которая приходит снизу, подни мается на уровень ферм и далее до щитка проложена на изоляторах по фермам. Надпись у линии расшифровывается сле дующим образом: маркировка линии с5, расчетная мощность 10,7 кВт, коэффи циент мощности 1, расчетный ток 22 А, длина участка 35 м, момент 770 А-м, потеря напряжения 1 ,4? . Провода АПР 3( 1хЮ) + 1x6 проложены по фермам на изоляторах (И ). От щитка 8 отходят групповые линии № 1-7. В группу № 1 входят светильники с лю минесцентными лампами рабочего освеще ния помещений /, 4 и 5 (в красных круж ках), а именно: 15 — встроенные светиль ники; 16 — линия из шести ( 6 ) светильни ков типа X Y Z , в каждом из которых две лампы (2) мощностью по 40 Вт; 18 —по толочные; 20 — подвесные светильники. 143 Светильники 15 и линия 16 управля ются переключателем 14, с помощью кото рого можно включить либо оба светиль ника 15, либо линию 16, либо все светиль ники рабочего освещения. Четыре светиль ника 18 имеют общий однополюсный вы ключатель 12. Светильники 20 управля ются переключателем 22, который дает возможность включить либо один сред ний (/ ), либо два крайних {II), либо все три светильника одновременно. В группы № 2 и 3 входят по пять светиль ников 5 с лампами накаливания для рабо чего освещения помещения 2. В каждом светильнике лампа мощностью 500 Вт (числитель), высота подвеса 7 м (знаме натель). У последнего в группе светиль ника указана потеря напряжения U= 1,3%. Вначале там, где линии идут рядом, провода АПР-4 (марка АПР, сечение 4 мм 2) обеих линий проложены в общей стальной трубе Т диаметром 25 мм. Далее проводка выполнена на изоляторах {И ). Группа № 4 питает: штепсельные розет ки 4 с защитным (заземляющим или зануляющим) контактом и 3 с выключате лем, а также два встроенных светильника 1 с лампами накаливания и общим выклю чателем 2. Штепсельные розетки 3 и 4 предназначены для скрытой установки. Группа № 5 питает штепсельные розет ки 11 на напряжение 42 В (по старым нор мам 36 В). Розетки включены в линию 10 через понижающий трансформатор 9, кото рая защищена автоматическим выключа телем. 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), вы сота установки 10 м (знаменатель). Вы ключатель 24 двухполюсный со степенью защиты IP44 для скрытой установки. Группа № 7 предназначена для штеп сельных розеток 21 в помещениях 3 и 5 £ ©ч и®7 К, £ TW + В,5 А П Р-Ч -И -& ■ 500 7 70лк и=1,3°/о ©-П! 4- О' — 7,5 (D- ®~ . 2?<6 к - ° ’ 5 -W - 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. 3.6. Применение обозначений и для питания встроенных светильников 19 с люминесцентными лампами в помеще нии 3. Аварийное освещение разделено на две группы: № 1а и 2а. Группа № 1а предназна чена для помещения 2. Она питает пото лочные светильники 6. Мощность лампы в каждом из них 100 Вт, расположены све тильники на высоте 7,5 м. Группа № 2а предназначена для настенных светильни ков 13 в помещениях / и 4. О б р а т и т е в н и м а н и е : светильники в помеще нии / имеют два выключателя. Щиток 7 аварийного освещения питает линия, которая приходит снизу с отметки —1,3 и уходит вверх на отметку +8.5. Упражнение 3.4 Руководствуясь рис. 3.14, ответить на вопро сы. 1. Откуда известно, какие светильники и с какими пампами изображены на плане? 2. Ка кие надписи опущены у свети п.ников (за исклю чением надписи у пинии /б )? 3. Почему на пинии, питающей штепсспьные розетки 3 и 4, изображены три черточки (зеленые). а на других линиях черточек нет? 4. Почему на четырехпроводной линии 17 нет черточек, указывающих на коли чество проводов? 5. Каким проводом выполнена линия 101 6. Что обозначают римские цифры / и II у выключателей и ламп аварийного освещения 145 в помещении 11 7. Что обозначает надпись 70 лк в помещении 21 8, Светильники 5 и 6 находятся в одном и том же помещении. Почему же на их изображениях указаны разные высоты (7 и 7,5 м )? 9. К ак называются размеры 6 и 3,4 м, обозначенные зелеными линиями в помещении 21 Чему равно расстояние между пиниями рабочего и аварийного освещения? Ответы 1. Светильники изображены в стандартных условных обозначениях. 2. Опущены буквы, которыми обозначаются гипы светильников. 3. Штепсельная розетка 4 имеет три гнезда. К третьему гнезду присоединен заземляющий (зануляюший) проводник В двухпроводных линиях освещения черточки не ставят. 4 Из надписи у линии 3(1x10) + 1 x 6 ясно, что пиния четырехпроводная. 5. Линия 10 выполнена двумя (черточек нет) проводами марки ППВ сечением 4 мм 6. Выключатель / управляет пампой /, выклю чател ь// - лампой //. 7. Это номинальная освещенность, пк, от об щего освещения. 8. Подвесные светильники 5 над попом рас положены ниже потолочных светильников 6. 9. Это н р и в я з о ч н ы е размеры. Расстоя ние между линиями рабочего и аварийного осве щения 6 -3 ,4 = 2,6 м. Глава Надписи на схемах 4 .1 . Общ ие полож ения. Зоны и строки. Основная надпись Надписи на схемах значительно важнее и сложнее, чем представляется тем, кто не работал со схемами на монтаже, при на ладке 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 пере сказе содержания схемы. Такой пересказ не только не нужен, но и вреден. Он был бы многословен и расплывчат. Необхо димы краткие надшей, конкретизирующие графические обозначения и дополняющие их такими сведениями, которые не могут быть переданы графически. К таким надписям относят: а) пози ционные обозначения элементов и уст ройств, а также таблицы ’’Перечень эле ментов” ; б) обозначения типов, исполне ний в технических характеристиках элек трических машин, аппаратов, приборов, комплектных устройств (станции управ ления, комплектные распределительные устройства и др.) в) маркировка выводов машин, трансформаторов, приборов, ком мутационных аппаратов; г) маркировка зажимов и разъемов; д) обозначения (мар кировка) разнопотенциальных участков электрических цепей; е) таблицы приме нимости; ж) нумерация труб, кабелей, протяжных коробок; з) ссылки на дру гие схемы, которые следует рассматривать совместно с данной; и) условия действия схемы и примечания; к) расшифровка принятой системы обозначений и марки ровки; л) расшифровка обозначений, не являющихся стандартными, если они встре чаются в схеме; м) спецификации или ссылки на них; н) обозначения зон, в ко торых на схеме показаны элементы уст ройства и их части при разнесенном способе изображения, или нумерация строк (це пей) ; о) основная надпись. Могут быть и другие надписи, если в конкретных условиях в них возникает необходимость. На рис. 4.1,а показано взаимное распо ложение на чертеже. 1 — собственно схемы, 2 — поясняющих надписей, диаграмм пере ключений, примечаний и пр., 3 — таблицы ’’Перечень элементов”, 4 — основной надпи си (по старой терминологии углового штампа). Основная надпись указывает наименова ние объекта (например, насосная станция № 6 ), назначение схемы (управление на сосами N" 3 —5), ее вид (схема электриче ская), тип (принципиальная схема, схема соединений и т. п .), номер схемы, коли чество листов (например, 2 ), номер листа (например, 1). Могут быть также указаны: стадия разработки, например Р — рабочие чертежи, шифр схемы, например ЭЗ (схема электрическая принципиальная) и др. шие положения. Зоны и i троки. Основная надпись © Заметим, что основная и ряд других надписей на чертежах вып тпняют по СПДС (см. § 1.3). Забегая немного вперед, подчеркнем, что ознакомление с любой схемой надо во всех без исключения с 1учаях начинать с чтения основной надписи (в книге — с подписи к рисунку). Обозначение зон дает возможность ука зать, в каком месте с х е м ы находятся части элементов, изображенных разнесен ным способом. Суть дела сводится к тому, что поле схемы разделяют на зоны (клет ки) , подобно шахматной доске (рис. 4.1 ,а). С этой целью по вертикали пишут бук вы А, В. С ... , по горизонтали — цифры /, 2 ... 147 © Рнс. 4.1. Деление схемы на зоны. Нумерация строк (цепей) . К упражнению 4.1 Если мысленно провести через верти кальные 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 располо жены либо горизонтально (рис. 4.1,6), либо вертикально (рис. 4.1,в ); строки нумеруют арабскими цифрами. Целесообразность деления схемы на зо ны и нумерации строк выяснится из упраж нения 4.1. Глава четвертая. Надписи на схемах 148 Упражнение 4.1 На рис. 4.1,д приведена выкопировка из схе мы, на которой показано только одно реле К1. Оно состоит из трех частей: катушки К1, кото рая изображена на схеме в зоне З А ; размыкаю щего контакта К 1:2 в зоне 6С и замыкающего контакта К 1 :1 в зоне 7В. Ответить на вопросы. 1. Что обозначают над писи в скобках? 2. В каких строках расположены части реле К4 на рис. 4.1.6? 3. Не глядя на рис. 4.1,в, 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 1. Надписи в скобках показывают, в каких зонах изображены другие части реле К1. Напри мер, у изображения в зоне В 7 в скобках написало (6С, З А ). Эти надписи указывают на то, что дру гие части реле показаны в зонах 6С (контакт К 1:2) и ЗА (катуш ка К 1 ). Читателям рекомен дуется самостоятельно решить, что должно быть написано в скобках у изображений в зонах 6С и ЗА, а затем проверить правильность свои решений, обратившись к рис. 4.1,с. 2. Катушка - в строке 11, контакт - в стро ке 9. 3. Правильный ответ дан на рис. 4.1,в. 4. Не нужно. Обратим внимание на то, что надписей на схеме значительно больше, чем исполь зованных в ней графических обозначений. Подчеркнем, что графические обозначения строго определены государственными стан дартами, благодаря чему их разночтение безусловно исключено. Но к надписям стандарты предъявляют только самые об щие требования, а способ выполнения надписей устанавливают отраслевые норма тивные документы, различные в разных отраслях. Убедимся в справедливости сказанного, обратившись к рис. 4.2. На нем приведена выкопировка из схемы, в которой пока зано только одно шестиконтактное реле. Его позиционное обозначение К1 на рис. 4.2,а повторено 7 раз: 1 раз у катуш ки и 6 раз у контактов. Точками обозна чены их выводы, около которых написаны красные буквы А и В и номера 13,14 ... 64. Кроме того, все провода, присоединенные к выводам, имеют марки 1 ,2 ... 15 и 22 — синие цифры. На рис. 4.2,6 изображено то же самое. Но на рис. 4.2,а строки перенумерованы — зеленые цифры 1—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 и Р соответствен но обозначают' замыкающий и размыкаю щий контакты. На рис. 4.2,а в клетках написаны номера строк (цепей) . Из таблич ки следует, что замыкающие контакты входят в цени / , 4 —6, а размыкающие — в цепи 3 и 7. Табличку можно выполнить иначе. Так, на рис. 4.2,а в центре в клетках написаны дроби, где числители номера строк, а знаменатели - обозначения выводов. На пример, в строке 4 показан контакт с вы водами 23 и 24. Справа иллюстрирован еще один способ заполнения таблички. Здесь числители по-прежнему номера строк, а знаменатели — марки проводов, присоединенных к выводам контактов. Следовательно, к контакту в строке 4 присоединены провода 15 и 22. На рис. 4.2,6 в табличках вместо номе ров строк указаны зоны, в которых изобра жены 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, не смотря на некоторые различия, имеют >. 1. Общие положения. Зоны и строки. Основная надпись Рис. 4.2. Наиболее распространенные надписи на схемах. К упражнению 4 2 149 150 Глава чегверы . Надписи на схемах одно и то же назначение, все правильны и все употребительны. Кроме того, под позиционным обозна чением у изображения контактов на рис. 4.2,а в скобках написан номер стро ки 2, а на рис. 4.2,6 — зона 4А, 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, окажут ся неправдоподобными. 1. Условных обозначений нужно всего ч е т ы р е - они изображены на рис. 4.2,а справа и на них указывает красная стрел ка. Они простые, не допускают разных толкований, одним словом, в них нельзя ошибиться. 2) Надписей 420, т. е. в 105 р а з б о л ь ш е (!), чем условных обозначений: 7х 10 = 70 позиционных обозначений: 7*2x10 = 140 обозначений выводов; 7*2*10 = 140 марок проводов; 6 * 1 0 = 60 ссылок на номер цепи (зону), где изображена катушка; 10 табличек. Итого 70+ 140+ 140 + 60+ 10=420. Выполним упражнение 4.2, чтобы на учиться 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 катуш ек (см. на рис. 4.2,6 справа)? 2. Правильно пи заполнены таблички? 3. Сколько клеток должно быть в таб личке? 4. Сколько столбцов должно быть в таб личке, относящейся к магнитному пускателю? Ответы вода присоединен провод, имеющий ту или иную марку. Решают эти вопросы следующим образом. Допустим, нас интересует контакт в строке 4 (в зоне З А ) . 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 1 по дан на верхние выводы контактов 13 и 43. В на туре, естественно, между ними сделана перемыч ка. Минус - марка 2 - подан на правый конец катушки. В приложении 1 будет показано, на сколько важны эти сведения при наладке и экс плуатации. Эскизов должно быть столько же, сколько т и п о в (исполнений) реле исполь зовано в схеме. 2. Правильно. Чтобы в этом убедиться, надо самостоятельно заполнить таблички, а затем сличить их с табличками на рис. 4.2. 3. В табличке число клеток должно равняться числу контактов. Если какая-либо клетка не за полнена или заполнена не полностью (т. с. со держит, например, номера выводов, но без ука зания номера строки или зо н ы ), значит, контакт не занят. 4. Три столбца. Один из них относится к кон тактам в силовой цепи, другой ■ к замыкаю щим и третий — к размыкающим контактам. Перейдем к подробному рассмотрению особенностей надписей на схемах. 4 .2 . Позиционные обозначения. Перечни элементов Прежде чем подробно рассматривать существо дела, подчеркнем, что из много численных надписей, которые перечислены в § 4.1, далеко не все могут встретиться в той или иной схеме Все зависит от ее на значения, т. е. от тех сведений, которые должны быть с помощью схемы переданы. Но в любом случае на схеме должны быть позиционные обозначения элементов. Без них, равно как и без графических условных обозначений, схема не может быть ни со ставлена, ни прочитана. П о зи ц и о н н ы е о б о зн а ч ен и я элем ент ов Позиционные обозначения элементов 1. Эскиз даст возможность определить, где строятся в соответствии с ГОСТ 2.710—81 в натуре находится контакт и к каком у его вы- 151 4.2. Позиционные обозначения. Перечни элементов и состоят и ! прописных латинских или русских (реже) букв и арабских цифр. Его пишут н а с х е м а х с п р а в а от условного графического обозначения или над ним (в книге от этого правила из-за недостатка места могут быть отступ ления) и обязательно в натуре: на панелях, табличках, якорях реле и т. п., но н е н а с ъ е м н ы х к р ы ш к а х , так как крыш ки легко перепутать. Позиционные обозначения строят по определенной системе. Она определена стан дартом и состоит в следующем. 1. Буквы и цифры расположены в опре деленном порядке без пробелов и без раз делительных знаков между ними. 2. Во всех без исключения случаях на писаны буквенный код, обозначающий в и д э л е м е н т а . В простейшем случае он состоит из одной, о б я з а т е л ь н о й , буквы, например R, С, //, К и т. п.; в более сложных - из двух букв, например НА, HL, КМ и т. п. 3. За буквенным кодом о б я з а т е л ь н о следует п о р я д к о в ы й н о м е р в пределах элементов данного вида, на пример R l , R2 R15 (резисторы № 1, 2 и 15). 4. Еще правее допускается (но не обяза Б уква (буквы) тельно!) писать еще одну или несколько букв, определяющих ф у н к ц и о н а л ь н о е н а з н а ч е н и е элемента. Напри мер, R2F — резистор № 2, используемый как защитный (предохранительный) — F. 5. После собственно позиционного об значения 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, изображе ны в трех местах схемы, то их условно нумеруют: КМ4.1 - первая часть, КМ4.2 вторая часть, КМ4.3 —третья часть. О б р а т и т е в н и м а н и е : точку можно ставить в любом случае. Если же нужно подчеркнуть, что цифры относятся к контакту, то точку заменяют двое точием. Например, КМ4:2 и КМ4:5 соответст венно обозначают: второй и пятый контак ты элемента КМ4. Подводя итоги, можно схематически представить структуру позиционного обо значения элемента следующим образом: Цифра (цифры) Буква Цифра (цифры)! j Вид элемента Номер части на схеме Порядковый номер Точка или двоеточие Функциональное назначение Но может быть проще Буква (буквы) Цифра (цифры) Цифра (цифры) Или еще проще Буква (буквы) Цифра (цифры) Точка или двоеточие 152 Глава четвертая. Надписи иа схемах Т а б л и ц а 4.1. Буквенные коды видов элементов Одно бук венный Группы видов элементов и устройств код А Устройство В Преобразователь нсэлсктричсских величин в электрические или на оборот С D Конденсаторы Схемы интегральные, микросборки Е Элементы разные F К Разрядники, предохранители, устройва защитные Гснераторы, источники питания Устройства индикаторные и сиг нальные Реле, контакторы, пускатели L Катушки индуктивности, дроссели М Р Двигатели Приборы, измерительное оборудо вание Q Выключатели и разъединители в си ловых цепях (энергоснабжение, пи тание оборудования и т. п.) Резисторы G Н R S Устройства коммутационные в це пях управления, сигнализации и из мерительных Примеры Станция управления (блок) Пульт Щит Усилитель Сельсин-приемник Сельсин-датчи к Фотоэлемент Датчик скорости Логический элемент Устройство задержки Нагревательный элемент Лампа осветительная Предохранитель плавкий Разрядник Батарея Прибор звуковой сигнализации Прибор световой сигнализации Реле указательное —токовое —элсктротепловос —времени —напряжения Контактор, магнитный пускатель Дроссель люминесцентного осве щения - Амперметр Частотомер Счетчик активной энергии —реактивной энергии Омметр Вольтметр Ваттметр Выключатель автоматический Разъединитель Коротко замы катсл ь Т ерморсзистор Потенциометр Выключатель или переключатель Выключатель кнопочный - автоматический Выключатели, срабатывающие: от уровня давления положения (путевой) температуры Двухбуквен ный код BE ВС BL ВV DD DT ЕК EL FU FV С,В НА НЕ КН КА КК КТ KV КЧ LL — РА PF PI РК PR PV PW QP QS QK RK RP SA SB SF SI. SP SQ SK t.2. Позиционные обо ни гении. Перечни элементов 153 Продолжение табл. 4. / О днобук венный к од Группы видов элементов и устройств Т Трансформаторы и автотрансфор маторы 1 Устройства связи. Преобразователи электрических величин в электри ческие V Приборы электровакуумные и полупроводни ковыс W X Линин и элементы СВЧ. А тен н ы Соединения контактные Примеры Трансформатор тока напряжения Электромагнитный стабилизатор Модулятор Преобразователь частотный инвертор, генератор частоты, выпрямитель Диод, стабилитрон Прибор электровакуумный Т ранзистор Т иристор Токосъемник, контакт скользя щий Штырь У 7 Устройства механические с электро магнитным приводом ТА ТУ TS ив VZ VD VI. IT vs ХА XР XS XT УА УВ УС У'// Устройства оконечные, фильтры, ограничители Именно такие, простые, обозначения наиболее распространены. Забегая немного вперед (чтобы в одном месте сразу иллюстрировать все возмож ные случаи), рассмотрим еще одну струк туру составного обозначения, а именно: Ф Гнездо Соединение разборное Электромагнит Тормоз с электромагнитным при водом Муфта с электромагнитным при водом Электромагнитный патрон или плита Д вухбуквен ный к о д Ф Здесь знаки Ф (не равно) и - (минус) это к в а л и ф и ц и р у ю щ и е с и м в ол ы (подробнее см. ниже). Они соответст венно указывают на то, что в первом прямо угольнике слева обозначена ф у н к ц и о н а л ь н а я г р у п п а (например, номер управляемого механизма), а во втором собственно позиционное обозначение. Про ще всего понять суть дела, сопоставив записи так: Ф 4 -S B 1 \* 9 ~ S B 1 \ Ф17 SB1. Из них следует, что в одинаковых схемах трех механизмов, а именно в схемах меха низмов № 4, 9 и ] 7, использован выключа тель 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. Бук венные коды, приведенные в табл. 4 . 1 . не исчерпывают всего, что может встре титься в конкретной схеме. В этом случае их дополняет разработчик, но он обязан дать необходимые пояснения. 2. Не дону- 154 • Глава четвертая. Надписи на схемах Т а б л и ц а 4.2. Буквенные коды для указания функционального назначения элементов Буквенный код А В С D F G Н J К М N Р Q R S Т V W X У Z Функция элемента (устройства) Вспомогательный Направление движения (вперед, на зад, вверх, вниз, по часовой стрелке, против часовой стрелки) Считывающий Дифференцирующий Защитный Испытагельный 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 I и О, г также сочетание букв РЕ. Очень важно не усложнять код без не обходимости. Это значит, что в тех случаях, когда можно обойтись однобуквенным ко дом, не нужно применять более сложный двухбуквенный. Например, если схема со держит несколько магнитных пускателей, но в ней нет ни одного реле, то магнитные пускатели обозначают одной К {K I, К2, К З), а не двумя КМ (КМ1, КМ2, КМЗ) буквами. И наоборот, если в схеме есть и магнитные пускатели, и реле, то прихо дится магнитные пускатели обозначать дву мя буквами КМ (КМ1, КМ2, КМ З), а ре ле —одной буквой К (К1 ,К 2 ,К З ) . Буквенные коды функционального на значения элементов в схемах электроуста новок применяются редко. Тем не менее читателям полезно иметь о них понятие. Дело в том, что с этими кодами можно встретиться в вычислительной технике, схе мах, построенных на логических элементах и аналогичных устройствах, все шире внедряющихся в схемы управления, авто матики, телемеханики, защиты и т. п. Эти коды приведены в табл. 4.2. Рассмотрим несколько примеров, вы полнив упражнения 4.3 и 4.4. Упражнение 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 - зе леные. Буквенные коды, указывающие функцио нальное назначение элементов, заимствованы из табл. 4.2; они выделены синим. Ошибочные обо значения обведены волнистой линией. Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 4.3,я? Откуда это известно? Благодаря чему появилась возможность использовать в схеме однобуквенные коды? 2. Чго вынудило для позиционного обозначения лампы на рис. 4.3,6 применить не однобуквенный (к ак на рис. 4.3,о), а двухбуквенный код ///. ? ( колько кнопочных выключателей изображено на схеме: один или два? 3. На что указывает буква У в обозначении резисторов на рис. 4.3,в? 4. На рис. 4.3,в показан вольтметр, а рядом с его графическим обозначе нием (окружность, в которую вписана буква V) дано позиционное обозначение PV6; 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,г? 6. Буква F в позиционном обозначе нии (рис. 4.3,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. 4.3,6 и е даны одинаковые схемы двухполупериодного выпрям ления переменного тока. Но в позиционных обо значениях диодов на рис. 4.3,6 использован двух буквенный код VD а на рис. 4.3,е - однобук венный V. О чем это говорит? 2 О) . Позиционные обозначения. Перечни элементов 155 Ответы 1. На рис. 4.3,<з изображены выключатель S I, резисторы R ! R /2 и сигнальные ламны H I HI2. Штриховая линия между резисторами указывает на то, что аналогичные цепи на схеме повторя ются 12 раз, но показаны только крайние из них В схеме есть только сигнальные лампы, но нет других сигнальных приборов. Следовательно, до сгаточно кода из одной обязательной буквы Н (см, табл. 4.1). 2. На рис 4.3,6 изображены два вица сиг нальных устройств: лампа и гудок. Значит, одной, обязательной буквы Н недостаточно: пришлось применить для лампы двухбуквенный код HI,, а для гудка — код НА В схеме показан один двухконтактный вы ключатель Это явствует из того, что у обоих его контактов написан > одно и то же позиционное обозначение SB5. 3. На рис. 4.3,н показан вольтметр с двумя пределами измерений; предел устанавливают переключателем SB3, который в левой пози ции вводит в день вольтметра резистор R 7N , а в правой - резистор R8N. Сопротивления рези сторов различны, благодаря чему пределы изме рения изменяются. Б уква Л указывает ф у н к ц и о н а л ь н о е назначение резисторов, а имен но резисторы измерительные (см. табл. 4.2) 4. Рисунок 4.3,е иллюстрирует грубую ошиб ку, состоящую в том, что б \к в а Г (A. W и др которые вггисаны в изображения приборов, т. е. в окружности, квадраты ), принимают за их позиционные обозначения. На этом основании к ним ’’просто прибавляют’' порядковые номера (см. ошибочное обозначение обведенное волни стой линией). Дело в том что эти буквы (У, А , И' и др.) входят в состав условного графиче ского обозначения и не имеют ничего общего с позиционным обозначением. В нашем случае у изображения вольтметра совершенно необхо димо написать его позиционное обозначение PV6, что и выполнено. Заметим кстати, что такие же ошибки допу скают при изображегши электрических машин, т. е. д о п и с ы в а ю т порядковые номера к бук вам М (двигатель), G (генератор), ТХ (сель син-датчик поворота) и т. д. 5 На рис. 4.3,г показан контакт выключателя, срабатываюншй от уровня (см. табл. 4.1). 6 Рисунок 4.3,г иллюстрирует схему контак тора K I , для включения которого требуется больший ток, чем допустим при длительном Рис. 4.3. Позиционные обозначения элементов К упражнению 4.3 включении катушки Чтобы длительньгй ток огра ничить, последовательно с катушкой вводят рези стор R3F. Он ire мешает включению, так как до тех пор, пока контактор отключен, резистор за корочен размыкающим контактом контактора. Одним словом, резистор з а щ и щ а е т к а т у ш к у от перегрева благодаря тому, что огра ничивает в длительном режиме проходящий через нее ток. 7. Применение на рис. 4.3,6 двухбуквенно кода свидетельствует о том, что в схеме, фраг мент которой приведен, есть и другие полупро водниковые приборы, например транзисторы, или электровакуумные приборы. В схеме на рис. 4.3,е нет других полупроводниковых ггрибо- 156 Глава четвертая. Надписи на схемах ров, кроме диодов. Следовательно, в данном слу чае двухбуквенный код не нужен. Упражнение 4.4 (Рис. 4.4). В схему управления электродвига телем М5 вентилятора входят элементы: рубиль ник Q5, контактор КМ5, два электротепловых реле КК1 и КК2, выключатели кнопочные SB3 (’’Стоп”) и SB4 (’’Пуск”) . Кроме того, в схеме есть реле К2, которое срабатывает при включе нии контактора КМ5, если включено реле К7. О б р а т и т е в н и м а н и е : к позиционному обозначению реле К2 после двоеточия добавлены черные цифры / и 3. Ответить на вопросы. 1. Почему позиционное обозначение Q5 написано 1 раз, а позиционное обозначение КМ5 6 раз? 2. Позиционное обозна чение КМ5 написано у каждого контакта в цепи электродвигателя. Не являются ли две из трех надписей лишними? К ак 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 аппа ратов. А если это один аппарат, то каково его позиционное обозначение? О чем говорят цифры 1 и 31 4. Не следовало бы у изображения каж дого предохранителя писать /5 ? Ответы 1. Рубильник Q5 показан совмещенным спосо бом - между его контактами изображена линия механической связи (две параллельные линии). Значит, позиционное обозначение надо писать I раз. Части контактора КМ5 изображены разне сенным способом. Следовательно, у каждого из них должно быть повторено позиционное обо значение. 2. Все надписи нужны. Но можно обойтись и одной надписью. Для этого надо между кон тактами КМ5 изобразить линию механической связи. 3. К ак было объяснено выше, цифры после двоеточия — это номера контактов аппарата, который на схеме показан разнесенным спосо бом. Значит, К2:1 и 1(2:3 — это не два по зиционных обозначения двух аппаратов. Аппарат один и его позиционное обозначение К2. 4. Достаточно одной надписи F5, так к ак со вершенно ясно, что показан комплект прсдохра нителей. Ф у н к ц и о н ш 1Ь н ы е г р у п п ы . Устройства Группа элементов, выполняющих опре деляющую функцию, но не объединенных в единую конструкцию, называется ф у н к ц и о н а л ь н о й г р у п п о й . Например, на рис. 4.4 функцию управления механиз мом совместно выполняют элементы: Q5, КМ5, КК1 ,К К 2, V15, SB3 и SIM. Некоторые из них, а именно Q5, КМ5, КК1 и КК2, смонтированы на асбоцемент ной плите, т. е. к о н с т р у к т и в н о объединены, поэтому они составляют у с т р о й с т в о . Обратите внимание: в функ циональной группе больше элементов, чем в устройстве; в него не входят ни двига тель Д/5, ни кнопочные выключатели SB3 и SB4. Значит, устройство в нашем слу чае — это только часть функциональной группы; оно называется ф у н к ц и о н а л ь н о й частью. Типичные примеры устройств: блок, плата, шкаф управления, щит питания, механизм, например электропривод вы ключателя, и т. п. К устройствам могут быть отнесены приборы и аппараты, пред назначенные для определенной цели, на пример манометры с электрическими вы ходными сигналами, электронные реле времени и т. п. Важно отдать себе отчет в следующем. Устройства можно разделить на две боль шие группы. К одной из них относятся те, которые и м е ю т с а м о с т о я т е л ь н у ю п р и н ц и п и а л ь н у ю схему, предназначены для определенной цели и применяются в строгом соответствии с этой схемой. К ним относятся: блоки управле ния электродвигателями, стабилизирован ные источники питания, электронные реле времени и т. п. Другую группу представ ляют устройства, н е и м е ю щ и е с а м о с т о я т е л ь н о й принципиаль н о й с х е м ы , как, например, световое .? Позиционные обозначении. Перечни элементов табло, привод задвижки, простые реле. Их применяют и присоединяют тем или иным способом, смотря по конкретным условиям. Например, конечные выключа тели привода задвижки можно соединять разными способами. По-разному исполь зуют лампы световых табчо, платы с набо рами резисторов, диодов, реле и т. п. Все это нужно знать, 1ак как в зависи мости от того, имеет стройство само стоятельную принципиальную схему или нет, устройства на схемах г р а ф и ч е с к и в ы д е л я ю т разными спосо бами. Так, элементы, входящие в уст ройство, имеющее самостоятельную схе му, обводят сплошной линией (конту ром), равной по толщине линиям связи или вдвое толще (на рис. 4.4 желтой). Элементы устройств, не имеющих само стоятельной принцшшальной схемы, об водят контуром из штирхпуиктирных ли ний. Над контуром или справа от него пишут позиционное обозначение устрой ства. Позиционное обозначение устройства, если оно рассматривается как э л е м е н т схемы, состоит из одной обязательной бук вы А и порядкового номера. Иногда применяют с о с т а в н о е обозначение, например Ф5 —А2. Здесь циф ра 5 (в нашем примере) после квалифици рующего символа Ф (не равно) есть обо значение функциональной группы, частью которой является устройство. Перед его позиционным обозначением А2 стоит клас сифицирующий символ (минус). В схемах, выполненных разнесенным способом, обойтись одним контуром обыч но не удается. Приходится г р а ф и ч е с к и (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 А4.2. Заметим здесь же, что в простых случаях, если схема невелика, номера частей опускают. 157 В схему N k m s \ k m s\ km s КК1 KKZ Из с х е м ы N Рис. 4.4. Позиционные обозначения элементов и устройств. К упражнениям 4.4 и 4.5 Конкретизируем перечисленные выше общие положения, обратившись к рис. 4.4 и выполнив упражнение 4.5. Упражнение 4.5 Ответить на вопросы. 1. Что на рис. 4.4 обве дено сплошной желтой линией? Какое позицион ное обозначение присвоено этому устройству? Из скольких частей (графических) оно состоит? Как проверить, что контуры выполнены правиль но? 2. Почему контакт К7 обведен штрихпунктирной 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 вхо дить несколько устройств? 4. Могут ли в функ циональной группе быть элементы, которые не входят в устройства? Ответы I . Сплошной желтой линией выделено устрой ство, имеющее самостоятельную принципиальную 158 Глава четвертая Надписи на схемах схему. Его позиционное обозначение А4. Оно состоит из двух частей: A 4 .I и А4.2. Контуры выполнены правильно. В этом легко убедиться, проверив, что все части элементов, составляющие устройство, оказались в контурах. 2. Этот контакт принадлежит устройству, которое не имеет самостоятельной принципи альной схемы. На рис. 4.4 показана его пятая часть (после точки стоит цифра 5 ). Устройству присвоено составное обозначение Ф 1 3 - А 7 . В нем 13 — обозначение функциональной группы, А 7 — позиционное обозначение. Остальные части устройства показаны на схеме № ... 3. Могут. Например, рубильник и предохра нитель установлены на щите питания (одно уст ройство) , магнитный пускатель, электротепловые реле и выключатели кнопочные - в ящ ике управ ления (другое), переключатель режимов управле ния - на пульте управления (третье) и т. д. 4. Могут. Например аварийные выключатели, датчики технологического контроля и т. п. П еречни элем ент ов Перечень элементов — это таблица уста новленной формы. Ее помещают либо на первом листе схемы (если она выполнена на нескольких листах) над основной над писью (см. рпс. 4.1), либо на отдельных листах. Если поле схемы разбито на зоны (строки), то перечень элементов допол няют графой ’’зона” (’’строка”). Последо вательность записей в перечне определена стандартом. Не вдаваясь в детали составления пе речней, рассмотрим несколько примеров, чтобы научиться читать перечни. Предупредим читателей о том, что: 1 ) примеры ”не привязаны” к конкрет ным 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 технические усло вия (ТУ), условны; 3) фрагменты переч ней 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 RI R2- R5 Наименование Резисторы МЛТ-0,5—300 кОм ± ±5% ГО С Т ... ПЭВ-10 - 6 кОм + ±10% ГОСТ. Коли При чест меча во ние 1 - 4 — Т а б л и ц а 4 4. Перечень элементов. Второй способ Позиционное обозначение R1 R 2 -R 5 Наименование Коли При чест меча во ние Резисторы МЛТ ГО С Т... Резисторы ПЭВ ГОСТ ... МЛТ-0,5-3 0 0 кОм ± 5% 1 4 ПЭВ-10 6 кОм ± 10% В них записано одно и то же, но разными способами. П е р в ы й с п о с о б (табл. 4.3). После общего п о д ч е р к н у т о г о заголовка ’’Резисторы” следуют строки, в которых изделия сгруппированы по ти пам и исполнениям. Прочитаем первую строку. Из нее следует, что тип резистора R1 — МЛТ. Его номинальная рассеиваемая мощность 0,5 Вт, сопротивление 300 кОм ± ± 57с. Резистор выполнен по ГОСТ ... Вторая строка относится к четырем рези сторам (R 2 - R 5 ) типа ПЭВ, номинальной мощностью 10 Вт, сопротивлением 6 кОм ± ± 10% по ГОСТ... В т о р о й с п о с о б (табл. 4.4). Номе ра ГОСТ вынесены в заголовок. Поэтому в последующих строках они не повторяют ся, благодаря чему записи в них получи лись короче. Рассмотрим ф р а г м е н т перечня элементов сложной схемы (табл. 4.5), поле которой разделено на зоны, а эле менты в перечне распределены по груп пам, в нашем примере: щит № 1 ; элемен ' Позиционные обозначении. Перечни элементов 159 Т а б л и ц а 4.5. Перечень элементов сложной схемы Зона ПВ, I2A Поэиционное обозначение KI3, KI4 SB1 2D PAI Ф 4 ,Ф 9 4С * HL1 HL3 К Т I -К Т З 2С А5 K I-K 4 КМ!, КМ2 SA3 SA4 Ф15. = 1 6 4В А2 5С НА 5 2А, 2В М7, М8 5D SLJ Наименование Щит № 1 Реле МКУ48-С РАЧ.509.023 П Пост КУ-11У 2, горизонтальное положение, ТУ 16 ... Амперметр Э335, 600 А. ТУ ... Элементы управления элек тродвигателями М4 и М9 Табло ТСМ-Ш-УЗ-01 Реле РВП72-3222-00У4-220/50, ТУ 16-523.472-79 '* чество Примечание 2 1 — 1 600 А 3 3 Лампа Ц220-10 См. Технические требования п. 4 _ Щит управления Панель управления, черт. №..., на которой установлены: Реле промежуточные 4 РПУ-2-362003, 220 В Пускатели магнитные ПМЕ-222 2 Выключатели пакетные: ПВЗ-60 1 ПВЗ-10 1 Элементы управления элек тродвигателями М 1 5 и М16 Б л о к управления 2 БУ5447-03ГЗИ Аппаратура по месту Звонок ЗВП220 1 ТУ 16-739.059-72 Электродвигатель 10 кВт, 2 380 В, 1500 об/мин Реле поплавковое РМ-51, 1 ТУ 205.43-75Е По документации марки ... Поэ. 15 Т е х н и ч е с к и е т р е б о в а н и я . . . п . 4: K T l/IA , КТ2/4С, KT3/4D ты управления электродвигателями М4 и М9; щит управления; элементы управле ния электродвигателями M l 5 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 Л/9”, а в графу ’’Позиционное обозначение” записаны не элементы, а обозначения функ циональных групп Ф4 и Ф9, в которые они входят. Не указана также зона. Есте ственно, возникают вопросы: 1) Почему не указана зона? 2) Почему в перечень эле ментов введены обозначения не элементов, а функциональных групп? Ответим на них. 1) Зона не указана потому, что надписи Ф4 и Ф 9 относятся не к какому-либо од ному элементу, а ко всем элементам, перечисленным в последующих строках, в нашем примере HL1 HL3, КТ1 —КТЗ, а они изображены в разных зонах. 2) Второй вопрос сложнее. Дело в том, 160 Глава четверга*. Надписи на схемах что одна и та же схема относится не к од ной, а к двум функциональным группам. Из-за этого на схеме у изображения эле ментов и их частей приходится писать не просто позиционное, а составное обозна чение. В нашем случае надо писать не М4 и М9, а ФМ4 и ¥ М9 соответственно. Так, на схеме управления электродвигателем М4 пишут Ф4 HL1, Ф4 HL2, Ф4 HL3, Ф4 —КТ1, Ф4 —КТ2, Ф4 —КТЗ, а на схеме управления двигателем М9 соответственно Ф9 H L I. Ф9 HL2, Ф9 Н 1 3 ,Ф 9 - К Т 1 , Ф 9 -К Т 2 , Ф 9 -К Т З . Обратимся к записи элементов K TI —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 каж дого изделия) и указать соответствующие им зоны. Но обычно поступают иначе: в графе ’’Зона” ставят звездочку *, а в гра фе ’’Примечание” указывают: см. Техни ческие требования п. . . . В нашем примере КТ1 находится в зоне 1А, КТ2 - в зоне 4С, КТЗ - в зоне 4D. Это следует из того, что в числителе написано позиционное обо значение, а в знаменателе —зона. Устройство А5 — это панель управления, изготовленная по черт. № ... , на которой установлены: реле промежуточные К 1—К4, пускатели магнитные КМ1 и КМ2, выклю чатели пакетные SA3 и SA4. Устройство /42 — готовое изделие — блок управления типа БУ5447-ОЗГЗИ. Оно в перечень эле ментов записано одной строкой, без рас шифровки. По месту установлены: звонок НА5, электродвигатели М7 и М8 и реле поплав ковое SL1 типа РМ-51 по ТУ 205 43-75Е. Обратим внимание на графу ’’Примеча ние” . В ней указано, что электродвигате ли М7 и М8 выбраны и заказаны не по этому проекту, а по документации мар ки ... Такой случай характерен, например, для схем автоматизации, энергетическая часть которых выполняется на субподряд ных началах другой организацией (или другим отделом проектной органи зации) . В примечании к SL I написано ”Поз. 15”. Это номер позиции спецификации средств автоматизации. Важное замечание. Форма перечня эле ментов (см. .табл. 4.3—4.5) установлена стандартом. Но в нем же сказано, что в пе речень элементов допускается вводить до полнительные графы. И такое допущение имеет глубокий смысл. Дело в том, что схемы входят в систему ЕСКД и, следова тельно, подчинены в основном нуждам и з г о т о в и т е л е й электроустановок, а не наладчиков и не эксплуатационников. В перечне указаны типы, номера стандартов и технических условий, наименования доку ментов и общее количество однотипных изделий. Все это необходимо конструкто рам. Но эксплуатационнику важно знать другое: д л я ч е г о служит каждое изде лие. Перечень элементов не дает ответа на этот вопрос. Поэтому наладчики и экс плуатационники в ряде случаев в ы н у жд е н ы либо дополнять проектный пере чень, либо перестраивать его, приводя к виду, удобному для эксплуатации. В ре зультате должна получиться таблица, содер жащая примерно следующие графы. 1. Позиционное обозначение, напри мер S J . 2. Наименование и назначение — пере ключатель выбора режима управления. 3. Тип УП5312-С128. 4. Место установки станция управ ления. 5. Техническая характеристика — ис полнение открытое, фиксация рукоятки в положениях через 45 ° . Рассмотрим еще один типичный пример. 1. Позиционное обозначение - К2. 2. Наименование и назначение — реле промежуточное контроля температуры. Притянуто при температуре 50°С и ниже. 3. Тип - РПУ-2-362013, 220 В. 161 4. а Позиционные обозначения. Перечни элементов 4. Место установки щиток сигнали зации. 5. Техническая характеристика 23 + 1П (два замыкающих контакта и один пере ключающий) . Обратим внимание на то, что в ’’экс плуатационных таблицах’’ которые иногда называют экспликациями (разъяснениями), перечисляют не только те элементы, кото рые включены в данную схему (как делают согласно стандарту в проектах), но и эле менты других схем, частично использован ные в данной. П о л н ы й состав б у к в е н н о -ц и ф р о в ы х о б о зн а ч ен и й , п р и м е н я е м ы х в э л ек т р и ч еск и х сх е м а х Рассмотренные выше позиционные обо значения элементов, устройств и функцио нальных групп наиболее распространены в схемах электроустановок. Но кроме них в сложных схемах, например в схемах вычислительной техники, применяют более сложные, с о с т а в н ы е буквенно-циф ровые обозначения. Читателям они могут встретиться. Поэтому, не вдаваясь в дета ли, сообщим о них основные сведения Типы условных обозначений. В зависимости от назначения и характера передаваемой инфор мации стандарт устанавливает следующие типы условных обозначений: а) обозначение высшего уровня, например позиционное обозначение устройства, записан ное в перечень элементов, или же обозначение типа изделия; б) обозначение функциональной группы пере дает, к ак правило, информацию о функциональ ном назначении группы элементов, обозначающих функциональную группу, примеры даны ниже; в) обозначение конструктивного расположе ния (конструктивное обозначение) указывает место расположения элемента или устройства в изделии; г) позиционное обозначение присваивается каждому элементу и устройству и содержит информацию о в и д е элемента (см. табл. 4.1), его порядковый номер среди элементов дан- Т а б л и ц а 4.6. Классифицирующие символы Тип условного обо значения а) Обозначение выс шего уровня б) Обозначение ф унк циональной группы в) Обозначение кон структивного распо ложения г) Позиционное обо значение элемента д) Обозначение элек трического контакта е) Адресное обозна чение Классифи цирующий символ Наименова ние применяе мого знака = Равно Ф Не равно + Плюс - Минус Двоеточие О Обозначение заключается в круглые скобки ного вида и, при необходимости, указание о функции, выполняемой данным элементом (см. табл. 4.2 ). Позиционные обозначения эле ментов являются в любой схеме обязательными. Они подробно рассмотрены выше; д) обозначение электрического контакта условное обозначение, присвоенное электриче скому контакту (выводу) элемента или устрой ства; е) адресное обозначение указывает место на к о н с т р у к т о р с к о м документе (но не в натуре!), в котором содержится изо бражение (на схеме или чертеже) или описание (в таблице) соответствующего элемента (устрой ства) , функциональной группы. Составное обозначение может состоять из двух и более (но не более шести) условных обозначений различного типа; оно передает со вокупность сведений, содержащихся в условных обозначениях, входящих в его состав. Перед каж дым условным обозначением, входящим в со ставное, написан к л а с с и ф и ц и р у ю щ и й с и м в о л , т. е. специальный знак, указываю щий тип условного обозначения (табл. 4.6). Структура наиболее полного составного обо значения, т. е. обозначения, содержащего все шесть типов обозначений, выглядит следующим образом: =В^0+Ш-0;0 (□), Глава четвертая. Надписи на схемах 162 где буквы а - е соответствуют типам условных обозначений в табл. 4.6. Составные обозначения записывают либо в строку, к ак сделано выше, либо в столбец * + : 0 (И) Примеры обозначений разных типов. Ф у н к ц и о н а л ь н ы е г р у п п ы : Ф —фильтр; УПЧ усилитель промежуточной частоты; TJK — триг гер; Ф27. Обратите внимание: при обозначении функциональной группы т о л ь к о ц и ф р а м и перед ними обязательно ставят классифицирую щий символ Ф . К о н с т р у к т и в н ы е обозначения указывают место в и з д е л и и . Примеры. + С24 (ряд С, колонка 2 4 ) ; + 5.17 (ряд 5, колонка 17). Заметьте: циф ры 5 и 17 имеют самостоятельные смысловые значения. Поэтому они разделены точкой. Обо значение + С24 состоит из буквы и цифры, сле довательно, точка между ними может быть опу щена. + 204 - место № 204. + В. 2 —зона В, вторая часть. + 2.05.4В12 — стойка 2, рама 0.5, панель 4, плата В12. А д р е с н ы е о б о з н а ч е н и я . Примеры: - R (Е) - резистор R изображен в ряду Е. С4(0б) - конденсатор С4 изображен в ко лонке Об. - А2 (В12) - устройство А2 изображено в зоне В12. -D 6 H 3 .E 8 ) - микросхема D61 изображена на третьем листе в зоне Е8. Обратите внимание: ’’адрес” указан в круглых скобках. С о с т а в н о е о б о з н а ч е н и е (пример) =ЯУ5 ф Т18 + 20 К 4 : 12 (14.6+ 15:2) указы вает, что контакт 12 (классифицирующий сим вол :) реле К4 (классифицирующий символ ), расположенного на месте 20 (классифицирующий символ +) в функциональной группе Т8 (клас сифицирующий символ Ф ) , входящий, в свою очередь, в устройство ЯУ5 (классифицирующий символ = ), соединен с контактом 2 (классифи цирующий символ :), который расположен на месте 15 и изображен на шестом листе принци пиальной схемы 14. П р и м е ч а н и е . В рассмотренном выше примере в качестве обозначения высшего уров ня использован тип устройства, а именно ЯУ5. В некоторых случаях классифицирующие символы опускают, если, конечно, отсутствие квалифицирующего символа не изменяет смыс ла обозначения. Например, вместо Ф АЗ - R 5 пишут А З - R5, что следует читать так: резистор R5 входит в устройство АЗ. Важное замечание. К ак следует из приведен ных выше примеров, правильно применить и про честь буквенно-цифровые обозначения довольно сложно. Исключение составляют позиционные обозначения простые, достаточно определенные и подробно рассмотренные выше. Отсюда следует, что разработчик схемы обязан дать четкие указа ния о системе примененных обозначений, иначе не исключены серьезные ошибки. С к а к и м и п о зи ц и о н н ы м и о б о зн а ч е н и я м и мож но встретиться на практ ике Все, что написано выше о позиционных обозначениях и перечнях элементов, соот ветствует стандартам, действующим ко времени выхода книги Но в схемах, вы пущенных раньше и не утративших своего значения, как, например, в и с п о л н и документации, а также во т е л ь н о й многих хороших и поле зных книгах можно встретиться с другими позиционными обо значениями и другой формой перечней элементов. Сообщим читателям об их осо бенностях. 1. В позиционных обозначениях прим нялись не латинские, а прописные и строч ные русские буквы. Они до некоторой степени отражали особенности и свойства элементов. П р и м е р ы : Р —реле; РП — реле промежуточное; РВ — реле времени; РУ — реле ускорения; МП — магнитный пускатель; К контактор; Тр — транс форматор; Пр — предохранитель; СД сопротивление (резистор) добавочное; СР — секционный разъединитель; К З - 4.3. Обозначения типов, исполнении и видов элементов и комплектных устройств короткрзамыкатель; А Б — аккумулятор ная батарея и т. п. 2. Порядковые номера элементов, так же как и в настоящее время, обозначали араб скими цифрами, но их помещали не после буквенного кода, а перед ним. П р и м е р ы : 2Р - второе реле: 4РВ — четвертое реле времени и т. п. 3. 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 ( 1) повторитель промежуточного реле (777) номер пять (5 ); 5РП2 второй повтори тель (т. е. повторитель повторителя) реле 5/77; 5РПЗ —третий повторитель1. 4. Следует заметить, что и в настоящее время но сложившейся традиции (и в со ответствии 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 выде ляют контурами из сплошных или штрихпунктирных линий, в зависимости от того, имеет оно самостоятельную принципиаль ную схему (сплошные линии) или же не имеет ее (штрихпунктирные линии). Но это о б щ е е п о л о ж е н и е в различ ных проектно-конструкгорских организа циях трактуют по-разному. В одних организациях контуры просто опускают, но в примечаниях перечня эле ментов указывают, в какое устройство входит элемент. 1 Речь идет о к а с к а д н о м включении четырех реле, заключающемся в том, что кон такт реле 5РП включает 5РП1, контакт реле 5РП1 включает 5РП2, контакт реле 5РП2 вклю чает 5РПЗ. Р.сли у каждого из четырех реле по шесть контактов, то благодаря каскадному вклю чению можно получить 21 контакт. Однако ка скадное включение имеет не только достоинства, но и недостатки. Они объяснены в § 7.3, рис. 7.18. 163 В других — контурами выделяют толь ко основные устройства, например блоки управления. В третьих организациях к делу подхо дят формально: если элементы объедине ны в конструкцию (смонтированы на об щей плате), значит, получилось устрой ство. А раз это устройство, то входящие в него элементы надо заключать в контур. Простой пример, допустим, в схеме 30 эле ментов. Они смонтированы на пяти платах, т. е. образуют 30:5 = 6 устройств. Каждое из них при разнесенном изображении со стоит 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. 4.3 . Обозначения типов, исполнений и видов элементов и ком плектны х устройств В графе ’’Наименование” перечня эле ментов (см. табл. 4.3—4.5) приведены све дения, без знания которых н е л ь з я з а к а з а т ь электрооборудование. Среди них основными являются типы, исполнения и технические характеристики элементов и устройств, установленные предприятиямиизготовителями, содержащиеся полностью в каталогах (см. § 6 .2 ) и в сокращенном виде в прейскурантах. Типы, исполнения и технические харак теристики образуются сочетанием букв и цифр, каждая из которых имеет строго определенное значение. Оно определяется не только той или иной буквой (цифрой), но и м е с т о м , на котором она располо жена. Рассмотрим несколько примеров, предупредив читателей о том, что приве денные в них типы с течением времени могут измениться, но существо дела, т. е. Глава четвертая. Надписи на схемах 164 существование с и с т е м ы п о с т р о е н и я о б о з н а ч е н и й типов и испол нений, сохранится. Пример 4.1 Обозначение РПУ-2-36201 УЗ 220 В рас шифровывается следующим образом. Реле серии РПУ-2 защищенного исполнения с пе редним присоединением проводов винто 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 разме щения 3). О б р а т и т е в н и м а н и е : в обозначении две одинаковые цифры 3, но в зависимости от места расположения в обозначении они имеют разный смысл. Так, в нашем примере тройка слева ука зывает на конструктивное исполнение (за щищенное) и способ присоединения прово дов (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 переключающий контакт, а замыкаю щих контактов у него нет. Пример 4.2 Сравним обозначения четырех универ сальных переключателей серии УП5300, собранных по одной и той же схеме № 128 но имеющих разные исполнения: УП5312С128 и УП5312-А128 —о т к р ыт о е (на что указывает цифра 3 ); УП5812-С128 и УП5812-А128 _ в з р ы в о з а щ и щ е н н о е (цифра 8). Кроме того, у переключа телей УП5312-А128 и УП5812-А128 рукоят ка имеет самовозврат в исходное положе ние (буква А), а у переключателей УП5312-С 128 и УП5812С128 фиксируется на положениях через 45° (буква С ). Индустриализация изготовления электро установок привела к широкому использо ванию комплектных устройств: типовых камер, из которых собирают распредели тельные устройства, нормализованных стан ций, шкафов и блоков управления электро двигателями и т. п. Комплектные устрой ства изготовляют электротехнические за воды и доставляют на место монтажа в пол ностью законченном виде. Они требуют лишь присоединения, установки или снятия некоторых перемычек, а также конкрети зации надписей, например указания номе ров линий, наименований управляемых ме ханизмов и г. п. Комплектные устройства обозначают но строгой системе. Пример 4.3 Обозначение ЯУ5113-03A2A состоит из двух частей: слева от разделительного зна ка — т и п изделия, справа - т и п о в о й и н д е к с . В нашем примере тип расшиф ровывается следующим образом. Ящик управления (Я), унифицированный (У), для управления нереверсивными ( 1 ) асин хронными двигателями с короткозамкну тым ротором, однолинейный (13). Типо вой 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 ком бинированным расщепителем 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 — 4.4. Обозначения выводов получится реверсивный магнитный пуска тель с теми же параметрами. Выводы. Из рассмотренных выше не скольких примеров явствует, сколь важ ные сведения таятся в каждой букве и циф ре, из которых состоят обозначения типов и исполнений, и какое большое значение имеет расположение в нем буквы (цифры). Кроме того, нужно знать, что в обозначе ниях разных элементов (устройств) одни и те же буквы имеют разные значения. Значит, прежде чем расшифровывать обо значение, нужно уяснить, что именно в дан ном конкретном случае подразумевается под каждой буквой (цифрой). И, наконец, пре.шриятия-изготовители с течением вре мени иногда меняют систему обозначений, например, с целью унификации. 4 .4 . Обозначения вы водов Выводы элементов обозначают несколь кими способами, способ определяется дву мя обстоятельствами: конструкцией изде лия и его размерами. В простейшем и наи более благоприятном случае, т. е. если по зволяют размеры изделия и есть место для нанесения обозначений, их проставляют предприятия-изготовители. Если же места нет, как, например, у телефонных и кодо вых реле, полупроводниковых приборов, многоконтактных промежуточных реле в открытом исполнении (присоединение пай кой), то выводы обозначений не имеют. Но в этих случаях договариваются по опре деленной с и с т е м е с ч е т а , однозначно определяющей место вывода в изделии. Рассмотрим эти вопросы подробнее, обра тившись к нескольким типичным примерам. А. Выводы элементов обозначены предприятием-изготовителем 165 2. Силовой трансформатор двухобмоточный (рис. 4 .5,6). Фазы высшего напряжения А , В, С (прописные б у к в ы ), низшего напряжения а, Ь, с (строчные б у к в ы ). Нейтраль (нулевая, сред няя точка) 0 или /V. 3. Универсальный переключатель, например серии УП5300 (рис. 4.5,в ). Выводы перенумеро ваны. Контакт одной секции 1-2, другой 3-4, третьей 5-6 и т. п. 4. Пакетный трехполюсиый выключатель (рис. 4.5.г ). Первая фаза Л1 (линия I) и С/ (сеть / ) , вторая - JI2 и С2, третья - Л З и СЗ. 5. Промежуточное реле, например серии ПЭ21 (рис. 4.5 ,6 ). Выводы перенумерованы. Рядом с эскизом показано изображение на схеме кон тактов и катушки; выводы обозначены точками. Такая у с л о в н о с т ь принята в ряде веду щих проектно-конструкторских организаций. Вы воды комплектных устройств, чтобы их выводы отличить от выводов аппаратов, обозначают кружками (а не точками), как показано ниже на рис. 4.7. 6. Счетчик однофазного тока Wh (рис. 4 .5 ,з). Б уквы Г (генератор) и Н (нагрузка) указывают, что счетчик должен присоединяться к сети строго определенным образом. 7. Трансформатор тока ТА1 (рис. 4.5,з). Выводы первичной обмотки J11 и 772 (линия), вторичной И! и И2 (измерение). 8. Однофазный трансформатор напряжения TV I (рис. 4.5,з). Выводы первичной обмотки А (начало) и X (конец), вторичной - а и х соот ветственно. Б. Выводы элементов не обозначены, но предприятия-изготовители устанавливают строгую систему их счета 9. 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 (вы ход). 10. Электронный и ионный прибор (напри мер, лампа). Предприятие-изготовитель дает схему цоклевки, из которой совершенно ясны назначения выводов (анод катод, сетка и т. п .). В. Выводы элементов не обозначены. Систему их счета определяют отраслевые нормативные документы На рис. 4.5,ж показано такое же реле, к ак на 1. Электродвигатель переменного тока с к о рис. 4.5,6, но провода к его выводам присоеди роткозамкнутым ротором (рис. 4.5,о ). Выводы няют пайкой. В таком случае приходится д оодной фазы CI-C4, другой С2-С5, третьей СЗ-С6. 166 Г лава четвертая. Надписи иа схемах Рис. 4.5. Обозначения выводов К упражнению 4.6 элементов. 4.4. Обозначения выводов г о в а р и в а т ь с я об определенной с и с т е м е с ч е т а . В нашем примере реле имеет два замы кающих контакта 13-14 и 33-34, размыкающий контакт 21-22 и переключающий 41-42-43. Выво ды катушки обозначены буквами А и В. Обратившись к рис. 4.5,3», легко обнаружить определенную закономерность нумерации вы водов. Состоит она в следующем. Каждый вы вод имеет двузначный номер В нем левая цифра (красная) - порядковый номер контакта ( 1 - 4 ) ; а правая (зеленая) опреде 1яет вид контакта: 1и 2 размыкающий, 3, 4 замыкающий, 1, 2, 3 - переключающий контакт. Общая пружина переключающего контакта обозначена цифрой 2. Обратите внимание: счет ведут в о п р е д е л е н н о м п о р я д к е , а именно: верхний контакт в левом ряду обозначен цифрой /, под ним рас положен контакт 2, верхний контакт в правом ряду 3, под иим расположен контакт 4. Очень важно строго определить, какую сто рону считать левой, а какую правой, т. е. с к ак о й с т о р о н ы с м о т р е т ь на р зле: с ли цевой или с монтажной. У реле переднего при соединения лицевая и монтажная стороны со впадают; у реле заднего присоединения они различны. Нумерация мест выводов иллюстриру ется рис. 4.6,д. На нем слева сверху пока зан контур реле с тремя колонками 1, 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 (зеле ные цифры). Таким образом, в левой ко лонке пружины нумеруются 11, 12 ... 15, в средней 21, 22 ... 25, в правой 31, 3 2 ... ... 35. Счет со стороны присоединения про водов. Выводы катушек обозначены бук вами а-г. В центре на рис. 4.6,а дан пример рас положения на реле трех контактных групп: слева контактная группа состоит из размы кающего контакта 14-13 и замыкающего 11-12. В середине установлен переключаю щий контакт 21-22-23. В правой группе сверху контакт 33-34-35, переключающий ся без разрыва цепи, снизу — замыкающий контакт 31-32. Конструктивные схемы контактов 21-22-23 и 33-34-35 показаны на рис. 4.6,а 167 справа. А снизу на рис. 4.6 ,я приведены три варианта включения красной и зеленой ламп, присоединенных к различным кон тактам этого же реле. Рассмотрим еще один распространенный пример нумерации мест выводов кодовых реле (рис. 4.6,б ), при которой за основу принимают ’’тройник” , т. е. переключаю щий контакт (рис. 4.6,6 слева снизу). Его пружинам присвоены п о с т о я н н ы е н о м е р а , а именно: общая пружина 1, пружина замыкающего контакта 2 , размы кающего контакта 3 (черные цифры). Колонки (контактные группы) нуме руют слева направо, если смотреть с мон тажной стороны (красные цифры слева), а тройники в каждой колонке нумеруют снизу вверх. Колонка может состоять из несколь ких 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. 1, 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”тройниками; 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 на рис. 4.5 и ж перенумерованы контакты. 2. Какие выводы не 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? 168 Глава четвертая. Надписи иа схемах 4.4. Обозначении выводов Ответы 1 Контакты перенумерованы верно В этом легко убедиться, сопоставив их нумерацию на схеме с нумерацией на эскизах. 2. Не обозначены концы обмоток трансфор матора X, У, Z (обмотки высшего напряжения) и х , у , z низшего напряжении. В данном случае эти обозначения не нужны, так к ак соединения в треуголышк и звезду выпо шены внутри транс форматора. 3 Строго говоря, выводы реле (рис 4 5,д) надо изображать не точками, а кружками так как эти соединения выполнены на винтах, т. е. явля ются разборными (см. выше § 2.1). Но выводы реле на рис. 4.5,ж надо изображать точками это неразборные соединения: они выполнены пай кой. Однако в одной и той же электроустановке обычно бывают аппараты и с разборными и с не разборными соединг ниями. Поэтому п р и н я т о общее п о л о ж е н и е , а именно, в лю бых случаях обозначать на схемах выводы элементов точками. Если же нужно отличить выводы эле ментов от выводов комплектных устройств, предназначенных для их внешних соединений, то эти выводы обозначают кружками - пример дан ниже на рис. 4.7. 169 Ответы 1. Счет снизу вверх (по зтажам") имеет глу бокий смысл. Состоит он в том, что при добавле нии пружин обозначения выводов существую щих контактов сохраняются без изменений, до бавляются только новые номера вновь установ ленных пружии. 2. Случай а ) : выводы размыкающего контак та 11 12, переключающего 13-14-15, общая пружина 14. Случай б ) : выводы переключающего контакта 11-12-13, общая пружина 12, размыкаю щего контакта 14 и 15. 3. Группа 11-12-13 переключается с разрывом цепи, группа 31-32-33 - без разрыва. Они распо ложены в первой и третьей колонках соответст венно. 4. В левой схеме обе лампы могут на мгно вение включиться одновременно (зависит от ре гулировки контактов). В средней схеме лампы одновременно включиться не могут. В правой схеме всегда раньше включается одна лампа, а затем гаснет другая. 5. При правильной регулировке (т. е. при регулировке, обеспечивающей нормальную экс плуатацию) нельзя. Выводы комплектных устройств. На рис. 4.7 дай пример блока управления асин хронным электродвигателем с короткоУпражнение 4.7 замкнутым ротором. Блок представляет собой плиту из изолирующего материала, 1. На рис. 4.6 .а счет местам контактных пру на которой смонтированы; магнитный пускатель КМ1, автоматический выключа жин (или тройникам на рис. 4.6,6) ведуг не свер ху вниз, а снизу вверх. Есть в этом какой-нибудь тель QF1, предохранители цепей управле смысл, или этот порядок принят случайно’ 2. Ка ния FU1 и FU2, электротепловые реле кие номера должны иметь выводы контактов КК1 и КК2, переключатель выбора режима в контактной группе, состоящей из размыкаю управления SA1 (ремонтное Р, автомати щего и переключающего контактов и установлен ческое А) и ряды зажимов X I - Х З для ной в левой колонке? Рассмотреть два случая: а) снизу размыкающий контакт, сверху — пере присоединения внешних проводов. В на ключающий; б) снизу переключающий контакт, шем примере к выводам L I L3 при сверху - размыкающий 3. Нумерация выводов соединяют питающие провода, к выводам в одной группе 11-12-13, причем общая пружи С7 СЗ —электродвигатель на 12, в другой 31-32-33. общая пружина 33. Какие это группы и где они расположены на О б р а т и т е в н и м а н и е : выводы реле’ 4. Какими свойствами обладают схемы комплектных устройств (в нашем примере включения ламп, приведенные на рис. 4.6,о? U L3, С1-СЗ, 1, 2, 5, 7, 11, 13, 15, 17, 5. Можно пи так отрегулировать реле с переклю 19, 21, 23, 25, 27, 35) обозначены к р у ж чающей группой 11-12-13 (рис. 4.6,о, в центре), ками, а не жирными точками. 4та чтобы обе лампы при срабатывании или возврате реле на мгновение включались одновременно? у с л о в н о с т ь дает возможность легко 170 Глава четвертая. Надписи на схемах 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,<Э-лс), от выводов комплектных устройств (круж ки). чатели SB2 для пуска электродвигателя и SB1 для его остановки? 2. Что изображают на схеме жирные линии между выводами 7 и 11, 13 и 151 3. На какие зажимы выведены резервные кон такты магнитного пускателя КМ11 4. От зажи м а 2 отходит волнистая зеленая линия с над писью N. Что она обозначает? Ответы Упражнение 4.8 Ответить на вопросы. 1. К каким зажимам и к ак следует присоединить кнопочные выклю 1. К зажимам 1, 5 и 7 ряда X I. Правильн присоединение показано на рис. 4.7 зелеными пиниями. 4.5. Система обозначений (маркировки) цепей в электрических схемах 2. Перемычки между зажимами. 3. Замыкающий контакт выведен на зажи мы 17-19, размыкающие - на зажимы 21-23 и 25-27. 4. Эта линия обозначает присоединение к за земленному (зануленному) нейтральному про воду минуя предохранитель FU2. Если бы элек тродвигатель защищал не автоматический вы ключатель Q FI, а предохранители в силовой цепи, то вместо присоединения ТУпредохранитель FU2 следовало бы присоединить к фазе после силового предохранителя. Почему надо поступать именно так, объяснено ниже в примере 8.25. 4 .5 . Система обозначений (м арк ировки ) цепей в электрических схем ах О бщ ие полож ения Сформулируем сначала общие положе ния, а затем проиллюстрируем реализа цию каждого из чих, выполнив приведен ные ниже упражнения. 1. Сравнительно недавно применялись термины: марка и маркировка. В настоя щее время слово м а р к и р о в к а за менено словом обозначение. Что же такое м а р к а ? Марка — это обозначение, например номер (5, 17 ... ... 941), буква с цифрой (L1, СЗ) , буква со знаком полярности ( L +, L~) или просто знак (+ , - ) . присвоенное участку цепи. Совокупность марок в схеме называется м а р к и р о в к о й . Маркировкой назы вают также п р о ц е с с нанесения марок на бирки-оконцеватели проводников, па нели (вблизи выводных шпилек аппара тов) и т. п. 2. Установленная стандартом система обозначений цепей применяется только для цепей управления, контроля и защиты элек троустановок, но не распространяется на устройства проволочной и радиосвязи и другие специальные устройства. 3. Участки цепей обозначают независимо от нумерации или условных обозначений 171 зажимов (выводов) аппаратов, приборов, электрических машин, к которым подхо дят (или отходят) концы обозначаемых проводников (примеры даны на рис. 4.2). 4. Участки цепей, р а з д е л е н н ы е контактами аппаратов, катушками, обмот ками машин, резисторами, конденсаторами, диодами, считаются разными участками и имеют р а з н ы е обозначения. Участки, с х о д я щ и е с я в одном узле принци пиальной схемы, а также проходящие через неразъемные, разборные или разъем ные контактные соединения, обозначаются о д и н а к о в о . Однако участкам цепи, проходящим через разъемные соединения, ц о п у с к а е т с я присваивать разные обозначения (пример дан на рис. 4. 8 ,а). 5. Для обозначений применяют ряд по следовательных чисел, а в необходимых случаях с буквенной или числовой пристав кой. Для цифровых обозначений приме няют арабские цифры и прописные буквы л а т и н с к о г о алфавита. В электроуста новках, изготовленных ранее, применялись русские буквы. 6 . Цепи обозначают в последовательно сти от ввода источника питания к потреби телю, а разветвляющиеся участки — сверху вниз в направлении слева направо. Обычно пропускают несколько номеров, оставляя их в резерве. 7. Допускается в обозначение цепи включать обозначения, характеризующие ее функциональное назначение, например перед номером писать букву, заимствован ную из табл. 4.2. Пример дан ниже в упраж нении 4.11. 8 . На с х е м е обозначения (марки) проставляют около концов или в середине участка цепи: а) при вертикальном распо ложении цепей — с л е в а (а не справа!) от изображения цепи; б) при горизонталь ном расположении — н а д изображением цепи. Однако в технически обоснованных случаях допускается проставлять обозначе ния под изображением цепи. 172 Глава четвертая. Надписи на схемах Рнс. 4.8. Обозначения участков цепей. К упражне ниям 4.9—4.11 О сно вн ы е п р а ви ла пост роения о б о значений В схемах постоянного тока входные и выходные участки обозначают с указанием полярности: плюс " L +”, минус "L —”, как показано на рис. 4.8,а, или просто ”+” и ” (рис. 4.8,в ). Средний проводник обозначают буквой М (рис. 4.8,а). Участки положительной полярности нумеруют нечет ными, а отрицательной полярности —четны ми числами. Если в процессе работы схемы участок изменяет полярность, то участки, 4.S. Система обозначений (маркировки) цепей в электрических схемах не имеющие явно выраженной полярности (проводник, соединяющий две последова тельно соединенные катушки, резисторы и т. п.), обозначаются четными или нечет ными 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 0 (N). Индекс фазы или нейтрали пи шут п е р е д цифровой частью. Четные (нечетные) числа могут присваиваться лю бым участкам цепи любой фазы или ней трали (нулю). В схемах трехфазного переменного тока участки цепей обозначают без деления на четные и нечетные с добавлением перед циф ровой частью индекса фазы. На рис. 4.8,в дан пример, показывающий трансформатор тока ТА1 фазы А , вторич ная обмотка которого питает амперметр РА1 и токовое реле КА1: Трансформатор тока ТА2 фазы С питает токовое реле КА2. Участки, относящиеся к фазе А , имеют обозначения А401 и А402\ к фазе С С401. Обозначение нуля 0400. Если индекс фазы не нужен, как, на пример, в цепях управления и сигнализа ции, то его перед цифровой частью обозна чения не указывают. Конкретизируем рассмотренные выше общие правила, выполнив упражнения 4.94.14. Упражнение 4.9 173 ко раз? 4. К ак расшифровать надписи X I :1 и X I : 23. Являются ли они обозначениями (мар ками) участков цепей, а если не являются, то каковы марки этих участков? 5. На рис. 4.8,а присоединение конденсатора С1 показано в двух вариантах. Но в одном варианте к нему подходят проводники 5 и L —, в другом — 5, 9, 11, L - . 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 1. Эти цифры — обозначения (марки) участ ков цепей. 2. Должны быть написаны марки 7 и L —. 3. Одна и та же марка повторяется у одно потенциальных 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 X I - марка 5. 4. Надписи А'1:1 и X I :23 расшифровываются следующим образом: X I - позиционное обозна чение разъема, двоеточие - классифицирующий символ, заменяющий слово ’’контакт” (см. габл. 4.6 ); 1 и 23 — порядковые номера контак тов разъема. Значит, надпись X I : 1 надо читать так: 1-й контакт разъема X I (см. § 4 .2 ); X I :23 23-й контакт разъема X I Марки участков 5 и L — соответственно. 5. Верны оба варианта. В первом варианте проводники, присоединенные к штыревой и гнездовой частям контакта № 1 разъема X I обо значены одинаково (марки 5), так как рассмат ривается положение, когда разъем собран и, следовательно, штырь и гнездо однопотенциаль ны. Во втором варианте предполагается, что разъем разобщен. Следовательно, 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 — аккумуляторная батарея с выведенной средней точкой М, реле К2, К4, К5, К 8, конденса тор С1, разъем X I. Ответить на вопросы: 1. Что обозначают циф ры 3, 5, 7, 9 и / / ? 2. Какие марки (обозначения участков цепей) должны быть написаны вблизи выводов катушки реле К22 3. В каких случаях одна и та же марка повторяется в схеме несколь На рис. 4.8.6 показана часть схемы однофаз ного переменного тока. В нее входят: реле К 1 -К З , К7, К9, пускатель магнитный КМЗ, сигнальная лампа HL4 с добавочным резисто ром 8 5 , выпрямитель 117.1, электродвигатель М3. Ответить на вопросы. 1 Что обозначают марки А , В, С, 01 2. Что можно сказать на основании схемы о номинальных напряжениях лампы HL4, Глава четвертая. Надписи на схемах 174 катушки магнитного пускателя КМЗ и электро двигателя? 3. Какое из общих правил, сформу лированных выше, подтверждает рис. 4.8,6? 4. Схемы какого тока - однофазного или трех фазного показаны на рис. 4.8,6? Ответы 1. А , В, С - обозначения фаз, 0 - нейтраль (нуль). 2. Электродвигатель получает питание от двух фаз В и С, а катуш ка КМЗ от фазы А и нуля. Следовательно, номинальное напряжение двига теля в 1,73 раза выше напряжения катушки. Лампа HL4 включена через добавочный рези стор R5. Значит, ее номинальное напряжение ниже номинального напряжения катушки. 3. Из схемы видно, что участки цепи, разде ленные контактами, резистором, лампой, катуш кой, электродвигателем, одним словом, участки, которые м о г у т б ы т ь разнопотенциальнымн, имеют разные обозначения (м ар к и ). 4. Показаны схемы однофазного тока, хотя одна из них получает питание от двух фаз. Упражнение 4.11 Обратившись к рис. 4.8,в, ответить на вопросы. 1. Какую марку можно было бы написать вместо вопросительного знака и почему она там не на писана? 2. Почему на среднем рисунке не указан род тока, а на нижнем указан? 3. К ак работает данная схема? 4. Что обозначают буквы F перед цифрами 77 и 13 и на основании чего использована буква F , а не какая-либо другая? Ответы 1. Можно было бы написать 0400. Но эта над пись не нужна, так как марка на схеме уже 1 раз написана, а участок цепи невелик. 2. Род тока на среднем рисунке — перемен ный — очевиден и без надписей. Реле времени КТ1 и промежуточное реле К4 на нижнем ри сунке могут быть либо постоянного тока, либо переменного. Поэтому требуется конкретизация. 3. При перегрузке и коротком замыкании срабатывает токовое реле КА1 или К А 2 или оба реле и включают реле времени КТ1. Через его контакт включается промежуточное реле К4 и подает питание на отключающий электромаг нит масляного выключателя Q4. 4. Б у к ва F указывает ф у н к ц и о н а л ь н о е назначение цепи, в данном случае цепь за щитная. Эта буква определена табл. 4.2. Упражнение 4.12 На рис. 4.9,о показана схема управления элек тродвигателем M l который защищен автомати ческим выключателем QF1 и двум я электротепловыми реле КК1 и КК2. Двигатель управляется кнопочными выключателями SB1 (’’Стоп”) и SB2 ("П уск”) через магнитный пускатель КМ1. Цепь катушки КМ1 защищена предохранителями FU1 и FU2. Ответить на вопросы. 1. Какие из общих поло жений иллюстрируют обозначения участков: а) си ловой цепи; б) цепи управления катушкой КМ11 2. Верно ли, что позиционное обозначение КМ1 написано не 1 раз, а у каждого контакта в сило вой цепи? 3. На рис. 4.9,а рядом с изображением электродвигателя приведена его техническая ха рактеристика: 10 кВт, 380 В. 1450 об/мин. Допу стимо ли писать ее не в перечне элементов (см. вы ш е), а на поле схемы? Ответы 1. а) В обозначениях каждой фазы силовой цепи цифры возрастают в направлении от ввода питания к электроприемнику (1,11,12 - первая фаза; 2,21 — вторая; 3,31,32 - третья). Перед цифрами имеется буквенная приставка, в нашем примере L (линия). б) В цепи однофазного тока (цепь катушки однофазная, хотя она получает питание от двух фаз! участки могут обозначаться как четными, так и нечетными числами. Индекс фазы перед ними опущен; в данном случае он не нужен. 2. Верно, так как между изображением контак тов нет линии механической связи. 3. Допустимо и в несложных схемах, так обыч но и поступают. 4.5. Система обозначений (маркировки) цепей в электрических схемах Csjl FU1 f'oI <]| | C\j ->3 -^В , KK1 \ KM1 \ KM1 \ f t n -I -4 KK1 ] 175 Д вига тели QF1 FUZ М) М6 Цепи управление KM1 SB1 KKZ 2 E \ sb z \ ^ \К М 1 5-2 71 I \ 6-271 \ 1 7-27 1 Пускатель к В т, 380 В * 50 oS/мин 6-16 5-16 5) сс) Упражнение 4.13 На рис. 4.9,6 изображены три электродвигате ля М 5-М 7, иными словами, три функциональные группы. В схеме управления электродвигателем М5 участки цепей обозначены: 5-15, 5-16, 5-27 и 5-5. Ответить на вопросы. 1. На каком основа нии употреблен термин ф у н к ц и о н а л ь н а я г р у п п а ? 2. Что обозначают зеленые цифры перед разделительным знаком? 3. К ак следует обозначить аналогичные участки цепей управле ния электродвигателями 116 и М7? 4. К акое об щее положение иллюстрирует данный пример? Ответы 1. Каждый электродвигатель является привод ным для механизма, выполняющего определен ную функцию. Следовательно, совокупность эле ментов, участвующих в управлении механизмом, а также сам электродвигатель могут быть названы функциональной группой. 2. Зеленые цифры — номера функциональных групп. 3. Участки цепей управления электродвигате лями Мб и М7 следует соответственно обозначить: 6-15, 6-16, 6-27, 6-5 и 7-15, 7-16, 7-27, 7-5. 4. В обозначения участков цепей допускается вводить характеристики функционального назна- Рис. 4.9. Обозначения участков цепей. К упражне ниям 4.12 и 4.13 чения, в нашем примере номера функциональных групп. Упражнение 4.14 На рис. 4.10,а и б изображена одна и та же схема управления электродвигателем Мб кон вейера № 6. Силовая цепь, защищенная автома тическим выключателем QF1 (ф 6 QF1)*, включается и отключается контактором КМ1 (Ф 6 - К М 1). Цепи управления, защищенные пре дохранителем FU1 ( ф б —F U l), получают пита ние от фазы и нейтрали N. Конвейер имеет два режима управления: Р - ремонтное и А —автома тическое. Режим управления определяется поло жением переключателя ф 6 SA1. В любом режиме конвейер может быть остановлен кно почным выключателем Ф 6 - SB1 (’’Стоп”). В режиме ремонтного управления пуск осу ществляется кнопочным выключателем ф б —SB2 (’’П уск”) , параллельно которому включен вспомогательный контакт контактора КМ1 СФ 6 -К М 1 ). * Надписи в скобках относятся к рис. 4.10,6. На рис. 4.10,о не показаны выводы комплектных устройств и элементов схемы. 176 Глава четвертая. Надписи на схемах Рис. 4.10. Два варианта выполнения надписей на одной и той же схеме. К упражнениям 4.14 и 4.15. Схема программного реле времени КТ1 и диа грамма переключений его контактов показаны ниже на рис. 5.8 В режиме автоматического управления для пуска конвейерной линии служит программное реле времени К Т 1 , в данной схеме —схеме управ ления конвейером № 6 — использован его третий контакт (К Т 1 :3 ) , параллельно которому при соединен контакт датчика скорости Ф б - B V l . Этот контакт замыкается после того, как ско рость конвейера после включения достигает за данной, и размыкается при недопустимом сни жении скорости. В цепь пуска при авТоматиче- 1.5 Система >боэначений (маркировки) цепей в электрических схемах 177 Т а б л и ц а 4.7. Позиционные обозначения к упражнению 4.15 К онвейер № 6 Конвейер № 5 Обозначения позиционные выво дов Ф 6-QF1 ф б FU1 ф б -SBI Ф 6-SA1 Ф 6-8В 2 ф 6 КМ1 КТ1:3 ф б -B V I 1 2 1 2 15 17 35 3 4 4 8 А В 9 10 5 10 11 13 Конвейер № 7 Обозначения участков позиционные цепи — Ф5 QF1 6-1 61 6-5 6-5 6-7 6-13 6-7 6-9 6-7 6-9 6-9 N 5-12 5-9 6-13 6-12 6-13 6-12 Ф 5-Р11] ф 5-SB1 Ф 5 —SA1 ф 5 -S B 2 Ф 5-К М 1 K TI? Ф 5 -SV1 ском управлении введен контакт Ф 7 - КМ1 кон вейера № 7, на который транспортируемый мате риал (песок, щебень, руда, уголь) поступает с конвейера № 6. Предупредим читателей о том, что на схеме рис. 4.10, имеющей ограниченную цель иллю стрировать способы выполнения надписей, неко торые детали опущены. Руководствуясь рис. 4.10,а и б, ответить на вопросы 1. Почему на рис. 4 10,а позиционные обозначения QF1. FU1, КМ1 проще, чем на рис 4.10,6? 2. Что обозначают зеленые надписи 6-1, 6-5 ... 6-137 3. К ак можно остановить кон вейер, не прикасаясь к кнопочному выключателю SB1 ("Стоп”) ? 4. Обладает ли данная схема ну левой защитой при ремонтном управлении? при автоматическом? 5. Зачем в цепь автоматиче ского управления введен контакт ф 7 —КМ 17 6. Что обозначают красные цифры около точек? Как видно из рис 4 10,6, некоторые красные цифры (7, 2, 4, 9, 10) повторяются. Не ошибка ли это? Зеленые надписи не повторяются. Почему' вы во дов 1 2 1 2 15 17 35 3 4 4 8 А В 9 10 ? ? 11 13 Обозначения участков позиционные цепи вы во дов - Ф 7-QF1 — — ф 7-FU1 1 2 1 2 15 17 35 3 4 4 8 А В 9 10 ? ? 11 13 5-1 5-1 5-5 5-5 5-7 5-13 5-7 5-9 5-7 5-9 5-9 N Ф 7 SB1 ф 7-SA1 ф 7-S B 2 ф 7-КМ1 - 5-13 5-12 5-13 5-12 КТ1:? Ф 7-BV1 участков цепи - 7/ 7-1 7-5 7-5 7-7 7-13 7-7 7-9 7-7 7-9 7-9 N 6-12 6-9 7-13 7-12 7-13 7-12 Ответы 1. На рис. 4.10,с красными контурами выделе ны части готового устройства Ф 6 - А1.1, Ф 6 - А 1 . 2 , Ф 6 - А 1 .3 . Здесь Ф 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 устрой ства не выделены. Поэтому обозначения функ циональной группы предшествуют каждому пози ционному обозначению. 2. Зеленые надписи — это обозначения (мар ки) участков цепи. 3. Нужно перевести переключатель ф 6 - SA1 в позицию О. На штриховой линии, соответствую щей этой позиции, нет точек, а это значит, что все цепи разомкнуты. 4. Обладает, так к ак при исчезновении или кратковременном значительном снижении напря жения якорь Ф 6 -К М 1 отпадает, в результате 178 Глава четвертая. Надписи на схемах чего его контакт в цепи ремонтного управления размыкается; он будет разомкнут до следующего включения контактора с помощью выключателя Ф 6 - SB2. В цепи автоматического управления импульсный контакт К Т 1 .3 при работающем конвейере уже разомкнут, а контакт датчика ско рости Ф 6 - SBI после возврата Ф 6 - КМ1 в ис ходное положение тоже разомкнется, так к ак конвейер остановится. 5. Контакт Ф 7 - К М 1 осуществляет блоки ровку, благодаря которой конвейер № 6 не может быть пущен, если еще не работает следующий в технологической цепи конвейер, в нашем при мере конвейер № 7. Кроме того, конвейер № 6 немедленно останавливается при остановке кон вейера № 7. 6. 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 повто ряться. Упражнение 4.15 Руководствуясь рис. 4.10,0 н полагая, что схемы конвейеров № 5 и 7 аналогичны схеме конвейера № 6, составить табличку с перечисле нием позиционных обозначений, обозначений участков цепи, номеров выводов. 2. Указать у каких контактов в этой табличке не могут быть проставлены номгра выводов, и объяснить по чему. 3. Доказать, что обозначения 5-12 и 5-9 в схеме конвейера № 6 и аналогично 6-12 и 6-9 в схеме конвейера № 7 не являются ошибочными. Ответы 1. Правильный ответ дан в табл. 4.7. 2. Номера контактов КТ1 и номера их выво дов в табл. 4.7 нельзя проставить, так к ак на рис. 4.10 не приведена схема программного реле времени КТ1. 3. Обозначения правильны. Дело в том, что конвейер № 5 сблокирован с конвейером № 6. Следовательно, контакт Ф 6 - K M I входит в схе му конвейера№ 5. Аналогично контакт ф 7 - К М 1 входит в схему конвейера № 6. Г ен ер а льн а я м а р к и р о в к а Термин генеральная м а р к и р о в к а не яв ляется стандартным, но он широко при меняется в ряде ведущих проектно-кон структорских организаций. Поясним суть дела, рассмотрев следующий пример (рис. 4.11). В этом примере три вентилято ра; №9, 14 и 17 управляются по совершенно одинаковым схемам. Аппаратура: 1 магнитный пускатель КМ1; 2 — выклю чатель автоматический QF1; 3 — переклю чатель выбора режима управления SA1 смонтирована в одинаковых блоках упраь ления, которые установлены на общем кар касе. Блоки изготовлены на электротехни ческом заводе, и, естественно, зажимы для присоединения внешних проводников обо значены совершенно одинаково — в нашем примере 5, 7, 1! и 13. Допустим далее, что от каждого блока отходят кабели № 32, 95 и 77 соответ ственно. Эти кабели подходят к какомулибо устройству, например к пульту управ ления. На пульте зажимы сгруппированы, но не по механизмам (как в блоках управ ления), а по назначению. Например, рань ше 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, какойлибо участок цепи н а с х е м е имеет одно обозначение (одну марку), а в нату ре — другую. Например, на блоке управле ния марка участка 5. на пульте 27, а на схеме 9-5, хотя этот участок о д н о п о т е н ц и а л е н и, следовательно, н е м о ж е т иметь в схеме трех марок. Из этого затруднительного, но неизбеж ного положения выходят следующим обра зом: одно из обозначений (одну марку) принимают за основное. Оно указывается на принципиальной схеме и называется г е н е р а л ь н ы м (главным) или, по сложившейся терминологии, генеральной маркировкой. 4.5. Система обозначений (маркировки) цепей в электрических схемах Вентиляторы N 29 0[Г N29 9-5 / ф . 9-7 N214 и? з^ _ 11 9 11 13 9-13 N217 1 ’' * N£32 N21 з '. Позиция 11 1 2 3 блоке Ф 9 ~ КМ1 КМ1 Ф 1 4-К М 1 КМ1 Ф 17 -К М 1 КМ1 *9~Q F1 QF1 *14~QF1 QF1 *17-Q F 1 QF1 *9-SA1 SA1 ФП-SM SA1 Ф 1 7 - SA1 SA1 1 4 -7 S 14-11 13 Обозначения на сх е м е СП 14-13 №17 N295 ^ 1 7-5 s | 17-7 N2 77 . Рис. 4.11. Генеральная маркировка. К упражнению 4.16 Глава четвертая. Надписи на схемах 180 Упражнение 4.16 (Рис. 4.11). Ответить на вопросы. 1. К ак обозначены зажимы пюбого бпока 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 нату ре, т.е. на блоках? Ответы 1. Зажимы любого блока имеют номера 5, 7, 11 и 13. 2. В каждом блоке, над группой зажимов имеется маркировочная колодка — на рис. 4.11 она выделена с помощью желтого ободка. На маркировочных колодках написаны номера меха низмов № 9, 14 и 17. 3. Генеральная маркировка в схемах вентиля торов № 9 (14) и [17], 9-5, 9-7, 9-11 и 9-13, (14-5, 14-7, 14-11 и 14-13), [17-5, 17-7, 17-11 и 17-13] написана на бирках-оконцевателях, которые наде ты на жилы кабелей. 4. Ответ дан в табличке, которая помещена на рис. 4.11 слева, снизу. 4 .6 . Таблицы применимости Распространены сооружения, в которых работают несколько однотипных механиз мов, 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 меха низмов. На ней указывают, какие измене ния надлежит внести в схемы других, од нотипных 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 ). Од ним словом, каждый предыдущий по тех нологической схеме механизм должен быть сблокирован с последующим. Но кон вейер № 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 . Отсю да следует, что вместо четырех схем, т.е. схем для каждого конвейера, можно огра ничиться двумя схемами (по числу типов). А в нашем случае даже одной схемой. До кажем это с помощью рис. 4.12. На рис. 4.12 приведена схема конвейе ра № 5. На ней изображено три синих пря моугольника П 1-П З, в них заключены те части схемы, которые при ее применении для других конвейеров должны быть изме нены. Содержание изменений указано в таблице применимости. Рассмотрим ее строку, относящуюся к конвейеру № 5 и сличиь указания, приве денные в таблице, со схемой. Двигатель конвейера № 5 имеет позиционное обозна чение M l — на схеме черная надпись. Но он входит в функциональную группу Ф5 (зе леная надпись). Поэтому на схеме написано не просто M l, а Ф5-М1. Аналогично, т.е. с добавлением обозначения функциональ ной группы, построены позиционные обо значения выключателя автоматического Ф5—QF1, предохранителя Ф 5 -Г U1, выклю чателей кнопочных Ф5-8В1 и Ф5—БВ2, переключателя режимов управления Ф5— SA1, контактора Ф5—КМ1, контакта дат чика скорости Ф5—ВУ1. Кроме того, перед обозначениями участков цепей (черные цифры 1, 5 —7, 11, 12 и 13) поставлены зе леные цифры 5. В результате участки цепей схем конвейера № 5 будут обозначены 5-1; 5-5; 5-7; 5-11; 5-12 и 5-13. 4.6. Таблицы применимости Ф в-ввг Конвейер N25 *5-F U 1 I У - | J - Ф 5 -SB1 Р О Л 5-1 г 5-5 V 1I*.11 >Ф5-КМ1 © VСо to г ^ 5 —М1 | ! 1 1 1 ■ 1 1 | I 1 1 1 1 №5 №6 № 7 N° 6 -----------------*Si — ---------------ksi-----------------i^l-----------------------------------------И ----------------------------------- ’S V? К онвей ер Обозначения Функци ональные Цепи группы i N 25 M1 Ф5 5— 6-К М 1 КТ1 '■ч №6 МП *=6 6— Ф 7-К М 1 КТ1- - 3 Ф8-КМ1 КТ 1 : 2 Перемычка КТ1 - 1 л N2 7 МП Ф 7 7— N28 М5 Ф 8 8 - П1 П2 ПЗ В схем у дро& илкц В схему конвейера № 5 В схему конвейера № 6 В схем у к о н ве й ер а N27 =*6-SB2 Л. 6-7 Ф 6-К М 1 Ф6-КМ1 i— N Hi 6 -1 1 <0 ■и КТ1-.3 \ * 7 - К М 1 6 -1 3 % 6-12 Ф б -B V I 8*5<3ь оо о* * ЧГ \Ф 6 К М 1 1 3 Рис. 4 12. Таблицы применимости. К упражнению 4.17 182 Глава четвертая. Надписи на схемах Кроме этих весьма важных и довольно сложных надписей нередко приходится изображать таблицы переключений аппа ратов со сложной схемой коммутации, на пример программных реле, универсальных переключателей, вспомогательных контак тов приводов, датчиков технологического контроля и т.п. Способы построения и чтения таких таб Упражнение 4.17 лиц рассмотрены в гл. 5. На схемах в ряде случаев приходится Руководствуясь схемой конвейера № 5 давать примечания. Например, к схеме на (рис. 4.12 сверху) и таблицей применимости рис. 4.12 следовало бы дать такое: ’’Схемы 1. Начертить схему конвейера № 6.2. Решить, какие управления конвейерами №6—8 аналогичны надписи должны быть в схеме конвейера № 7 вме схеме управления конвейером № 5 с изме сто вопросительных знаков в синих прямоуголь нениями, указанными в таблице примени никах П 1-П З? 3. Объяснить, почему в строке мости” . таблицы, относящейся к конвейеру № 8, в столб Если в схеме имеется контакт (или дру це П1 написано Перемычка и что из этой надписи следует? 4. Что нужно сделать в схеме конвейера гая часть аппарата данной схемы), входя № 8 с обозначением участков цепей, подходящих щий (входящая) в другую схему, то у к прямоугольнику П1 ? изображения этого контакта (части) пи шут, в какую схему он (она) входит. На пример, на рис. 4.10, б около контакта Ф6—КМ1 с выводами 9 и 10 написано ”В схему конвейера № 5” . А в схеме кон 1. Правильный ответ дан на рис. 4.12 снизу вейера № 5 у изображения этого контакта 2. Вместо П 1 -П З в схеме конвейера № 7 долж ны быть надписи: Ф 8-К М 1, К Т1:2 к В схем у кон должно быть указано ” Из схемы конвейе вейера № 6 соответственно. ра № 6 ” и т. п. 3. Конвейер № 8 блокировать не с чем, так как Чтобы ’’связать” принципиальную схему транспортируемый им материал поступает не на механизм, а в бункер. Следовательно, контакт с натурой, приходится, если необходимо, нужно заменить перемычкой. приводить эскизы, поясняющие расположе 4. Одно из обозначений 8-12 или 8-11 нужно ние контактов и катушек аппаратов ликвидировать, так к ак один участок цепи не мо (примеры даны на рис. 4.2, 4.5, д и ж), жет иметь двух марок. или же оговаривать систему счета выводов (см. рис. 4.6). Это же относится к разъе 4 .7 . Д ругие надписи на схем ах мам, рядам зажимов, выводам электрон ных, ионных и полупроводниковых при В этой главе подробно рассматривались боров, платам с наборами резисторов, наиболее распространенные надписи на схе конденсаторов и т.п. мах: позиционные обозначения элементов и Важно подчеркнуть, что сказанное выше устройств (§ 4.2), обозначения типов, ис по существу необходимо и верно, но фор полнений и видов элементов и комплект ма надписей и место их расположения го ных устройств (§ 4.3), обозначения выво сударственными стандартами не определе дов (§ 4.4), обозначения участков цепей ны. Они устанавливаются отраслевыми в электрических схемах (§ 4.5), таблицы нормативными документами. применимости (§ 4.6). Далее следует обратиться к таблице, в которой указано, что в прямоугольни ках П 1-П З должны быть надписи Ф6-КМ1, КТ1:4 и В схему дробилки соответственно. Поступая аналогичным образом, легко уточнить надписи на схемах других кон вейеров. Глава Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений 5.1. Поясняющие схемы Упражнение S.1 Рассмотрим типичные примеры, иллю стрирующие целесообразность помещения на электрических схемах: выкопировки из технологических схем (рис. 5.1), опера тивных схем распределительных устройств (рис. 5.2), схем, показывающих принципь действия блокировочных зависимостей (рис. 5.3 и 5.4) Технологическая схема (рис. 5.1) пояс няет условия действия электрической схе мы управления и контроля работы нагнета телей Н 1 —НЗ и задвижек №1—4 в трубо проводах с электрическими приводами. На рис. 5.1,а показаны механизмы и трубо проводы, а также приведены позиционные обозначения электродвигателей М15—М 17 нагнетателей Н1—НЗ и двигателей Mi l , М21, М31, № 4 1 задвижек № 1—4 . Из рис. 5.1, б явствует, что в нормаль ном режиме работают нагнетатели Н1 и НЗ, питающие печи № 1 и 2 через открытые задвижки № 1 и 4. Резервный нагнетатель Н2 не работает, за движки № 2 и 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. Обратившись к рис. 5.1, ответить на вопро сы. 1. Что изображено красными стрелками на рис. 5.1, б н в? 2. В каком положении должны быть задвижки при ремонте нагнетателя НЗ? 3. Можно ли в процессе ремонта включать ре монтируемый нагнетатель? 4. Что нужно сделать, чтобы получить возможность ремонтировать за движку? Почему на рис. 5.1 не показаны элемен ты, которые служат для ’’отключения” ремонти руемой задвижки от работающих трубопроводов? Ответы 1. Красными стрелками изображены направ ления нагнетаемых потоков. 2. Открыты задвижки № 1 и 3, закрыты № 2 и 4. 3. Можно, так к ак от работающих трубопрово дов отделен: задвижкой № 1 - нагнетатель Н1, задвижками № 2 и 3 - нагнетатель Н2, задвиж кой № 4 - нагнетатель НЗ. 4. Нужно перекрыть соответствующий участок трубопровода с помощью вентиля с ручным при водом. Эти вентили на выкопировке из техноло гической схемы не показаны, так к ак они не имеют отношения к электротехнике. Оперативная схема распределительного устройства (рис. 5.2). В распределитель ном устройстве две секции шин, от каждой из которых отходят по две линии. Секции Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений 184 К г ечи 2 К печи 1 N23 ®М 21 © ш ? №¥ N21 ' : — © Ш 7 Ц а) №2 [ М15 ° y s 41 М16 ГЦ о ) © 1 12 М17 Г*7 у~~© f !3 л 5) МЧ-1 i\ (3 I i G П i — ----- PN— г \ • ' ( Г 3 G Л Рис. 5. 1. Выкопировка из технологической схе мы. Изображения неработающих механизмов зачерчены. К упражнению 5.1 могут быть соединены с помощью секцион ного выключателя. В отличие от ’’обычной” схемы (на которой все коммутационные аппараты показывают в отключенном поло жении) на оперативной схеме изображения коммутационных аппаратов соответствуют определенному оперативному режиму ра боты. В нашем примере: секции шин рабо тают раздельно, так как секционный вы ключатель отключен. Первая секция полу чает питание по вводу 1 через трансформа тор 77, вторая —от ввода 2 через трансфор матор 72. Включены линии № 1, 3 и 4. Выключатель линии № 2 подготовлен для ремонтно-ревизионных работ. Упражнение 5.2 Руководствуясь рис. 5.2, ответить на вопро сы. 1. Почему на схеме не показаны разъедини тели? 2. Можно ли по рис. 5.2 судить о значении напряжения питающих вводов? Может ли напря жение ввода 1 отличаться от напряжения вво да 2? 3. К ак изменилась бы оперативная схема при необходимости ремонтировать ввод 2? 4. Что следует сделать, чтобы ввести в работу линию № 2. 5. Может ли линия № 2 быть под на пряжением в положении, которое изображено на рис. 5.2? Ответы Рис. 5.2. Оперативная схема распределительного устройства 10 кВ. К упражнению 5.2 1. В данном распределительном устройстве все выключатели присоединяются с помощью разъемов. Поэтому разъединители не нужны. Действительно, чтобы работать на выключателе (ремонт, регулировка), достаточно ’’выкатить” его из камеры (см. линию № 2). 2. Нельзя - эти напряжения на схеме не ука заны. Напряжения вводов 1 и 2 могут быть раз личны, например на одном вводе 35, а на дру гом 110 кВ. Но в этом случае трансформаторы 77 и Т2 должны иметь различные коэффициенты трансформации, в нашем примере 35/10 и 110/10 соответственно. 3. Был бы сперва включен секционный выклю чатель, затем отключен и ’’выкачен” выключатель 5.1. Поясняющие схемы трансформатор 72. Не исключена необхо димость 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. П р е д у п р е ж д е ние: все перечисленные здесь действия выпол няются в строгой последовательности, установ ленной конкретной оперативной инструкцией. 4. Во-первых, надо убедиться в том, что вы ключатель линии № 2 отключен. Только после этого его можно вкатить в камеру и. когда он займет правильное положение, включить. 5. Если линия № 2 имеет двустороннее питание, то она может оказаться под напряжением. 185 нет, если хотя бы один из них включен (его Вспо 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, б дана схема И, а на рис. 5.3, в —схема ИЛИ. Другой утверждал обрат ное: на рис. 5.3, б — схема ИЛИ, а на рис. 5.3, в — И. Можно ли разрешить их спор, т.е. подтвердить правоту первого (второго) и опровергнуть пра воту второго (первого)? 3. Какой общий вывод следует сделать из сравнения схем на рис. 5.3, б и в? Ответы Иллюстрирует условия включения лам пы безопасности. На рис. 5.3, а показан выключатель Q1, находящийся в камере, контуры которой изображены синим пря моугольником. В камеру разрешается вхо дить только в том случае, если с выключа теля и с отрезков шин, подходящих к нему, снято напряжение. Из рисунка ясно, что для снятия напряжения с выключателя необхо димо отключить разъединители QS1, QS2 со стороны шин и QS3 со стороны линии. В камере выключателя находится лампа безопасности HL1, которая присоединена через вспомогательные контакты (блокконтакты) в с е х т р е х разъедините лей. Но присоединить ее возможно несколь кими способами. Два из них показаны на рис. 5.3, б (размыкающие контакты соеди нены последовательно) и на рис. 5.3, в (замыкающие контакты соединены парал лельно) . Выполним упражнение 5.3, чтобы убе диться в том, что эти способы далеко не равноценны. Упражнение 5.3 Как видно из рис. 5.3. б, лампа HL1 горит, ес ли все три разъединителя отключены. Она гас 1. 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 разъединитель; б) из-за неисправ ности нарушен хотя бы один из вспомогательных контактов; в) нарушено электропитание. Одним словом, погашенная лампа — это сигнал опас ности. 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. 2. Решить спор невозможно, не обусловив предварительно, применительно к какому со стоянию лампы — горит или погашена — рас сматривается схема. Т ак, если принять условие ’’лампа должна гореть”, то на рис. 5.3, б приведе на схема И (чтобы лампа горела, нужно замкнуть и контакт QS1, и контакт QS2, и контакт QS3) . А на рис. 5.3, в изображена схема ИЛИ (чтобы зажечь лампу, достаточно замкнуть или контакт QS1, или контакт QS2, или контакт QS3). Если же принять, что лампа должна быть пога шена, то на рис. 5.3, б приведена схема ИЛИ (любым контактом можно погасить лампу), а 186 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключении Технологическая схема Рис. 5.3. Включение ламп безопасности. К приме ру 5.1 и упражнению 5.3 Рис. 5.4. Структура блокировочных зависимостей. К пример} 5.2 и упражнению 5.4 на рис. 5.3, в - схема И (чтобы погасить лам низмов: от конца технологического потока пу, надо разомкнуть и контакт QS1, и контакт к его началу. Так, например, конвейер К2 QS2, и контакт Q S3). может работать только при условии, что ра 3. Общий вывод таков: считать схем у при ботает конвейер КЗ, принимающий с него годной к эксплуатации можно, только убедив транспортируемый материал. При остановке шись в том, что повреждение элементов, входя щих в схему, а также нарушение электропитания конвейера К З конвейер К2 должен немед не могут иметь опасных последствий. ленно остановиться, иначе на конвейере КЗ Поясняющий с т р у к т у р у блоки ровочных зависимостей, определяющих по следовательность пуска и остановки меха низмов поточно-транспортной системы, при веден на рис. 5.4. Как следует из техноло гической схемы (рис. 5 .4/г), транспорти руемый материал питателем П подается в дробилку Д и после измельчения в ней по конвейеру К1 поступает на грохот Г. Гро хот (система сит) разделяет его на две фракции. Одна из них по конвейеру К4 направляется в бункер Б ; другая по кон вейерам К2 и КЗ —на склад. Технологическая схема определяет необ ходимую последовательность пуска меха образуется завал. Необходимая последовательность пуска достигается с помощью взаимной блоки ровки 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 (дру гих) механизма (механизмов), с которым данный должен быть сблокирован. Так, например, в цепь катушки К1 введен кон такт, определяющий положение грохота Г. Это значит, что конвейер К1 не может быть пущен, если не работает грохот, а если гро хот остановится, то это немедленно при ведет к остановке конвейера К1. Рассмотрим подробнее блокировочные зависимости, выполнив упражнение 5.4. 5.2. Диаграммы взаимодействия Упражнение 5.4 Ответить на вопросы. 1. Откуда на рис. 5.4. б появились надписи П. Д . К4? Являются ли они позиционными обозначениями элементов электрической схемы? 2. Какие из механизмов ни с чем не сблокированы и почему? 3. При соблю дении каких условий можно пустить грохот Я? 4. Что обозначают на рис. 5.4, б красные цифры в кружках? 5. Нужны ли синие стрелки? Ответы 1. Надписи перенесены с технологической схе мы (рис. 5.4, а). Они условны и позиционными обозначениями не являются. 2. Не сблокированы конвейеры КЗ и К4, так как материал с них поступает не на механизмы, а на склад и в бункер, где завал образоваться не может. 3. Грохот может быть пущен, если работают все механизмы, принимающие с него материал (К2 и К 4 ). 4. Красные цифры указывают очередность пуска: первыми пускают К З и К4 (1) , затем К2 ( 2 ) , Г (3 ), К1 (4 ), дробилку (5) и, наконец, питатель (6). 5. Синие стрелки не нужны. Здесь они даны только для наглядности. П р е д у п р е ж д е н и е 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 К1 останавливают не дробилку, а пи татель; при остановке К2 (К 4) останавливают не грохот, а конвейер Я7. 5.2. Диаграммы взаимодействия Аппараты и их детали на схемах изобра жают, как правило, в отключенном поло жении, т.е. при отсутствии принудитель ных сил, воздействующих на подвижные контакты. Если от этого правила сделано отступление, то оно оговаривается на чер 187 тежах. Но так или иначе схема изображает какое-то одно положение аппаратов. Фак тически же при подаче и снятии питания, а также в процессе работы в схеме совер шаются 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 последовательно сти действия и расчетов времен в у с т а н о в и в ш и х с я режимах. Диаграммы второго типа сложнее. Они предназначены для схем, работающих в н е у с т а н о в и в ш и х с я режимах. Предварительные условия и масштабы. Количество строк на диаграмме равно ко личеству аппаратов, взаимодействие кото рых рассматривается. Для облегчения описания схем характерные точки на диа грамме 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 оди наков. Работа о д н о п о з и ц и о н н о г о а п п а р а т а с р у ч н ы м приводом, например выключателя, изображается пря моугольником. Прямоугольник на рис. 5.5, л показывает, что кнопочный вы ключатель SB1 был нажат в момент вре мени, обозначенный точкой 1, и отпущен в точке 4. Следовательно, его замыкающий контакт был замкнут в течение времени 1-4, размыкающий от 0—1 и от 4 и далее. Чтобы отразить работу м н о г о п о з и ц и о н н о г о а п п а р а т а , приходится занять несколько строк по числу позиций. Если на диаграмме нужно показать х а р а к т е р д в и ж е н и я управляе мого механизма со сложной кинематикой, то движение обозначают наклонными ли 188 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия таблицы переключений Рис. 5.5. Диаграмма взаимодействия типа. К упражнению 5.5 первого ниями, а покой — горизонтальными. На пример, рис. 5.5, б изображает работу ме ханизма, совершающуюся следующим об разом. При включении привода механизма его подвижная часть сначала движется (участок 7-8), затем останавливается (5-9), снова движется (9-10), и, наконец, останавливается — точка 10. Сработавший механизм остается в покое (10-11). В точ ке 11 начинается возврат в исходное поло жение. На участке 11-12 механизм дви жется, но теперь уже в противоположном направлении, затем останавливается (12-13), снова движется (13-14) и прихо дит в исходное положение — точка 14. И з м е н е н и я значений техно л о г и ч е с к и х п а р а м е т р о в , напри мер температуры с течением времени, по казаны на рис. 5.5, в. До точки 15 темпера тура 0 t не изменяется (горизонтальная линия), затем начинает повышаться (на клонная л и н и я). а после достижения зна чения 02 — точка 16 снижается (наклонная линия). Через некоторое время, соответ ствующее точке 17, устанавливается темпе ратура 03. Аналогично изображают изме нения давлений, уровней, скоростей и т.п. 5.2. Диаграммы взаимодействия 189 Диаграммы первого типа просты, на О б р а т и т е в н и м а н и е . 1. Если глядны, при некоторых навыках безоши известен масштаб времени, то по горизон бочно выполняются и почти полностью за тальной оси можно определить продолжи меняют словесные описания схем. По диа тельность интересующей нас части процес грамме легко определить, ч т о п р о и с са. Рассмотрим пример. Пусть на рис. 5.5, в х о д и т в л ю б о й м о м е н т вре 1 см соответствует времени 10 мин, а м е н и . Для этого достаточно в соответ проекции участков 15-16 и 16-17 на гори ствующем месте диаграммы провести черту, зонтальную ось равны 2,5 и 1,3 см. Это зна перпендикулярную оси времени, и посмо чит, что температура повышается 2,5 х 10 = треть, с чем она пересекается. Так, на = 25 мин, а снижается 1,3 х Ю = 13 мин. 2. Абсолютные значения величин опре рис. 5.5, а черта, соответствующая време ни Г!, показывает: кнопочный выключа делить по диаграмме нельзя. Например, тель SB1 нажат, ток в катушке реле К1 из рис. 5.5, в следует, что температура 6 Х достиг установившегося значения, ток в ка ниже температуры в 2, но выше темпера тушке реле К2 уже снизился. туры в 3. По диаграмме легко определить, с к о л ь к о в р е м е н и нужно задать Д и а гр а м м ы п е р в о г о типа тому или иному аппарату для достижения определенного результата. Так, для сраба Работа реле, контакторов, электромагни тывания реле К1 нужно время 1 -2 (от тов изображается трапециями. Высота всех счет по горизонтальной оси времени). Зна трапеций одинакова и соответствует н оминальному току аппарата. чит, выключатель SB1 должен быть нажат н е м е н е е этого времени. Для возвра Так, на рис. 5.5, а кнопочным выключате та реле К1 нужно время 4—6. Следователь лем SB1 (точка 1) замкнута цепь реле К1. но, нельзя повторно нажимать SB1 (с целью Действие кнопочного выключателя на ре повторения тех же действий) ранее этого ле К1 обозначается стрелкой, которая идет от ’’линии выключателя” к ’’линии реле” . времени. Подобного рода вопросы (сколько вре За время 1—2 реле сработало, т.е. пере ключились его контакты, завершилось дви мени требуется, какие нужны интервалы, жение якоря и т.п. Цепь реле разомкнута имеются ли запасы по времени и каковы они, в каком порядке чередуются переклю в точке 4. За время 4—6 контакты снова переключились и пришли в первоначальное чения, равномерно ли нагружаются источни положение. Затемненная (желтая) часть ки электропитания, т.е. не совпадают ли по трапеции показывает наличие тока в ка времени пусковые токи нескольких двига телей, и. т. п.) часто возникают у тех, кто тушке от о с н о в н о г о источника пита проектирует, налаживает и эксплуатирует ния. устройства автоматики, телемеханики, Если в процессе работы аппарата ток в электропривода, и их невозможно решить его катушке претерпевает изменение (на без диаграммы взаимодействия. пример, выводится часть сопротивления Выше было подчеркнуто, что затемнен цепи), то на диаграмме образуется ’’сту ная часть трапеции показывает наличие тока пенька” . Например, реле К1 и К2 (рис. 5.5 ,а) в катушке от основного источника питания. включаются одновременно, но после сраба Светлая часть — это замедление при возвра тывания реле К1 его контакт в цепи реле те (см. гл. 7). К2 размыкается и вводит резистор R1; Закрепим полученные сведения, выпол ток в катушке реле К 2 за время 2—3 умень нив упражнение 5.5. шается. 190 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений Упражнение 5-5 Ответить на вопросы. 1. Что происходит в схе ме на рис. 5 5 , а спустя времена г 2 и 13, а также в промежутке между точками 0 и П 2. Быстрее или медленнее движется механизм (рис. 5.5, б) при срабатывании и возврате? 3 Что можно ска зать о значениях температуры gj j и ц, соответствующих линиям I I и II-II на рис. 5.5, в 9 4. На рис. 5.5, г слева дана в однолинейном изо бражении схема пуска электродвигателя М с фаз ным 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 R 1 . Справа построе на диаграмма взаимодействия. Обратившись к ней, описать действие схемы и решить, что проис ходит во время, соответствующее линии III III еще одна секция R1: образовалась еще одна ступенька. Затем (точка 23) включился контак тор КМ4 (2 4 ), полностью закоротил R1 и, кро ме того, отключил КМ2 и КМЗ. Этим пуск элект родвигателя завершился. Контактор KMI был отключен в точке 25, возвратился в исходное положение (26) , отклю чил статор и КМ4, после возврата которого (27) в цепь ротора снова был полностью введен рези стор R 1 , Иными словами, схема оказалась подго товленной к следующему пуску. Теперь рассмотрим работу электродвигателя. К ак следует из диаграммы, в строке М на участ ке 18-24 совершился разгон, участок 24-26 соот ветствует работе с установившейся скоростью, участок 26-28 - это выбег. Левее точки 18 и пра вее точки 28 двигатель не работал. Времени, отмеченному линией 111-111, соответ ствуют: включены K M I, КМ2 и КМЗ, отклю чен КМ4, в цепь ротора введена одна, последняя, секция R 1, разгон еще не завершился. Д и а гр а м м ы вт орого типа Ответы 1. Спустя время Гг выключатель SB1 отпущен, реле К1 отключено, но его якорь еще притянут. Реле К 2 уже возвратилось в исходное положение. Спустя время t з все элементы пришли в исход ное положение, т.е. в положение, в котором они находились в промежутке 0 -1 . 2. При срабатывании подвижная часть меха низма движется медленнее, чем при возврате. Этот вывод сделан на том основании, что участки 7-8 и 9-10 соответственно более пологи, чем участки 13-14 и 11-12. 3. 0 ]_ i выше 0 1 , но ниже в 2 ; 0ц_ц ниже 0 2 , ко выше 0 з ; 0 1 выше в 3. Чтобы сделать эти вы воды, надо сравнить значения ординат. Напри мер, из диаграммы ясно видно, что ордината 0-17 меньше ординаты 0-15 и т.п. 4. В точке 18 был включен контактор КМ1. Он сработал (19) и включил контактор ускоре ния КМ2. При его срабатывании (20) была зако рочена одна секция пускового резистора R I . В результате сопротивление цепи ротора умень шилось, что отчетливо видно, так к ак на строке R1 образовалась ступенька. Через заданное время в точке 21 включился и сработал (22) контактор ускорения КМЗ. Следовательно, была выведена Схемы, работающие в и м п у л ь с н ы х режимах, нельзя ни рассчитать, ни оценить с помощью диаграмм первого типа, так как последние не отражают ни ’’электромагнит ного состояния” аппаратов, ни степени заряженности конденсаторов. А для устойчи вой работы аппаратов необходимо соче тать длину импульсов, поступающих в элек тромагнит (конденсатор), с собственным временем не только срабатывания (заряда), но и намагничивания, длину пауз —с време нем не только возврата, но и размагничива ния (полного разряда конденсатора). В основу построения диаграмм второго типа положены следующие соображения. Если представить себе некоторый эквива лентный ток, учитывающим все явления, происходящие при включении и отключе нии (т. е. поступление тока в катушку, ин дуктируемые в процессе движения якоря вихревые токи в металлических массах и т. п .), то характер тока может быть пред ставлен у с л о в н о й осциллограммой (рис. 5.6 ,а слева). 5.2. Диаграммы взаимодействия 191 Корошо Плохо Пренебрегая в первом приближении раз ницей во времени переключения замыкаю щих и размыкающих контактов, а также контактов, расположенных в разных ча стях аппарата (ближе к якорю или дальше от него), практически легко перейти от экс понент к трапеции. Для этого нужно про вести, как показано на рис. 5.6,с красным, прямые линии через характерные точки: 1 — замыкание цепи; - — срабатывание (определяется как пересечение горизонта ли / с, соответствующей току срабатывания, с вертикалью tc, соответствующей времени срабатывания); 3 размыкание цепи; 4 — возврат (определяется как пересечение горизонтали / в — тока возврата и вертика ли /в — времени возврата); установивший ся ток /у = U/R, где U напряжение пита ния, R — сопротивление цепи. Получив шаяся трапеция дана на рис. 5.6,а справа. Рис. 5.6. Диаграммы взаимодействия второго типа. К упражнению 5.6 Диаграммы второго типа применяются, например, при расчете пульспар1, где вре мена срабатывания и отпускания зависят от предварительного намагничивания (ре ле, якорь которого отпустил, но магнитопровод еще полностью не размагничен, срабатывает быстрее; реле сработавшее, но еще не полностью намагниченное, возвра щается быстрее). В пульспарах, где первое реле может разомкнуть цепь второго еще до его полного намагничивания, а второе может включить первое, еще не полностью 1 Пульспара - это два реле, взаимно включаю щие и отключающие друг друга (см. рис. 5.6,6); она служит для образования чередующихся им пульсов и пауз. 192 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений размагнитившееся, возникают следующие опасности: либо пульспара будет работать быстрее, чем предполагалось, либо время срабатывания будет изменяться от периода к периоду и в результате нарушится равно мерность темпа пульсации, что, например в устройствах телемеханики, чрезвычайно опасно. С помощью диаграмм первого типа эти явления обнаружить невозможно. Диаграм мы 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 раз магничено, у плохой — реле включается еще до полного размагничивания. Срав нивая длины зеленых черточек и промежут ков между ними, легко убедиться в том, что длины импульсов (зеленые участки) у хорошей пульспары одинаковы, а у пло хой — различны. Различаются также пау зы — промежутки между импульсами. Упражнение 5.6 отношением ее индуктивности и активного сопро тивления цепи. Но индуктивность в процессе движения яко р я и з м е н я е т с я , так к ак при срабатывании воздушный зазор между якорем и сердечником уменьшается, а при возврате воз растает. Следовательно, одна осциллограмма пред ставляет собой совокупность нескольких экспо нент, а трапеция, заменяющая осциллограмму, одна. 2. Трапецию, характеризующую работу аппа рата, легко построить благодаря тому, что токи срабатывания, возврата и установившийся, а так же времена срабатывания и возврата легко изме рить с помощью миллиамперметра и секундомера. 3. Нельзя. Нужно, зная характеристики реаль ных аппаратов, построить диаграмму. Диаграмма укажет, в каком направлении следует произвести регулировку пульспары (в допустимых преде лах) , или же вынудит взять реле с другими харак теристиками. 4. Из схемы видно, что реле К2, срабатывая, включает реле К1 На диаграмме это отмечено стрелкой от точки 5 к линии реле К1. Из схемы видно, что реле К1, срабатывая (точка 6 ), отклю чает реле К2. Реле К2, отпуская (точка 7), от ключает К 1, а оно, отпуская (точка 8) , включает К2 и т. д. Одни и те же цифры повторяются, так к ак переключения в каждом периоде оди наковы. Ц и к л о гр а м м ы , тактограммы и д и а гр а м м ы взаим одейст вия Не следует отождествлять диаграмму взаимодействия с циклограммами и тактограмм; ми — это не разные названия одного и того же, как иногда считают. Циклограм мы и тактограммы широко применяются в дополнение к схемам управления стан ками, а также для пояснения режимов ра боты технологического оборудования. В этих случаях рассматривают либо такты (на которые условно разделяют процесс), либо циклы. Одной схеме соответствуют несколько циклограмм по числу рассмат риваемых режимов, причем одни и те же Ответы элементы, если они участвуют в нескольких режимах, изображают на нескольких цикло 1. Вид экспоненты иллюстрирует характер из граммах. Нам важно понять, что каждая из менения тока в катушке, а он определяется соних может отразить, как и схема, т о л ь к о Ответить на вопросы. 1. В пояснениях к рис. 5.6,с слово экспонента употреблено во мно жественном числе, а трапеция в единственном. Не ошибка ли это? 2. Приведенные здесь рас суждения носят отвлеченный характер или же трапеция, заменяющая экспоненты, может быть на самом деле построена для каждого конкрет ного аппарата? 3. Можно ли по схеме (рис. 5.6,6) судить о том, хорошая или плохая пульспара на ней изображена? 4. Объяснить, к ак построена диаграмма взаимодействия (рис. 5.6,в) и почему одни и те же цифры повторяются в ней несколько раз? S.3. Таблицы переключений о д н о какое-либо установившееся "положе ние. Поэтому приходится пользоваться не одной циклограммой, а несколькими. В отличие от комплекта циклограмм одна диаграмма взаимодействия показы вает (в чем читатели уже убедились) д ин а м и к у р а б о т ы с х е м ы во в с е х р е ж и м а х , рассмотреть которые нужно, чтобы проанализировать схему. Диаграммы взаимодействия были созда ны в связи с разработкой устройств теле механики, содержащих много взаимодейст вующих во времени элементов. В настоя щее время их применяют для пояснения работы многих устройств электропривода и автоматики, благодаря простоте построе ния, компактности и наглядности. Т а к т о г р а м м а м и пользуются при составлении и оценке схем, созданных на базе логических элементов В этих случаях процесс делят на такты, каждый из которых соответствует конечному состоянию логи ческих элементов: логические нуль и едини ца (подробнее см. § 2.12). Переходные явления, т. е. те явления, которые про исходят между состояниями нуль и едини ца, не рассматриваются 5.3. Таблицы переключений В двухпозиционных аппаратах все про сто: в одной позиции одни контакты зам к нуты, другие разомкнуты В другой пози ции контакты, которые были замкнуты, разомкнуты, а те, чго были разомкнуты, замкнуты. Одним словом, термины ’’за мыкающий’’ и ’’размыкающий” достаточно четко определяют существо дела. Однако в схемах весьма часто приходит ся иметь дело с аппаратами, к которым эти термины неприменимы. Такими аппаратами являются: многопозиционные переключате ли со сложной коммутацией; программные реле времени; реле, контролирующие зна чения технологических параметров (напри 193 мер, температуры, уровня, давления, ско рости 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 на стройки сложных аппаратов или другими графическими пояснениями. Рассмотрим типичные примеры. Переключатели с ручным приводом. Таблица переключений трехпозиционного переключателя показана на рис. 5.7. Пере ключатель набран из четырех пакетов (секций) контактов, выводы которых пере нумерованы (зеленые цифры 7—76). По движные контакты изображены в пози ции О. Позиции названы А — автоматика, О — отключено, Р — ручное управление, т. е. управление по простейшим цепям, без блокировки. Строго говоря, такой вид управления правильнее называть не руч ным, а ремонтным, так как в нормальных условиях эксплуатации пользоваться им не следует. В клетках стоят либо крестики — кон такт замкнут (выводы соединены), либо черточки — разомкнут, т. е. выводы не со единены. Упражнение 5.7 1. Руководствуясь таблицей на рис. 5.7, ук зать, какие выводы соединены в позиции Р, не соединены в позиции О, соединены в позиции А. 2. По таблицам переключений, приведенным в гл. 2 на рис. 2 .43-2.46, составить соответствую щие таблицам схемы переключателей. Ответы 1. В позиции Р соединены: 1 -3 , 5 -7 , 9 11 В позиции О не соединены 1—3, 2 -4 , 5 -7 , 6 -8 , 194 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений Ручное 0 О т клю чено А А вт о м а т и к а ------ г Ч 1 О 6 8 OJ 11 О > 07 013 70 V. о тх о 12 1 т- -з1 см t-Ч 1 X — X — X > о 11 Рис. 5.7. Таблица переключений трехпозиционно го пакетного переключателя. К упражнению 5.7 — X — X — 16 о 0 15 — — — X — — — t Ч 19 Т О |—5 13-16 Р 0 о8 о5 V U -6 № контакта 01 А 0 Р 8 -3 — Вид фланца (спереди) ц схема расположения контактов (сзади) 10-12 Условное обозначение X V? 1 £ па HL1\ контакт К Т 1:7 управляет контак тором КМ1, который служит для включе ния и отключения механизма. Таблица настройки (рис. 5.8,6) состоит 9 -1 1 , 10—12, 14—15. В позиции А соединены: из семи строк по числу контактов. По го 2 -4 , 6 -8 , 10-12 . 2. Правильные ответы даны на рисунках, пере ризонтали отсчитывают время, в течение численных в условии упражнения. которого контакты либо замкнуты (за темненные участки, в нашем примере жел Переключатели с электрическими приво тые), либо разомкнуты. Из таблицы видно, дами весьма разнообразны по конструкции, что контакт К Т1:1 до начала работы при параметрам, преимущественным областям бора разомкнут, затем замыкается, но применения, способам настройки и т. п. перед окончанием работы снова размыка Но, так или иначе, в схемах, за исключе ется. Контакт К Т 1:2 при неработающем нием простейших случаев, приводят указа приборе замкнут, а в начале его работы ния по настройке контактов. Эти указа размыкается, но не сразу, а только после ния обычно выполняют в виде таблицы того, как контакт К Т 1.1 уже замкнулся. (пример приведен на рис. 5.8,6). Рассмот Это явствует из того, что желтые участки в рим ее. начале первой и второй строк ’’перекры Как видно из схемы (рис. 5.8,а ), при ваются” . Контакт К Т 1:2 в конце работы бор, названный КТ1, состоит из спусково снова замыкается, но до размыкания контакта КТ1:1. Контакты в течение го электромагнита Y1, электродвигателя М одного цикла работы прибора замыкаются: и семи контактов: К Т 1.1, К Т 1 :2 —КТ1:7. К Т 1:3 - I раз; К Т 1:4 - 3 раза; К Т1:5 Два из них, а именно К Т 1 .1 и К Т 1:2, за 1 раз, причем некоторое время контак няты в схеме самого прибора. Остальные ты К Т 1:4 и К Т1:5 замкнуты одно контакты К Т 1:3 - К Т 1:7 используются для временно; К Т 1:6 — I раз; К Т 1 :7 —2 раза, управления какими-либо механизмами, сиг причем некоторое время контакты К Т 1:5 и нальными приборами, участвуют в блоки КТ1:7, а также контакты К Т 1:4 и К Т 1 :7 ровочных зависимостях и т. п. В нашем при замкнуты одновременно. мере через контакт К Т 1:4 включена лам 5.3. Таблицы переключений Рис. 5.8. Таблица настройки контактов программного реле времени. К упражнению 5.8 196 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений В приведенном описании опущены указа ния на временные параметры, т. е. не ука зано, через сколько времени контакт за мыкается, сколько времени остается замк нутым, продолжительность следующей пау зы и т. п. Но даже без этих совершенно не обходимых указаний временных парамет ров настройки в нашем довольно простом случае словесное описание многословно, удержать его в памяти трудно, а восполь зоваться им для настройки прибора не возможно. 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 использо ван. Докажем это, выполнив упражне ние 5.8. Ответы 1. Пусковой контакт S1Q подает импульс (точка 0) в цепь электромагнита Y1 (цепь 2). Электромагнит срабатывает (точка 1) и осво бождает защелку контакта КТ1:1. Контакт замыкается и включает двигатель М (цепь 3, точка 2 ). Через некоторое врем я замыкается К Т 1 .4 и по цепи 6 включает лампу HL1 (точ ка 4 ) . Затем замыкается К Т 1 :7 (цепь 9, точ к а 5 ), КМ1 срабатывает и включает механизм (цепь 10, точка 6 ). Размыкается К Т 1 :4 (точ ка 7) и отключает лампу. Контакт КТ1. 7 раз мыкается (точка 8) и отключает механизм (точ ка 9 ). Через некоторое время КТ1 7 снова за мыкается: включается КМ1 и включает меха низм. Затем К Т 1 :7 размыкается и отключает КМ1: механизм останавливается (точки 10—12, 15). Контакт КТ1 1 размыкается и отключает двигатель М (точка 14) : цикл закончен. О б р а т и т е в н и м а н и е : за один цикл механизм включался дважды, но в первый раз Упражнение 5.8 на меньшее врем я (отрезок 6-9 короче отрез ка 11-15), а лампа трижды. На рисунке показано одно включение. 1. Составить диаграмму взаимодействия для 2. Если контакт S1Q заменить перемычкой схемы, которая приведена на рис. 5.8,с. 2. К ак или контактом выключателя, то прибор будет изменятся условия действия, если в цепи 2 кон работать непрерывно, пока выключатель такт S1Q заменить перемычкой? 3. Объяснить включен. назначение реле K1R. 4. Руководствуясь приве 3. К ак было сказано выше, прибор не имеет денной в гл. 4 табл. 4.1 и 4.2, доказать что по самовозврата, из-за чего может возникнуть, если зиционные обозначения элементов построены не принять специальных мер. в высшей степени правильно. опасная ситуация. Поясним ее суть следующим Для выполнения этого упражнения надо знать примером. Пусть контакты К Т 1 :3 —К Т 1 :7 ис принцип работы прибора. Его пуск осуществля пользованы для включения пяти механизмов. ется с помоптыо импульса, который в нашем слу Прибор, приведенный в действие автоматикой чае подает контакт S1Q на электромагнит Y1 (или сознательно персоналом), правильно вклю по цепи 2. Электромагнит освобождает защелку чил три механизма. Но затем питание прибора контакта К Т 1 .1 , который по цепи 3 включает нарушилось, из-за чего он остановился. Персо двигатель М : валик, переключающий контакты, нал, видя, что четвертый и пятый механизмы начинает движение. Контакт в цепи 3 автомати не включились, м ог предпринять какие-то дей чески размыкается после завершения цикла, ствия, в частности приступить к их осмотру. благодаря чему двигатель останавливается. Но если в это врем я питание восстановится, О б р а т и т е в н и м а н и е : прибор не имеет то прибор ’’самопроизвольно” продолжит работу самовозврата в исходное положение, из-за чего и неожиданно включит их, что в новых усло при исчезновении питания он останавливается, виях может привести к недопустимым и даже а после его восстановления продолжает работу. опасным последствиям. Их предотвращает реле Другие важные особенности прибора рассмотрены K1R. в гл. 6 в примере 6.1. Оно присоединено таким образом, что при Чтобы ’’связать ’ таблицу настройки контак неработающем приборе его катуш ка получает тов (рис. 5.8,6) с диаграммой взаимодействия питание по цепи 4 (левее точки 3 и правее точ (рис. 5.8,в ), между ними в учебных целях про ки 13) через контакт К Т 1:2. Но к а к только ведены вспомогательные красные линии. прибор начинает работать, этот контакт размы 5.3. Таблицы переключений 197 кается и остается разомкнутым вплоть до окон чания работы прибора, благодаря чему катуш ка 50° 70° Ьго°с Повышение 0°С реле K1R получает питание т о л ь к о ч е р е з "Т Н Понижение его с о б с т в е н н ы й замы кающи й 1 температуры к о н т а к т по цепи 1 на диаграмме взаимо а) 0°С 30° 40° 1Z0 on Понижение действия отмечено зеленым. Это значит, что при любом нарушении питания A1R немедленно воз Повышение I— ,--------------- IucMIICUUIiIUUdi вращается в исходное положение (отпускает) I температуры и, к ак отчетливо видно на рис. 5.8,с, размыкает 5) все оперативные цепи управления механизмами. А раз оперативные цепи разомкнуты, то пере Рис. 5.9. Таблица настройки приборов контроля ключения контактов (в процессе продолжения температуры. К упражнению 5.9 работы прибора после перерыва его питания) безопасны. Используя общепринятую термино сто значений температуры? 2. При рассмотрении логию, можно сказать, что реле K1R осуществляет рис. 5.9 было подчеркнуто, что при срабатыва нулевую защиту. 4. Позиционные обозначения построены пра нии прибора его контакт замыкается, а при воз врате размыкается. Рассмотрим прибор, у кото вильно. Действительно, КТ1 — реле времени. рого при срабатывании контакт размыкается, В обозначении K1R: К - реле (табл. 4.1 ), R — а при возврате замыкается. Работу какого при обозначение функции, в данном случае ’’воз бора в этом случае иллюстрирует рис. 5.9,о врат”, ’’сброс” (табл. 4 .2 ); в обозначении S1Q-. (5.9,6)? S - выключатель, Q - обозначение функции ’’состояние”, ’’старт” ; Y1 — электромагнит; HL1 - прибор световой сигнализации. Приборы контроля технологических па раметров. Рассмотрим в качестве примеров таблицы настройки двух приборов, кон тролирующих температуру. Один прибор (рис. 5.9,а) срабатывает, т. е. замыкает контакт, при понижении температуры до 50 ° С (счет справа налево) и возвращается в исходное положение, т. е. размыкает контакт, при ее повышении до 70° С (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 — размы кает контакт при ее снижении до 30° С (счет справа налево). 3 а м е т ь т е ; температуры срабатыва ния и возврата одного и того же прибора н е м о г у т быть одинаковы. Упражнение 5.9 Ответить на вопросы. 1. ным образом (рис. 5.9) настройки реле давления, Что в этих случаях должно Могут ли аналогич выглядеть таблицы уровня, скорости? быть написано вме- Ответы 1. Могут, но в этих случаях должны быть указаны не значения температур (°С ), а значе ния давлений (Па, кП а), уровней (м, см ), ско рости (м/с) соответственно. 2. Рисунок 5.9,о иллюстрирует работу при бора, контакт которого размыкается при п ов ы ш е н и и температуры до 70°С и вновь замыкается при ее снижении до 50°С. На рис. 5.9,6 показана настройка реле, контакт которого размыкается при с н и ж е н и и тем пературы до 30° С и вновь замыкается при 40°С. Пример 5.3 На рис. 5.10 показаны контуры бака и даны отметки уровней: верхнего В и нижнего Н. Там же схематически изображено реле уровня SLI в двух положениях: I — поплавок опущен до уровня Я , при котором произошло переключе ние контакта (контакт зам кнулся), и I I — по плавок всплыл и достиг уровня В , при котором контакт вновь переключился — разомкнулся. В положении I поплавок I находится на от метке Я , при пустом баке он повисает на тро се 3. Упорная втулка 8 давит на рычаг 5 с коро 198 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений Рис. 5.10. Особенности изображений контактов поплавковых реле. К примеру 5.3 и упражне нию 5.10 мыслом, в результате чего контакт 6 замкнут. Контакт показан отдельно в большем масштабе. О б р а т и т е в н и м а н и е : рычаг 5 самотормозяшийся. Это значит, что он, повернув шись под воздействием втулки 8 ( 7 ) , остается в том же положении до тех пор, пока на него не надавит втулка 7 (#). При заполнении бака поплавок всплывает, а противовес 2, связанный с поплавком тро сом 3, перекинутым через блок 4, опускается. При опускании противовеса упорная втулка 8 отходит от рычага 5, но к о н т а к т о с т а е т с я в т о м ж е п о л о ж е н и и —он замкнут. Наконец, поплавок, всплывая, достигает отмет ки В — положение I I Упорная втулка 7 надавли вает 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 о с т а е т с я в т о м ж е п о л о ж е н и и — он разомкнут. Т ак будет до тех пор, пока втулка 8 снова не надавит на рычаг 5, в ре зультате чего произойдет обратное переключе ние: контакт замкнется. Таким образом, в интервале настройки, т. е. между отметками И 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 н е о п р е д е л е н н о с т и в отношении кон тактов поплавковых реле и аналогичных прибо ров технологического контроля, а также кон цевых выключателей задвижек, путевых выклю чателей и тому подобных механизмов термины ’’замыкающий” и "размыкаю щий” в е с ь м а у с л о в н ы . Отсюда следует важный вывод: на схемах необходимо указывать, для какого режи ма принято изображение контакта, а при рассмот рении схемы руководствоваться диаграммой (таблицей) переключений. Убедимся в справед ливости сказанного выполнив упражнение 5.10. Упражнение 5.10 На рис. 5.10 показана с некоторыми упроще ниями схема управления двигателем М. который приводит в действие насос, заполняющий бак водой. Слева изображена диаграмма его запол нения и опорожнения, а над ней показано поло жение контакта поплавкового реле S L I. Тре буется: 1. Объяснить, к ак построена диаграмма. 2. Обосновать правильность изображения кон такта к а к размыкающего (а не к ак замыкаю щего) и объяснить, с какой целью поплавок "присоединен” к контакту снизу, а не сверху (что также не противоречило бы требованиям стандарта на обозначения условные графиче ские для схем - см. выше гл. 2). 3. Рассмотреть действие схемы. S.3. Таблицы переключений Ответы 1. За исходное положение естественно при нять самое начало, т. е. что бак еще пуст (от метка Д н о ). При включении насоса уровень на чинает повышаться наклонная линия, достигая сперва отметки Я, а затем В. На этой отметке контакт размыкается (точка а ), двигатель от ключается, поступление воды в бак прекраща ется. Но водоразбор продолжается, из-за чего уровень начинает снижаться — наклонная ли ния на диаграмме направлена в другую сторо ну. На отметке Я контакт снова замыкается (точка 6) , насос начинает работать: уровень повышается - наклонная линия и т. д. 2. Контакт изображен правильно. Если же его изобразить к ак замыкающий, то схема не сможет начать работать, так к ак цепь катуш ки К1 при пустом баке разомкнута. ’’Присоеди нение” поплавка к контакту снизу более на глядно; оно соответствует происходящим явле ниям, а именно: поплавок всплывает (поднима ется) и размы кает контакт. 3. Б ак пуст, контакт SL I замкнут, контак тор К1 включен, цепь двигателя М замкнута, насос работает. На уровне В контакт SL1 размы кается, насос останавливается. На отметке Я контакт снова замыкается, насос включается. Далее все происходит в гой же последователь ности, что и обеспечивает автоматическое под держание уровня в пределах отметок Я и В. Вспомогательные контакты электропри вода задвижки и примеры их применения в схемах сигнализации. На рис. 5.11,а дана таблица переключений контактных узлов (групп, пакетов) SQ1 и SQ2. Каж дый из них содержит два контакта. Когда один из них замкнут — другой разомкнут. Поэтому они у с л о в н о изображены как размыкающий и замыкающий соот ветственно, а о том, как они фактически переключаются, можно судить т о л ь к о п о т а б л и ц е . В ней зачер ненные участки - контакт замкнут, незачерненные — контакт разомкнут. На таб лице выделены три зоны: задвижка закры та (красный цвет), открывается или же 199 закрывается "ход” — желтый цвет, откры та - зеленый цвет. Эта же расцветка со хранена на диаграммах переключений рис. 5.11 ,б -г. Сигнальные лампы ’’закрыта” HL1 и ’’открыта” HL2 могут быть включены по одной из трех схем. Выполнив упражне ние 5.11, читатели убедятся в том, что эти схемы хотя и правильны, но далеко не равноценны. Упражнение 5.11 1. Сформулировать свойства схем и г. 2. Сформулировать свойства рис. 5.11,в. 3. Доказать, что количество тов, входящих в схему, отнюдь не дает ний для ее оценки. рис. 5.11 схемы элемен основа Ответы 1. Схема рис. 5.11,6: задвижка закрыта горит красная лампа, открыта зеленая, откры вается или же закрывается - горят обе лампы. Схема рис. 5.11,г: задвижка закрыта - горит красная лампа, открыта зеленая, открыва ется или закрывается - обе лампы погашены. 2. В схему рис. 5.11,в введены резисторы R1 и R2, которые при отключенных контакторах KMI (’’закрыть задвижку”) и КМ2 (’’открыть задвижку") введены в цепи ламп HL1 и HL2 соответственно. Действие схемы поясняет диа грамма взаимодействия. Рассмотрим ее. а. 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 А и Д ) . б. Задвижка закрывается (включен контак тор КМ1) . Лампа HL2 горит неполным, а лам па HL1 - полным накалом (участок Б ) . в. Задвижка закрыта участок В. Лампа HL2 погашена, HL1 горит неполным накалом (в ее цепь введен резистор R1, так к ак контак тор КМ1 отключен, его контакт, шунтирую щий R 1, разом кнут). 200 Глава пятая. Поясняющие схемы, диаграммы взаимодействия, таблицы переключений HLZ Ход Закрыта, О HU 48) R1 <р SQ1 № КМ1 HLZ <j> SQZ RZ — (g )~ 5 -о i§ | S Открыта Т + ни У SQZ HLZ у SQ1 о а 5 * * £ С. с s 'S t Q D \ м KMZ Открывается HL1 HLZ 1 1 1 1 ■ Закрыта j 3ai<рыдается I Открыта ' 0) Рис. 5.11. Таблица переключений вспомогатель ных контактов электропривода задвижки. К упражнению 5.11 Закрыта. ^ | Ход | Открыта г) по которой ход бесконтролен. В схеме по рис. 5.11,в элементов больше (добавились рези сторы R1 и R 2 и контакты КМ1 и К М 2), зато приобретены важные эксплуатационные свойст ва: не только контроль хода, но и указание того, г. Задвижка открывается. Горят: лампа HL1 что происходит —закрывание или открывание. неполным, a HL2 —полным накалом (участок Г ) . д. Аварийный режим: задвижка начала закры Кроме того, сигнализируется застревание ваться, но остановилась в промежуточном поло в промежуточном положении. жении (контактор KMJ отключился) : неполным Отсюда следует важный вы вод: оценивать накалом горят обе лампы (участок Е) . эксплуатационные свойства схем (а именно они 3. Схемы по рис. 5.11,6 и г содержат одинакоявляю тся самыми важными) только по коли вое количество элементов. Но первая схема кон честву входящих в них элементов —способ сомни тролирует ’’ход”, значит, она лучше второй схемы, тельный, хотя, к сожалению, распространенный. Глава Чем руководствуются при составлении электрических схем 6 .1 . Нормативные и р ук ов одя щ и е док ум ен ты О бщ ие сведения Электроустановки должны быть надеж ны, долговечны, безопасны, удобны в экс плуатации и экономичны. В значительной мере эти их качества достигаются благо даря тому, что при проектировании, мон таже, наладке и эксплуатации соблюдают требования нормативных и рекомендации руководящих документов. Основными н о р м а т и в н ы м и доку ментами являются: Правила устройства электроустановок (Г1УЭ), Строительные нормы и правила (СНиП), Правила техники безопасности (П Т Б ), Правила технической эксплуатации (ПТЭ), Г осударственные стандарты СССР (ГОСТ) — они имеют силу закона, отраслевые стандарты (ОСТ), кото рые обязательны в соответствующих отрас лях, а также другие правила, например противопожарные, охраны окружающей среды и т. п. [4]. Кроме нормативных, существуют р ук о в о д я щ и е указания и материалы, например: а) по расчету токов КЗ, выбо ру, проверке аппаратов и проводников по условиям КЗ; б) руководящие материалы по выполнению схем, в которых учтена специфика разных отраслей: станкострое ния, автоматики, энергетики и др.; в) инст руктивные указания по проектированию и монтажу. В качестве примера можно при вести выпуски ВНИИПИ Тяжпромэлектропроект ’’Инструктивные указания по про ектированию электротехнических промыш ленных установок” . В них публикуются директивные технические указания, мате риалы для проектирования, монтажа и на ладки, освещаются сметные вопросы, при водятся сведения об изделиях электротех нических 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 установле ние соответствия их правилам. Например, обратившись к ПУЭ, можно проверить, верно ли спроектирована электрическая защита, правильно ли выбрана марка про водников, их сечение и т. п. Но правильно спроектировать — это лишь часть дела. Необходимо также осуществить проект. А проверить правильность выполнения ра боты 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 202 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем материалы не заменяют учебников и не являются ими; они не поясняют, чем опре делено то или иное обязательное требова ние. Так, например, ПУЭ предписывает питать катушку магнитного пускателя от двух фаз, если электродвигатель, управ ляемый этим пускателем, защищен пре дохранителями. Значит, независимо от того, понятно это далеко не очевидное требова ние исполнителю или нет, его нужно не укоснительно выполнять. Забегая немного вперед, укажем, что оно непосредственно 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 электротехниче ские изделия нагрев и охлаждение, влага, вибрации, механические усилия и другие факторы. Эти вопросы рассмотрены в §6.3. П р а ви ла устройства элект р о уст а но вок 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 чита ется так: разд. 5, in. 6 , § 18. Область дей ствия глав ПУЭ приведена в текстах глав. В общей части указано, что ПУЭ рас пространяются на все вновь сооружаемые и реконструируемые электроустановки до 500 кВ. Отдельные требования ПУЭ можно применять для действующих электроуста новок, если это упрощает электроустанов ку, если расходы на реконструкцию обос нованы технико-экономическим расчетом и реконструкция направлена на обеспечение тех требований безопасности, которые рас пространяются на действующие электро установки. По отношению к реконструи руемым электроустановкам требования ПУЭ распространяются лишь на реконст руируемую часть электроустановок, на пример на аппараты, заменяемые по усло виям короткого замыкания. В отношении обеспечения н а д е ж н о с т и электроснабжения электроприемники разделяются на три к а т е г о р и и : 1,П и III. Первая категория — самая высокая. Важно подчеркнуть, чта ПУЭ разработа ны с учетом обязательности проведения в условиях эксплуатации планово-преду предительных и профилактических испыта ний, ремонтов электроустановок и их электрооборудования, а также системати ческого обучения и проверки обслуживаю щего персонала в объеме требований дей ствующих правил технической эксплуата ции и правил техники безопасности. Строительные н о р м ы и п р а ви л а Строительные нормы и правила распро страняются на все отрасли народного хо зяйства и обязательны для организаций, проектирующих шектроустановки, выпол няющих и принимающих работы по мон тажу электроустановок, а также для всех общестроительных и специализированных организаций, поставщиков и изготовителей электрооборудования, электрических ма шин, приборов и аппаратов в части требо ваний, относящихся к профилю их работы. 6 .2 . Каталоги, ном енклатурны е списки и справочники. Инструкции по монтаж у и эксплуатации Каталоги содержат основные характе ристики электрооборудования, кабельной продукции, электромонтажных изделий и 6.2. Каталоги, номенклатурные списки и справочники. Инструкции указывают условия применения, установоч ные размеры и, в необходимых случаях, схемы соединений, расположение выводов и т. п. Каталоги (за исключением сводных по отдельным видам оборудования) издаются отдельными выпусками, которые комплек туются в тома. Номенклатурные списки и справочники содержат перечень выпускаемых изделий и нередко их цены. Там же указывается, какие изделия предполагается снять с про изводства и чем они будут заменены. Прейскуранты - это официальные сбор ники цен по видам оборудования и мате риалов. Каждый прейскурант имеет шифр (номер). Например, в прейскуранте № 15-01 даны цены на электрические маши ны средней и малой мощности. Цены в прей скурантах сведены в таблицы. Ценники на монтаж оборудования выпу скаются по видам работ. Например, ценник № 8 дает расценки на монтаж электриче ских установок. В общей части пенника рассматриваются специфические у словия работ по данн эму ценнику. В ценниках указан состав работы и перечислены мате риалы и конструкции, не учтенные в стои мости монтажных работ. Например, стои мость вспомогательных материалов вхо дит в цену монтажа, но цены труб, кабе лей, электродвигателей в ценнике не учтены. Инструкции по монтажу и эксплуата ции — важнейшие документы. Они содер жат указания заводов-изготовителей, пояс няют особенности изделий и формулируют обязательные требования к их настройке, регулировке, монтажу и эксплуатации. Ниже даны характерные примеры. Но преж де напомним, что в каталогах и инструк циях по монтажу и эксплуатации в полном объеме, а в номенклатурных списках, справочниках и прейскурантах должны быть обязательно указаны значения н ом и н а л ь н ы х величин 203 Н о м и н а л ьн ы е вели чи н ы Номинальные величины являются ис ходными для правильной наладки, экс плуатации и проектирования. При номи нальных значениях величин электрические машины, аппараты, приборы и другие изде лия не только достаточно хорошо работают, но и служат не менее установленного срока службы. Например, при номинальном на пряжении 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 яр кость заметно снизится. Номинальными величинами могут быть: напряжение, ток, мощность, сопротивление, емкость, температура, индуктивность, ча стота вращения и вообще любой параметр, определяющий условия работы изделия, предусмотренный з ав одо м-изготов ителе м. Значения номинальных величин написаны на табличках электродвигателей и транс форматоров, катушках реле, колбах ламп, конденсаторах, резисторах и других элек тротехнических изделиях. Они могут быть приведены в каталогах, технических пас портах, в инструкциях по эксплуатации. Если значение какого-либо параметра, например тока электродвигателя, неизвест но, то его вычисляют исходя из известных нормальных мощности и напряжения. Особенности некоторых номинальных величин. Различают: а) номинальное напряжение электро приемников — оно же принимается за номиналь ное напряжение сети н б) номинальное напряже ние источников (генераторов, аккумуляторных батарей) и преобразователей тока (вторичных обмоток трансформаторов), но без нагрузки. Номинальное напряжение источников и преобра зователей всегда выше номинального напряже ния сети, например напряжение'вторичной обмот ки трансформатора 400/230 В, но лишь до тех пор, пока трансформатор не нагружен (400 В между фазами и 230 В между каждой фазой и 204 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем Рис. 6.1. Время-токовая защитная характеристика (пример) К упражнению 6.1 нейтралью). А под нагрузкой из-за потерь в са мом трансформаторе и сети напряжение несколь ко снижается, приближаясь к номинальному на пряжению сети 380/220 В. Номинальное напряжение к о н д е н с а т ор а, например 100 В, указывает предельное на пряжение 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 ука зывать род тока объясняется тем, что при пере менном (пульсирующем) токе через конденса тор проходит ток; он нагревает диэлектрик, что может привести к его пробою. Номинальная мощность р е з и с т о р о в , например 10 Вт, это предельная мощность, кото рую может рассеять поверхность резистора без недопустимого для него перегрева. Номинальными величинами д и о д о в явля ются: а) номинальный прямой ток. Т ок, проходя щий через диод, не должен превышать номиналь ного прямого тока, иначе диод перегреется и вый дет из строя; б) наибольшая амплитуда обрат ного напряжения. Наибольшая амплитуда обрат ного напряжения диода должна быть не меньше максимального мгновенного значения напряже ния сети. В противном случае диод будет пробит. Например, максимальное знамение напряжения в сети 220 В равно 2 2Q y/2 = 310 В. Следователь но, наибольшая амплитуда напряжения диода должна быть не менее 310 В, но лучше, если она будет больше, например 350 В. Н а э л е к т р о у с т а н о в о ч н ы х уст р о й с т в а х (розетках, выключателях, патро нах) написаны предельные значения токов, на пряжений, мощности, а на зажимах, разъемах и других изделиях, кроме того, нередко указы вают наибольшие сечения присоединяемых про водников. У а в т о м а т и ч е с к и х выключате л е й различают номинальные напряжения и ток, определяющие соответственно предельное напря жение сети, в которой допустимо применять вы ключатель, и предельный ток, который может неограниченно долго проходить через его контактную схему. Весьма важны ток (н ап ряж ете) и тип расцепителя: тепловой, электромагнитный, комбинированный, минимального напряжения. У п р е д о х р а н и т е л е й различают четыре номинальные величины: а) н а п р я ж е т е предохра нителя — корпуса, патрона, контактных стоек; б) н а п р я ж ете плавкой вставки; в) то к плавкой вставки; г) ток предохранителя. Другие важные сведения. Некоторые из них понятны и без пояснений. Например, если указаны пределы напряжений (0,85— 1 , 1 ) U, то совершенно ясно, что завод-из готовитель гарантирует устойчивую работу изделия в пределах от 85 до 110% номи нального напряжения. Но в каталогах и инструкциях есть и такие сведения, кото рые без дополнительных пояснений не могут быть использованы или, что значи тельно хуже, могут быть неправильно истолкованы. К ним относятся: а) времятоковые защитные характеристики; б) вольт-амперные характеристики; в) таб лицы коммутационной способности кон тактов; г) указания по настройке и регу лировке аппаратуры. Перейдем к подробному рассмотрению этих вопросов. В р ем я-т о ко вы е защ ит ные характ ерист ики На рис. 6.1 приведена примерная вре мя-токовая защитная характеристика авто матического выключателя с комбинирован ным расцепителем, который состоит из 6.2. Каталоги, номенклатурные списки и справочники. Инструкции теплового Т (защита от перегрузки) и электромагнитного М (токовая отсечка) расцепителей. По вертикальной оси отсчи тывают время срабатывания (отключения), по горизонтальной кратности тока, т. е. отношение тока / к номинальному току расцепителя / ИОм,р- Упражнение 6.1 Руководствуясь рис. 6.1, ответить на вопросы: 1. Почему характеристики изображены не ли ниями, а площадями 2. При каких значениях тока тепловой расцепитель не срабатывает? 3. При каких значениях тока электромагнитный расце питель не срабатывает? 4. Через сколько времени сработает тепловой расцепитель при трехкратном токе? При восьмикратном токе? 5. К аков разброс во времени срабатывания электромагнитного рас цепителя? 6 . К аков разброс по току срабатывания электромагнитного расцепителя? 7. Относятся ли характеристики, приведенные в каталоге, к от дельным экземплярам изделий или же являются типовыми? 8 . Почему на рис. 6.1 на оси времени нет делений? Ответы 205 Рис. 6.2. Статические вольт-амперные характери стики плоскостного германиевого диода (а) и анодного и сеточного токов по сеточному напря жению при разных напряжениях на аноде трио да (б ). К упражнению 6.2 значения (см. ответы на 4-й и 5-й вопросы) вре мен н токов. 2. Тепловой расцепитель не срабатывает при токах меньших 1,357, на графике левее черты 7-7. 3. Электромагнитный расцепитель не срабаты вает при токах меньших 7,2 7, на графике левее черты 77-7/. 4. При трехкратном токе время срабатывания теплового расцепителя лежит в пределах от 1 1 до 12 , при восьмикратном токе в пределах Г3 -Г 4 , но он сработает только в том случае, если откажет электромагнитный расцепитель, который должен сработать быстрее, так к ак 1 5 < 6 j. 5. Разброс в пределах от до 6 . Электромагнитный расцепитель настроен на восьмикратный ток. Однако он может сработать и при меньшем (линия /7-77) и при большем (линия Ш-ПГ) токе. 7. На оси токов отложены не абсолютные зна чения токов, а о т н о с и т е л ь н ы е , благодаря чему характеристика универсальна, т. е. она отно сится ко всем однотипным изделиям. 8 . В каталогах ось времени логарифмическая, но на рис. 6 . 1 , чтобы его не затемнять, деления опущены. В ольт -ам перны е характеристики 1. Точность срабатывания невелика; на прак Если в электрических цепях имеют место тике всегда имеет место разброс к ак по времени сложные зависимости, то их выражают не (при одном н том же т о к е ), так и по току. Линии, аналитически (с помощью формул), а гра ограничивающие зоны, определяют предельные Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем 206 фически. Типичный пример: взаимозависи мости токов и напряжений в электроваку умных, ионных и полупроводниковых приборах. Упражнение 6.2 На рис. 6.2,с изображена статическая характе ристика плоскостного германиевого диода. На рис. 6.2,6 приведено с е м е й с т в о характе ристик анодного / а и сеточного 1С токов по се точному напряжению Vc при разных напряже ниях Ua на аноде. Ответить на вопросы. 1. Ка кими свойствами обладает диод, вольт-амперная характеристика которого изображена на рис. 6.2,с? 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 1. В области положительных напряжений V (т. е. в направлении ’’пропускания”) ток I возни кает при очень малых напряжениях и затем резко нарастает: крутизна характеристики вепика. В об ласти отрицательных напряжений диод пропускает небольшой ток. Таким образом, характеристика резко нелинейна. Это значит, что в отрицательной области сопротивление гораздо больше, чем в по ложительной. Когда обратное напряжение достигает боль ших значений (в нашем примере около — 100 В ), обратный ток увеличивается и, наконец, запираю щий слой пробивается. При росте тока падение напряжения сначала остается неизменным, а за тем начинает уменьшаться: ’’падающий” участок характеристики отмечен штриховой линией. 2. Анодный ток 1а (красные линии) определя ется не только сеточным Uc, но и анодным Ua на пряжением. Поэтому на рис. 6.2,6 приведена не одна, а семейство характеристик, снятых прн раз личных постоянных напряжениях (/а, в нашем примере 240, 180, 120 и 60 В. Сопоставление этих характеристик показывает, что: характеристики, снятые при более высоких анодных напряжениях, располагаются выше. Ины ми словами, с увеличением анодного напряжения они сдвигаются влево; анодный то к возникает при больших отрица тельных напряжениях на сетке, например, если Ua = 240 В, то анодный ток возникает при Uc = = - 9 В, если Ua 180 В, то при Uc = - 7 В и т. д.; чем выше напряжение на аноде, тем при дан ном напряжении на сетке больше анодный ток. Чтобы в этом убедиться, достаточно мысленно провести вертикаль А Л , которая пересечет ха рактеристики в точках а —г, и сравнить расстоя ния от горизонтальной оси до этих точек: чем расстояние больше, тем больше анодный ток; характеристики сеточного тока (зеленые ли нии) с увеличением анодного напряжения распо лагаются ниже, и, кроме того, все они выходят из начала координат 0. Последнее объясняется тем, что электроны могут оседать только на положительно заряженной сетке. 3. Характеристики показывают зависимость между токами и напряжениями. 4. Характеристики называются статическими, так к ак их снимают при фиксированных напря жениях « а одном из электродов, в нашем случае на аноде. Т а б ли ц ы к о м м у т а ц и о н н о й способност и контактов Коммутационные контакты аппаратов — наиболее уязвимая часть электроустановки. Если не учитывать реальных условий их ра боты, то контакты преждевременно вый дут из строя, могут сгореть и даже прива риться. Коммутационная способность контактов, т. е. условия, при которых они надежно ра ботают в течение положенного срока служ бы, зависит: а) от свойств коммутируемой цепи: безындуктивная нагрузка ( шмпы, нечи) легче коммутируется, чем нагрузка индук тивная (катушки реле, контакторов, приво дов выключателей, электродвигатели); б) от длительности прохождения тока через контакт: контакты, рассчитанные на кратковременный режим, нельзя замыкать длительно, иначе они перегреваются; в) от скорости переключения. Например, контакты электромагнитного реле переклю чаются быстро - это хорошо, а контакты тепловых реле (если не приняты специаль 207 6.2. Каталоги, номенклатурные списки и справочники. Инструкции ные меры ускорения) медленно — это плохо. В каталогах приводятся таблицы ком мутационной способности. Рассмотрим в ка честве примера одну из них (табл. 6 . 1 ), относящуюся к одному из типов распро страненных промежуточных реле. Т а б л и ц а 6.1 Род тока Постоянный, постоянная времени нагрузки не бо лее 0,01 с 12 24 48 60 110 220 10 10 10 10 10 10 5 3 1,5 1,0 0,5 0,25 Переменный, коэффи циент мощности не ме нее 0,4 127 220 380 40 32 25 4 3,2 2,5 Упражнение 6.3 Читателям рекомендуется проанализировать данные, приведенные в табл. 6.1, и сформулиро вать выводы, следующие из анализа. Ответы а Коммутационная способность в цепях по стоянного тока значительно ниже коммутацион ной способности в цепях переменного тока. На пример, при 220 В постоянного тока отключае мый ток 0,25 А, а при 220 В переменного тока 3,2 А, т. е. почти в 13 раз больше. б. Включаемый ток значительно больше отклю чаемого, но он может проходить через контакты ограниченное время, в нашем примере не более 0,1 с, иначе контакты перегреются. в. Чем выше напряжение цепи, в которую включены контакты, тем отключаемый ток мень ше. Например, при 12 В постоянного тока от ключаемый ток 5 А, а при 220 В — 0,25 А, т. е. в 20 раз меньше. г. В таблице обусловлены характеристики цепей: п о с т о я н н а я в р е м е н и не более 0,01 с в цепях постоянного тока и к о э ф ф и ц и е н т м о щ н о с т и не менее 0,4 в цепях переменного тока. Постоянная времени и коэф фициент мощности характеризуют скорости на растания и спадания тока при замыкании и раз мыкании цепи. Указанные в каталоге значения ”не более 0,01 и не менее 0,4 с” примерно соот ветствуют индуктивности обычных электромаг нитных аппаратов. д. Значение номинального тока контактов, например 4 А, характеристика важная, но недо статочная, так к ак не учитывает ни рода тока, ни характера цепи, ни ее напряжения. Рассмотрим еще один характерный пример распространенного указания в катало- Ток, А Напрявклю- отклюжечаение, В чаемый* мый * Время нахождения не более 0,1 с. под током включения ге: ”250 В, 5 А, 200 Вт” . Оно означает, что допустимо размыкать ток не более 5 А, но при напряжении не выше 200:5 =40 В. Если же напряжение 250 В, то контакт может размыкать ток не более 200:250 = = 0,8 А. У ка за н и я по наст ройке и р е г у л и р о в к е аппаратуры Ограничимся типичными примерами, что бы показать, насколько важно при чтении и оценке работоспособности и устойчи вости схемы проверять: а) выполнены ли требования инструкции по монтажу и экс плуатации; б) не выходят ли параметры аппаратуры, которые заданы составителем схемы, за пределы, указанные в паспорте, каталоге или другом руководящем до кументе. R в упражнении 5 .8 (рис. 5Л) рассмотрена таблица настройки контактов 208 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем программного реле времени. Однако нельзя оценить реальность выполнения требований таблицы, не проверив, что она построена с соблюдением требований завода-изготовителя к о н к р е т н о г о изделия. Для дан ного изделия эти требования сводятся к следующему: 1. Промежутки между переключениями контактов, время, в течение которого кон такт замкнут, и общая продолжительность цикла должны быть соизмеримы. Нельзя, например, при цикле 6 ч настроить кон такт на 10 с. 2. Валик, переключающий контакты, вра щается не непрерывно (движение—останов ка, движение—остановка). Значит, при на стройке прибора нужно следить за тем, что бы контакты переключались т о л ь к о в о в р е м я д в и ж е н и я ; в противном слу чае к заданной длительности замыкания контакта прибавится длительность оста новки. 3. Более двух контактов одновременно переключать нельзя. 4. Прибор не имеет самовозврата в ис ходное положение, из-за чего начавшийся цикл необходимо обязательно завершить, и только после его завершения прибор будет готов к повторению действия. 5. При исчезновении питания прибор останавливается, а после его восстановле ния продолжает работу. Это крайне опасно и вынуждает принимать специальные меры против несвоевременного переключения оперативных цепей (подробнее см. упраж нение 5.8). Если необходимо сразу же (т. е. не ожидая окончания цикла) повторить дей ствие, то прибор, рассмотренный в приме ре 6.1, не годится. В этом случае необхо дим другой прибор с быстрым самовоз- вратом. Самовозврат осуществляется пру жиной, которая взводится (закручивается) при вращении валика прибора в процессе работы. Но чтобы пружину достаточно сильно взвести, необходимо совершить сравнительно много оборотов, а это дости гается 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, исполь зовав только 0,1 его возможностей. Так, к сожалению, иногда и поступают, считая, что ’’запас” не повредит. А на самом деле недостаточно взведенная пружина не смо жет возвратить механизм. Он застрянет в промежуточном положении, не разомк нет контакты, не подготовится к повторе нию действия. Воспользуемся случаем, чтобы обратить внимание читателей на то, что запасы дале ко не всегда хороши, а в ряде случаев ка тегорически недопустимы. Рассмотрим два примера. 1. Изоляция аппарата рассчитана на 500 В. Этот аппарат безусловно можно использовать в сети 380 В. 2. Контакт, рас считанный на 10 А, можно использовать и при меньших токах: контакт будет мень ше нагреваться, срок его службы увели чится. В приведенных случаях запасы допустимы и полезны (экономическая сто рона вопросов, т. е. удорожание, не рас сматривается) Совершенно недопустимы запасы при выборе защиты. Дело в том, что слишком чувствительная защита будет отключать исправную электроустановку при нормаль ных эксплуатационных режимах, например при пуске электродвигателя, а слишком грубая может отказать. В этом случае сра ботает вышестоящая защита и отключит все электроприемники, входящие в группу. Недопустимы запасы и такого рода, как рассмотрено в примере 6.2. Они ’’ликви дируют” те свойства аппарата, ради кото 6.3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения рых именно он применен, в данном случае самовозврат в исходное положение. Недопустимы запасы в п а р а м е т р и ч е с к и х у з л а х схемы. Нельзя, напри мер, увеличить сопротивление резистора и емкость конденсатора, образующих искро гасительный контур для защиты контактов. Такие ’’запасы” приведут к прямо противо положным результатам, чем те, на которые рассчитывал составитель схемы. Подробнее вопрос об искрогашении рассмотрен в § 7.6. Обратимся теперь к случаям, касающим ся простых массовых изделий. К ним ин струкции по монтажу и эксплуатации не прилагаются. Ограничиваются указанием параметров. В электроприводе, автоматике, телемеха нике, связи, железнодорожной автоблоки ровке широко используют простейшие по устройству электромагнитные реле времени постоянного тока (см. рис. 2.29). Важней шей 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 указы вают в е р х н и й п р е д е л выдержки времени при возврате, например, для ка кого-либо конкретного случая 1,5 с (по дробнее см. рис. 7.13). Есть однако ’’умельцы” , которые путем регулировки (а точнее сказать, разрегули ровки) добиваются увеличения времени в 2 раза и более. А ’’регулировка” состоит в основном в уменьшении толщины пла стины отлипания (по сравнению с той, что предусмотрена к а к н а и м е н ь ш а я заводом-изготовителем), вплоть до ее ликвидации. В результате, если якорь даже не залипнет (а это достаточно вероятно), выдержка времени станет крайне неустой 209 чивой. Это объясняется тем, что в области малых зазоров кривая зависимости вы держки времени от величины конечного зазора очень полога. Одним словом, при анализе схемы нуж но проверить, не предполагал ли ее соста витель таких выдержек времени, устойчи вость которых не гарантируется при нор мальной регулировке аппаратуры. Приведенных выше примеров достаточ но, чтобы убедиться в том, насколько серьезно следует относиться к указаниям заводов-изготовителей и паспортным дан ным электротехнических изделий. 6.3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаж дения, механических сил, влаги и др уги х ф акторов Материальной основой любой электро установки являются электротехнические устройства и изделия. От их надежности, в конечном итоге, зависят устойчивость и долговечность электроустановок. Но элек трооборудование (машины, приборы, аппа ратура), провода, шины и кабели, приспо собления для присоединений (зажимы, разъемы), электромонтажные изделия (кронштейны, скобы) и электромонтаж ные материалы (изоляционные ленты, труб ки, лаки и т. п.) не вечны. Срок их службы ограничен и з н о с о м . А износ наступает в результате нагрева и охлаждения, увлаж нения, механических перегрузок, вибраций, разъедания и окисления изоляции и контак тов, электролиза, ржавления магнитопроводов 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. 210 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем В электроустановках совместно рабо тают материалы не только с различными свойствами, но и по-разному изнашиваю щиеся. Например, совместно работают ме таллы мягкие и твердые, тугоплавкие (медь) и легкоплавкие (припой, соединяю щий медные проводники) ; металлы и гра фитовые щетки электрических машин; металлы и изоляционные материалы, при чем свойства последних весьма различны. Так, например, гетинакс, текстолит, фибра, органическое стекло далее не всегда вза имозаменяемы. Далеко не одно и то же лаки покровные и изоляционные и т. п. Одним словом, трудно найти такой мате риал, который не применяется в электро технике. Более подробно о свойствах ма териалов и особенностях их применения рассказано в [6 ] и [12]. Нам же необхо димо ясно представить себе, что срок службы электротехнического изделия ли митирует износ наименее стойкого к нему материала. Например, срок службы про вода определяет его изоляция, а не метал лический проводник. Н а гр ев и охлаж дение Нагрев изделий до недопустимо высо кой для них температуры приводит к не благоприятным, а в ряде случаев опасным последствиям. В одних случаях наруша ется регулировка, в других — сокраща ется срок службы, в третьих изоляция просто сгорает. Рассмотрим примеры. При нагреве увеличивается сопротивле ние катушек реле, электромагнитов, пуска телей. Из-за увеличивающегося сопротивле ния ток, проходящий через катушку, умень шается, а в результате снижается развивае мое механическое усилие: аппарат хуже ’’тянет”. Другой пример: ток КЗ, своевре менно не отключенный, проходя через кон тактные пружины аппаратов, отжигает их: пружины теряют упругость. Чтобы представить себе, с какой ката строфической быстротой снижается срок службы из-за, казалось бы, небольших по вышений температуры, приведем цифры, иллюстрирующие характер процесса. Пусть изоляция катушки при температуре 90°С служит 10 лет. Но если ее перегреть всего (!) на 10, 20, 30, 40 и 50“С, 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 в н у т р е н н и е 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 (дли тельный электрический разряд) при раз мыкании контактов; в) преобразование в теплоту потерь на перемагничивание магнитопроводов электрических аппаратов и машин переменного тока; нагрев вихре выми токами. Во-вторых, это в н е ш н и е причины — нагрев электроустановок окружающей сре ды. Докажем этс. Допустим, что температу ра кабеля, проложенного в коллекторе, 40°С, а воздух в нем нагрет до 20, 30, 40, 50°С. При 20°С охлаждение интенсив нее, чем при 30 °С. При 4 0 °С кабель не охлаждается, так как температуры кабеля и воздуха одинаковы. При 50°С воздух не охлаждает, а нагревает кабель. В-третьих, работа электрооборудования в более тяжелом режиме, чем тот, для ко торого оно предназначено. Например, нель зя длительно включать включающий элек тромагнит привода выключателя, так как он рассчитан на кратковременное включе ние, в пределах нескольких секунд. Весьма важно применять электродвигатели именно в том режиме, для которых они изготов лены. Этот важный вопрос рассмотрен ниже. 6.3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения В-четвертых, нарушение условий тепло обмена. Это требует пояснений. Дело в том, что температура определяется с о в м е с т ным действием нагрева и о х л а ж д е н и я , а нагрев зависит от ко личества выделяющейся теплоты, которое пропорционально квадрату силы тока, со противлению 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 охлаж дения, тем охлаждение интенсивнее. Одним словом, рост температуры постепенно за медляется и, наконец, при некоторой тем пературе наступает д и н а м и ч е с к о е р а в н о в е с и е : сколько теплоты выде ляется, столько же отводится. Эта макси мальная температура называется у с т а новившейся. Обратим внимание читателей на важ ные особенности теплообмена. Они со стоят в том, что: а) более нагретое изде лие нагревает менее нагретое, а не наобо рот; б) любое включенное изделие нагре вает воздух, т. е. ухудшает условия охлаж дения в с е х изделий; в) чем меньше объем изделия, тем при прочих равных условиях температура его выше и, следо вательно, меньше допустимое превышение температуры. В технических документах встречаются термины: ’’допустимая температура” и ’’до пустимое превышение температуры”, но это далеко не одно и то же. )ело в том, что до пустимая температура определяется свойст вами конкретной изоляции и, например, для непропитанной пряжи составляет 90° С. Допустимое превышение температуры мень ше допустимой температуры, так как изделие находится в среде, которая сама нагрета. Например, если допустимая тем пература 9 0 °С, а температура среды 4 0 °С, то допустимое превышение температуры (над температурой среды) 90 40 = 50°С. 211 Теплота всегда отводится в окружаю щую среду. Наиболее просто и распростра нено е с т е с т в е н н о е охлаждение Именно так охлаждаются реле, контакто ры, бытовые электроприборы. Если же тепловые потери насюлько велики, что теплоту нельзя отвести в достаточной мере естественным путем, то приходится применять и с к у с с т в е н н о е охлаж дение, т. е. вентиляцию. И если изделия — трансформатор, электродвигатель и дру гие — предназначены для эксплуатации с вентиляцией, то без вентиляции их ни в коем случае нельзя эксплуатировать. Относительная продолжительность вклю чения (ПВ, %) является важной характе ристикой электрооборудования. Иногда го ворят: относительная продолжительность работы (ПР, %). Суть дела состоит в том, что изделия, не предназначенные по тепло вому режиму для длительного включения (работы), надо время от времени отклю чать, чтобы они остывали. Это требование характеризуется значением ПВ, %: ПВ= —г- 2 - 100% = , fp + ta Тп где / р — время работы при номинальных условиях; ta — период отключенного не подвижного состояния Гц — продолжи тельность цикла, Тц = Гр + t0. Если в каком-либо случае дано только tp (но неизвестно значение /0) , то продол жительность цикла принимают равной 10 мин. Упражнение 6.4 1. Определить значения ПВ для двух случаев: 1) Гр = 2 мин, f0 = 6 мин; 2) Iр = 2 мин. Из срав нения полученных результатов явствует, что при полной определенности (случай 1), т. е. когда 212 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении элек фических схем известны и Гр и Г0 , значение ПВ получилось боль шим. Не опасно лн использовать результат, полу ченный в случае 2? 2. В условиях эксплуатации фактическое ПВ (например, 40%) больше пас портного, например 25%. К каким последствиям это приведет и когда они обнаружатся? 3. Допу стимо 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 1. Случай 1) ПВ = — - 100% = 25%. Случай 2 2) ПВ = — 2+6 100% = 20% (продолжительность цикла принята 10 мин). Меньшее ПВ обязывает применять изделие в более благоприятных усло виях и, следовательно, не опасно. 2. Если фактическое ПВ больше паспортного, то срок службы изделия сократится. Но это об наружится не сразу, а, может быть, через несколь ко лет. 3. Допустимо, но неэкономично. 4. Если ПВ не обозначено - значит изделие рассчитано на длительный режим. Номинальные режимы работы электро двигателей. Стандарт устанавливает восемь номинальных режимов работы, которым присвоены обозначения от 57 до 55. 5 7 —р е ж и м п р о д о л ж и т е л ь н о й н а г р у з к и - работа при постоянной на грузке М, достаточно длительная для до стижения теплового равновесия, т. е. для достижения всеми частями электродвигате ля установившейся температуры втах, после чего она остается практически по стоянной (рис. 6.3,а) . 52 — р е ж и м к р а т к о в р е м е н н о й н а г р у з к и —работа при постоян ной нагрузке в течение заданного времени, меньшего, чем требуется для получения теплового равновесия, с последующим от ключением неподвижным состоянием до статочной продолжительности для достиже ния двигателем температуры окружающей среды ва (рис. 6.3,6). Нормируются сле дующие продолжительности кратковремен ной работы Гр : 10. 30, 60 и 90 мин. 53 — р е ж и м п о в т о р н о - к р а т к о в р е м е н н о й н а г р у з к и —последо вательность идентичных рабочих циклов, каждый из которых состоит из периодов работы Гр при постоянной нагрузке и отключенного неподвижного состояния Г0. Длительность этих периодов недостаточна для достижения теплового равновесия за время одного рабочего цикла 7 Ц, а нали чие пускового тока существенно не влияет на нагрев (рис. 6.3,в ). Для режима S3 характеризующей величиной является про должительность включения ПВ. Значения ПВ устанавливаются: 15, 25, 40 и 60%. 54 — р е ж и м п о в т о р н о - к р а т к о временной нагрузки, включая п у с к , отличается от режима S3 тем, что пусковые потери оказывают существенное влияние на превышение температуры от дельных частей двигателя. Режим S4 харак теризуется относительной продолжитель ностью включения (15, 25, 40 и 60%), числом включении 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. Р е ж и м ы 55 55 о т н о с я т с я к более сложным условиям р а б о т ы — электрическое торможение, переменная нагрузка, реверсирование и др. Двигатель, номинальный режим которо го не соответствует реальным условиям работы, либо не сможет надежно работать, например "не возьмет"под нагрузкой, либо будет неэкономичен, либо перегреется и в скором времени сгорит. Руководствуясь рис. 6.3, ответить на вопросы. 1. Д ля какого режима должен быть выбран двига тель вентилятора? 2. Чему равен отрезок, обозна- 3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения ченный на рис. 6 1,6 вопросительным знаком.' 3. Что иллюстрирует красная штриховая линия на этом рисунке? 1. Для режима S7, так как вентиляция обычно работает длительно, 2. Отрезок в соответствующем масштабе ра вен превышению температуры над допустимой ®max- 3. Штриховая линия иллюстрирует недопу стимый 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 низ ких температурах, так как некоторые изо ляционные материалы, например пластмас сы, при низких температурах становятся хрупкими. При перегибании в изоляции образуются волосяные трещины, что со вершенно недопустимо. Другой пример. При длительной оста новке двигателя его температура может оказаться ниже температуры, при которой наступает конденсация влаги. В этом случае, 213 Рис. 6.3. Графическое изображение номиналь ных режимов работы двигателей: а - режим S1 ; 6 режим S 2 ; в режим S3; Опшх — максимальная (установившаяся) темпе ратура; в 0 - температура окружающей среды; t р - время работы при номинальных условиях; Гр— период отключенного неподвижного состоя ния: 7Ц - продолжительность цикла если в электромашинном помещении повы сится температура, избыточная влага, кон денсируясь на холодных обмотках двига теля, снизит его изоляцию. Термическая стойкость — это условия, обусловленные заводами-изготовителями электротехнического оборудования; при соблюдении их нагрев не превосходит зна чений, при которых изделие служит в те чение нормированного срока службы. За метим, что перегрев —явление обманчивое. Если он не очень велик то его последствия сразу не очевидны, а когда они обнаружат ся, то уже поздно принимать какие-либо меры —изделие испорчено. М еха н и ч ески е силы В электроустановках неизбежны механи ческие силы. В одних случаях они необходи 214 Г лава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем мы и полезны, в других —вредны. Рассмот рим типичные примеры. 1. В генераторах и двигателях кроме сил, необходимых для преобразования механи ческой энергии в электрическую (генера торы) и электрической в механическую (двигатели), возникают вредные центро бежные силы. Они действуют по радиусу ротора в направлении от его центра и стре мятся ’’вырвать” проводники из пазов. 2. Механические силы возникают при изменениях температуры электроустановок и их деталей: размеры деталей изменяются, причем в разной степени, в зависимости от материалов, из которых они изготов лены. 3. Ток создает вокруг проводников магнитное поле. В результате в электромаг нитах возникают полезные механические силы. Однако силы, имеющие ту же приро ду, действующие между параллельно про ложенными проводниками, вредны: в зави симости от направления токов они либо притягивают проводники, либо отталки вают их. А при коротких замыканиях, когда токи весьма велики, силы настолько значительны, что могут разрушить электро установку, если в случаях, обусловленных Правилами, она сооружена без соблюдений требований д и н а м и ч е с к о й с т о й кости. 4. Сила тяжести — вес — создает давле ние на опорные конструкции (фундаменты, подшипники), нагружает тросы грузо подъемных механизмов, изоляторы и опо ры линий электропередачи. 5. При прочих равных условиях чем по движная часть (якорь, сердечник, ротор) массивнее, тем для ее перемещения требу ется больше времени. Например, чем мас сивнее ротор двигателя, тем он медленнее разворачивается и медленнее останавли вается. Механические силы действуют не толь ко в движущихся, но и в неподвижных частях электроустановок. Например, силы теплового расширения нагружают непо движные опорные изоляторы. Механические вибрации возникают в электрических машинах, агрегатах, состоя щих из двигателя и сочлененного с ним приводимого механизма, магнитопроводах трансформаторов, контакторах и пускате лях переменного тока, в дросселях пуско регулирующих аппаратов (ПРА) устройств люминесцентного освешения и т. п. Вредными последствиями вибраций являются: повреждения контактов, так как вибри рующие контакты искрят и портятся; перегрев обмоток — якорь аппарата пе ременного тока вибрирует, из-за чего уве личивается зазор в магнитной цепи, что приводит к уменьшению индуктивного со противления и, как следствие, к увеличе нию тока и перегреву обмотки; механические поломки. Дело в том, что вибрация агрегатов приводит к часто повто ряющимся деформациям. Они вызывают повышенные механические напряжения, в результате которых могут наступить по ломка вала, задевание ротора за статор, подплавление подшипников. Передаваясь через подшипники на опорную раму, вибра ции могут ее разрушить. Чем больше часто та вращения, тем вибрация опаснее. Механический резонанс особенно опасен. При резонансе амплитуда вынужденных колебаний (т. е. колебаний, вызванных воздействием периодической внешней си лы) резко возрастает, когда период си нусоидальной внешней силы приближается к периоду собственных колебаний тела. Собственные (или свободные) колебания возникают, если тело, выведенное из со стояния равновесия, предоставить самому себе. Механический резонанс может возник нуть, например, в процессе разгона ротора при какой-то промежуточной частоте вра щения; с увеличением частоты резонанс прекращается. Резонанс может возникнуть 6.3. Влияние на электротехнические устройства и изделия нагрева и охлаждения не во всем механизме, а только в какойлибо его части; при резонансе она может отломиться. В лага, п ы л ь и д р у г и е з а гр я зн е н и я Влага проникает в трещины, впитыва ется в гигроскопичные материалы, подни мается по волокнам, как в фитиле. Вода смешивается с грязью, растворяет кислоты и щелочи, образуя электролиты. Из-за их электропроводности возникают ’’утечки” , вызывающие, например, саморазряд ак ку муляторов. Электролиты разрушают не только изоляционные материалы, но и металлы. Ржавчина — прямое следствие смачива ния. Из-за нее уменьшается сечение сталь ных 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, содер жащие добавки поташа и мылонафта. Под воздействием воздуха и света в резине появляются трещины, резина стареет. Любая пыль для электроустановок вредна. Например, электропроводная гра фическая пыль от щеток электрических машин и электропроводная металлическая пыль, образующаяся при металлообработ ке, проникает через трещины в изоляции и портит ее. Обычная пыль и в особенности строительная — цементная, известковая и т. п. —нарушает контакты. П еренапряж ения При рабочем напряжении изоляция на дежна и нет причин для ее нарушения. Но 215 если напряжение по какой-либо причине повысится, то возникнет перенапряжение, которое может оказаться опасным: может возникнуть либо пробой изоляции. — ее не обратимое повреждение, либо перекрытие по поверхности изоляции. Важнейшими характеристиками изоля ции являются: а) электрическая проч ность — способность изоляции выдержи вать без повреждений повышенное напря жение; б) сопротивление изоляции между проводниками, а также между проводни ками и ’’землей” ; в) электрическая ем кость между жилами кабелей и заземлен ными конструкциями, на которых уложе ны кабели, а также между жилами и раз деляющей их изоляцией. Емкостные связи между жилами протяженных кабелей и между жилами и ’’землей” могут явиться причиной образования ложных цепей (по дробнее см. гл. 10 ). Обратим особое внимание на крайне опасное явление — резонанс напряжений, который может возникнуть при неблаго приятных сочетаниях индуктивности и ем кости. Резонанс напряжений — причина пере напряжений, которые в десятки раз превы шают номинальные напряжения. К рат кие в ы в о д ы Итак, электроустановки подвержены различным воздействиям, далеко не всегда благоприятным. Значит, одной из важных задач чтения схем является сопоставление реальных условий эксплуатации с условиями, на ко торые рассчитаны электротехнические изде лия их изготовителями. Одним словом, распространенные оценки ’’хорошая схема” и ’’плохая схема” сами по себе, т. е. без привязки к конкретной аппаратуре и конкретным условиям экс плуатации, лишены смысла. 216 Глава шестая. Чем руководствуются при составлении электрических схем 6.4. М икроклиматические условия, категории размещ ения и степени защиты эл ек трооборудовани я Макроклиматические районы. Изделия, предназначенные для эксплуатации на суше, реках и озерах, обозначают, как правило, установленными стандартом буквами: У — умеренный климат; XJ1 — холодный; Т тропический. Категории размещения. В зависимости от места размещения изделия изготовляются по категориям: 1 — для работы на открытом воздухе; 2 — в помещениях, где колебания темпе ратуры и влажности несущественно отлича ются от колебаний на открытом воздухе и имеется сравнительно свободный доступ наружного воздуха, например в палатках, под навесом; 3 —в закрытых помещениях с естествен ной вентиляцией без искусственно регули руемых климатических условий, где коле бания температуры и влажности воздуха, а также воздействие песка и пыли сущест венно меньше, чем на открытом воздухе; 4 — в помещениях с искусственно регу лируемыми климатическими условиями; 5 — в помещениях с повышенной влаж ностью. В условное обозначение типа (марки) изделия дополнительно после всех обозна чений, относящихся к модификации изде лия, вводят буквы и цифры, обозначаю щие его климатическое исполнение и ка тегорию. Например, электродвигатель типа 4А50А4 климатического исполнения У для категории размещения 3 обозначают 4А50А4УЗ. Степени защиты электрооборудования напряжением до 1 кВ обозначают по сле дующей системе. После букв IP (от слов International Protection - международная защита) ставят две цифры. Первая из них указывает степень защиты от прикоснове ния и попадания посторонних тел. Вторая — от проникновения воды. Чем больше циф ра, тем совершеннее защита. Например, электродвигатели единой се рии 4А защищенного исполнения имеют степень защиты IP23, т. е. они защищены от возможности соприкосновения пальцев с токоведущими или движущимися ча стями внутри оболочки, от попадания твердых посторонних тел среднего раз мера диаметром не менее 12 мм (циф ра 2 ) и от дождя под углом менее 60° (цифра 3). Электродвигатели этой же серии защи щенного обдуваемого исполнения имеют степень защиты IP44. Как уже сказано, чем больше цифра, тем защита совершеннее. Так, например, 0 — водонезащищенное электрооборудова ние; 2 — каплезагцищенное (защита от ка пель, падающих под углом к вертикали до 15°) ; 3 — дождезащищенное; 4 брызгозащищенное и т. д.; 8 — герме тичное. В некоторых случаях степень защиты от пыли и соприкосновения обозначают цифрой со штрихом. Например, пылеза щитные светильники могут быть либо открытыми (цифра 2) , либо перекрытыми (цифра 2' ). В данном случае специальная защита светильника отсутствует, но по падание в него пыли ограничено неуплотненными светонепроницаемыми оболочка ми. 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 основ ные понятия и объяснена с и с т е м а по строения обозначений. Для данной книги этого вполне достаточно. Подробные све дения читатели найдут во многих справоч никах. Глава Распространенные приемы получения заданных результатов 7 .1 . Связывание простых и разделение сложны х цепей Как следует из названия книги и пре дисловия к ней. она посвящена не состав лению, а чтению схем. И тем не менее чи тать схему гораздо легче, если известны основные приемы, которыми пользуется ее составитель, чтобы получить заданные ре зультаты, а исходят при составлении схе мы из того, что каждое из заданных усло вий действия удовлетворяется п р о с т о й э л е к т р и ч е с к о й ц е п ь ю . 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 обра зовались ли при связывании ложные цепи, т. е. такие, по которым происходят недо пустимые действия. И если такие цепи по лучились, 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 и с п о л н и т е л ь н ы е условия дейст вия и сравнивает их с заданными. Простые цепи. Что же такое простая цепь? Простой цепью условимся называть такую, которая состоит из о д н о г о источника тока (батареи, вторичной об мотки трансформатора, заряженного кон денсатора, возбужденной катушки индук тивности и т. п .), о д н о г о приемника (двигателя, резистора, лампы, катушки реле, разряженного конденсатора и т. п.), прямого провода (от источника к прием нику), обратного провода (от приемника к источнику) и о д н о г о коммутирую щего контакта (контакта выключателя, реле и т. п .). Понятно, что в цепях, не до пускающих размыкания, а также в цепях, не предназначенных для коммутации, кон тактов нет. Рассмотрим рис. 7.1,а. На нем простыми цепями изображены следующие условия действия. 1. Электромагнит включения YA1 приво да масляного выключателя должен вклю чаться и отключаться контактом промежу точного контактора КМ1, имеющим дугогашение. Это условие выполняется цепью 1-2*. 2. Контактор должен при местном управ лении включаться и отключаться с щита * На некоторых рисунках этой и следующих глав цепи обозначены двум я номерами, например 1-2 ... 7-8 15-16. Это сделано исключительно для облегчения изложения 218 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов Рис. 7.1. Составление простых цепей и их естест венное связывание. К примерам 7.1 и 7.9 и упраж нению 7.1 кнопочным выключателем SB1, имеющим самовозврат (цепь 3-4). 3. Контактор должен включаться и от ключаться контактом К1 автоматического устройства (цепь 5-6). 4. Электромагнит YA1 должен автома тически отключаться независимо от дли тельности замыкания SB1 в цепи 3-4 и кон такта К1 в цепи 5-6. Это условие достига ется введением в цепь 7-8 катушки КМ1 вспомогательного контакта Q1 привода масляного выключателя. 5. Включение должно быть исключено, если имеет место нарушение режима (или неисправность, приведшая к замыканию контакта защитного реле K 1F ). Контакт K1F включает сравнительно ’’легкое” (тре бующее небольшого тока) промежуточное реле блокировки К2 (цепь 9-10), а его кон такт, в свою очередь, размыкает цепь 13-14 катушки КМ1. 6. Аналогичные действия должны прои ходить в режиме автоматического управле ния при неисправности, приведшей к замы канию контакта реле K2F. Обратим внима ние на цепь 15-16. На ней контакт реле блокировки К2 введен непосредственно в цепь электромагнита включения YA1 (а не в цепь 13-14 катушки К М 1). Т е о р е т и ч е с к и все равно, в какую цепь введен 7.1. Связывание простых и разделение сложных цепей контакт К 2, так как в любом случае он предотвратит включение при наличии неис правности. А н а с а м о м д е л е введе ние контакта в цепь электромагнита, рассчи танного на ток примерно 100 А, — это грубейшая и недопустимая .ошибка. Итак, сформулированные условия дейст вия изображены семью простыми цепями. Но из рис. 7.1,а непосредственно видно, что в любую из цепей 3-4,5-6, 7-8, 13-14 входит о д н а и т а ж е катушка КМ1 и, следо вательно, хотим мы этого или нет, она е с т е с т в е н н о цепи св яз ыв ае т . Обратившись далее к цепям 9-10 и 11-12, видим, что их естественно связывает катуш ка К2. После этих предварительных замеча ний графически выполним это связывание (см. рис. 7.1,6—д ) . Так, на рис. 7.1,6 связа ны цепи 9-10 и 11-12. На рис. 7.1,6 показана окончательная схема, удовлетворяющая всем сформулированным (но не всем не обходимым в данном случае) условиям действия. Упражнение 7.1 Ответить на вопросы. 1. Какая ошибка допу щена при связывании цепей на рис. 7.1,е и ка ковы ее недопустимые последствия? 2. К акая ошибка допущена при связывании цепей на рис. 7.1,г? 3. К ак исправить обе ошибки? 4. Ка ким обязательным условиям не удовлетворяет схема на рис. 7.1,6? 219 2. Контакт Q1 действует только при местном управлении, а контакт К2 — только при автома тическом. Значит: а) местное управление возмож но в случаях, когда оно недопустимо; б) при автоматическом управлении электромагнит YA1 может либо перегреться, либо перегорят его предохранители. 3. Выполнить схему так, как сделано на рис. 7.1,6. 4. Схема не удовлетворяет двум обязатель ным условиям (которые здесь умышленно опу щены, чтобы не отвлекаться от рассматривае мого вопроса). Первое из них состоит в недопу стимости одновременности местного и автома тического управления. Один из возможных спо собов их взаимного исключения рассмотрен ниже в примере 7.8 (см. рис. 7.6,6). Второе — в пре дотвращении ’’качаний”, т. е. нескольких с а м о п р о и з в о л ь н ы х в к л ю ч е н и й выключа теля на поврежденную пинию. Пример 7.2 На рис. 7 .2,а изображена схема управ ления двигателем M l, цепь которого защи щена автоматическим выключателем QF1. Двигатель включается и отключается пуска телем КМ1. для управления которым слу жат кнопочные выключатели SB1 ("Стоп”) и SB2 (’’Пуск”) . Силовая цепь показана в однолинейном изображении, а один уча сток ее приведен более подробно. Восполь зуемся этим примером, чтобы выполнить упражнение 7.2. Упражнение 7.2 Ответы Требуется сперва разделить силовую цепь на простые цепи, а затем объединить их. 2. Раз делить цепь управления на простые цепи и, руко 1. Контакты QI и К2 действуют только при водствуясь ими, сформулировать и с п о л н и местном управлении, но при автоматическом т е л ь н ы е у с л о в и я д е й с т в и я каждой из них. 3. Мысленно объединяя попарно цепи 4 бездействуют, из-за чего: а) длительное замыка и 5, 4 и 6, 5 и б, сформулировать условия дейст ние контакта К1 (в ряде конкретных схем это вия каждой из перечисленных пар и сделать может иметь место) приведет либо к перегреву обобщающий вывод. 4. К ак видно из рис. 7.2,о, электромагнита Y A I , либо перегорят защищаю двигатель и цепи управления им защищены общим щие его предохранители; б) автоматическое автоматическим выключателем. Что на этом включение возможно в случаях, когда оно недо основании можно сказать о мощности двигателя? пустимо, так к ак ему не препятствует репе К2. 220 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов ным. Он немедленно отключается при исчезно вении напряжения, а при его восстановлении самопроизвольно включиться не может. Так осуществляется так называемая н у л е в а я з а щ и т а . Из рассмотрения результатов по парного объединения цепей следует, что ни одно из них не годится: нужно объединить все четыре цепи. 4. Цепи управления и двигатель защищен одним и тем же автоматическим выключателем. Значит, мощность двигателя не более 15 кВт. При большей мощности уставка автоматического выключателя бьша бы слиш ком велика для за щиты цепей управления, их следовало бы за щищать другим автоматическим выключателем или предохранителем на то к 15 20 А. Пример 7.3 Рис. 7.2. Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.2 и упражнению 7.2 Ответы 1. Ответ дан на рис. 7.2,6 —цепи 1 -3 . 2. При раздельном существовании простых це пей (рис. 1.2,в) они отвечают следующим усло виям Цепь 3 - защита автоматическим выключа телем Цепь 4 пускатель отключается кнопоч ным выключателем SB1, но немедленно включа ется, к ак только его отпустят. Цепь 5 - пуска тель выключается кнопочным выключателем SB2, но немедленно отключается, как только его от пустят. Цепь 6 — включенный любым способом пускатель остается включенным, так к а к полу чает питание через собственный вспомогатель ный контакт. 3. Объединение цепей 4 и 5: пускатель включа ется кнопочным выключателем SB2, но немед ленно отключается, к ак только его отпустят. Объединение цепей 4 и б: включенный ранее любым способом пускатель отключается кно почным выключателем SB1 и остается отклю ченным; объединение цепей 5 и 6' включенный любым способом пускатель остается включен На рис. 7.3,а на первый взгляд один источник тока, полюсы которого обозна чены ”+” и На самом деле разделение схемы на простые цепи обнаруживает два источника. Дело в том, что при размыка нии контакта 1 накопленная в катушке реле 2 энергия освобождается и образуется цепь: катушка 2 резистор г, в котором некоторое время существует ток, замед ляющий возврат реле. Аналогичные явле ния происходят в схеме на рис. 1.3,6, где при замыкании контакта 3 конденсатор С, являясь электроприемником, заряжается, а при размыкании контакта становится источником тока и разряжается на катуш ку'# (см. синие стрелки). Упражнение 7.3 1. В приведенном выше пояснении к рис. 7 3, сказано, что в резисторе г некоторое время суще ствует ток. К аков его характер, чем определя ется его длительность и почему он прекраща ется? 2. На рис. ",.3,е показан столб из шести полупроводниковых диодов 5 - 1 0 , соединенных в трехфазную мостовую схему. Нагрузкой слу жит резистор R. Разделить эту схему на простые цепи. Чем характерна каждая из них? Какими 7.1. Связывание простых и разделение сложных цепей соображениями следует руководствоваться при разделении схемы? Ответы 1. Т ок затухает (с течением времени уменьша ется) . Длительность тока определяется соотноше нием активного сопротивления цепи (сумма сопротивлений катушки 2 и резистора г) и индук тивности катушки (см. ниже пример 7.22, где этот вопрос рассмотрен подробно). Т ок прекра щается, когда энергия, запасенная в катушке, переходит в теплоту и рассеивается. 2. Ответ дан на рис. 7.3,в снизу. Характерно здесь то, что одному прямому проводу (от одной фазы) соответствуют два обратных; так, напри мер, ток от фазы А , пройдя через диод 10 (в на правлении ’’острия”) и резистор R , возвращается через диоды 8 и 5 к двум другим фазам - В и С соответственно. При разделении цепей надо ’’идти” в направлении ’’острия” от одной фазы через нагрузку R к тем другим фазам, к кото рым 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 9 к фазе А. Рис. 7.3. 221 Разделение схемы на простые цепи. К примеру 7.3 и упражнению 7.3 В рассмотренных рис. 7.1 и 7.2 в резуль тате 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 примене ния. Но есть и такие, которые могут при вести к ложным цепям, опасным колеба тельным процессам и т. п., причем совер шенно неожиданным. В следующих главах они подробно рассмотрены и объяснены. Здесь же мы ограничимся рассмотрением простых, но типичных случаев, когда цепи приходится и с к у с с т в е н н о разде лять или, как иногда говорят, развязывать. 222 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов На рис. 7.4,а показана схема, проще которой, пожалуй, трудно придумать. В ней две сигнальные лампы HL1 и HL2. Лампа HL1 включается при замыкании сигналь ного контакта К1 (синяя стрелка), если возникает одна неисправность; лампа HL2 включается контактом К2 при другой неисправности. В обычных условиях лампы погашены. Чтобы проверить их исправ ность, время от времени на них подают питание через кнопочный выключатель SB1 (красные штриховые стрелки). Но чтобы о д н и м выключателем SB1 проверить о б е лампы, надо его присоеди нить к обеим лампам, из-за чего между ни ми неизбежно образуется перемычка. По ней при возникновении одной неисправно сти 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 па HL1 —ложно (см. рис. 7.4,е ). Чтобы исправить схему, н е о б х о д и м о р а з д е л и т ь цепи ламп —другого решения быть не может. Однако разделить их можно двумя способами: либо применить двухполюсный выключатель (рис. 7.4,г), либо ввести в перемычку встречно-соеди ненные диоды VI и V2 (рис 7.4,6). 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 контак та К1 включается только лампа HL1-, при замыкании контакта К2 — только лам па HL2. Благодаря тому, что диоды соединены встречно, полярность источника питания не имеет значения, в частности, схема правиль но работает и на переменном токе. Но в этом случае при проверке исправности ламп они горят тускло, так как из-за одно сторонней проводимости диодов одна поло вина синусоиды срезается. В рассмотренной схеме (рис. 4.1,а—д) разделение цепей н е и з б е ж н о . Рас смотрим теперь схему, иллюстрирующую ц е л е с о о б р а з н о с т ь разделения цепей. Схема на рис 7.4,е состоит из трех ча стей — для наглядности они изображены разными цветами. Каждая часть схемы имеет самостоятельное питание при на пряжениях U\ , U2 и U3 соответственно, например 110, 60 и 12 В. Рассмотрим действие схемы, воспользо вавшись диаграммой взаимодействия. Итак, импульсный контакт КЗ, замыкаясь (точ ка 1), включает ’’сильную” катушку I реле К1\ ее сопротивление в нашем приме ре 600 Ом. Реле срабатывает (точка 2) и включает ’’слабую” , удерживающую катуш ку 11 (точка 3) сопротивлением 5000 Ом и лампу HL3. Контакт КЗ размыкается (точка 4 ) , но реле продолжает получать питание через катушку 11, благодаря чему оно остается включенным. Чтобы погасить лампу и привести схему в исходное поло жение, достаточно нажать кнопочный вы ключатель SB2 (точка б ) . При этом размы кается цепь катушки I I : реле возвращается в исходное положение (точка 7) и отклю чает лампу. Через некоторое время (точ ка 8) вновь замыкается контакт SB2, но реле больше сработать не может, так как в цепь катушки И введен собственный за мыкающий контакт, который к этому вре мени уже разомкнут. А контакт КЗ вновь замыкается только тогда, когда в срабаты вании реле К1 снова возникнет необходи мость. 7.1. Связывание простых и разделение сложных цепей Рис. 7.4. Разделение цепей. К примерам 7.4 -7 .7 и упражнениям 7.4 и 7.5 223 224 Глава седьмая, аспространенные приемы получения заданных результатов Целесообразность разделения цепей в данном случае состоит в следующем: а) питание реле в длительном режиме, через удерживающие, сравнительно мало мощные 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 доба вочных резисторов, что не только просто, но и экономно. Пример 7.6 Иллюстрируем разделение цепей для по лучения импульса (рис. ТА,ж) . Суть дела состоит в том, что при замыкании остаю щегося (т. е. замкнутого длительное вре мя) контакта SA1 зарядный ток конден сатора С7, проходящий по цепи 1, через катушку реле К1 включает его. Но когда конденсатор зарядится (время, необходи мое для заряда, определяется емкостью конденсатора и сопротивлением цепи), ток прекратится и реле возвратится в исходное положение (отпустит). Контакт К1 по цепи включает повторитель К2, контакты кото рого могут быть использованы, например, для запуска какого-либо устройства. Работу схемы иллюстрирует диаграмма. Важными особенностями схемы являют ся: а) необходимость применения конденса тора большой емкости — десятки микро фарад; б) необходимость присоединения параллельно емкости разрядного резистора. Упражнение 7.4 Обратившись к рис. 7.4,ж , ответить на вопро сы. Что происходит за время t \ , отмеченное на диаграмме? 2. К акова роль конденсатора С1: соединяет он или разделяет контакт S A I и катуш ку К П 3. К ак изменятся условия действия, если исключить "лишний" резистор R 11 4. Каким должно быть сопро явление резистора: большим или малы м: Ответы 1. За время t \ реле К1 срабатывает. 2. Р а з р я ж е н н ы й конденсатор соеди няет SA1 и катуш ку K I, а з а р я ж е н н ы й их разделяет, т. е. действует как разомкнув шийся контакт. 3. Без разрядного резистора схема сработает только 1 раз, а потом откажет. Это объясняется тем, что заряженный конденсатор постоянный ток не проводит. Следовательно, перед очеред ным замыканием контакта SA1 конденсатор необходимо разрядить, для чего и служит рези стор; через него конденсатор разрядится как только контакт S A ! будет разомкнут (см. кон тур Cl - R 1 под диаграммой. Направление тока разряда показано красной стрелкой) . 4. Сопротивление резистора должно быть на столько велико, чтобы проходящий через него то к (в обход конденсатора) не м ог удержать якорь К1 притянутым. Одной из важнейших задач электриче ского разделения цепей является и з о л я ц и я измерительных приборов от цепей высокого напряжения. Она осуществляет ся с помощью измерительных трансфор маторов. Пример 7.7 На рис. 7.4,з показано, что через транс форматор тока ТТ1 присоединен ампер метр РА1, а через трансформаторы напря жения TV1 и TV2 - вольтметры PV1 и 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 п о с р е д с т в е н н о к электрической сети. Это запрещение 7.1. Связывание простых и разделение сложных цепей объясняется повышенной опасностью по ражения электрическим током из-за бли зости водопроводных труб, металлической ванны, токопроводящего пола, сырости. Путь поражения электрическим током во время бритья если изоляция электробрит вы повреждена, иллюстрирует рис. 7.5,б. Однако общеизвестно, что в ванных комнатах гостиниц и новых домов уста навливают розетки специально для пита ния электробритв. Но это не нарушает ПУЭ благодаря тому, что розетки при соединены к сети не непосредственно, а через р а з д е л я ю щ и й транс ф о р м а т о р 77, как показано на рис. 7.5, а. Упражнение 7.5 Ответить на вопросы. 1. Что обозначают на рис. 7.4,з надписи 50/5 и 10 000/100? 2. Какую роль, кроме изоляции измерительных цепей от высокого напряжения, играют в технике измери тельные трансформаторы? 3. Что и зачем должно быть присоединено в местах, выделенных на рис. 7.4,з красными кружками, около которых стоят вопросительные знаки? 4. В чем смысл разделяющих трансформаторов? 5. Какие меры исключают прикосновение к обоим выводам вторичной обмотки разделяющего трансформа тора? 6. В чем состоят принципиальные особен ности монтажа разделяющих трансформаторов? Ответы 1. Эти надписи — коэффициенты трансфор мации трансформатора тока 50/5 и трансфор маторов напряжения 10 000/100. 2. Вторичные токи любых трансформаторов тока, так же к ак и вторичные напряжения любых трансформаторов напряжения, соответственно одинаковы (5 или 1 А, 100 или 100: у / Т = 58 В ). Это дает возможность унифицировать устройства приборов; приборы различаются только ш ка лами в зависимости от значений первичных на пряжений (т о к о в ). 225 3. К этим точкам должно быть присоединено заземление (зануление) с целью защиты персо нала в случае нарушения изоляции между пер вичными и вторичными обмотками измеритель ных трансформаторов. 4. Разделяющий трансформатор изолирует от с е т и бритву или другой прибор, присо единенный к его вторичной обмотке, в чем легко убедиться, обратившись к рис. 7.5,в. 5. Прикоснуться к выводам вторичной об мотки разделяющего трансформатора невозмож но благодаря тому, что гнезда розетки утоплены. Следовательно, штифты вилки могут к ним при коснуться только тогда, когда они достаточно глубоко вставлены и потому уже недоступны. 6. Вторичную обмотку разделяющего транс форматора, а также присоединяемые к нему при боры н е л ь з я ни заземлять, ни занулять. Каж дый электроприемник должен иметь свой раз деляющий трансформатор. Пример 7.8 Рассмотрим (рис. 7.6) отключение вы ключателя Q1 (цепь 1) . а) при местном управлении по цепи 5 кнопочным выклю чателем SB1\ б) при телеуправлении по Депи 6 при срабатывании реле К1\ в) при Действии токовой защиты. В этом случае -срабатывает токовое реле КА1, присоеди ненное ко вторичной обмотке трансфор матора тока ТА1 (цепь 2 ), включает реле времени КТ1 (цепь 3 ), которое, в свою очередь, включает отключающий электро магнит YA1 привода выключателя. В данном случае необходимо разделить цепи местного управления и телеуправле ния. Эти цепи разделяют с помощью выклю чателей SA1 и SA2 благодаря тому, что в ре жиме местного управления SA1 включен, a SA2 отключен; в режиме телеуправления SA2 включен, a SA1 отключен. Упражнение 7.6 1. Построить диаграмму взаимодействия и с помощью доказать, что длительное замыкание 226 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов 10 кВ А В С У а) О пасно! о цепи 4 , 5 или 6 (например, из-за неисправности) не приведет к повреждению отключающего элек тромагнита YA1. 2, Доказать, что вспомогатель ный контакт Q1 защищает контакты К Т 1, SB! и К ! , и объяснить, почему такая защита безуслов но необходима. 3. При каком режиме управления действует токовая защита? Верно ли это? 4. На рис. 7.6,с в цепи 5 и 6 введены разные выключа тели: SA1 и SA2, а на рис. 7.6,6 - один переклю чатель SA3. Что лучше? Рис. 7.5. Разделяющие трансформаторы. К упражнению 7.5 его вспомогательный контакт в цепи 5 замкнут, а реле КА1, К Т ! и электромагнит YA1 отключе ны. При в о з н и к н о в е н и и к о р о т к о г о з а м ы к а н и я (точка 1) срабатывает токовое реле К А ! (точка 2) и включает реле времени K T I. Оно срабатывает (точка 3 ) и по цепи 4 включает электромагнит YA1. Его сердечник, втягиваясь (точка 4) , выбивает защелку привода: выключа тель отключается (точка 5 ). В результате К А ! возвращается в исходное положение (точка 6), Ответы вспомогательный контакт Q1 привода размы ка ется и отключает электромагнит: его сердечник возвращается в исходное положение (точка 7). 1. Диаграмма на рис. 7.6,в содержит четыре Реле К А ! отключает К Т Т. оно возвращается строки и иллюстрирует последовательность явле в исходное положение (точка 6) . ний, происходящих при коротком замыкании Электромагнит YA1 повредиться не может в линии. благодаря тому, что контакт Q ! его отключает В и с х о д н о м п о л о ж е н и и (т. е. левее независимо от того, сколько времени замкнуты точки 1 На диаграмме) выключатель Q1 включен, контакты в цепях 4, 5 или 6. 7.2. Введение в схемы элемента времени 2. На диаграмме ясно видно, что точка 5 (м о мент размыкания контакта Q1) расположена левее точки 8 (момент размыкания контакта К Т1). Это значит, что контакт КТ1 размы ка ется только тогда, когда он уже отсоединен кон тактом QI от электромагнита, т. е. размыкается без тока. Этот очень распространенный способ защиты контактов от подгорания состоит в том, что при последовательном со-динении контактов цепь размыкает ’’более мощный” контакт. 3. Токовая защита действует при любом виде управления, это верно. 4. Лучше переключатель: он может одновре менно занимать только одну позицию: либо на лево (по схеме) тогда действует местное управ ление, либо направо — действует телеуправление. 7.2. В ведение в схемы элемента времени Общие положения. Любой процесс в си стемах электроснабжения, электропривода, 227 Рис. 7.6. Разделение цепей по условиям оператив ной работы. К примеру 7.8 и упражнению 7.6 автоматики, телемеханики и вообще любых устройств, даже самых быстродействую щих, совершается во времени. В одних слу чаях время относительно велико (часы, минуты), в других — мало (милли- и даже микросекунды), но оно всегда имеет зна чение и нередко решающее. Причем во многих случаях важно не только абсолют ное значение продолжительности того или иного процесса (срабатывание, возврат, переключение, заряд и разряд конденса тора, намагничивание и размагничивание и т . д .), но и в з а и м н о е с о г л а с о в а н и е в р е м е н совместно действующих: а) аппаратов, машин, приборов в пределах устройства; б) устройств между собою. 228 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов Этот контакт Q1 должен размыкаться с замедлением, так как если он разомк нется ’’слишком быстро” , не успеет за крыться защелка, удерживающая выключа тель во включенном положении. В данном случае необходимое замедление обеспечи вается конструкцией контакта. Пример 7.10 Рис. 7.7. Согласование времен срабатывания совместно работающих реле защиты от токов К З обеспечивает избирательность действия защи ты. К примеру 7.10 Подробно зти вопросы рассмотрены в следующих главах. Здесь же сначала при ведены характерные случаи, вынуждающие вводить в схемы элементы времени, а за тем рассказано о наиболее распространен ных средствах, с помощью которых полу чают необходимые замедления и уско рения. Назначение замедления и ускорения дей ствия. Любая схема в конечном итоге имеет целью выполнение определенной ра боты: включение и отключение масляного выключателя (контактора), заполнение ре зервуара жидкостью (газом ), воздухооб мен, разгон двигателя, передача сигналов, нагрев и охлаждение до заданных темпе ратур и т. п. Но любая работа всегда со вершается во времени. Следовательно, электроустановка должна обеспечить не обходимое время. Рассмотрим типичные примеры. На рис. 7.1 в цепи 7-8 показан вспомо гательный контакт привода выключателя. Избирательность токовой защиты, т. е. отключение тех выключателей (перегора ние предохранителей), которые расположе ны ближе всего к месту КЗ, достигается благодаря тому, что защитные реле (пре дохранители) имеют р а з л и ч н ы е и п р и т о м с о г л а с о в а н н ы е време на срабатывания (перегорания). Убедимся в этом, обратившись к рис. 7.7. На рис. 1.1,а приведена упрощенная схема трех подстанций I III и указаны места КЗ (К t К 3), происходящих не одновременно. На рис. 1.1,6 изббражены защитные характеристики реле А , Б , В, отключающих при КЗ соответствующие выключатели. При КЗ в точке начинают работать все защитные реле, но сработает т о л ь к о реле В, так как время его срабатыва ния 11 меньше времен t 2 и t 3. После его отключения место КЗ будет отсоединено и защитные реле выключателей Б и А возвратятся в исходное положение. При КЗ в точке К г отключится т о л ь к о выключатель Б , так как t2 <7зПример 7.11 Чтобы защитить контакты от повреж дений вследствие размыкания слишком больших для них токов, нередко последо вательно соединяют два контакта раз личных аппаратов, размыкающиеся н е- 7.2. Введение в схемы элемента времени 229 о д н о в р е м е н н о : более мощный контакт размыкается раньше (или, что то же, менее мощный контакт размыка ется позже). Пример 7.12 При программном управлении несколь кими технологически связанными меха низмами импульсы для их включения должны подаваться не одновременно, а с интервалами, что осуществляется, на пример, с помощью многоконтактных про граммных аппаратов. Пример рассмотрен в упражнении 5.8. Требование неодновремениости может быть вызвано как техно логическими, так и энергетическими при чинами. Нельзя, например, включать меха низм, имеющий масляное охлаждение под шипников, раньше, чем включен масляный насос. Но есть и такие случаи, когда одно временное включение нескольких механиз мов технологически допустимо и даже же лательно (для убыстрения пуска техноло гической линии), однако ограниченная мощность подстанции, падение напряжения в питающих кабелях при совпадении не скольких пусков и т. п. вынуждают между пусками выдерживать интервалы. Пример 7.13 В схемах АПВ линий постоянного тока, питающих контактную сеть электрической тяги, необходима выдержка времени между отключением и повторным включением, чтобы успела произойти деионизация про странства близ контактов и чтобы они не много остыли. По таким же сложным физическим при чинам требует некоторой выдержки вре мени максимальная токовая защита транс- Рис. 7.8. Изменение тока в катуш ке (цепи R L) при срабатывании реле (заряде конденсатора цепь R -С ) и возврате (разряде конденсатора) форматора. Дело в том, что в момент включения из-за возможного броска намаг ничивающего тока защита, если она не имеет выдержки времени, может срабо тать и ложно отключить исправный транс форматор. Пример 7.14 В системах электроснабжения имеют место кратковременные снижения напря жения. Чтобы исключить при этом дейст вие автоматики включения резерва, в схе му вводят выдержку времени, обеспечи вая тем самым действие АВР не при толч ках, а лишь тогда, когда напряжение дей ствительно исчезло. Пример 7.15 В цепь ротора асинхронного двигателя, с фазным ротором на время разгона вво-( дят секционированный пусковой резистор.' В процессе пуска двигателя его секции по степенно закорачивают, вплоть до полного 230 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов исключения (ротор замыкает накоротко), когда пуск заканчивается. Каждая секция должна быть включена строго определенное время: не больше и не меньше, чем тре буется для нормального пуска. Требуют времени такие процессы, как нагрев до определенной температуры в уста новках, специально предназначенных для нагревания, например нагрев охлаждающего масла в системе смазки до такой темпера туры, при которой оно перестает быть не допустимо вязким (но не более, а то оно перестанет быть охладителем). Необходимо время и для охлаждения. С характерным примером мы уже сталки вались выше, рассматривая режим работы двигателей (см. рис. 6.3). Длительны процессы заполнения резер вуаров до заданного уровня, достижения необходимого давления при работе ком прессора, электрического торможения, пе риодического воздухообмена, т. е. включе ния вентиляционных устройств с опреде ленной периодичностью и на достаточно длительное время. Примеры можно приводить без конца, но даже сказанного выше достаточно, что бы понять, насколько все это серьезно и важно и, как выяснится ниже, непросто. С пособы з а м е д л е н и я и у с к о р е н и я срабат ы вания и возврат а 3. Времена срабатывания и возврата лю бого электромеханического устройства оп ределяются к а к с и л о й , действующей на подвижную часть аппарата (прибора, машины), т а к и е е м а с с о й . В полу проводниковых приборах ничто не дви жется, поэтому они механически безынер ционны. 4. Электрические процессы — нарастание и спадание тока, заряд и разряд конденса тора и т. п. — подчиняются экспоненциаль ному закону, важнейшей характеристикой которого является постоянная времени. Постоянная времени. Рассмотрим суть дела, воспользовавшись рис. 7.8. На нем графически изображены процессы срабаты вания и возврата реле, обладающего индук тивностью L и активным сопротивлением R (или же заряда и разряда конденсатора С, соединенного последовательно с сопротив лением R ) . Реле включено в точке 0, после чего ток через некоторое время достигает устано вившегося максимального значения Imax = = U/R. Затем реле отключается (точка 3): ток начинает уменьшаться. Эти процессы подчиняются экспоненциальному закону, графически изображаются кривыми, кото рые называются экспонентами, а аналити чески выражаются формулой t Основные принципиальные положения. 1. Ускорение и замедление — понятия о т- где i — мгновенное значение тока, соответ ствующее времени /; Т = L/R —постоянная н о с и т е л ь н ы е . Например, если пер времени; U — напряжение питания; R вый процесс совершается ранее второго, активное сопротивление и L - индуктив значит, второй замедлен относительно пер ность ц е п и ; с — основание натуральных вого. При этом длительность самих про логарифмов. цессов и сдвиг между ними по времени могут быть весьма невелики. Если положить t = Т, то /' = — (1 —ё ~1) = 2. Если по условиям действия необхо = ^ ( 1 _ — ) = — (1 - 0,37) = 0,63 — . димо, чтобы один из связанных процессов R е R R происходил раньше второго, но второй Иными словами, постоянная времени процесс замедлить нельзя — приходится есть время, в течение которого при вклю ускорять первый. чении ток нарастает до 63%, а при отклю- 7.2. Введение в схемы элемента времени 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 Imax 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 ТН1 и Тн2 и возврата Тв , и Тв 2 у них соответственно различны. В этом легко убедиться, обратившись к рис. 7.8. На нем проведена горизонталь 0,63 Imax (считая снизу), пересекающая кривые в точках 7 и 2. Из этих точек опу щены перпендикуляры на ось времени и определены таким образом постоянные вре мени срабатывания 7И, и Тн2 ■Сравнивая их, видим, что одно реле (красная линия) срабатывает быстрее другого (зеленая ли ния) , так как ТИ, < ТИ2. Аналогично на расстоянии 0,631тах, счи тая сверху (или 0,371тах, считая снизу) проведена горизонталь, пересекающая кри вые в точках 4 и 3, из которых опущены перпендикуляры, определяющие постоян ные времени возврата ТВ1 и Тв2 соответ ственно. Ускорение срабатывания. Один из спосо бов ускорения срабатывания состоит в ис кусственном уменьшении постоянной вре мени цепи. Пример 7.16 Если включить реле по схеме рис. 1.9,а, то при замыкании контакта S1 ток будет нарастать по кривой I I I (рис. 1.9,6). По стоянная времени Т 3 = L /R . Время сраба тывания Гщ соответствует току срабаты вания / с. Однако если это время для ка кого-либо конкретного случая велико, то его можно уменьшить. С этой целью э т о ж е р е л е вклю чают по схеме рис. 7.9,в, т. е. на двойное 231 Рис. 7.9. Влияние на время срабатывания постоян ной времени и коэффициента возврата. К приме рам 7.16 и 7.17 напряжение 2 U через добавочный рези стор г. Значение Imax остается тем же, так как U/R = 2 u ){r + R ), где г = R. Не изменяется и ток срабатывания / с — реле одно и то же. Но постоянная времени уменьшается: Т4 = L j(R + г) < 7 3, благо даря чему кривая I V идет круче и, следо вательно, время срабатывания уменьша ется, что и требуется. На рис. 7.9,6 отчет ливо ВИ ДН О , ЧТО 7 j y Как же построены кривые на рис. 7.9,6? 1-й шаг. Проведена горизонталь Im a x = U/R = 2 U I(R + r). 232 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов 2-й шаг. Проведена горизонталь 0,63U/R или, что то же, 0,63-267/(7? + г). 3-й ш а г . Исходя из того, что Тс, < Т 3, на горизонтальной оси отложены их значе ния: точки 7 и 2 соответственно. 4-й ш а г . Через точки 7 и 2 проведены вертикальные линии до пересечения с го ризонталью 0,6367/7? и получены точки 3 и 4 соответственно. 5-й ш а г . Через начало координат 0 и точки 3 и 4 проведены плавные кривые I V и III. 6-й ш а г . Проведена горизонталь, со ответствующая току срабатывания 7С, и из точек ее пересечения 5 и 6 с кривыми IV и III опущены перпендикуляры, опре деляющие времена срабатывания 7{у и 7щ. Реле по схеме 7.9,в может быть вклю чено на двойное напряжение н е о г р а н и ч е н н о е время. Но такое включение тре бует 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 67 = 110 В, то напряжение реле может быть 60 В и т. п. Следует, однако, иметь в виду, что у другого реле безуслов но иные активное сопротивление и индук тивность. Значит, н е л ь з я м е х а н и ч е с к и р е ш а т ь этот вопрос, т. е. вклю чить любой добавочный резистор. О б р а т и т е в н и м а н и е на упот ребление слов: постоянная времени цепи, а не просто постоянная времени р е л е . 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” воп росу мы возвратимся в примере 7.18. Пример 7.17 Иллюстрируем другой способ ускорения срабатывания, но он годится только для реле, включающихся к р а т к о в р е м е н н о, иначе катушка перегреется и может даже сгореть. Этот способ основан на у в е л и ч е н и и к о э ф ф и ц и е н т а 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 нара стание тока в катушке, включенной на но минальное напряжение, т. е. по схеме рис. 7.9,д. Кривая проходит через точку пересечения вертикали 7 и горизонтали 8, соответствующей постоянной времени Т \. Кривая /7 относится к тому же реле, вклю ченному п о э т о й ж е с х е м е , но на двойное напряжение, т. е. с вдвое боль шим коэффициентом запаса. Коэффициен том запаса называется отношение номиналь ного тока (напряжения) к току (напряже нию) срабатывания. Кривая II проходит через точку пересе чения вертикали 7 (так как для обоих слу чаев постоянная времени одна и та же ^ i ) , но с другой горизонталью 9. Горизонталь 10 соответствует току срабатывания / с, кото рый для обоих случаев о д и н а к о в , так как речь идет об одном и том же реле. Пересечения горизонтали 10 с кривыми 7 и II определяют времена срабатывания со ответственно и Tj(. Очевидно, tj > t|j. Это доказывает, что быстрее срабатывает реле, включенное на более высокое напря жение, т. е. с большим коэффициентом запаса. <§> Пример 7.18 На рис. 7.10,д показано сборное реле KS1, используемое для блокировки, сигна лизации и т. п. В частности, с телеуправляе мых объектов через контакт реле KS1 передается сигнал на диспетчерский пункт о необходимости осмотра оборудования. 7 2. Введение в схемы элемента времени Это о д н о р е л е срабатывает от ц е л о г о р я д а причин, например от снижения уровня (в цепи 3-2 замыкается контакт SL1), давления (замыкается контакт SP1) и т. д., причем некоторые нарушения режи мов могут быть весьма кратковременны. Реле KS1 самоблокируется по цепи 1-2 и остается включенным (’’запоминает”) до размыкания цепи самоблокировки кнопоч ным выключателем SB1. Для ориентировки персонала (который прибудет на объект) о причине неисправ ности (она к этому времени может само 233 Рис. 7.10 Применение резисторов для обеспечения срабатывания сигнальных реле. К примеру 7.18 и упражнению 7.7 устраниться) предусмотрены указательные реле КН1, КН2 ... — блинкеры. При про хождении тока через катушку указатель ного реле освобождается защелка и выпа дает флажок, который виден через окошко в чехле указательного реле. Время срабатывания указательного реле (если его включить самостоятельно на до пустимое для него напряжение) значительно 234 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов меньше времени срабатывания сборного промежуточного реле KS1. Казалось бы, схема на рис. 7.10,а достаточно хороша, так как быстродействующее указательное реле КН1, хотя его катушка закорачивается контактом относительно медленно дейст вующего реле KS1 при его срабатывании, должна, благодаря быстродействию, успеть сработать (выпадет флажок). Но такие, на первый взгляд, вполне логичные рассужде ния на самом деле ошибочны. И разобрать ся в их ошибочности, а также принять надлежащие меры, чтобы обеспечить пра вильную работу схемы, поможет понима ние смысла постоянной времени. Дело в том, что указательное реле, вклю чаемое ’’само по себе” (а не как часть ка кой-либо цепи), действительно срабатывает очень быстро — постоянная времени мала. Но когда его включают последовательно с другой катушкой, в нашем примере с катушкой реле KS1, действует уже не по стоянная времени указательного реле, а по стоянная 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 т о т же т о к , но т о к и их с р а б а т ыва ния мо г у т быть различны. А времена и токи срабатывания в д а н н о м с л у ч а е связаны зависимостью: большему току соответствует большее вре мя срабатывания. Следовательно, реле КН2 успеет сработать (П < t2), а реле КН1 не успеет (/3 > t2). Срабатывание реле КН1 может быть до стигнуто двояко: либо включением рези стора R1 (рис. 7.10,6), благодаря чему, как явствует из рис. 7.10,6, ток 1ск н 1 будет достигнут раньше, чем 1ск$1 ^ < f5); либо включением в цепь само блокировки реле KS1 резистора R 2 (рис. 7.10,в ). В этой схеме реле КН1 сра батывает п о с л е реле KS1 при условии, что приложенное к катушке КН1 напря жение, равное падению напряжения на ре зисторе R2, окажется для этого доста точным. Естественно, что резисторы R1 и R2 должны обладать необходимыми парамет рами: сопротивлениями и номинальной мощностью. Докажем правильность приве денных выводов, выполнив упражнение 7.7. Упражнение 7.7 Ответить на вопросы. 1. Что изображено на рис. 7.10,6 и какие следуют из него выводы. 2. Определить сопротивление R t резистора R1 (рис. 7 .10,6), если заданы: а) сопротивление катушки KS1 1 0 0 0 0 Ом и ток срабатывания 0,007 А; б) сопротивление катушки КН1 9 5 0 Ом и ток срабатывания 0,015 А. 3. Определить со противление R 2 резистора R 2 (рис. 7.10,в ), если задано, что реле KS1 срабатывает при токе 0,01 А и сопротивление его катушки 5000 Ом. Данные катушки K H I те же. В обоих случаях запасы учте ны (т. е. схемы надежно работают при допусти мых ПУЭ отклонениях от номинального напря жения) . Напряжение питания 110В. Ответы 1. Рисунок 7.10,6 относится к сх рис. 7.10,6, на нем показаны изменения токов в резисторе ( / ] ) , катушке KS1 (/2) и суммарно го тока (/] + / 2) в катуш ке КН1. С у м м а т о к о в I\ + /2 в с е г д а б о л ь ш е о д н о г о и з н и х . Следовательно, кривая 1\ + / 2 прохо дит выше кривой / 2 . Перенося с рис. 7.10,г зна чения токов срабатывания (зеленые штрихпунктирные линии) до пересечения кривыми в точ ках 7 и 2 соответственно и опуская из них пер пендикуляры, определяем, что реле КН1 сраба тывает раньше, чем A S1, так к ак tq < ? 5. У внимательного читателя, естественно, может возникнуть вопрос не противоречит ли этот вы вод сделанному выше при рассмотрении рис. 7.10,г, в пояснениях к которому сказано, что большим токам соответствуют большие времена срабатывания. А на рис. 7.10,6 получилось на оборот: ток больше, а время меньше. Но противо речия нет. Дело в том, что кривая на рис. 7.10,г относится к схеме без резистора, т. е. к случаю, 7.2. Введение в схемы элемента времени 235 когда цепь катуш ек KS1 и КН1 о б щ а я , а кри Из рассмотрения результатов, получен вые на рис. 7.10,d —к схеме с резистором; в этом ных в упражнении 7.7, нужно сделать случае токи в катушках KS1 и КН1 разные. важные выводы: Можно рассуждать и иначе, а именно; когда в цепь катуш ки КН1 ввели резистор, постоянная 1. Элементы схем (резисторы, конден времени уменьшилась, благодаря чему кривая саторы, диоды), назначение которых не пошла круче. 2. Без резистора ток 11 0 :1 0 9 5 0 = 0,009 < очевидно (в отличие от катушек и кон тактов) , играют важную роль. Поэтому их < 0,015 А, следовательно, КН1 сработать не мо жет. Чтобы получить ток, достаточный для сраба ни в коем случае нельзя считать лишними тывания реле, надо соблюсти равенство и за их счет ’’упрощать” схему. Особенно 110 важны резисторы и конденсаторы в бес 0,015= 10000Л. контактных схемах, построенных на базе 950 + 10 000 +Ri полупроводниковой техники и электрон ных ламп. Именно эти элементы опреде ляют р е ж и м схемы, например обеспе Далее н а д о п р о в е р и т ь , не мешает лн чивают необходимые потенциальные зави шунтирующее действие сопротивления R \ сра симости. батыванию реле KS1. Для этого вычисляют ток, проходящий через его катуш ку, когда парал 2. Выбрать необходимые параметры ре лельно ей присоединен резистор: зисторов не только довольно сложно, но и 0,015-17600 не всегда возможно. = 0,0095 А, 10000 + 17600 3. В ряде случаев вместо ускорения и сравнивают его с гоком срабатывания (0,007). одного из совместно действующих процес Если фактический ток больше, значит, сопротив сов можно замедлить другой. В нашем слу ление выбрано правильно. 3. После срабатывания KS1 падение напряже чае, например, проще придать реле KS1 небольшое замедление при срабатывании, ния на катуш ке КН1 должно быть не менее т. е. применить реле другого типа, и задача 95 ОД 2 будет успешно решена. 0,015 = 14,25 В. 950 + Д 2 Замедление срабатывания может быть достигнуто разными способами, каждый Но падения напряжения на участках цепи пропорциональны их сопротивлениям, следова из которых обладает определенными свой тельно, ствами и имеет преимущественную область применения. 95 ОД, 14,25 : (110 - 14,25) = ^ : 5000, 1. В релейной защите для обеспечени 950+ Д2 избирательности (см. пример 7.10) приме откуда Д 2 = 3200 Ом. няют реле с ч а с о в ы м м е х а н и з Заметим, что такая схема возможна лишь при м о м . Они обеспечивают высокую стабиль И условии, что —-------- — ------- > 1с к /{]- В наность уставки, быстро возвращаются в ис R KH1 + RKS1 ходное положение при отключении катуш шем случае это требование удовлетворяется ки, но допускают нечастые включения /110 ) I тг- = °-017 > 0,015/ (единицы в сутки) и имеют небольшую ( 950 + 5000 J термостойкость (см. § 6.3), из-за чего катушку нельзя долго оставлять под то ком. В автоматике такие реле применяют * Чтобы не спутать позиционные обозначения редко, например в схемах АПВ. Типичный резисторов Д7 и R 2 со значениями их сопротив случай приведен в примере 9.17 — схема лений, последние в вычислениях обозначены Д] и Д2 соответственно. АПВ контактной сети. откуда R t = 17 600 Ом*. 236 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов £7 Г Г© -| K1Q_ К1 IR1 С1 С1 \ К1 sbi d=ci К1 Ik J Рис. 7.11. Использование для замедления срабаты вания процесса заряда конденсатора. К приме ру 7.19 и упражнению 7.8 2. М а я т н и к о в ы е реле имеют мгно венный возврат, выдержка времени менее стабильна, чем у защитных реле времени, габариты больше, зато частота включений и их количество практически неограни ченны. 3. Действие п н е в м а т и ч е с к и х реле основано на медленном истечении воздуха из камеры определенного объема через калиброванное отверстие. Реле про сты, неприхотливы, срок службы практи чески неограничен, точность невысока, но в ряде простых применений ее достаточно. Однако пневматические реле можно уста навливать только в чистых помещениях, чтобы не засорялось калиброванное от верстие. 4. Распространены с п е ц и а л ь н ы е э л е к т р о м е х а н и ч е с к и е уст р о й с т в а — многоконтактные реле вре мени, командные приборы (см. упражне ние 5.8), шаговые искатели (пример при менения в автоматике приведен на рис. 9.17) и т. п. 5. Используются т е п л о в ы е реле времени. В них замедление достигается за счет времени, необходимого на нагрев и остывание биметаллической пластины. Устройство такого реле и его особенно сти рассмотрены в упражнении 7.9. 6. Замедление срабатывания может быть получено за счет использования процесса заряда конденса включенного последовательно т о р а , с резистором. Свойства и особенности этого способа замедления подробно рас смотрены в примере 7.19 и упражнении 7.8. В настоящее время именно этот способ получил наибольшее распространение в электронных реле времени и многочис ленных устройствах на базе бесконтактных элементов для создания элементов за держки. Рассмотрим несколько характерных при меров замедления при срабатывании. На рис. 7.11 показано использование явления апериодического (без колебаний) процесса заряда конденсатора С1. При за 7.2. Введение в схемы элемента времени мыкании контакта реле K1Q в цепи 3-4 зарядный ток конденсатора С1 нарастает до потенциала зажигания неоновой лам пы Е1. На это требуется тем больше вре мени, чем больше сопротивление рези стора R1, емкость конденсатора С1 и чем выше потенциал зажигания лампы. После ее зажигания конденсатор разряжается на катушку реле К 1 , и, если накопленной в конденсаторе энергии (.остаточно, реле срабатывает и самоблокируется по це пи 5-6, а лампа Е1 гаснет. Полный разряд конденсатора обеспечи вается закорачиванием его контактом сработавшего реле K I. Для правильной ра боты схемы нужно обеспечивать высокую изоляцию всех ее элементов, так как сопро тивление резистора R1 (сотни тысяч ом) соизмеримо с сопротивлением изо ляции. При напряжениях ниже 110 В схема ра ботает плохо, так как четкость срабатыва ния реле в конечном счете зависит от энер гии, накопленной конденсатором, а ее ко личество пропорционально к в а д р а т у напряжения. Упражнение 7.8 1. Разделить схему на рис. 7.11 на простые пи. Что обозначают на нем разноцветные стрелки? Ответить на вопросы. 2. Зачем в схему введен кнопочный выключатель SB1" 3. Что произойдет, если контакт K1Q заменить перемычкой, а кон такт К1 в цепи 5-6 отсоединить? 4. Чему должно быть равно сопротивление R i резистора R 1, если емкость конденсатора С1 30 мкФ, а реле должно сработать через 35 с после замыкания контакта KIQ1 5. Что изменится в работе схемы, если контакт K1Q будет замкнут, например, 20 с? 6. Пусть энергия для срабатывания реле Wi = 0,05 Дж. Чему равно минимальное значе ние Ci емкости конденсатора С1, чтобы реле сработало? Принять потенциал зажигания лампы равным 70 В. 237 Рис. 7.12. Замедление срабатывания с помощью термисторов. К примеру 7.20 1. Ответ дан на рис. 7.11 справа. Стрелки указывают направления токов: при заряде кон денсатора (красная), разряде на катушку реле (зеленая), при разряде 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 из того, что неоно це вая 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—6 Сi /? i (см. пояснения к рис. 7.8) есть время, в течение которого кон денсатор заряжается до 63% напряжения пита ния, т. е. практически до напряжения зажига ния лампы. Следовательно в нашем примере t = Т = 35 с. Значит, в нашем случае 35 = 10 х х ЗОЙ 1 , 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 примене ния схемы) сохранит заряд. Следовательно, при следующем замыкании контакта K1Q время Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов 238 срабатывания реле будет не 35 с (к а к в нашем примере), а меньше. 6. Энергия, накопленная конденсатором, W2 = С 1,6 2 *Г\_6 10 и Дж до 1жна быть равна или больше С , - 702 Wi = 0,05 Дж. Следовательно, 0,05 < 2 - 106 0,05-2-106 откуда С\ > --------------- ~ 2 0 м к Ф . 70^ В рассмотренном примере заряд кон денсатора прекращается, когда напряже ние на нем достигает значения, при кото ром зажглась неоновая лампа. Таким об разом, лампа выполняет роль своеобраз ной ’’отсечки” . Однако это не единствен ный прием прекращения заряда конденса тора, т. е. в конечном итоге ограничения выдержки времени. Распространено, на пример, с р а в н е н и е напряжения заря жающегося конденсатора с так называе мым о п о р н ы м , наперед заданным ста билизированным напряжением. Когда на пряжение на заряжающемся конденсаторе достигает значения опорного напряжения, заряд прекращается. Кстати сказать, изме нениями значений опорных напряжений (например, с помощью потенциометра) за дается необходимая уставка времени. Пример 7.20 Значительное замедление может быть получено в схеме рис. 7.12,6, где R 1 т е р м и с т о р , т. е. полупроводниковое сопротивление с большим о т р и ц а т е л ь н ы м температурным коэффи циентом. При замыкании цепи контак том реле пуска K IQ ток в цепи катушки недостаточен для срабатывания реле K I , так как он ограничен сопротивлением хо лодного термистора. Но по мере нагрева ния термистора ток увеличивается в не сколько раз. После срабатывания реле самоблокируется и остается включенным необходимое время, а затем деблокиру ется контактом реле возврата K 1R . Характер нарастания тока в цепи реле, включенного без термистора (рис. 7.12,д ), показан на рис. 7.12,в — красная кривая; через термистор — на рис. 7.12,6 — зеленая кривая. Ток срабатывания / с в обоих слу чаях одинаков, но времена срабатывания различны: t2 > t 1 . Обратим внимание на контакт реле К1, з а к о р а ч и в а ю щ и й термистор после срабатывания реле. Это отнюдь не лишний контакт; если он отсутствует, термистор сгорит, так как из-за его отрицательного температурного коэффициента ток, прохо дящий через него, если термистор вовремя не закоротить, будет безгранично возра стать. Электромагнитное замедление. Особенно распространены реле с короткозамкнутой обмоткой (втулкой, гильзой) — телефон ные, кодовые, реле управления. Эти реле наиболее просты, дают в ряде случаев до статочные замедления и сравнительно де шевы. Устройство реле в трех вариантах поясняют эскизы на рис. 7.13,д. Слева гильза 4 располэжена вблизи якоря 1, в центре — вдали от якоря, справа гильзы нет. Принцип получения замедлений пояс няет рис. 7.13,6. На нем зеленая кривая — изменения тока в катушке 3, красная кри вая — изменения вихревых токов в гиль зе, возникающих в ней т о л ь к о п р и и з м е н е н и и тока в катушке, т. е. при включении (ток в катушке нарастает) и при отключении (ток в катушке спа дает) . На якорь воздействует с у м м а р н ы й 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 срабаты вании нарастание магнитного потока за медляется, т. е. возникает п р я м о е замедление. При возврате поток, созда 7.2. Введение в схемы элемента времени Рис. 7.13. Электромагнитное замедление и его особенности ваемый гильзой, некоторое время (после спадания потока, созданного катушкой) удерживает якорь притянутым. Таким об разом, создается о б р а т н о е замед ление. Возвратимся к рис. 7.13,а. На нем под каждым эскизом помещена кривая, учи тывающая действие токов в катушке и гильзе. Цифрами отмечены: 1 — включе ние, 2 — срабатывание (переключение кон тактов), 3 — отключение, 4 — возврат (переключение контактов). Сравнивая вре мена, в течение которых контакт замкнут (желтые площадки) , видим, что t s < ? 3 < t Y и t6 < Г4 < t2 . 239 Реле с электромагнитным замедлением имеют особенности, которые необходимо учитывать. Состоят они в следующем. 1. Реле с замедлением при срабатывании (иначе, ” с прямым замедлением”) также дают значительное замедление при возвра те (’’обратное замедление” ) . Оно даже больше, чем у репе, считающихся замед ленными при возврате. Но это обстоятель ство 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 я к о р я ). 2. На величину и характер замедления существенно влияет расположение гиль зы 4 на сердечнике. Гильза, расположен 240 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов ная вблизи якоря 1, замедляет срабаты вание, так как в ы т е с н я е т магнит ный поток из якоря в процессе нарастания тока в катушке 3. Гильза вдали от якоря замедляет в основном обратное замедле ние, однако она немного замедляет и сра батывание. 3. На величину замедления сильно влияет механическая нагрузка якоря реле, кото рая зависит от количества контактных и возвратных пружин. Например, обратное замедление у телефонных реле одного и того же типа при трех контактных пружи нах составляет 400 мс; при восемнад цати — 120 мс, т. е. снижается более чем в 3 раза. 4. Чтобы реле возвратилось (отпустило) с определенным замедлением, надо обеспе чить его достаточную ’’зарядку” , т. е. доста точно длительно его предварительно воз буждать. Характер зависимости замедления от длительности заряжающего импульса иллюстрирует рис. 7.13,в. Из кривой, при веденной на этом рисунке, явствует, что чем короче импульс, тем меньше замедле ние (t7 < tg < tmax) . Чтобы получить мак симальное замедление, например, для реле одного типа 0,5 с (100%), нужно, чтобы оно было предварительно включено при мерно 0,2—0,25 с. 5. Существенно влияет на замедление конечный зазор между торцом сердечни ка 5 и якорем. Зазор определяется толщи ной пластины (или штифта) отлипания, выполненной из немагнитного материала, например из бронзы. Характер влияния толщины пластины 2 на замедление иллю стрирует рис. 7.13,г. Из него следует, что чем пластина толще (зазор меньше), тем меньше замедление t i0 < t9. Если же тол щину пластины уменьшить по сравнению с той минимальной, которая предусмот рена заводом-изготовителем, то в лучшем случае получится недопустимо большой разброс по времени, а в худшем — якорь залипнет, что крайне опасно. Рис. 7.14. Замедление при возврате благодаря шунтированию катушки. К примеру 7.21 6. Замедление зависит от активног сопротивления гильзы. Поэтому темпера тура окружающей среды играет большую роль. Известны случаи нарушений в рабо те устройств, отрегулированных летом, с на ступлением сильных морозов (реле рабо тали в неотапливаемых помещениях). Схемные способы получения замедления при возврате иллюстрируем примера ми 7.21-7.23. На рис. 7.14,д показана схема, приме няющаяся, если нужно получить замедле 7.2. Введение в схемы элемента времени ние т о л ь к о п р и в о з в р а т е , не замедляя срабатывания. В схеме приме нено быстродействующее (без гильзы) реле К1, включаемое и отключаемое кон тактом K1Q аппарата, начинающего и прекращающего действие. Параллельно ка тушке присоединен резистор R1. На рис. 7.14,а красными цифрами 1 —3 пока заны 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 мень ше, тем замедление больше. В пределе катушка закорачивается контактом K2Q, как показано на рис. 7.14,в. При этом не обходимо ввести в схему резистор R2 для предотвращения короткого замыка ния. Закорачиванию катушки соответст вует наибольшее замедление. Характер зависимости замедлений при срабатывании и возврате иллюстрирует рис. 7 .1 4 Д На нем по горизонтальной оси отложены не абсолютные, а относительные значения сопротивлений, т. е. отношение сопротивления R x резистора R1 к сопро тивлению R о катушки реле. В резисторе R1 при длительном вклю чении расходуется энергия: он нагревает ся. Поэтому часто вместо резистора при меняют полупроводниковый 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 верх ней строке); б) изменение тока в катуш ке, причем штриховой линией обозначено, как изменялся бы ток при отсутствии ре зистора R l \ в) ток в резисторе R1. В мо мент размыкания цепи ток, проходивший через резистор при замкнутом контакте K1Q, прекращается, но возникает ток 241 обратного направления. Он поступает в ка тушку (красная стрелка на рис. 7.14,а), проходит в ней в т о м ж е н а п р а в л е н и и и, следовательно, поддерживает маг нитный поток, благодаря чему получается замедление при возврате. Этот ток вызван энергией, накопленной катушкой и осво бодившейся при размыкании ее цепи. Когда энергия исчерпывается, т. е. перехо дит в теплоту и рассеивается, ток прекра щается; г) сколько времени замкнут контакт реле К1 в цепи лампы HL1. На рис. 7.14,г tB — время возврата (обратное замедление). П р е д у п р е ж д е н и е . Присоедине ние параллельно катушкам реле резисторов (диодов) — распространенный приём гаше ния коммутационных перенапряжений, при меняемый для защиты контактов от подго рания (подробнее см. пример 7.31). Но при этом возникает ’’лишнее” замедление, дале ко не всегда допустимое. Еще один прием схемного получения замедления при возврате иллюстрирует рис. 7.15,а. При размыкании контакта K1Q конденсатор С1 разряжается на ка тушку реле, и благодаря энергии, накоп ленной в конденсаторе при включении, якорь реле в течение некоторого времени удерживается притянутым Резистор R1: а) ограничивает зарядный ток в момент включения, предотвращая тем самым повреждение контакта K1Q. Дело в том, что незаряженный конденса тор — это практически короткое замыка ние; б) дает возможность не слишком быстро расходовать энергию, накопленную конденсатором, иными словами, дает воз можность устанавливать необходимое за медление; в) обеспечивает а п е р и о д и ч е с к о е т е ч е н и е разряда конденса тора, что необходимо при неблагоприятных 242 Глава седьмая Распространенные приемы получения падаявы* результатов Рис. 7.15. Замедление при возврате с помощью конденсаторов. К примерам 7.22 и 7.23 соотношениях между индуктивностью реле и емкостью конденсатора. Этот важный и сложный вопрос требует пояснений. С этой целью рассмотрим сна чала рис. 7.15,6. На нем красным показаны осциллограммы 1—3. При замыкании кон такта (точка 1): а) б ы с т р о заряжается конденсатор (точка 2) : зарядный ток пре кращается, но конденсатор остается заря женным; б) срабатывает реле К1 (точ ка 3) : его контакт (на рисунке не показан) замыкается —точка 4. Контакт K1Q размыкается (точка 5 ), накопленная в конденсаторе энергия начи нает разряжаться (точка 6 ), а это значит, что в контуре конденсатор — катушка (см. на рис. 7.15,а синюю стрелку) возни кает ток (см. участок кривой 3 между точками 6 и 7 и его зеркальное изображе ние на осциллограмме 2). Так должны протекать явления, заду манные составителем схемы. И они дей ствительно так протекают, н о при у с л о в и и , что сопротивление цепи R (оно складывается из сопротивления ка тушки R 0 и сопротивления R i резистора R1) з н а ч и т е л ь н о б о л ь ш е , чем 7.2. Введение в схемы элемента времени 243 Термогруппа о28 Ш т иф т от липания а.) Вид сзади где L индуктивность реле, СТ a Ci — емкость конденсатора С /. При со блюдении этого условия (т. е. если R §> 2 / — ) имеет место апериоди ч е с к и й разряд конденсатора. Иными словами, ток в контуре кату ш ка-ко н денсатор спадает п л а в н о , не переходит через нуль, т. е. происходит именно то, что требуется (см. на рис. 7.15 ,<3 кривую 2). Однако если R < 2 затухающий , возникает колебательный Рис. 7.16. 3 2. Биметаллические реле К упражнению 7.9 времени. п р о ц е с с (рис. 7.15,г ), во время кото рого реле успевает после отпускания (точ ка 5) еще несколько раз (в нашем примере 4 раза) ложно сработать: на нижней гори зонтальной линии ясно видны четыре "лиш ние” желтые площадки, указывающие на то, что контакт реле замкнут. Отсюда следует важный вывод. Он состоит в том, что преж де чем применять замедление с помощью конденсатора, нужно проверить, исходя из конкретных параметров, не возникнут ли 244 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов колебания. А если они вероятны, то и х с л е д у е т п р е д о т в р а т и т ь включе нием резистора R1, обладающего достаточ но большим сопротивлением. через несколько секунд нагревается и из гибается. При этом контакт с выводами 25—27 размыкается, а затем, через неко торое время, контакт 27—29 замыкается Иллюстрируем применение термогруппы, выполнив упражнение 7.9. Пример 7.23 В устройствах, требующих с т а б и л ь н ы х временных параметров, как, напри мер, во время-импульсных системах теле механики, применяется замедление по схе ме 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 ста бильность замедления (начиная с некото рого 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. О б р а т и т е в н и м а н и е на ’’лиш ний” резистор R3. Он необходим для того, чтобы перед каждым следующим замыка нием контакта K1Q конденсатор С2 пол ностью разрядился. Биметаллическое реле времени. На рис 7.16,а показан эскиз телефонного реле, на котором установлена так назы ваемая т е р м о г р у п п а — простое, дешевое биметаллическое реле времени, с помощью которого можно получить выдержку времени до 3 с. Выдержка вре мени ограниченно стабильна, так как она зависит от температуры окружающей сре ды, но во многих случаях это не имеет значения. Термогругша работает следующим об разом. Когда включают нагревательную обмотку (выводы 2 6 -2 8 ), навитую на би металлическую пластину (вывод 27), она Упражнение 7.9 В схеме на рис. 7.16,6: K1Q контакт, при замыкании которого схема начинает работать; К Т — нагревательная обм отка и контакты термо группы; К1 — промежуточное реле, на котором в нашем примере установлена термогруппа (см. эскиз на рис. 7.16,о); R I регулируемый, a R 2 - постоянный резисторы. Контакты реле К1 11-12-13 и К1 31-32 используются в схемах сигнализации, управления и для других целей Требуется прочитать схему, для чего целе сообразно построить диаграмму взаимодействия и ответить на вопросы: 1 К ак (в каком порядке) построена диаграмма? 2. Для чего служит рези стор RT! В каком положении его подвижного контакта реле имеет наибольшую и наименьшую выдержку времени на срабатывание реле К П 3 Зависит ли время возврата реле К1 от поло жения подвижного контакта R17 4. Для чего служит резистор R2'' 5. Контакт К Т 29-27 при соединен к ’’плюсу”, а контакт К Т 27-25 к ’’минусу” . Мсжд> ними нет сопротивлений. Что же предотвращает короткое замыкание? 6 К ак установить взаимное соответствие между эскизом на рис. 7.16,о, схемой (рис. 7.16,6) и диаграммой (рис. 7.16,в )? Что обозначают крас ные и черные цифры’’ 7. Чему должна быть равна продолжительность t Что произойдет, если это время сократится и станет меньше времени, про порционального отрезку 1-21 К ак будет работать схема, если время Гг будет больше времени 1-5? 8. Почему из схемы нельзя исключить цепь 3, ограничившись цепью 2? Ответы 1. При построении диаграммы исходят и требования стандарта изображать схему в том положении, когда на нее еще не подано напряже ние и не действуют внешние силы. Следовательно, до подачи на схему питания все ее части находятся 7. . Введение в схемы элемента времени именно в том положении, в котором они изобра жены. В нашем случае цепи 1—3 разомкнуты, так к ак в них введены разомкнутые контакты K1Q, К Т 29-27 и К1 23-24 соответственно. Далее рассматривают схему и происходящие в ней явления фиксируют на диаграмме (рис. 7.16,в) : а) замыкается контакт К! Q в цепи 1 (точка 7) и включает нагревательную обм отку КТ. В резуль тате биметаллическая пластина нагревается и на чинает изгибаться; б) в цени 2 замыкается контакт К Т 29-27 (точка 2 ): срабатывает реле К1 (точка 3 ). Ре ле К1 по цепи 3 самоблокируется через рези стор R 2, поэтому ток в катуш ке реле умень шается; в) контакт К1 21-22 размыкает цепь / об мотки КТ. поэтому биметаллическая пластина начинает остывать, благодаря чему контакт К Т 29-27 размыкается; г) контакт К Т 27-25 замыкается (точка 4, цепь 2 ) , закорачивает катуш ку К1: реле К1 возвращается в исходное положение; д) контакт К1 23-24 размыкается, а кон такт К1 21-22 (точка 5) замыкается; схема приходит в исходное положение и готова к по вторению действия. Сноски со стрелками ог точек 3 и 5 дают возможность построить диаграммы работы кон тактов реле К1 11-12, 12-13 и 31-32. 2. Резистор R1 регулировочный. С его по мощью при настройке реле измеряют силу тока в нагревательной обмотке и, следовательно, про должительность изгибания биметаллической пла стины. В нижнем положении подвижного кон такта резистора R1 пластина изгибается быстрее, реле К1 быстрее срабатывает. 3. Время возврата от положения подвижного контакта резистора R1 не зависит. В любом слу чае оно определяется продолжительностью осты вания биметаллической пластины о т о д н о й и той ж е температуры (при которой она полностью изогнулась) до температуры окру жающей среды. 4. Резистор R2 предотвращает короткое за мыкание в цепи 3, в то время когда контакт К1 23-24 е щ е замкнут, а контакт К Т 27-25 уж е замкнулся. На диаграмме это соответст вует точке 4. 5. Контактная группа 25-27-29 п е р е к л ю ч а ю щ а я - ее устройство аналогично группе, изображенной на рис. 7.17, в 6. К ак следует из предыдущего (см. рис. 4 .6 ,о ), цифры слева (в нашем примере крас ные) это н о м е р а м е с т (рядов) контакт ных групп на реле, если считать с монтажной сто 245 роны (сзади) слева направо (см. схематическое расположение групп, показанное на рис. 7.16,г). Цифры справа (черные) - н о м е р а ("эта жи”) п л а с т и н в группах, считая снизу. В ито ге 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 услов ным номерам выводов устанавливается взаимное соответствие между эскизом, схемой и диа граммой. 7. Продолжительность t \ должна быть не менее времени 1-3, но не более 1-4. Если 11 меньше 1-2, то нагрев К Т прекратится еще до замыкания кон такта К Т 29-27, а это значит, что реле К / не срабо тает. Если t i больше 1-5, то действие повторится. Например, при f 2 = 30 мин контакт К Т 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. 8. Контакты тепловых реле переключаются медленно, из-за чего контактное нажатие в них нарастает постепенно. Поэтому они могут работать т о л ь к о н а з а м ы к а н и е , причем после первого же замыкания контакт необходимо раз грузить, 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 тепло вых реле, предназначенных для частых пе реключений (например, в холодильниках, регуляторах температуры и т. п.), пере ключаются мгновенно, например с по мощью промежуточного рычага и пружины, которая быстро переключает контакт, не смотря на медленные изменения темпера туры. В других конструкциях использован постоянный магнит: когда к нему прибли жается контакт, магнит притягивает би металлическую пластину, что обеспечивает быстрое замыкание. При остывании би металлической пластины контакт некото рое время остается замкнутым (за счет силы магнита), а затем быстро размы кается. Одним словом, преходе чем оценивать эксплуатационные свойства схемы, нужно отдать себе отчет в том, быстро или мед- Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов 246 1/ S\ ( 11 7 с 1 Давление якоря 1 -Z 1-2 3 —4 2-3 S) а)/ Г у а» Л г 1-3 1-2 2 -3 в) Рис. 7.17. Специальные контактные группы, обеспечивающие заданную последовательность пе реключений ленно переключают контакт реле в кон кретном случае. Специальные контактные группы весь ма распространены. Рассмотрим пример. Нижний контакт 1-2 замыкается раньше верхнего 3-4 (рис. 7 Л1 ,а) . Р а н ь ш е за мыкается контакт 1-2, а з а т е м — 2-3 (рис. 7.17,6). Различие между этими кон тактными группами состоит в том, что 2 -3 г) контактная группа на рис. 7.17,а пере ключает две независимые цепи (раздельные контакты), а цепи, переклю чаемые контактной группой рис. 7.17,6, обязательно с в я з а н ы . Р а н ь ш е размыкается нижний кон такт 1-2, а з а т е м замыкается верхний 2-3 (рис. 7.17,в) Такой контакт называ ется п е р е к л ю ч а ю щ и м . Его осо бенность состоит в том, что оба контакта (верхний и нижний) н и к о г д а не бы вают одновременно замкнуты. Р а н ь ш е замыкается контакт 1-3, 7.3. Свойства и области щм н а н и м различных способов соединений а з ате м размыкается контакт 2-3 (рис. 7.17,г ). Такой контакт в отличие от переключающего обеспечивает б е зо б р ы в н о е переключение; его неред ко называют мостящим. Принципиальная особенность рассмот ренных контактных групп заключается в том, что в них временные зависимости, т. е. очередность переключений, достига ются и притом весьма надежно простей шим способом, т. е. без каких-либо спе циальных 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 ря де случаев успешно решаются, если для создания необходимых замедлений исполь зуется время, затрачиваемое на соверше ние автоматизируемого процесса, вместо того, чтобы применять специальные реле для создания выдержки времени. Пример 7.24 Работа компрессора продолжается ров но столько времени — не больше и не меньше — если он автоматически включа ется при снижении давления в резервуаре и автоматически отключается, как только давление достигает заданного значения. Пример 7.25 Железнодорожный путь разделяют на участки, ограждая каждый из них свето фором. Если участок занят, то в светофоре перед ним горит красный сигнал. Но как только участок освободится, красный сиг нал автоматически переключается на зеле ный. Можно, конечно, рассчитать, сколько времени поезд находится на участке, и на 247 этом основании с помощью реле времени осуществлять переключении. По такое ре шение крайне опасно. Дело в том, что поезд по какой-либо причине может за держаться на участке, а реле времени не зависимо от этого включит зеленый сигнал. Рассмотренные примеры (а их можно продолжать без конца) подчеркивают весь ма ценное свойство распространенного при ема — обеспечивать переменную по времени выдержку времени в зависимости от тече ния процесса и притом м и н и м а л ь н о необходимую. 7.3 . Свойства и основны е области применения различных сп особов соединений Соединения катушек. В схемах нередко приходится иметь два повторителя одного и того же аппарата К1 (рис. 7.18,а—в ), причем один из них 1 должен действо вать 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 обо значают, что контакт замкнут, эти схемы обладают различными свойствами. Так, в схеме на рис. 7.18,а цепи реле не связаны; каждая из них управляется отдель ным контактом K I и 1. Следовательно, катушки не могут оказывать друг на друга влияния, что благоприятно. Замедление рав но 10. Однако если контакт в цепи повто рителя по какой-либо причине, например из-за загрязнения, не замкнется, то повто ритель не включится и, следовательно, цепи, которые он должен переключить, останутся в прежнем положении. Полу чится "автоматика наполовину”, а это в лучшем случае приведет к отказу, а в худшем — к неправильным и, быть может, опасным действиям. 248 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов мя tз : реле возвратится не раньше (как Чтобы исключить этот недостаток, оба предполагал составитель схемы ), а после реле включают через один общий контакт электромагнита 4, так как [3 > Т4 . Недо рис. 7.18,6. Но теперь катушки оказывают пустимые последствия рассмотренного ся связанными, из-за чего после размыка явления приведены в примере 8.10. ния контакта в их контуре возникает ток, Реле 5 на рис. 7 18,0 включает повтори который может изменить времена возвра тель — реле 6, а он, в свою очередь, повто та. В результате реле 1 получит замедле ритель 7. Если у реле 5 - 7 по пять контак ние ty (по сравнению со схемой рис. 7.18,я ) , а реле 2 возвратится быстрее на время t 2 ■ тов, то всего в схеме можно использовать 13 контактов (4 + 4 + 5). Но нужно иметь Все зависит от соотношения параметров. в виду, что реле 6 з а п а з д ы в а е т отно По аналогии с механикой здесь имеют место сительно реле 5 на время / 6, а реле 7 — на явления, как при соударении упругих время t s . шаров: в зависимости от их масс шары Особенность аппаратов переменного тока после соударения могут изменить скоро состоит в том, что их катушки потребляют сти и даже обменяться скоростями. большой пусковой ток (при опущенном В схеме на рис. 7.18,в обе катушки якоре полное сопротивление Z в несколько управляются общим контактом, благо раз меньше, чем при притянутом). Затем даря чему контур, их связывающий при ток автоматически снижается в 4 —10 раз. размыкании, не образуется. Это хорошо. Если же аппарат переменного тока 9 ис Но требуется либо двойное напряжение пользуют в сети постоянного тока, то та (2 U), либо кагушки на напряжение Ц 2, ких же соотношении мехзду пусковым и и, кроме того, их сопротивления должны рабочим токами достигают с помощью эко быть одинаковы. Заметим, что при после номического резистора R3 (рис. 7.18,е). довательном соединении катушек может Дело в том, что при отпущенном якоре измениться постоянная времени ц е п и резистор закорочен размыкающим контак и, следовательно, изменится время сра том управляемого аппарата, а после его батывания. Этот вопрос рассмотрен в срабатывания резистор вводится в цепь примере 7.18. катушки. Этот же прием используют при П р е д у п р е ж д е н и е . В рассмат большой контактной нагрузке. В этом риваемых схемах предполагается э л е к случае катушку включают при повышен т р о м а г н и т н о е (см. рис. 7.13), а не ной плотности тока, т. е. при закороченном механическое (часовой механизм, двига резисторе. Но когда аппарат уже сработал, тель с редуктором, маятник и т. п.) за плотность тока автоматически снижается до медление. допустимого значения, так как после раз Особый случай рассмотрен на рис. 7.18,г. мыкания контакта, шунтирующего рези Здесь параллельно соединены катушки 3 стор, он оказывается введенным в цепь и 4 двух аппаратов со значительной раз катушки. ностью индуктивностей. Например, индук тивность реле 3 значительно меньше индук Иногда, чтобы подобрать необходимые параметры, приходится в цепь реле 8 вво тивности включающего электромагнита 4 автоматического выключателя с дистан дить дополнительный резистор R2 ционным управлением. При таких неблаго (рис. 7.18,е). Двухобмоточное реле быстро срабаты приятных соотношениях после размыкания контакта К1 энергия, накопленная элек вает при включении сильной обмотки, тромагнитом 4 , разряжаясь на катушку а затем самоблокируется через значительно реле 3, замедлит его отпускание на вре более слабую обмотку. Это дает большую 7.3. Свойства N области применения различных способов соединений Y 1 ±] \ 249 I с*3 , I 1 \К 1 3 \~ * 2 FT I Ъ - ^ г ч V L J J .! .! Ч Г \ И \ S JJ. д) + К1 К R1 + /?з экономию электроэнергии, например на диспетчерских пунктах, где имеются сотни длительное время включенных реле. При меняя двухобмоточные реле, надо иметь в виду следующее: а) в схемах с самобло кировкой направления магнитодвижущих сил (МДС) обеих обмоток должны быть согласованы; б) между включением сла бой обмотки и отключением сильной раз рыв во времени недопустим. Это требова ние может быть успешно выполнено с по мощью контактной группы, которая изо бражена на рис. 7.17,г. Группа на рис. 7.17,в Рис. 7.18. Распространенные варианты включения катуш ек и их особенности для этой цепи непригодна; в) если двух обмоточное реле отключают не путем раз мыкания цепи, а противовключением, то МДС обеих обмоток должны быть пример но одинаковы. Кроме того, после возврата реле цепи обеих обмоток н е о б х о д и м о о д н о в р е м е н н о разомкнуть. Одним словом, даже такой обычный во прос, как совместное включение двух реле, не так прост, как представляется. 250 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов Рис. 7.19. Свойства типичных соединений контак- тов, диодов резисторов и конденсаторов вместно всеми контактами (И ), а при воз врате замыкалась любым из них (ИЛИ); б) последовательно (III), если нужно, чтобы цепь при срабатывании размыка лась любым контактом (ИЛИ), а при воз врате замыкалась совместно всеми кон тактами (И). 3. К о н т а к т ы о д н о г о и т о г о ж е а п п а р а т а соединяют параллельно, если длительный ток в цепи больше дли тельного тока, допускаемого каждым кон тактом. Надо, однако, иметь в виду, что переходные сопротивления соединяемых параллельно контактов, как правило, не равны, из-за чего токи распределяются не строго поровну. 4. К о н т а к т ы о д н о г о и т о г о ж е а п п а р а т а соединяют последова тельно, чтобы облегчить размыкание цепи; дуга дробится на части, на каждую из них приходится меньшее напряжение, что спо собствует гашению. Соединения резисторов (рис. 7.19,в ). При параллельном соединении п резисто ров складываются их п р о в о д и м о с т и . Следовательно, эквивалентная про1 л. л. •.. +I — 1 , где водимость —1 = — + —1 + г Соединения контактов (рис. 7.19,я). Полезно руководствоваться следующими общими положениями. 1. З а м и к а ю щ и е к о н т а к т ы р а з н ы х а п п а р а т о в / и 2 соеди няют; а) параллельно ( / ) , если нужно, чтобы при срабатывании цепь замыкалась раздельно любым из них (ИЛИ), а при возврате размыкалась совместно всеми контактами (И) ; б) последовательно (/ V) , если нужно, чтобы цепь при срабатывании замыкалась совместно всеми контактами (И ), а при возврате размыкалась раздельно любым из них (ИЛИ). 2. Р а з м ы к а ю щ и е к о н т а к т ы р а з н ы х а п п а р а т о в / и 2 соединяют; а) параллельно ( //) , если нужно, чтобы при срабатывании цепь размыкалась со г| г2 Гп г х, г2, ... , гп —сопротивлениярезисторов. При параллельном соединении двух рези сторов с сопротивлениями г, и г2 эквиГ1Г2 г\ . Оно валентное сопротивление г - ----------м + г2 в любом случае меньше наименьшего из соединенных сопротивлений. При последовательном соединении сопро тивления складываются г = г х + г2 + . . . . . . + /•„. Соединения конденсаторов (рис. 7.19,г ) . При параллельном соединении емкости Сх и С2 складываются; эквивалентная емкость равна их сумме При последовательном 1 соединении эквивалентная емкость —- — = —1 С[ 1 +— Л. С2 Л. л. к + . .+ ——1. Если, например, Сп 7.3. Свойства и области применения различных способов соединений последовательно соединить два конденса тора с емкостями С\ и С2, то эквивалентСс ная емкость С = - 4 — . Соединив, наприС ,'+ С 2 мер, параллельно два конденсатора ем костью 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 харак теристики различных экземпляров диодов VI и V2 имеют большой разброс, из-за чего токи между параллельно соединенны ми диодами распределяются неравномерно. При последовательном соединении диодов к каждому из них параллельно присоеди няют резисторы R1 и R2. Эти резисторы выравнивают обратные напряжения, прихо дящиеся на каждый диод, предотвращая их пробой. Присоединение резисторов для 2S1 Рис. 7.20. Соединения в установках трехфазного переменного тока защиты диодов от пробоя — не единствен ный 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,с л а м п ы , соединенные в звезду, включены на фаз ные 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 све тить тускло, другие могут даже перегореть. Соединение к о н д е н с а т о р о в в звезду показано на рис. 7.20,6. Емкости конденсаторов одинаковы; в противном 252 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов случае потребовался бы нейтральный провод. При соединении в звезду о б м о т о к д в и г а т е л е й (рис. 7.20,в) безразлично, что объединять в нейтральную точку: на чала обмоток между собой или их концы. Соединения в т р е у г о л ь н и к ламп, конденсаторов и двигателей показаны на рис. 7.20,г—е соответственно. Трансформаторы соединяют в звезду, треугольник или зигзаг несколькими спосо бами. Один из них иллюстрирует рис. 7.20,ж, где обе обмотки ВН (высшего) и НН (низ шего) напряжения соединены в звезду и образуют группу соединений У/Ун-0 [об мотки ВН соединены в звезду (У ), НН в звезду с выведенной нейтралью (Ун) , сдвиг фаз между напряжениями одно именных фаз ВН и НН 0° ]. В другом примере (рис. 7.20,з) обмот ка 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 5 х 30° = 150°. При соедине нии обмоток трансформаторов (в отличие от соединений обмоток двигателей) далеко н е б е з р а з л и ч н о , что с чем соединять (концы, начала) и в какой последователь ности выполнены соединения. Это объяс няется тем, что большинство трансформа торов питает по ребителей параллельными группами. А параллельно можно соединять только те трансформаторы, которые имеют одинаковые группы соединения. В против ном случае возникнет тяжелейшее корот кое замыкание. Образно говоря, парал лельное включение двух трансформаторов с разными группами соединений равно- сильно пуску навстречу двух поездов по одному пути. Существуют двенадцать раз личных групп соединения. Что происходит при переключении со звезды в треугольник и обратно в наибо лее распространенных случаях. 1. При пе реключении со звезды в треугольник обмо ток генераторов или вторичных обмоток трансформаторов напряжение в сети пони жается в 1,73 раза, например с 380 до 220 В. Мощность генератора и трансформа тора остается такой же. Ток в линейных проводах возрастает в 1,73 раза. 2. При переключении обмоток генера торов с треугольника в звезду происходят обратные явления, т. е. линейное напряже ние в сети повышается в 1,73 раза, напри мер с 220 до 380 В, токи в линейных про водах уменьшаются в 1,73 раза. 3. При переключении ламп со звезды в треугольник (при условии присоединения к той же сети, в которой лампы, включен ные звездой, горят нормальным накалом) лампы перегорят 4. При переключении ламп с треуголь ника в звезду (при условии, что лампы при соединении в треугольник горят нормаль ным накалом) лампы будут давать туск лый свет. 5. Все сказанное о лампах относится к резисторам, электрическим печам и тому подобным электроприемникам. 6. При переключении двигателя с тре угольника в звезду мощность его снижа ется примерно втрое. И наоборот, если двигатель переключить со звезды в тре угольник, мощность резко возрастает, но при этом двигатель, если он не предназначен для работы при данном напряжении и со единении в треугольник, сгорит. 7.4. Получение заданной последовательности действий. Блокировочные зависимости Рассмотрим типичные приемы, с по мощью которых: а) достигают запрещения опасных и разрешения безопасных дейст вий; б) обеспечивают заданную последо вательность действий; в) автоматически связывают процессы, выполнение которых необходимо для получения определенного 7.4. Получение заданной последовательности действий результата, например для включения к а кого-либо агрегата, пуска механизмов по точно-транспортной системы и т. п. П ример 7.26 В упражнении 5.3 показано, как надо включить лампу безопасности, установлен ную в камере масляного выключателя, из которой не видны ограждающие выключа тели разъединители. Лампа погашена, если хотя бы один из разъединителей включен, а также если неисправна схема. Это типич ный пример запрещения (лампа не горит) и разрешения (лампа горит) входить в к а меру. На таком же принципе построена элек тромагнитная блокировка разъединителей: замок можно открыть, если масляный выключатель отключен и исправна схема. П ример 7.27 Изменение направления вращения (ре версирование) двигателя осуществляется путем ’’перекрещивания” фаз с помощью двух магнитных пускателей. Один из них присоединяет к двигателю фазные прово да в порядке А , В, С, другой —в порядке А , С, В. Оба пускателя одновременно вклю чать нельзя (такое включение равносильно короткому замыканию между фазами В и С) ; оно предотвращается взаимной бло кировкой пускателей. Блокировка состоит в том, что в цепь катушки пускателя ’’Впе ред” введен размыкающий вспомогатель ный контакт пускателя ’’Назад” , и на оборот. П рим ер 7.28 В упражнении 5.4 рассмотрена структура блокировочных зависимостей между меха 253 низмами, образующими транспортную цепь. В данном случае благодаря блокировке между пускателями пуск механизмов воз можен только в строго определенной по следовательности. Если же какой-либо ме ханизм остановился, то немедленно для предотвращения завала останавливается ме ханизм, подающий на него материал. Блокировка в данном случае осущест вляется не через вспомогательные кон такты магнитных пускателей, а с помощью реле скорости: последующий по техноло гическому потоку механизм может быть пущен лишь при условии, что предыдущий не только включен, но и достиг заданной скорости. Задание о п р е д е л е н н о й последоват ельност и действий Задать определенную последовательность действий можно несколькими способами. Один из них состоит в использовании про граммных реле, к контактам которых в определенном порядке присоединяют цепи управления. А контакты настраивают на замыкание и размыкание с необходи мыми интервалами. Пример такого реше ния приведен в упражнении 5.8. Другой способ в общих чертах состоит в преднамеренном связывании цепей управ ления, благодаря которому без каких-либо программных аппаратов можно (и притом в минимально необходимое время) осу ществить переключения. Персонал, напри мер, включает только первый механизм. Когда его разгон завершится, что зафикси рует реле скорости, оно без участия персо нала включит второй. Его реле скорости, в свою очередь, включит третий и т. д. П р е д у п р е ж д е н и е . Fla самом деле это значительно сложнее: нужно, что бы цепи бьши связаны только в режиме автоматического управления, нужно обес печить нулевую защиту и т. п. К этим важ ным вопросам мы еще вернемся в гл. 9. 254 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов П ример 7.29 Чтобы включить агрегат, необходимо выполнить следующее. 1. Измерить тем пературу в масляном баке. 2. Если темпе ратура слишком низка (из-за чего масло недопустимо вязкое), надо включить по догреватель. 3. Когда температура до стигнет заданного значения — подогрева тель следует отключить. 4 . Если темпера тура слишком высока (т. е. не может обес печить достаточное охлаждение), необхо димо включить охладитель. 5. Когда тем пература достигнет заданного значения, охладитель следует отключить. 6. Вклю чить масляный насос. 7. Когда давление масла в охлаждающей системе достигнет заданного, нужно включить двигатель при вода. Здесь рассмотрен случай пуска неслож ного агрегата Его можно выполнить сле дующими четырьмя способами. П е р в ы й с п о с о б пригоден только при ремонтных работах, для опробования механизмов. Это так называемое ремонт ное управление. Однако и здесь есть огра ничения: нельзя, например, включать двига тель, если не обеспечена смазка. В т о р о й с п о с о б предусматривает автоматический контроль за температурой и давлением смазки, но все переключения выполняются персоналом, который руко водствуется показателями термометра и ма нометра. Этот способ неполноценен: успех дела зависит от внимательности, квалифи кации и дисциплинированности персонала. Т р е т и й с п о с о б . Вводится блоки ровка, 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 закон чится неудачей; г) если давление масла недостаточно, не удается включить двига тель. Одним словом, о б е с п е ч и в а е т ся т е х н о л о г и ч е с к и правиль н а я п о с л е д о в а т е л ь н о с т ь дей с т в и й . Переключения производит персо нал, но свободу его действий (которые могли бы оказаться опасными) ограничи вают блокировки. Ч е т в е р т ы й с п о с о б освобож дает персонал от всех промежуточных действий — они выполняются автомати чески. На его долю остается только по дать импульс на включение первого эле мента. Сигнал о включении агрегата (так как именно оно имеет оперативный смысл) поступает от последнего элемента, напри мер от реле, контролирующего окончание разгона. Именно так поступают при авто телеуправлении. Кодирование чрезвычайно широко рас пространено в электротехнике. Кодируют ся, например, телеграфные передачи: путем сочетаний пяти импульсов двух продол жительностей (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 во просы, 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 1-5 и сигнальной лампой. Под ней изо бражена схема, состоящая из трех реле К 1 -К З , электромагнита У41, освобождающего защелку зам ка у входной двери, конечного выключате л я SQ1, который размыкается, когда дверь от крывают, и сигнальной лампы HL1 Снизу поме- 7.4 Получение заданной последовательности действий щена диаграмма взаимодействия, соответствую щая коду 253. Зелеными линиями показаны пе ремычки х - Ь, у —е, г - с, которые надо устано вить, чтобы зам ок можно было открыть при на жатии кнопок 2,5 к 3. 255 Рис. 7.21. Пример, иллюстрирующий один из приемов простейшего кодирования: чтобы от крыть дверь, надо предварительно нажать кноп ки, соответствующие коду. К упражнению 7.10 256 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов б) неудачное размещение электрообо рудования, при котором не обеспечивается его нормальное охлаждение; в) перегрузка сетей освещения из-за того, что потребители бесконтрольно мо гут включать более мощные лампы и быто вые электроприборы, чем предусмотрено проектом; г) перегрузка сетей, питающих электро двигатели, и перегрев их обмоток при не полнофазных режимах, например при пере 1. В исходном положении дверь заперта. Следо горании предохранителя в одной из фаз; вательно, замкнут контакт SQ1, остальные кон д) двигатель будет перегружен, если при такты разомкнуты. Нажимают кнопку 2 (точ водимый им механизм плохо механически ка 1) : срабатывает и само блокируется реле К1 (точка 2) и подготавливает цепь катушки реле отрегулирован, перекошен, нарушена его К2. Нажимают кнопку 5 (точка 3) : срабатывает смазка; и самоблокируется реле К2 (точка 4) и подго е) перегрузки могут возникнуть в ава тавливает цепь катушки реле КЗ. Нажимают кноп рийных режимах, когда, например, отклю ку 3 (точка 5 ): срабатывает и самоблокируется чается один из параллельно работавших реле КЗ (точка 6 ). Реле К З включает электромаг трансформаторов и т. п. нит YA1 (точка 7) и лампу HL1 (точка 8) : дверь открывается, конечный выключатель SQ1 раз В отличие от защиты от токов КЗ, не мыкается, реле К 1—К З возвращаются в исходное обходимой всегда, защита от перегрузки положение (точки 10—12). Электромагнит отпу (т. е. в конечном итоге от перегрева) тре скает (точка 13). Дверь закрывают: конечный буется только в случаях, определенных выключатель SQ1 замыкается. Схема приходит ПУЭ. Не вдаваясь в детали - это не тема в исходное положение (точка 14). 2. Из схемы видно, что электромагнит вклю книги — обратим внимание читателей на чается контактом реле КЗ. Но оно может срабо основные приемы, используемые для за тать только тогда, когда включено реле К2, щиты. От перегрузки могут защищать: а реле К2 может сработать только после сраба 1) реле, которые отключают перегру тывания реле К1. Следовательно, раньше нужно нажать кнопку 2 сработает К1 и подготовит женную линию тем быстрее, чем перегруз цепь реле К2\ затем кнопку 5 - сработает К2 ка больше. Реле, предназначенные для этой и подготовит цепь реле КЗ. Нажимать кнопки цели, имеют зависимую время-токовую в другом порядке бессмысленно. характеристику. Это значит, что время 3. К о д 451. Соединены: d - x , е - у, a~z. срабатывания тем меньше, чем ток Код 325. Соединены: с —х, b -y , e —z. Код 123. Соединены: а -х , Ъ—у, c —z. больше; ' Код 241. Соединены: Ь -х , d - y , a -z . 2) автоматические выключатели с теп ловыми или комбинированными расцепителями. Тепловой элемент комбинирован 7.5. Защита от перегрева ного расцепителя защищает от перегрузки, электромагнитный —от К З ; В § 6.3 обращено внимание читателей 3) специальные тепловые реле, встроен на чрезвычайную опасность для электро ные в магнитный пускатель, либо монти установок перегрева. А перегрев может возникнуть по многим причинам: руемые отдельно. Не вдаваясь в детали, подчеркнем сле а) неправильный выбор электрообору дования без учета реальных условий его дующее : а) автоматические включатели одних эксплуатации; Требуется. 1. Прочитать схему и составить диаграмму взаимодействия. 2. Доказать, что при любой другой последовательности нажатия кнопок (235, 523, 352, 523, 325) зам ок не от кроется. 3. Составить таблицу соединений зажи мов х, у, z с зажимами а—е, чтобы получить коды 451. 325. 123, 241. 7.6. Защита от коммутационных перенапряжений исполнений имеют уставку, раз и навсег да заданную заводом-изготовителем. В дру гих исполнениях уставка может регулиро ваться в довольно широких пределах. Это дает возможность уменьшить коли чество типоисполнений, что, конечно, жела тельно, но таит опасность загрубления защиты. Дело в том, что недостаточно ква лифицированный персонал, получив воз можность регулировать уставку, недопусти мо загрубляет защиту, вместо того, чтобы привести механизм в порядок; б) тепловые реле имеют сменные теп ловые элементы с разными номинальными токами, например / ном = 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 или 25 А. При этом заводизготовитель реле оговаривает следующие условия его применения, например: 1) максимальный ток продолжитель ного режима может не более чем на 25% превышать номинальный ток теплового элемента, иначе он сгорит; 2) ток уставки реле должен быть равен номинальному току защищаемого двига теля или больше в пределах 5%; 3) должен быть запас на регулировку в обе стороны не менее двух делений регу лятора. Регулятор имеет (в нашем приме ре) пять делений влево (минус) и пять делений вправо (плюс) от нулевой отмет ки шкалы. Каждое деление соответствует примерно 5% номинального тока теплово го элемента. Одним словом, если в схеме правильно показано включение тепловых реле, то из этого еще не следует, что защита от пере грузки обеспечена. Читающий схему дол жен расчетом проверить правильность ее выбора. Пусть номинальный ток двигателя 6,5 А. Ближайшим к нему тепловым эле ментам / Но м 1 = 6,3 и / Ном 2 = 8 А соответ 257 ствуют максимальные токи продолжитель ного режима 1,25 *6,3 =7,9 и 1,25 *8 = 10 А, в обоих случаях большие, чем номинальный ток двигателя. Следовательно, первое усло вие выполняется (7,9 > 6,5 и 10 > 6,5). При / Ном 1 = 6,3 А уставка может быть задана в пределах от 0,75x6,3 = 4,7 до 1,25x6,3 = 7,9 А, а при / Ном 2 = 8 А в пре делах 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). Следова тельно, второе условие тоже удовлетворя ется. При / ном 1 = 6,3 А регулятор должен быть установлен либо на нулевое деление (уставка 6,3 А ), либо на одно деление правее (уставка 6,3x1,05 = 6,6 А). Запас на регулировку по два деления в каждую сторону имеется, следовательно, третье условие удовлетворяется. При / НОм 2 = 8 А третье условие не удовлетворяется: регу лятор нужно установить на предпоследнее деление влево (уставка 8x0,8 = 6,4 А), но при этом на регулировку остается толь ко одно деление. Нужно проверить, защищены ли сами тепловые элементы от повреждения токами К З, т. е. выполняется ли условие ^вставки 3 / н 0 М -эл ем ен та 7 .6 . Защ ита от ком мутационны х перенапряжений. П овы ш ение ком мутационной сп особн ости контактов Как было объяснено в § 6.3, в электро установках возникают п е р е н а п р я ж е н и я внешние — грозовые и внутренние — коммутационные. От грозовых перенапря жений защита электроустановок ВН осу ществляется с помощью разрядников, на пример вентильных. Их сопротивление за висит от приложенного напряжения. При 258 Глава седьмая. Распространенные приемы получения заданных результатов Рис. 7.22. Защита от коммутационных перенапря жений. Приемы искро- и дугогашения номинальном напряжении сопротивление настолько велико, что не нарушает нор мальной работы. Но при перенапряжении оно резко снижается, обеспечивая соеди нение пораженной линии с ’’землей” . На линиях НН, например на линиях связи, устанавливают простые, дешевые мало габаритные разрядники. В этой книге за шита от грозовых перенапряжений не рассматривается этот специальный во прос подробно освещен в литературе. Коммутационные перенапряжения до стигают сотен и тысяч вольт и, хотя дей ствуют кратковременно, тем не менее опас ны для изоляции. Кроме того, коммута ционные перенапряжения, являясь причи ной искро- и дугообразования, ухудшают условия работы контактов. По этим при чинам коммутационные перенапряжения не обходимо гасить Наиболее распространен ные способы их гашения и искрогашения иллюстрирует рис. 7.22. На рис. 7.22,а контур из последовательно соединенных резистора R1 и конденсатора С1 включен параллельно защищаемому контакту, а на рис. 7.22,6 — параллельно источнику перенапряжений— катушке К1. Последний вариант лучше, так как он обеспечивает защиту всех кон тактов, тем или иным способом связанных с катушкой. Кроме того, пробой конденса тора может привести к перегоранию рези стора или предохранителей, что, конечно, плохо, но не может привести к замыканию рабочей цепи, как в схеме по рис. 1.22,а (сопротивление резистора мало, его значе ние лежит в пределах 10—25 О м ). 7.6. Защита от коммутационных перенапряжений На рис. 1.22,в показан разрядник FV1 (например, такой, какой применяется для грозозащиты ВЛ связи ). Его искровой промежуток пробивается при 350—450 В, ограничивая перенапряжение этим значе нием. Существенными недостатками таких разрядников являются: малая надежность и нечеткое погасание; дуга, возникшая под действием перенапряжения, иногда продол жает гореть от с о п р о в о ж д а ю щ е г о тока 7Сопр ПРИ напряжении 110 В и даже ниже. Резистор R 2 не может улучшить условия гашения, но ограничивает сопро вождающий ток и предохраняет сам разряд ник от повреждения и предохранители от перегорания. Разрядники не требуют энер гии от источников оперативного тока, что является их достоинством. На рис. 7.22.г показан резистор R3, называемый разрядным или гасительным, так как на него разряжается (в нем гасит ся) энергия перенапряжения. Значение со противления R з разрядного резистора R3 может быть определено из соотношения R 31 = С/доп, где У - ток, проходивший в це пи до ее размыкания; С/доп —допустимое перенапряжение. Пример 7.31 Примем, что перенапряжение не должно превышать Uaon = 600 В. Напряжение опе ративного тока 115 В, сопротивление ка тушки (источника перенапряжения) 460 Ом. При этих условиях рабочий ток У = = 115:460 = 0,25 А. Тогда R 3 х 0,25 = 600 В, откуда R з = 2400 Ом. На рис. 7.22,д вместо разрядного рези стора включен диод VI. В нормальном ре жиме ток через него не проходит, следова тельно, он не потребляет электроэнергии и в этом смысле предпочтительнее разряд ного резистора. Коммутационная способность контактов, кроме рассмотренных выше средств искро- 259 гашения, повышается следующими приема ми: а) параллельным соединением контак тов, работающих в длительном режиме; б) последовательным их соединением для повышения разрывной способности. Во прос о способах соединения контактов подробно рассмотрен выше (см. пояснения к рис. 7.19); в) применением магнитного дутья и деионной решетки (последнее только на переменном то к е ). В схемах дугогашение, п р е д у с м о г р е н н о е к о н с т р у к ц и е й аппарата, независимо от способа его реализации по казано на рис. 7.22,е. Следует, однако, иметь в виду, что изо бражение на схеме дугогашения (рис. 7.22,е) отнюдь не означает, что оно будет эффек тивным. Читающий схему должен в этом убедиться, сопоставив условия работы цепи с требованиями завода-изготовителя. Эти требования, например, могут быть следую щими: а) при токе, меньшем 25% номи нального тока дугогасительной катушки, создаваемое ею магнитное поле недостаточ но для гашения дуги; б) катушку нужно выбирать на ток примерно втрое больший, чем ток в размыкаемой индуктивной цепи. В противном случае возникнут значитель ные коммутационные перенапряжения из-за слишком быстрого гашения. Пример 7.32 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 :4 0 х 100 = = 16,2% <25% . Катушка на 10 А мала (10:6,5 = 1,54 < < 3). Подходит катушка на 20 А, удов летворяющая обоим условиям: а) 6,5:20 х х 100 = 32,5% >25% и б 20:6,5 > 3 . Глава Техника чтения и анализа схем 8 .1 . О сновные 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 получе ния 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, ч и т а л и и а н а л и з и р о в а л и схемы. В результате накопился достаточный мате риал, чтобы систематизировать и развить полученные сведения. А для этого нужно установить: а) что значит ’’прочитать схему” ; б) что нужно знать, кроме условных обозначений, чтобы читать схемы; в) что нужно знать на память и чего запоминать не следует; г) какие задачи решают, анализируя схемы; д) какими критериями руководству ются при анализе схем; з) какими приемами пользуются при чтении и анализе схем. Что значит прочитать с х е м у Прочитать схему — это значить почерп нуть из нее сведения, необходимые для выполнения определенной работы. Следо вательно, читая расчетную схему, получают данные для составления схемы замещения. Читая схему замещения, узнают значения величин, которые нужно подставить в фор мулы для вычисления конечного резуль тата расчета. Для определения тока КЗ в точке К составлена расчетная схема (рис. 8.1,а). Она показывает соединение генератора G, реактора, трансформатора и ВЛ, т. е. тех элементов, параметры которых принимают в расчет при вычислении тока КЗ. Читаем схему 1-й ш а г . Определяем, какими именно сопротивлениями (активными, индуктив ными, емкостными) нужно заменить эле менты расчетной схемы. В данном примере генератор, реактор, трансформатор и ВЛ замещаются индуктивными сопротивле ниями. 2-й ш а г . Определяем, как нужно со единить замещающие сопротивления. В на шем примере их нужно соединить последо вательно. 8.1. Основные сведении x=0 f i ¥ r , / 2 0 МВт; 38,5/6,3 кВ 1500А; Б кВ , 261 15 МВт; и5,3 ,.,кВ 8JI 15 км ^ 3 7 кВ и к= 8% х= 6°/в 6 ,3 кВ *.£=0,125 £"*= -!,08 Рис. 8.1. Расчетная схема ( к примеру 8.1) и схема замещения ( к примеру 8.2) Рис. 8.2. Структурная схема установки автомати ческого управления освещением (к примеру 8.3) 3-й ш а г . Выбираем данные из расчет ной схемы для вычислений значений заме щающих сопротивлений. 4-й ш а г . Выполняем заданную рабо ту, т. е. рисуем после расчета схему заме щения. Получается рис. 8.1,6. тов. Надписи обычно сводят в таблицу; в книге не приведена. 2-й ш а г . Определяем, с какого эле мента (1-го, 2-го ... или 8-го) надо начинать рассмотрение взаимодействия. Для этого нужно решить, к а к о в а ц е л ь рассмат риваемой установки. Ответ на этот вопрос дают совместно наименование установки и таблица. Из наименования ясна цель: авто матически управлять освещением. Из таб лицы следует, что освещать надо объект 8. Значит, с него и нужно начинать. 3-й ш а г . Выполняем заданную работу, т. е. определяем с и с т е м у в з а и м о д е й с т в и я элементов, руководствуясь стрелками на линиях, соединяющих прямо угольники (для облегчения изложения стрелки обозначены буквами а —з ) . Освещенность объекта 8 фиксирует фо торезистор 1 (стрелка а) и в виде какого-то сигнала поступает в устройство 3 (стрел ка 6 ). В него же поступает сигнал из задаю щего устройства 2 (стрелка в ) . В результате взаимодействия сигналов от 1 и 2 в уст ройстве сравнения 3 возникает сигнал, который через усилитель 4 поступает в ка тушку выходного реле 5 (стрелки г и б ) . Реле управляет контактором 6 (стрел ка е) , который включает и отключает осветитель 7 (стрелка ж). Пример 8.2 Читаем схему замещения, которая изо бражена на рис. 8.1,6. 1-й ш а г . Выполняем заданную рабо ту, т. е. выбираем значения величин, кото рые надо подставить в формулу для вы числения тока КЗ. Пример 8.3 Читаем структурную схему установки автоматического управления освещением (рис. 8.2). 1-й ш а г . Определяем, что обозначает и для чего предназначен каждый элемент схемы. Так как на ней все элементы изо бражены прямоугольниками, то ответ на этот вопрос можно получить только из над писей, руководствуясь номерами элемен Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем 262 Линия №1 Линия № 2 \qi Q5- № -о- 10 кВ JQ 4 77 \ ~ ) 560 к В ' А | 360 кВ'А Л 72 5 6 0 К В -А Г 2 7 0 кВ -A 2 7 0 кВ- А г №37 №.4-7 № 38 № 4 -8 Рис. 8.3. Схема подстанции. К примеру В.4. П р и м е ч а н и я : 1. В нормальном режиме отключе ны Q5 и QS1. 2. Линии № 37 и № 38 не отключать Пример 8.4 На рис. 8.3 дана схема подстанции в та ком виде, как она изображена на щите диспетчера (чтобы не затемнять схемы, на ней не показаны разъединители). Дис петчер должен прочитать схему, чтобы установить последовательность переклю чений, которые необходимо выполнить, чтобы вывести в ремонт линию № 1 и транс форматор Т2, не перегрузив 77 более чем на 15%. 1-й ш а г . Определяем, какие аппараты изображены на схеме и как они соединены. Схема выполнена в стандартных условных обозначениях, поэтому, не прибегая к пе речню элементов, легко определить, что Q 1 -Q 5 — выключатели высокого напря жения, 77 и 72 — трансформаторы, QF1 —QF6 — автоматические выключатели, QS1 —разъединитель. Шины 10 и 0,4 кВ сек ционированы. 2-й ш а г . Выясняем положение (вклю чены, отключены) аппаратов в нормальном режиме. Определить это по схеме нельзя, так как все аппараты согласно стандарту изображены отключенными. Поэтому при ходится обратиться к примечанию 1 (при мечания помещены в подписи к рис. 8.3), из которого следует, что секционные вы ключатель Q5 и разъединитель QS1 отклю чены. Выключатели Q1 Q4 и автомати ческие выключатели QF1 - QF6 включены. 3-й ш а г . 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 72 питает электроприемники 2-й секции. 4-й ш а г . Определяем, в каком поло жении должны быть аппараты, чтобы вы полнить условия задания, т. е. питать элек троприемники от линии № 2 через транс форматор Т1. Для этого, приняв линию № 2 за источник питания, нужно мысленно наметить путь от нее через трансформатор 77 до обеих секций шин 0,4 кВ и заметить, какие аппараты встречаются на этом пути. Все аппараты Q2, Q5, Q3, QF1 и QS1 долж ны быть включены. 5-й ш а г . 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 8.1. Основные сведения значения, видим, что условие не выполня ется, 1080 значительно больше 644 кВ-А. Значит, часть электроприемников должна быть отключена. 6-й ш а г . Определяем, какие электро приемники могут быть оставлены в работе, чтобы нагрузка трансформатора не превы шала 644 кВ-А. Для этого складываем в разных сочетаниях нагрузки линий № 37, 38, 47 и 48 и, сравнивая результаты сложе ний с 644 кВ-А, 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 ш а г . Выбираем из двух вариан тов один. Для этого надо обратиться к по ясняющей надписи (к подписи к рис. 8.3) и попытаться найти в ней ответ на постав ленный вопрос. Ответ содержится в приме чании 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 ш а г Определяем, в каком поло жении должны быть аппараты, чтобы вы вести в ремонт трансформатор Т2. Долж ны быть отключены Q4 и QF2 и, конечно, соответствующие разъединители, не пока занные на схеме. 9-й ш а г . Определяем, в каком поло жении должны быть аппараты, чтобы вы вести в ремонт линию № 1. Должны быть отключены Q1, выключатель на другом конце линии и, конечно, соответствующие разъединители. 10-й ш а г . Выполняем заданную рабо ту, т. е. определяем последовательность выполнения переключений: а) исходное положение: включены Q1 - Q4, QF1 QF6, отключены Q5 и QS1; б) в результате переключений будут включены: Q2, Q5, Q3, QF1, QS1, QF3,QF5\ в) последовательность переключений: 1) включаем QS1; 2) включаем Q5 (убе 263 дившись предварительно в соблюдении условий, допускающих параллельную рабо ту линий № 1 и 2; 3) отключаем QF4; 4) отключаем QF6; 5) отключаем Q4; 6) отключаем QF2; 7) отключаем Q1; 8) отключаем разъединители и т. д. Чтение принципиальной схемы рис. 8.4 имеет целью найти и устранить поврежде ние, из-за которого не включается выклю чатель Q3. 1-й ш а г . Определяем, что изображено на схеме, не прибегая к перечню элементов. Это легко сделать, так как схема выпол нена в стандартных условных обозначениях. Начинать надо со схемы главной цепи (рис. 8.4,а ). На ней видны выключатель Q3, трансформаторы тока ТА1 и ТА2 в фазах А и С, к вторичным обмоткам которых при соединены токовые реле КА1 и КА 2 соот ветственно. Следовательно, Q3 в цепях 1 и 2 — зто вспомогательные контакты при вода выключателя, а КА 1 и К А2 в цепях 4 и 5 —контакты токовых реле (рис. 8.4,6). Далее рассуждаем так. Выключатель имеет привод с двумя электромагнитами: включающим и отключающим. Значит, на схеме следует искать обозначения электро магнитов (в позиционном обозначении обя зательна буква У). Но таких обозначений на рис. 8.4 пять: Y3, YA1 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 ка кой 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 264 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем Рис. 8.4. Схема управления выключателем. К при меру 8.5 такты промежуточного контактора. Обмот ка контактора питается от цепей управле ния. И действительно, на схеме в цепи 1 показана катушка контактора КМЗ, а в це пи 2 электромагнит Y3. Видимо, они имен но те элементы, которые мы ищем. Но как зто проверить? Вспомним, что электромагниты привода рассчитаны на кратковременный режим. Значит, чтобы они не сгорели, в цепь от ключающего электромагнита должен быть введен замыкающий, а в цепь катушки промежуточного контактора - размыкаю щий контакты привода выключателя. Так и сделано в цепях / и 2. Еще одно соображение подтверждает, что Y3 — это действительно отключающий элек тромагнит. К нему присоединен контакт реле времени КТ1, замыкающийся с вы 8.1. Основные сведения держкой времени. Чтобы определить, что это за контакт, ищем катушку реле КТ1 и видим, что она включается контактами реле тока КА1 и К А 2. Значит, реле К Т 1 есть не что иное, как реле времени токо вой защиты. Наконец, цепь КМЗ замыкается пере ключателем SA3, когда его рукоятку поворачивают в положение В кл., а цепь Y3 замыкается этим же переключателем, но в положении Откл. Рукоятка переклю чателя имеет самовозврат в нейтральное положение О, что также подтверждает пра вильность сделанных предположений. Итак, отключающий электромагнит Y3 найден. Чтобы найти включающий элек тромагнит, нужно искать цепь, в которую входят контакты КМЗ, а она полу1 ает пи тание от мощной магистрали (рис. 8.4,в ) . 2-й ш а г . Выделяем иэ схемы цепи, в которых может быть неисправность, являющаяся причиной отказа при вклю чении выключателя. Эти цепи изображены отдельно на рис. 8.4,г. Нарушение в соединениях маловероятно. Повреждаются обычно либо контакты аппа ратов, либо нарушается питание (отклю чился автоматический выключатель, пере горели предохранители и т. п .). Всегда нужно начинать с проверки нали чия питания. Для этого можно воспользо ваться либо вольтметром (или указателем напряжения), либо удостовериться в нали чии (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 + ШУ, автома тический выключатель SF1, контакт ключа управления SA3, вспомогательный кон такт Q3 привода выключателя, катушка контактора КМЗ, другой полюс автомати ческого выключателя SF1, шинка управле ния — ШУ. Во вторую цепь входят: рубиль ник S1, общие предохранители F1 и инди 265 видуальные предохранители FU3 привода, включающий электромагнит УАЗ, контакты контактора КМЗ. В этих цепях и следует искать поврежде ние. Если питание для обеих цепей есть, то поочередно проверяют контакты аппаратов. Что нуж но знать к р о м е у с л о в н ы х обозначений, чтобы читать схем ы Представим себе человека, который вы учил 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 неред ко приходится слышать: расшифруйте условные обозначения — и схема будет прочитана. Насколько глубокое заблужде ние таится в этой самоуверенности, легко убедиться на приведенных выше примерах. Действительно, для,решения этих приме ров кроме знания условны х обозначений нужна еще самая малость. Так, пример 8.1 не может быть решен, если решающий не знает, какими сопротивлениями замеща ются при расчетах тока КЗ трансформа тор, 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 та кое фоторезистор, усилитель, реле, контак тор. Решение примера 8.4 требует основ ных сведений по подстанциям, умения подсчитывать нагрузки, знания правил пе реключений. Чтобы решить пример 8.5, 266 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем надо знать устройство и условия работы привода выключателя и максимальной то ковой защиты. Одним словом, знание условных обо значений 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 распола гать достаточными для каждого конкрет ного случая знаниями из электротехники. Представим себе далее человека, кото рый знает язы к, но читает не слева направо и сверху вниз и не строка за строкой, а как попало, выхватывая отдельные сло ва, читает с пропусками. Получится ли что-нибудь путное из такого ’’чтения” ? Также ничего не получится из чтения схе мы, если не придерживаться определен ного порядка. Читатели, желающие убе диться в справедливости этого утвержде ния, могут попробовать решить пример 8.3, начиная, скажем, не с 8-го, а со 2-го элемен та, или, например, изменить порядок при решении примера 8.4. Вывод 2 Нужно знать порядок, в котором над лежит читать схемы. Этот вопрос подробно рассмотрен в § 8.5. Решая арифметическую задачу, можно проверить правильность сложения вычита нием, умножения — делением, извлечения корня — возведением в степень и т. п. Точно так же есть ряд п р и е м о в , по которым можно проверить, правильно ли прочитана схема. Мы уже встречались с такими приемами в примере 8.4, где со поставлялось следующее. Во-первых, мы знали, что у привода выключателя дол жен 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 кон такт ключа управления, который замы кается, когда его рукоятку поворачивают в положение Откл. Вывод 3 В процессе чтения схемы надо проверять правильность сделанных предположений, пользуясь приемами, либо подтверждающи ми, либо опровергающими предположения. Значит, нужно знать приемы проверки и уметь ими пользоваться. Нередко выводы, сделанные в резуль тате чтения схемы, не совпадают с фактами, полученными в процессе испытания. И схе ма прочитана вроде правильно, но и фак там нельзя не верить. В этих случаях схема, по-видимому ’’слишком схематична”, т. е. в ней не отражены существенные для дан ного случая подробности. <э Пример 8.6 На рис. 8.5,а 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,в ), действующая сле дующим образом. Для включения (отклю чения) нажимают кнопочный выключатель SB1. Промежуточный контактор КМ1 сраба тывает (цепь 1-4), самоблокируется (цепь 5-4) и включает двигатель M l (цепь 7-6 на 8.1. Основные сведения рис. 8.5,в ). Когда привод повернет диск 4 (рис. 8.5,6) на 180° (цикл закончен), рычаг 8 надавит на шпильку 5 и она с по мощью 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 ыр о м помещении, где весьма вероятно ухудшение изоляции. А если изоляция бу дет повреждена в точках, указанных на рис. 8.5,е, то произойдет крайне опасное самопроизвольное включение привода. По этому 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 267 Рис. 8.5. Схема управления разъединителем и дви гательным приводом. К примерам 8.6 и 8.7: а — схема главной цепи; б кинематическая схема привода; в - обьиная схема управления; г — схема двигателя со смешанным возбужде нием, у которого обмотки последовательного и параллельного возбуждения действуют согласо ванно; д - то же, но обмотки действуют навстре чу; е — схема для сырого помещения: 1 —червяч ный вал; 2 - тяга; 3 - ’’звездочка” - фасонный рычаг, размыкающий контакт конечного выклю чателя SQ1, фиксирующий окончание работы при вода; 4 — диск; 5 - шпилька, поворачивающая ’’звездочку” ; б и 7 - зубчатые колеса; 8 - рычаг т о л ь к о на в р е м я у п р а в л е н и я разъединителем, а в остальное время оно отключено благодаря тому, что реле К1 не включено и, следовательно, его кон такты разомкнуты. Для включения при вода кнопочным выключателем SB1 вклю 268 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем чают реле К1 (цепь 3-2), через контакты которого подается питание. После этого срабатывает контактор КМ1 (цепь 3-4) и включает двигатель (цепь 7-6). Контак тор самоблокируется по цепи 5-4 и будет включен до размыкания конечного выклю чателя SQ1. Кнопочный выключатель SB1 нажимают и тут же отпускают, но реле К1 продолжает получать питание по цепи 1-2 через контакт реле К2, катушка которого п о с л е д ов 'а т е л ь н о включена в цепь двигателя. (Пусковой ток двигателя велик и потому катушка реле К2 состоит из немногих вит ков толстой проволоки.) Когда привод заканчивает работу и SQ1 отключает КМ1, двигатель отключается. Реле К2 лишается питания и отключает реле К 1 : питание в сырое помещение больше не подается. Схема предельно проста и работает устойчиво на сотнях приводов, но на од ном приводе почему-то отказывает. Отказ состоит в том, что в самом начале отклю чения разъединителя реле К2 отпускает, отключает реле К1 и лишает питания дви гатель привода. Следовательно, разъеди нитель остается в о п а с н о м положе нии: нож едва касается губок. Проверено все. И схема правильно собрана, и аппара тура исправна. Как же разобраться? Единственным сложным элементом этой схемы является двигатель. Но на схеме он показан менее подробно, чем все осталь ное. Действительно, у реле K l, К2 и кон тактора КМ1 есть по одной катушке и кон такты. И все это ясно видно на схеме. А у двигателя есть и якорь и две обмот ки возбуждения: последовательная и па раллельная, 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 д, причем в двух важных вариантах: 1) обе обмотки вклю чены с о г л а с н о , 2) обмотки включе ны н а в с т р е ч у . Эти подробности подчеркиваются расположением точек, указывающих на рис. 8.5,г и д начала об моток. Теперь нужно подумать о том, к а к в процессе отключения разъединителя н а г р у ж а е т с я д в и г а т е л ь . Вна чале привод неподвижен — значит, ток велик. Затем нож разъединителя начи нает двигаться, но он еще сильно зажат губками, поэтому ток велик. Когда же нож выходит из губок, механическая на грузка двигателя резко снижается и ток уменьшается. Прикинем с помощью не большого 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 возбуж дения 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 с о г л а с н о м включении дает 10(+ 15) = = + 150 А, а при в с т р е ч н о м 10 * х (—15) = —150 А. В итоге поток возбуж дения 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 разъеди нителя, видим, что при согласном вклю чении 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 на правление. Когда ток проходил через 8.1. Основные сведения 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 пе репутаны и получился не тот двигатель, для которого была составлена схема Вывод 4 Нужно знать, что чтение и анализ схем неразрывно связаны. Чтобы проанализиро вать схему, нередко приходится прибегать к более подробным изобрахсениям (на пример, показывать все обмотки, обозна чать их начала и т. п .), 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. 269 реле К1 будет включаться кнопочным вы ключателем SB1, но образуется ложная цепь 1-4, по которой контактор КМ1, однажды включившись, уже не сможет отключиться. Значит, двигатель привода будет непрерывно работать, а разъедини тель будет включаться и отключаться дважды за каждый оборот диска 4. Следо вательно, диод служит для предотвраще ния ложной цепи 1-4 и выбрасывать его из схемы нельзя. Пример 8.7 показывает, к каким опас ным последствиям может привести исклю чение 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 непо нятные на первый взгляд резисторы, кон денсаторы и другие элементы необходимы для создания определенных временных па раметров. С такими случаями мы уже стал кивались в § 7.2 и 7.6. Вывод 5 Пример 8.7 На рис. 8.5,е показан диод VD1. При по дробном рассмотрении действия схемы (см. пример 8.6) он ни разу не упоминался. Зачем же он? Чтобы ответить на этот вопрос (и анало гичные вопросы о назначении того или иного элемента электроустановки), пред положим сначала, что диода в схеме нет, но в этом случае кнопочным выключате лем SB1 нельзя включить реле К ], а пока оно не включено, не будет питания на дви гателе. Значит, просто выбросить диод из схемы нельзя. Попробуем заменить вентиль перемыч кой (красная волнистая линия). При этом Нужно знать, что ни один элемент схемы нельзя считать лишним до тех пор, пока схема не подвергнута самому тщательному анализу. Что нуж но знать на память и 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 умноже ния и формулы сокращенного умножения 1) нужно помнить наиболее распростр ненные условные обозначения обмоток, 270 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем Рис. 8.6. Не хватает энергии для срабатывания реле К1 (л). К примеру 8.8. В реле К2 проникает ’’лиш няя” энергия (б ). К примеру 8.9 катушек, контактов, трансформаторов, двигателей, выпрямителей ламп и т. п.; 2) нужно помнить условные обозначе ния, применяемые в той области, с которой приходится преимущественно сталкиваться в силу профессии; 3) полезно помнить схемы наиболее рас пространенных узлов электроустановок, на пример схемы двигателей, выпрямителей, усилителей, схемы освещения лампами на каливания и газоразрядными лампами и т. п. (см. гл. 9 ); 4) нужно знать свойства последователь ного и параллельного соединений контак тов, катушек индуктивностей, емкостей, сопротивлений, видов соединений в звезду и треугольник. Эти свойства подробно рассмотрены в § 7.3. 8 .2 . Схемны е реш ения не 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 за данные условия. Сформулируем сначала основные при чины нереальности схемных решений, а за тем каждую из них проиллюстрируем про стым типичным примером. 1. Не хватает энергии для срабатывания аппарата (см. пример 8.8). 2. В схему проникает ’’лишняя” энергия, вызывающая непредвиденное срабатывание (примеры 8.9 и 8.10). 3. Не хватает времени для совершения заданных действий (пример 8.10). 4. Аппаратам задана уставка, которая реально не может быть достигнута (при меры 8.11, 8.12 и 8.17). 5. Совместно применены аппараты, резко отличающиеся по своим свойствам (при мер 8.13). 6. Не учтены коммутационная способ ность (пример 8.18), уровень изоляции аппаратов и проводки, не погашены ком мутационные перенапряжения (см. § 6.3 и 7.6). 8.2. Схемные решения яе всегда реальны 7. Не учтены условия, в которых элек троустановка будет эксплуатироваться (примеры 8.14 и 8 18). 8. При проектировании электроуста новки за основу принимается ее рабочее состояние, но не решается вопрос, как ее привести в это состояние и в каком состоянии она окажется, скажем, в резуль тате кратковременного перерыва питания (пример 8.15). Именно необходимость ана лизировать схему с начала, а не с середины определяет требование стандарта, как пра вило, изображать, схему в предположении, что питание на нее не подано. С этого н ач а л ь н о г о состояния и надо строить диаграмму взаимодействия (см. § 5.2). 9. Недооценка важности системы элек тропитания: неправильно рассчитаны пи тающие провода (пример 8.16); звонок присоединен не к той магистрали, к ко торой следует его присоединить (см. при мер 8.19). При замыкании контакта K1Q (рис. 8.6,а) ток /, через некоторое время (опре- 271 Рис. 8.7. ’’Лишняя” энергия превращает быстро действующее реле в замедленное, из-за чего ав томатический выключатель QF1 самопроизвольно включается. К примеру 8.10 Кратковременный перерыв электропитания приводит к отказу АПР К примеру 8 15 деляющееся сопротивлением резистора R1 и емкостью конденсатора С1) заряжает конденсатор до напряжения зажигания нео новой лампы Е1. Лампа вспыхивает, обра зуется ток 12 (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 сопротивле ние лампы слишком велико, из-за чего в катушку реле поступает недостаточно энергии. Для этой схемы нужно значи тельно более чувствительное реле. Конвейеры № 1 и 2 (рис. 8.6,6) долж ны управляться следующим образом. Кно почным выключателем Пуск включают магнитный пускатель М2 коняейепа № ? 272 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем (красная стрелка). Когда он разовьет нормальную скорость и ЭДС датчика ско рости BV2 достигнет напряжения срабаты вания реле К2, последнее сработает и вклю чит магнитный пускатель КМ1 конвейера № I . При снижении скорости конвейера № 2 реле К2 отключит оба конвейера. Схема правильна. Но если цепи магнит ных пускателей и реле К2 проходят в од ном кабеле, то, как только будет замкнут выключатель Пуск, возникнет ток 1г (че рез паразитную емкость С между жилами кабеля — зеленая стрелка) и реле К2 сра ботает независимо от скорости конвейера № 2. Таким образом, в данном случае в цепь поступает ’’лишняя” энергия. Сле дует заметить, что реле К2 на схеме 8.6,6 — это повторитель весьма чувстви тельного реле (оно не показано, чтобы не отвлекаться от рассматриваемого вопроса). Широкое внедрение в электроустановки аппаратов и приборов высокой чувствитель ности и весьма быстродействующих приве ло к серьезным осложнениям, так как уровень помех стал соизмерим с рабочими параметрами. Этот очень важный и сложный вопрос подробно рассмотрен в гл. 10. На рис. 8.1,а показана часть схемы управления автоматическим выключателем QF1 (с удерживающим электромагнитом 1 ), защищающим силовую линию. Схема должна работать следующим образом. В к л ю ч е н и е QF1. Кнопочным вы ключателем Вкл. включают реле 2 [цепь 3-4, точки 1 и 2 на диаграмме (рис. 8.7,б)\. 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 электромаг нита 4 (цепь 7-8, точки 4 и 5 ). При включе нии QF1 его вспомогательные контакты QF1:1 и QF1:2 в цепях 1-6 и 5-6 размыка ются, в результате чего контактор 3 отклю чается (точка 6) и отключает включающий электромагнит 4 (точка 7). Автоматиче ский выключатель QF1 удерживается во включенном положении электромагнитом 1. Ав т о ма т и ч е с к о е от к л юч е ние и АП В. При автоматическом отключении контакт QF1:1 замыкает цепь 1-6 (точка 8), контактор 3 срабатывает (точка 9) и с по мощью включающего электромагнита 4 повторно включает QF1 (точки 10 и 11). Преднамеренное о т к л юч е н ие QF1. Для этого нажимают кнопочный вы ключатель Откл (точка 12), т. е о д н о в р е м е н н о размыкают цепи 1-2 (элек тромагнит 1 отпускает — точка 13 и отклю чает QF1) и 1-4 и полагают, что р а н ь ш е отпустит быстродействующее реле 2 (точ ка 14), а з а т е м отключится автомати ческий выключатель QF1: на диаграмме ясно видно, что точка 14 лежит левее точ ки 15. Благодаря такой последовательно сти переключений, на участке а-б между цепями 1-2 и 5-6 образуется разрыв. А это значит, что после того как выключатель Откл. отпустят (в результате чего его контакт вновь зам кнется), цепь удержи вающего электромагнита 1 вновь замыка ется (.точка 16), что необходимо для после дующего включения QF1, а цепь включаю щего электромагнита 3 останется разомкну той, так как в ней есть уже разомкнув шийся контакт К2. Следовательно, QF1 останется отключенным, что и требуется. На деле, однако, выходит не так, а имен но контактор 3 срабатывает (точка 17) и включает QF1 (точки 18 к 19). Причина этого явления состоит в том, что при размыкании цепи 1-2 энергия, за пасенная электромагнитом 1, находит вы ход в катушку реле 2 (см. стрелку) и оно из быстродействующего превращается в за медленное. Значит, если выключатель Откл. нажат недостаточно долго, т. е. если время 8.2. Схемные решения не всегда реальны 12—20 меньше времени 12—21, в течение которого реле 2 может возвратиться в ис ходное положение (отпустить), оно оста нется включенным, а контактор 3 ложно включится (точка 17) и вновь включит QF1 (точки 18 и 19). Итак, в данном случае не хватило вре мени для отключения. Часто не хватает времени для включения. Его почти навер ное не хватит и в данной схеме, так как вспомогательный контакт QF1:2 в цепи 5-6 отключит контактор 3 раньше, чем завер шится включение. Значит, далеко не всякий вспомогательный контакт годится для этой цели. Вот и выходит, что такая, казалось бы, пустяковая схема на самом деле до вольно сложна. Поняв, однако, в резуль тате анализа, в чем состоит причина не устойчивой работы, легко ее устранить простыми средствами. Например, парал лельно электромагниту 1 присоединить разрядный резистор (зеленые штриховые линии) или вместо резистора встречный диод, т. е. дать выход энергии, минуя ка тушку реле 2. Пример 8.11 Устройство кондиционирования возду ха по данным проекта гарантирует точ ность регулирования температуры ± 1°С, что совершенно нереально, так как в качест ве датчика температуры применено реле, которое может быть настроено с точностью + 5°С. 273 вуар) , замыкается цепь чувствительного реле и оно срабатывает. Этот же способ кон троля был применен в бункерах, где хра нится цемент, песок, щебень и аналогичные практически неэлектропроводные материа лы. Из-за того что ток оказался ничтожно малым, ничего не получилось: реле не сра батывало. 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 примене нии контакторов (действует медленно) и полупроводниковых приборов (безынер ционны) или других разнотипных изделий, то необходимость согласования времен очевидна. Но есть случаи, когда строжай шим образом нужно согласовать параметры совместно действующих однотипных прибо ров. Например при последовательно-парал лельном соединении кремниевых диодов нужно принимать меры против недопу стимого перераспределения токов между параллельно соединенными диодами (для предотвращения перегрева) и обратных на пряжений между последовательно соединен ными диодами (опасен пробой, явление необратимое). Поэтому силовые кремние вые выпрямители (если в каждом плече более одного вентиля) ’’обрастают” кон денсаторами и резисторами, причем их параметры отнюдь не безразличны. Пример 8.12 Для контроля уровня руды, угля и электропроводящих жидкостей успешно применяется реле контроля сопротивления. Когда руда (жидкость, уголь) касается электрода, опущенного в бункер (резер Пример 8.14 В телефонии, автоматике и телемеханике широко применяются реле с электромаг нитным замедлением (подробнее о их свой 274 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем 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 ко торой он должен сигнализировать. К примеру 8.19 ствах рассказано в § 7.2, рис. 7.13). Оно достигается за счет вихревых токов, кото рые возникают в медной гильзе (втулке, наборе шайб) при размыкании цепи катуш ки. Такие реле не могут устойчиво работать при резких колебаниях температуры, так как сопротивление гильзы в жаркую и хо лодную погоду неодинаково. При кратковременном перерыве элек тропитания даже на доли секунды реле 2 (рис. 8.7,а) отпустит и более включиться не сможет, поэтому откажет АПВ. Пример 8.16 Для рассмотрения этого примера вос пользуемся рис. 8.8,а, где в упрощенном виде показана схема подстанции, питаю щейся по рабочему вводу 10 кВ и питаю щей шины 0,4 кВ через трансформатор 77. При КЗ в точке А (красная стрелка) под станция лишается питания. Автоматика должна, по идее составителя схемы, сперва отключить выключатель QI поврежденного ввода — это получится, а затем включить выключатель Q2 резервного ввода. Но он не включится, так как система электропи тания оперативных цепей не рассчитана на этот наиболее тяжелый и важный аварий ный режим. Действительно, при исчезновении напря жения по вводу перестает работать выпря мительное 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 8.2. Схемные решения ие всегда реальны оперативного тока и от шин до включаю щего электромагнита YA2 его привода, потребляющего 200 А, составит 40 В [(0,12 + 0,08)200 = 4 0 ]. Следовательно, на зажимах привода остается явно недоста точное напряжение 106 - 40 = 66 В, а нужно согласно гарантии завода-изготовителя не менее 93 В. Пример 8.17 На рис. 8.8,6 приведена выборка из схе мы подстанции, на которой изображены: шины 10 кВ, выключатель 0 3 . силовой трансформатор 72, шины 0,4 кВ, реле на пряжения К VI и KV2. К трансформаторам тока ТА 1-Т А З (показан один из них) при соединены катушки токовых реле КА1 КАЗ. Номинальный ток трансформатора Т2 на стороне ВН / ном = 22 А, коэффициент трансформации трансформатора тока 25/5, уставка токовых реле / у = 100 А. Токовые реле, срабатывая, должны включить проме жуточное реле К1 красная стрелка /, 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 ик = 5% трансформатора 72, ток КЗ не может более чем в 20 раз (100%:5%) превысить номи нальный ток трансформатора. В нашем при мере ток КЗ 22-20 = 440 А, что соответст вует 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 275 ном режиме их якори притянуты, проме жуточное реле К2 включено — красная стрелка 3, цепь звонка НА1 — красная стрелка 4 - разомкнута. При снижении напряжения до значения уставки реле напряжения (например, до 80% номинального напряжения) цепь реле К2 размыкается, оно с замедлением воз вращается (отпускает) и включает звонок НА1. Замедление нужно, чтобы предотвра тить включения звонка при кратковре менных снижениях напряжения. Для контроля напряжения применены з а щ и т н ы е реле. Это верно, так как именно таким реле легко, не нарушая ре гулировки, задать необходимую уставку. Реле К2 имеет электромагнитное замедле ние и это верно: реле с электромагнитным замедлением самые простые и надежные, но катушки некоторых из них (например, катушки реле управления) требуют отно сительно большого тока, что крайне небла гоприятно для контактов защитных реле напряжения п е р е м е н н о г о т о к а . Дело в том, что якори таких реле в и б р и р у ю т , из-за чего их контакты, через которые проходит ток, искрят. Искрение, /тлящееся 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 К А 1—К АЗ задана правильно (а не так, как сделано в примере 8.17). Про изошло 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- 276 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем да-то перегорел предохранитель FU1 (FU2) (или же персоналом была допущена ошиб ка) . 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 ко торых он должен сигнализировать, — ошиб ка, к сожалению, распространенная. О б р а т и т е в н и м а н и е : приведен ные выше примеры, если судить по числу входящих в схемы элементов, очень про сты. А на самом деле они сложны и ответ ственны. Эта ’’арифметическая простота” , как правило, и подводит. Читатели будут иметь возможность в дальнейшем неодно кратно убедиться в ее ’’коварстве” . 8 .3 . Анализ сх ем и его задачи Принципиальные схемы, составленные по условиям действия, корректируют, исхо дя из возможностей и особенностей вы бранной аппаратуры, условий эксплуатации, монтажных и других соображений. Нако нец, при перечерчивании схем, уточнении позиционных обозначений и обозначений участков цепей могут вкрасться ошибки. Следовательно, схему нужно проверить или, как иногда говорят, проанализировать, чтобы обнаружить и устранить недостатки. Анализ схем — дело сложное, кропотли вое, требующее большого внимания и акку ратности. Изложение в этом параграфе построено следующим образом. Сначала рассмотрена вспомогательная схема (рис. 8.9), на кото рую мы будем ссылаться, чтобы иллюстри ровать результаты анализа. Затем сформу лированы основные задачи анализа, т. е. составлена своеобразная программа дейст вий. Далее рассказано о требованиях, которые нельзя предъявлять к схемам, и, наконец, перечислены неполадки, которые должны считаться вероятными, т. е. такие неполадки, последствия которых необхо димо Оценивать при анализе схем. Рис. 8.9. Автоматическое управление насосом. 8.3. Анализ схем н его задачи Вспомогательная схема, иллюстрирующая приемы анализа схем и их результаты. К примеру 8.20 277 278 Глава восьмая. Техник i чтения и анализа схем Подчеркнем, что все изложенное в этой главе не распространяется на специальные электроустановки, схемы вычислительной техники, сложной автоматики и т. п. Вспомогательная схема автоматического управления насосом, заполняющим водой резервуар. На рис 8.9,а снизу дан эскиз резервуара и обозначены уровни: В — верхний (двигатель насоса должен отключаться); Н — нижний (двигатель должен вклю чаться) ; А —аварийный должны включаться све товой и звуковой сигналы. Звуковой сиг нал деблокируют, а лампа горит до восста новления нормального режима. На рис. 8.9,а сверху приведена схема управления двигателем насоса. На схеме: 57 — рубильник; F1 — предохранители. Номинальные токи предохранителя (числи тель) 60 А, а плавкой вставки (знамена тель) 20 А; КМ1 — магнитный пускатель; КК1 — двухэлементное электротепловое ре ле. Номинальный ток нагревательных эле ментов 6,3 А, уставка расцепителя 7р = = 6,6 A; M l —двигатель. Номинальный ток двигателя 6,5 А; 77 —трансформатор мощ ностью 0,063 кВ-А, понижающий напряже ние до 36 В (по новым ПУЭ 42 В ); F2 — предохранитель цепей 36 В. Номинальный ток плавкой вставки 6 А; К1 — промежу точное реле, управляемое контактом SL1 поплавкового реле нормального уровня; К2 — то же, управляемое контактом SL2 поплавкового реле аварийного уровня Особенности настройки контактов по плавковых реле рассмотрены в гл. 5 на рис. 5.10, к которому читателям реко мендуется еще раз обратиться. На рис. 8.9,6 показана схема сущест вующей сигнализации, к которой присо единены лампы HL1 ’’насос включен” и HL2 — ’’аварийный уровень” . Новые эле менты (контакты КМ1 и К2, лампы HL1 и HL2, резистор R 1, диоды VI и V2) заклю чены в зеленый контур. В существующей схеме: Е1 — реле импульсной сигнализа ции (принцип действия которою рассмот рен в гл. 9 на рис. 9.13); SB1 — кнопочный выключатель для проверки исправности сигнальных ламп, SB2 кнопочный вы ключатель деблокировки звонка НА1 через промежуточное реле КЗ. Реле К4 контро лирует наличие напряжения в цепях сигна лизации. При исчезновении напряжения оно включает сирену НА2. На рис. 8.9,е изображена диаграмма взаимодействия элементов схемы для четы рех режимов: I - исходное положение — цепи управления отключены рубильником 57, но на цепи сигнализации питание пода но; II первое включение и автоматиче ское регулирование уровня в заданных пре делах (от уровня В до уровня Н, от уров ня Н до уровня В и т . д .) ; III - кратко временный перерыв питания цепей управ ления; IV — аварийное снижение уровня. Читателям рекомендуется с целью упраж.нения в построении диаграмм взаимодей ствия самостоятельно построить и описать диаграмму, а затем, сличив ее с рис. 8.9,в, проверить себя. Итак, и с х о д н о е п о л о ж е н и е : резервуар пуст; рубильник 57 отключен; на схему сигнализации питание подано; контакты поплавковых реле: 57.7 замкнут, SL2 разомкнут; якори реле K l, К2 и маг нитного пускателя КМ1 отпущены; двига тель M l не работает; лампа HL1 не горит, лампа HL2 горит; звонок НА1 звонит; кнопочный выключатель SB2 не нажат. Исходному положению соответствует диа грамма левее линии 0-0. Нажимаем SB2 (точка 7 ), чтобы отклю чить звонок НА1 (2). Включаем 57 (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 повы шаться (5). Вспомогательный контакт КАП включает лампу HL1 (6). 8.3. Анализ с\см и его задачи Уровень, повышаясь, достигает отметки А (9), но при этом ничего не изменяется, так как контакты SL1 и SL2 реле уровня не переключаются. На отметке Н (10) за мыкается контакт SL2 (11), срабатывает реле К2 (12) и отключает лампу HL2 (13), так как уровень в баке повысился до нормального. На отметке В (14) контакт S L I размыкается (15) , зтключает реле К1 (16), отпускает КМ1 (17), двигатель оста навливается (19): повышение уровня пре кращается (20). Вспомогательный контакт КМ1 размыкается и отключает лампу HL1 (18). Насос не работает, но водоразбор про должается, поэтому уровень начинает сни жаться. На отметке В (21) ничего не из меняется. На отметке Н (22) переключа ется контакт SL1 (23), срабатывает К1 (24), включаются КМ1 (25), лампа HL1 (26). двигатель M l (27): уровень начинает повышаться (28) , так и не снизившись до аварийного значения, т е. до отметки А. Далее все повторяется в той же последо вательности, поэтому нумерация точек 14-20 повторена. Рассмотрим, что происходит при крат ковременном нарушении питания. П е р в ы й с л у ч а й —насос работал, напряжение снималось, но так кратковре менно, что уровень, снижаясь, не достиг отметки А , чему соответствует участок диаграммы между точками 29 и 40. Напря жение снято (29), отпустили К1 (30), КМ1 (31) и К2 (35), насос остановился (32), погасла лампа HLI (34), включились лампа 111,2 (36) и звонок НА1 (37) , за полнение 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 ре зервуара (47). 279 В т о р о й с л у ч а й . Те же условия, но питание подано спустя время, за кото рое резервуар успел опорожниться. Не исправность 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 уро вень не достигнет отметки Н (что соот ветствует левой части диаграммы от ее начала до точки 13). Т р е т и й с л у ч а й . Бак опорожня ется, а в это время снято напряжение с шин А, В, С. До тех пор, пока уровень не снизит ся до отметки А , ничего не изменится. На отметке Н замкнется контакт реле уровня SL1, но и это ничего не изменит, так как схема лишена питания. Однако неисправность будет замечена благодаря тому, что якорь реле К2, лишившегося питания, отпустил, реле К2 включило лам пу HL2 и через реле Е1 и КЗ — звонок. Этот случай на диаграмме не показан. Ч е т в е р т ы й с л у ч а й . Допустим, наконец, что питания лишилась схема сиг нализации (рис. 8.9,6). При этом отпустит якорь реле К4 и уже от другой, исправной, магистрали, включит сирену НА2. П я т ы й с л у ч а й . Уровень, пони жаясь, достиг отметки А (22). Это может быть по ряду причин: нарушено питание, не включилось реле К1, не включился магнитный пускатель КМ1, из-за пере грузки двигателя сработало тепловое ре ле К К 1, плохо работает насос и т. д. В лю бом случае уровень снижается. На отмет ке А (48) размыкается контакт SL2 реле аварийного уровня (49) , отключает реле К2 (50), которое включает аварийную лампу Ш.2 (51) и звонок НА1 (52). Зво нок отключают кнопочным выключателем SB2 (53). Теперь настало время сформулировать задачи анализа схем и, обратившись к рас смотренной выше схеме, ответить, реша ются ли они этой схемой. 280 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем О сно вн ы е задачи а на лиза сх е м Основные задачи анализа схем в об щем случае сводятся к тому, чтобы про верить: 1. Выполняются ли заданные условия действия? Выполняются: уровень автома тически поддерживается в заданных пре делах (см. на диаграмме участок I I ) . 2. Начнет ли схема правильно работать при первом включении электропитания? Начнет [см. на диаграмме участок от точ ки 3 (питание включено) до точки 8 начало работы насоса]. 3. Как поведет себя схема при перерыве питания и сможет ли после его восстанов ления правильно продолжать работу? При перерыве питания (точка 29) насос оста навливается (3 2 ), а при восстановлении питания (40) насос продолжает работать (43). Схема обеспечивает самозапуск, кото рый в данном случае необходим. Схемы с самозапуском применяют обычно в уст ройствах вентиляции, кондиционирования, одним словом, когда необходимо поддер живать определенный режим. Однако в ряде случаев, например при управлении кон вейерами, самозапуск н е д о п у с т и м (пример дан на рис. 4.10). 4. Обеспечивается ли возникновение сиг нала, обращающего внимание персонала на потерю схемой работоспособности как из-за неисправности технологического оборудо вания, так и при неполадках в самой схеме? При потере схемой работоспособности по любой причине включаются аварийные сиг налы: лампа, звонок или сирена (точки 35—37 или 51—52). 5. Правильно ли выбрано и секциониро вано питание? Правильно. Контролирующие элементы получают питание независимо от контролируемых, а именно: цепи управле ния, сигнализации, а также контроль напря жения в цепях сигнальных ламп и звонка питаются независимо друг от друга. Непра вильное питание цепей рассмотрено в при мере 8.19. 6. Может ли данная схема работать со вместно с остальными электрическими уст ройствами? Может. Она присоединена к су ществующему щиту 380 В и к схеме сиг нализации по той же системе, которая при нята на данном предприятии. 7. Обеспечивается л и 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), допускаю щие длительный ток более 20 А. Обеспечи вается защита от токов КЗ нагревательных элементов электротеплового реле КК1 бла годаря 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. 8. Обеспечивается ли защита от пере грузки? Обеспечивается с помощью двух элементного электротеплового реле КК1. Защищать от перегрузки надо только дви гатель (в других цепях схемы на рис. 8.9 перегрузки быть не мож ет). При недопу стимо 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 сни зится, либо двигатель остановится. Но в обоих случаях чрезмерный ток пройдет хотя бы через один нагревательный элемент. 9. Как поведет себя схема при перегора нии предохранителей? При перегорании предохранителей работа схемы конечно на рушится, однако ничего опасного не про изойдет. Включатся аварийные сигналы — лампа, звонок или сирена, благодаря чему неполадка будет замечена. Рассмотрим во прос подробнее. Если перегорят любые два или три пре дохранителя F1, то двигатель остановится. 8.3. Анализ слем и его задачи 281 произойдет КЗ и правый предохранитель F2 При этом если перегорели предохранители в фазах А и С, то реле К2, лишившись перегорит: реле К2 отпустит и включит питания, отпустит и включит аварийные аварийный сигнал. Заметим попутно, что сигналы. Если перегорит один предохрани к заземленному выводу трансформатора тель в фазе В, то возникнет перегрузка, нужно присоединять катушки, но ни в коем сработает реле КК1 и отключит двигатель. случае нельзя присоединять контакты, так А когда после его отключения уровень сни как в этом случае при заземлении может зится до отметки А , включатся аварийные произойти не отказ, а самовключение, что сигналы. гораздо опаснее. При перегорании одного предохранителя Заземление любого провода, питающе в фазе А или С возможны два случая. Либо гося от фазы А, В или С, приведет к пере в цепях управления напряжение настолько горанию соответствующего предохраните понизится, что реле К2 отпустит и включит ля F1, так как в сетях 380/220 В нейтраль аварийные сигналы, либо сработавшие ранее заземлена. K l, К2, КМ1 не отпустят, так как их катуш Заземление проводов, присоединенных ки будут получать питание через обмотки к предохранителю F3, приведет к его пере фаз двигателя от исправных фаз. Тогда воз горанию, отпусканию реле К4 и включению никнет перегрузка, сработает реле КК1 сирены FIA2. и отключит двигатель. Через некоторое вре 11. Нет ли ложных цепей, т. е. таких це пей, которые возникают помимо нашей мя уровень снизится до отметки А: при воли? Ложных цепей нет. Чтобы в этом этом включатся аварийные сигналы. убедиться, нужно проследить каждую цепь Если перегорит предохранитель F2 (один и проверить, не попадает ли ток в какойили два, безразлично), реле К2, лишившись либо ’’чужой” электроприемник. Напри питания, отпустит и включит аварийные мер, при замыкании контакта К2 в цепи сигналы. сигнализации должна включаться только Если перегорит предохранитель F3, схема одна лампа HL2, остальные лампы гореть сигнализации работать не сможет, но отпу не должны. Они и не горят благодаря стит реле К4 и включит сирену. тому, что цепи ламп разделены диодами О б р а т и т е в н и м а н и е на то, как VI, V2. Более подробно этот вопрос рас подробно рассматривались последствия по смотрен выше (см. рис. 7.4,д ) . вреждения, но не вообще, а конкретно: 12. Обеспечивается ли безопасность об поочередно предполагалось перегорание служивающего персонала? Обеспечивается: к а ж д о г о предохранителя. Именно так, не пропуская ни одного элемента, ни одной а) присоединением контактов реле уровня, цепи, и следует поступать всегда. Затрачен установленных на металлическом или желе ное на это время себя оправдает. зобетонном резервуаре, через понижающий 10. Не повлечет ли за собой заземление трансформатор Т1; б) заземлением одного (нарушение изоляции относительно из выводов вторичной обмотки понижаю заземленных конструкций) опасных по щего трансформатора; в) питанием катуш следствий? Нарушение изоляции относи ки магнитного пускателя от двух фаз. тельно земли не приведет к опасным по а не от фазы и нейтрали. Этот сложный следствиям. Чтобы в этом убедиться, вопрос, относящийся непосредственно к безопасности, рассмотрен в примере 8.25. предположим поочередные нарушения изо 13. Обеспечивается ли сохранность обо ляции (одно из них показано зеленой стрел рудования и проводов, т. е. защищены ли кой) и оценим его последствия. Если кон они от перегрева, пробоя изоляции, вред такт SL1 в момент заземления замкнут, 282 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем ного влияния среды? Обеспечивается. Во-первых, все изделия, из которых собра на схема, тщательно выбраны с учетом усло вий монтажа и эксплуатации. Этот вопрос в данном примере не рассмотрен, но чита тели могут познакомиться с особенностями условий работы электрооборудования в § 6.3 и 6.4. Во-вторых, выполнена защита от токов КЗ, а двигатель, кроме того, защищен от перегрузки. 14. 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 периоди ческой проверки? Такими элементами явля ются: лампы HL1, HL2, звонок Н А1, сирена НА2, реле КЗ, К4, кнопочные выключатели SB1 и SB2. Если кнопочным выключателем SB1 удается включить лампы и звонок, значит, HL1, HL2, НА1, К З и SB1 исправны. Если кнопочным выключателем SB2 удает ся 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 К2 отпустит и включит лампу и зво нок. Реле К4 и сирену НА2 можно прове рить, сняв на мгновение питание с цепей сигнализации. 15. Верно ли выбран режим работы элек трооборудования, проводов и кабеаей? Например, если двигатель в нашем примере выбран для режима S3 повторно-кратковременной нагрузки с ПВ 60%, то это, видимо, верно (о режимах работы двига телей см. § 6.3, рис. 6.3). 16. Правильно ли согласованы времена совместно действующих аппаратов? Согла сования времен действия аппаратов в на шем примере не требуется: схема очень простая, заполнение и опорожнение резер вуара протекают медленно, и нет таких аппаратов, которые могут не успеть срабо тать или отпустить. Согласование требуется в приведенном выше примере 8.10, но оно выполнено неправильно. Критерии д л я анализа схем Чтобы анализировать, нужно располагать определенными к р и т е р и я м и , диффе ренцировать электроустановки по предъяв ляемым к ним требованиям, учитывать условия, в которых они будут работать. Одним словом, оценивать схемы нужно с конкретных позиций, а не вообще. Следует принимать во внимание, на пример: 1) способ обслуживания. Так, для под станций без дежурного персонала деблоки ровка защиты требует аппаратуры, управ ляемой дистанционно, например с по мощью телемеханики. На подстанциях с де журным персоналом достаточно иметь для этой цели кнопочный выключатель; 2) квалификацию обслуживающего пер сонала. Чем квалифицированнее персонал, тем проще может быть схема, так как можно обусловить строгий порядок обслу живания. Если нельзя рассчитывать на со блюдение персоналом установленного по рядка, то схему приходится усложнять; 3) категорию электроустановки по на дежности электроснабжения, установлен ную ПУЭ (см. § 6.1). Нельзя во всем сомневаться. Сомнения в надежности всех элементов приведут к нагромождению защит, блокировок, предупреждающих сигналов и т. п., кото рые до того усложнят схему, что она, вме сто того чтобы действовать, сама станет источником неполадок. Отправными пунктами при составлении и оценке схем являются: данные заводовизютовителей электротехнических изделий, результаты специально предпринятых испы таний и в конечном итоге опыт эксплуа тации. Гарантии. При квалифицированном про ектировании, полноценных монтаже и на ладке, профилактических осмотрах и ре 8.4. Сравнение схем 283 монтах и испытаниях силами достаточно 2) нарушение изоляции между прово хорошо обученного персонала (все это дами, в ы х о д я щ и м и з а п р е д е л ы является требованиями ПУЭ) могут быть, электростанций и подстанций например, гарантированы: (см. пример 8.22); 1. Включение и отключение выключате 3) одновременное возникновение, как лей, контакторов, реле при повышенном и правило, о д н о й причины повреждения, пониженном напряжении U оперативного н о с о в с е м и вытекающими из нее тока в интервале, обусловленном ГОСТ, последствиями. Например, неисправность например, для некоторых изделий от 1,1 катушки одного реле или ее цепи нарушает до 0,85 С; При напряжении ниже 0,85 6' работу всех цепей, в которые входят его аппарат может "недотянуть” ; при напря контакты. жении более 1,1 U возможны удары, из-за В отдельных, особых случаях рассмат которых не сработает защелка привода ривают и другие в е р о я т н ы е нару и т. п. При повышенном напряжении со шения. кращается срок службы Одним словом, более жесткие требования 8.4 . Сравнение схем п р е д ъ я в л я т ь нельзя. 2. Электрическая прочность и сопро Одной из задач чтения схем является тивление изолянии проводов и кабелей, их сравнение. Дело в том, что промыш исключающие в пределах электропомеще ленность выпускает различную аппаратуру, ний замыкания между соседними провод с помощью которой можно решать сходные никами. задачи Проектируют электроустановки 3. Надежные соединения (пайка, свар многие организации и решают они одни ка, сжим и т п ) , исключающие разрывы и те же задачи различными способами. цепей. Из-за затруднений с получением нужного 4. Механическая прочность креплений прибора его заменяют другим, сходного электрооборудования и его деталей, тяг назначения. Новую электроустановку при к вспомогательным контактам и т. п. соединяют к действующей. Используют 5. Отсутствие ржавчины на пружинах, имеющиеся источники питания. Одним сло шплинтах, магнитопроводах, залипания вом, есть достаточно причин, вынуждаю якорей, сердечников, недопустимого за щих сравнивать схемы, чтобы от неудов стывания смазки и других причин, пре летворительных вариантов сразу отказать пятствующих безусловному и быстрому ся, удачные - принять, а не совсем удачные возврату механической части аппаратов своевременно скорректировать. Рассмот в исходное положение. рим три примера. 6. Безусловное размыкание цепей кон тактами при их переключении, безусловное отпирание и запирание цепей с бесконтакт ными переключающими устройствами Если хотя бы одна из перечисленных га рантий отсутствует, то нельзя рассчитывать На рис. 8.9 дана схема автоматического управления насосом с помощью поплавко на правильную работу схемы. вых реле. Но эту же задачу легко решить В то же время опыт показывает, что должны считаться возможными : путем погружения на заданную глубину 1) незамыкание контакта (например,электродов, присоединив их к стандарт разомкнутый контакт может загрязниться); ному реле контроля сопротивления. Этот 284 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем троля сопротивления — готовое изделие, требующее только присоединения к его выводам катушки магнитного пускателя и сигнальных ламп. Пример 8.21 Рнс. 8.10. Сравнение схем. К примерам 8.21 и 8.22 вариант лучше. Дело в том, что поплав ковое реле хотя и простой, но все же ме ханизм. Кроме того, вода при включении насоса бурлит, что вынуждает для троса, на котором подвешены поплавок и про тивовес, применять направляющие, чтобы левая и правая ветви троса не могли схлест нуться. Электроды же неподвижны, а реле кон На рис. 8.10,а в упрощенном виде при ведены три варианта защиты электродвига теля. Любой из них обеспечивает защиту от тока КЗ и перегрузки, и тем не менее они не равноценны. В а р и а н т 1: а) один автоматический выключатель QF1 обеспе чивает оба вида защиты; б) автоматически отключившийся QF1 остается отключен ным; самопроизвольно он включиться не может — это хорошо. В а р и а н т 2: а) для защиты от перегрузки необходимы электротепловые реле КК1\ б) перегора ние одного предохранителя FU1 создает опасный неполнофазный режим. В ар и а н т 3: а) для защиты от перегрузки необходимы электротепловые реле КК1; б) при КЗ срабатывают токовые реле КА1 и отключают контактор КМ1. Но после его отключения токовые реле не медленно возвращаются в исходное по ложение (отпускают). Это может повлечь опасные последствия: самопроизвольные включения на повреждение в течение вре мени, пока пусковая цепь подготовлена. Так, например, если кнопочный выклю чатель "Пуск” (или контакт реле дистан ционного управления) замкнут 5 с, то кон тактор успеет включиться (и отключиться) на повреждение несколько раз, что крайне опасно. На рис. 8.10,6 и в одна и та же схема изображена дважды. Но в одном случае она получает питание со стороны выклю- . В каком порядке ш есообразно читать схемы чателей S1 и S2, а в другом — со стороны катушек управляемых ими реле К1 и К2. Линия в о з д у ш н а я , т. е. подвержен ная сообщениям между проводами. Срав нение схем показывает, что их эксплуата ционные свойства различны. Так, в схеме на рис. 8.10,6 возникновение соединения между общим проводом и проводом L1 остается незамеченным. Но когда включат выключатель S1, произойдет КЗ, а реле К1 не сработает (отказ). В схеме на рис. 8.10,в замыкание немедленно приве дет к ложному срабатыванию реле К1. 8 .5 . В како м порядке ц ел е с о о б р а з н о читать сх е м ы Общие положения. Чтение схемы всегда преследует определенную цель, т. е. подчи нено задачам выполняемой работы. Так, если нужно узнать с и с т е м у э л е к т р о с н а б ж е н и я , схему читают сверху вниз (слева направо), т. е. от источников энер гии к ее потребителям (см. пример 8.23). Если же нужно выяснить возможные вари анты питания электроприемника, схему чи тают 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 яв но неверно (см. рис. 8.6) то чтение схемы начинают с этого элемента и от него идут к источнику питания. Почти на каждой рассматриваемой схе ме есть обычно ссылка на другие схемы: как на те схемы, и з к о т о р ы х заим ствованы какие-либо части элементов (на пример, контакты аппаратов, полностью по казанных на другой схеме), так и на схемы, в к о т о р ы е входят части элементов данной схемы. (Пример дан выше на рис. 4.4.). Ясно, что сначала надо подобрать все взаимносвязанные сземы, а также хорошо уяснить принятую систему обо значений. 285 На схеме следует прочитать в с е н а д п и с и , начиная с основной (см. гл. 4), и разобраться в поясняющих схемах и таблицах переключений (см. гл. 5). Чи таются перечни элементов (§ 4.2) и обя зательно находится на схеме все перечислен ное в перечне. Если приведены ссылки на другие схемы, го надо разобраться в каждой из них. На пример, в схему входит контакт аппарата, изображенного на другой схеме. Значит, нужно уяснить, что это за аппарат, для чего служит, в каких условиях работает и т. п. Чтение схемы электроснабжения иллю стрируют примеры 8.23 и 8.24. На рис. 8.11 приведена с некоторыми сокращениями (не показаны, например, разъединители) обшая схема электроснабжения промыш ленного предприятия. Оно получает пита ние от 7774. На схеме приняты сокращения: ВЛ — воздушная линия, /7777 — главная понизительная подстанция, АВР —устройст во автоматического включения резерва, РП1-РПЗ — распределительные пункты, ТП1—ТП4 —трансформаторные подстанции. Эти сокращения общеприняты, поэтому они в подписи к рисункам не расшифрованы. Разобравшись в надписях, обращаемся к графическим условным обозначениям. Среди них нет нестандартных и необще принятых. Поэтому можно приступить к чтению схемы. Читая схему сверху вниз, видим трех обмоточные трансформаторы мощностью по 20 000 кВ А. Обмотка трансформатора 110 кВ соединена в звезду с выведенной нейтральной точкой. Две вторичные обмот ки напряжением 10 кВ соединены в тре угольник. Вблизи изображений трансфор маторов нет надписей 110 и 10 кВ, однако из надписей 110 кВ у ВЛ и 10 кВ у шин 286 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем Рис. 8.11. Схема электроснабжения промышленного предприятия. К примерам 8.23 и 8.24 8.5. В каком порядке целесообразно читать схемы совершенно ясны напряжения обмоток трансформаторов Далее встречаются вы ключатели высокого напряжения (квадра ты) ; кабели (на кабель указывает обозна чение разделки); выкатные выключатели на 7777 и РПЗ, на что указывают обозначе ния разъемов; автотрансформатор ТЗ, по нижающий напряжение с 10 до 6 кВ . для питания двигателя М; разъединители-вы ключатели на 7777 и ТП4 двухобмоточные трансформаторы на 7777 и 7774; автомати ческие выключатели на 7777 и 7774; пре дохранители высокого напряжения на ТП 2-ТП 4. Рассмотрим систему электроснабжения, читая схему сверху вниз, т. е начиная с источников питания. Каждая BJI 110 кВ через свой трансфор матор питает шины 10 кВ на /7777. Шины разделены на четыре секции 7—IV, которые присоединены к раздельным обмоткам трансформаторов Секции 7 и III, II и Л соединены выключателями с АВР. Каждый распределительный пункт /77/ РГ13 полу чает питание по двум вводам с разных сек ций 77777, например /77/ с секций II к IV (около шин 7777 написаны цифры II и 7!'). Шины /77/ -РПЗ секционированы и имеют АВР. От 7777 питаются 7772, ТПЗ и двигатель М. Следуя в том же порядке, рассматри вают схемы /772, РПЗ, ТГП—ТП4. Допустим, что на секции 2 шин 0,4 кВ подстанции 7774 нет напряжения, но на ши нах 10 кВ напряжение есть. Проследим по очереди все пути от шин 0,4 кВ до шин 10 кВ. Таких путей два либо через транс форматор 72 (черные стрелки), либо через трансформатор 77 и секционный выключатель шин 0,4 кВ - зеленые стрелки 287 О б р а т и т е в н и м а н и е : мы иска ли пути, отправляясь от секции 2 шин 0 4 кВ (именно на них надо подать напря жение), а стрелки направлены от источ ника питания (в нашем случае от шин 10 кВ) к шинам 0,4 кВ. Сложнее случай, если выключатель, пи тающий ТП4, на РПЗ отключен для ремон та, из-за чего на шинах 10 кВ 7774 нет напряжения. Чтобы выяснить, как подать на них напряжение, ’’пойдем” от шин 10 кВ к источнику энергии. Нам встретятся: выключатель резервного ввода на 7774, затем линия от 7774 до ТПЗ, шины ТПЗ, линия от ТПЗ до 7772, шины Г7/2, линия от 7772 до /777, выключатель и секция 11 РП1 — красные стрелки. Если на этой секции напряжение есть, то задача питания 7/74 решена, причем однозначно, так как других путей от 7777 до 7774 нет. А если на секции II РП1 напряжения нет? Тогда нужно искать пути от этой сек ции к ГПП. И здесь возможны варианты: либо по линии от секции 77 1РП до секции II ГПП — синяя сплошная стрелка, либо через секционный выключатель, секцию IV РП1 и линию на секцию IV ГПП синяя штрихпунктирная стрелка. Чтение схем электроснабжения необходи мо также для решения ряда важных вопро сов о нормальном и аварийных режимах, возможной последовательности оператив ных 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. 1. Определяют источники питания, род тока, напряжение и т. п. Если источников несколько или применено несколько раз личных напряжений, то следует выяснить, чем это вызвано. 2. Если нужно, то расчленяют схему на простые цепи (см. § 7.1) и, рассматривая их сочетания, устанавливают условия дей ствия. 288 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем г) последствия перерыва электропита ния. Для этого поочередно предполагая отключенными выключатели (перегорев шие предохранители), оценивают возмож ные последствия. д) возможность выхода устройства в ра бочее положение из любого положения, в котором оно могло оказаться, например после ревизии. 4. Оценивают последствия вероятных не исправностей: а) перегорания предохранителей (при мер 8.25); б) нарушения изоляции относительно ’’земли” (пример 8.26); в) незамыкания контактов поочередно по одному (пример 8.27); г) нарушения изоляции между провода ми воздушных линий, выходящих за преде лы помещений (пример 8.22). Еще раз подчеркнем, что речь идет о ве роятных неисправностях, которые реально могут возникать в электроустановках, над лежащим образом выполненных и техни чески грамотно обслуживаемых. Нельзя рассматривать надуманные повреждения (например, после ревизии в аппарате забыта изолирующая прокладка между контакта ми, ’’вдруг” соединились провода, проло Рис. 8.12. Последствия перегорания предохраните женные на панели, и т. п .). лей. К примеру 8.25 5. Проверяют схему на отсутствие лож ных цепей (примеры 8.7 и 8.9). 3. Строят, если нужно, диаграммы вза 6. Оценивают надежность электропитания имодействия (см. § 5.2), выясняя с их (пример 8.16) и режим работы электрообо помощью: рудования. а) последовательность работы во вре 7. Проверяют выполнение мер, обеспечи мени; вающих безопасность при условии организа б) согласованность времени действия ции работ, обусловленной действующими аппаратов в пределах данного устройства правилами. (пример 8.10); Ясно, что в каждом конкретном случае в) согласованность времен действия тот или иной этап рассмотрения схемы мо совместно действующих устройств (напри жет отсутствовать, равно как могут по мер, автоматики, защиты, телемеханики, явиться вопросы, которые здесь не упоми управляемых приводов и т. п .). наются. Типичный случай иллюстрирует при Может также измениться порядок рас мер 10.11, который рассмотрен в гл. 10. смотрения. 8.5. В каком порядке целесообразно читать схемы 289 Пример 8.25 Проверка последствий перегорания предохранителей в схеме двигателя M l (рис. 8.12,а ) , где SB1 и SB2 — кнопочные выключатели ’’Стоп” и ’’Пуск” соответст венно. Катушка магнитного пускателя КМ1 включена на фазное напряжение. Если пе регорел 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 перегора нии двух предохранителей (рис. 8.12,г) двигатель останавливается, но не гудит. Для двигателя это не опасно, а человек, считая двигатель отключенным, может по пасть под напряжение. Это опасно, поэто му ПУЭ запрещают питать катушку маг нитного пускателя КМ1 от фазы и ней трали, если двигатель защищен предохра нителями. В этом случае катушку следует питать от двух фаз, как показано на рис. 8.12,б. Докажем целесообразность этого требо вания. Допустим, перегорит о д и н предохра нитель в фазе А или С. При этом на катушке магнитного пускателя останется 40—45% номинального напряжения. Если пускатель даже не отпустит, то для человека это не опасно: двигатель гудит. Если перегорит один предохранитель в фазе В — двигатель не отключится, но гудит: не опасно. При перегорании любых д в у х предохрани телей катушка пускателя лишится напря жения, 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 отно сительно ’’земли” и незамыкания контактов. К примерам 8.26 и 8.27 Последствия замыкания на ’’землю” ил люстрирует рис. 8.13. Если один из выводов катушки пускателя КМ1 заземлен, а фаза подана на кнопочный выключатель SB2 (’’Пуск”), то при заземлении в точке К1 (рис. 8.13,а) пускатель отключится и мо жет перегореть предохранитель (не пока зан) . Цепь КЗ показана зеленой линией. Если же кнопочный выключатель SB2 присоединен к ’’земле” , а катушка пуска 290 Глава восьмая. Техника чтения и анализа схем Рис. 8.14. Приведение схем к виду, удобному для чтения. К примерам 8 .2 8 -8 .3 0 теля к фазе (рис. 8.13,6), то повреждение изоляции в точке К2 вызовет опаснейшее явление — самовключение двигателя М, причем включившийся двигатель н е в о з м о ж н о о с т а н о в и т ь кнопоч ным выключателем SB1 (’’Стоп” ), так как катушка пускателя получает питание через ’’землю” минуя SB1. На рис. 8.13,в даны два варианта схемы автоматического включения ламп Е1 ава рийного освещения от аккумуляторной ба тареи GB1. В обычных условиях вклю чен контактор КМ1, а контактор КМ2 отключен. Поэтому шины присоединены к транс форматору Т1. При отключении контактора КМ1 авто матически включается /01/2. В в а р и а н т е 1 незамыкание вспомо гательного контакта КМ1 в цепи 1 при включенном контакторе КМ1 приводит к отключению промежуточного реле К 1, которое немедленно по цепи 2 включает контактор КМ2. В результате на одни и те же шины одно временно подаются постоянный и пере менный токи. В в а р и а н т е 2 незамыкание вспо могательного контакта КМ1 в цепи 3 вы зывает только отказ (цепь 4 остается разомкнутой), но не крайне опасное в дан ном случае включение КМ2. 8.5. В каком порядке целесообразно читать схемы П риведение схем к вид у, у д о б н о м у д л я чтения Читать схему тем легче, чем она нагляд нее. Поэтому полезно некоторые, неясные, узлы схем перечертить. Рассмотрим три примера. 291 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. 8.14,а показаны две лампы Н1 и Н2. В нормальных условиях одна из них включается только по цепи 1, другая только по цепи 3. Но чтобы у бедиться в исправности ламп, включают выключа тель S 1 , 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 проводи мости диодов при любой полярности вза имно противоположны. Трудно понять верхний рис. 8.14,в. Но если его элементы расположить иначе (нижний рисунок), то будет очевидно, что резисторы r l и г2 образуют делитель на пряжения батареи G1. Радиотехнические схемы и вообще схемы устройств на базе электронных ламп и полу проводниковых приборов выполняют, ис пользуя ’’традиционное” расположение эле ментов, образующих распространенные узлы, например усилитель, триггер, муль тивибратор и т. п. Глава Распространенные узлы электроустановок 9 .1 . Принципиальные полож ения Схема любой сложности состоит из ограниченного числа типичных узлов. Схе мы этих узлов в книге у с л о в н о на званы основными. Основная схема со держит только те элементы, без которых она не может работать. Например, основ ная схема двигателя с короткозамкнутым ротором состоит из двигателя, коммута ционного аппарата и защиты от токов КЗ. Возможны в а р и а н т ы основных схем. Так, коммутационным аппаратом мо жет быть либо рубильник (или другой вы ключатель с ручным приводом), либо маг нитный пускатель. Защита может осу ществляться либо предохранителями, либо автоматическим выключателем, либо токо выми реле. Ясно, что каждый вариант об ладает определенными эксплуатационными свойствами. Например, управление с по мощью рубильника обеспечивает самозапуск двигателя после перерыва питания, пускатель дает возможность управлять дви гателем на расстоянии, а также осущест вляет нулевую защиту. Реализация конкретного варианта может вынудить ввести в схему дополнительные элементы, например кнопочные выключа тели ’’Пуск” и ’’Стоп” и т. п. Могут быть предъявлены дополнительные требования, которым не удовлетворяет основной ва риант схемы, например защита от пере грузки. В этом случае схему с предохра нителями надо дополнить электротепловыми реле. Другой пример: чтобы предотвра тить прикосновение к движущимся частям механизма, нужно в схему ввести контакт, исключающий работу механизма при сня том ограждении. Примеры можно продолжить, но и тех, которые приведены, достаточно, чтобы по нять суть важного и эффективного приема чтения схем. Он состоит в следующем. 1. Схему любой сложности мысленно расчленяют на узлы, содержащие типичные основные схемы (управление двигателем, контроль технологических параметров, сиг нализация, измерение и т. п .). 2. Каждый узел мысленно ’’освобож дают” от всего того, что является допол нением к основной схеме, и если в резуль тате получится основная схема — значит, узел работоспособен. Если основная схе ма не получится, то дальнейшее рассмот рение лишено смысла: схему нужно исправ лять1. 3. Поочереднс рассматривают и оцени вают каждое дополнение к основной схеме. 1 Здесь полезно привести аналогию с расче тами. Опытный инженер никогда не приступит к детальным расчетам, не убедившись предва рительно с помощью простейшей прикидки в том, что ожидаемый результат не противоречит за кону Ома. 9.2. Схемы с разъемными соединителями В этой главе рассмотрены наиболее рас пространенные основные схемы, а также приведены упражнения, иллюстрирующие методику чтения схем с довольно сложны ми зависимостями. Упражнение 9.5 иллюстрирует приемы, с помощью которых легко установить н а з н а ч е н и е каждого элемента схемы. В упражнении 9.6 показана техника с о г л а с о в а н и я в р е м е н совместно дей ствующих аппаратов. Сравнивая примеры 9.16 и 9.17, читатели убедятся в том, что одна и та же задача может быть успешно решена совершенно р а з л и ч н ы м и техническими средст вами. И, наконец, пример 9.19 докажет целесообразность выполнения в с п о м о г а т е л ь н ы х схем. 9 .2 . Схемы с разъем ны м и соединителям и Разъемные соединители (устаревшее на звание — штепсельные) присоединяют, как показано на рис. 9.1. Здесь / и III — эпектроприемники, не требующие заземления (зануления) корпуса, однофазный и трех фазный соответственно. Корпуса электро приемников II однофазного и IV трехфаз ного токов должны быть заземлены (занулены). Соединители: 1 — двухполюсный и 3 — трехполюсный без защитного кон такта; 2 — двухполюсный и 4 — трехпо люсный с защитным контактом. Однофазные электроприемники могут питаться от двух фаз (рис. 9.1,а и б ), пибо от фазы и нейтрали N (рис. 9.1 ,в и г ) . Сеть защищена предохранителями FU1 (верх ний рисунок), или однополюсными автома тическими выключателями SF1 (средний рисунок), или трехполюсным автоматиче ским выключателем SF2 (нижний рисунок). Главное в этих схемах заключается в следующем. 293 1. В схемах рис. 9.1,6, г н е применяются с п е ц и а л ь н ы е соединители: однофаз ный 2 с тремя штифтами и трехфазный 4 с четырьмя. Штифты N (на рисунке крас ные) , предназначенные для заземления (за нуления) корпуса прибора, длиннее рабо чих штифтов, благодаря чему при включе нии раньше заземляется корпус, а потом на прибор подается напряжение; при отклю чении раньше снимается напряжение, а за тем отключается заземление. 2. Предохранители и автоматические выключатели введены т о л ь к о в ф а з ные провода А, В и С. В нейтральный (нулевой) провод ни предохранители, ни автоматические выключатели, ни контакты вводить нельзя, так как именно этот про вод, как правило, используется для зану ления (заземления). Это ограничение не распространяется на ответвления от ма гистрали для питания электроприемников, не т р е б у ю щ и х з а з е м л е н и я (занупения). 3. Однофазные автоматические выклю чатели SF] можно применять только при условии, что однофазная нагрузка при соединена к фазному и нейтральному про водам, но не к двум фазным проводам. В противном случае при отключении одно го из выключателей пампы могут перего реть —см. рис. 9.2,в. 4. Нельзя объединять рабочий Р и за щитный Зщ провода (рис. 9.1,г ) . 9 .3 . Схемы электроосвещ ения На рис. 9.2,а показан стояк, т. е. ма гистральные фазные провода А, В и С и нейтральный провод N, проложенные по лестничной клетке. От стояка сделаны трехпроводные ответвления в квартиры: фазный провод (А, В или С) , нейтральный р а б о ч и й и нейтральный провода д л я з а н у л е н и я корпуса электрической плиты и других бытовых электроприборов, 294 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Рис. 9.1. Схемы с разъемными соединителями если их к о н с т р у к ц и я требует зануления корпуса. Площадки на лестничной клетке осве щают люминесцентные светильники 1 к 3. Питающие их провода защищены автома тическим выключателем 4, а включает и отключает освещение магнитный пуска тель 15, который может управляться вы ключателем 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 кварти ры. Здесь: 2 —выключатель, которым мож но отключить квартиру, например для за мены счетчика 5 или для выполнения монтажных работ; 6 — автоматический выключатель линии освещения 9; 7 — то же линии розеток 10 без заземляющих кон тактов (в комнатах) и розетки 11 с зазем ляющим контактом (в кухн е); 8 — то же для питания электрической плиты 12. Как явствует из рис. 9.2,а, в нейтраль ном проводе N стояка предохранителя нет. Его отсутствие объясняется двумя причинами: 1) нейтральный провод используется для зануления и, следовательно, разрывы в нем недопустимы; 2) перегорание предохранителя в ней тральном проводе привело бы к перерас пределению напряжений между группами ламп, в чем легко убедиться, сопоставив 9.3. Схемы электроосвещения рис. 9.2,6 и в, предположив, что в нейтраль ный провод ошибочно введен предо хранитель. Действительно, пока он цел (рис. 9.2,6), лампы горят практически нормальным накалом. При перегорании предохранителя две лампы (в нашем при мере) оказались соединенными последова тельно с четырьмя лампами, в результате чего линейное напряжение 380 В распреде лилось между ними неравномерно: на группу из двух ламп пришлось 254 В, на группу из четырех ламп 127 В. Фактически разница еще больше, так как сопротивле ние ламп резко зависит от температуры. Люминесцентное освещение. Достоинст ва: экономичность, большой срок службы ламп, малая чувствительность к повыше ниям напряжения. 295 Рис. 9.2. Схемы электроосвещения Однако у люминесцентного освещения есть неблагоприятные особенности: лампа 100 раз в секунду зажигается и гаснет, что, во-первых, вредно для зрения и, во-вто рых, создает стробоскопический эффект, проявляющийся в том, что вращающиеся детали механизмов кажутся либо неподвиж ными, либо вращающимися медленнее, чем на самом деле, и даже в противоположную сторону. Кроме того, пускорегулирующие аппараты (ПРА) для люминесцентных све тильников представляют собой индуктив ную нагрузку, т. е. снижают коэффициент' мощности. Эти неблагоприятные явления предотвращаются следующими способами. Поме ще ния , в которых произ 296 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок в о д и т с я р а б о т а , освещают однофаз ными д в у х л а м п о в ы м и светильни ками, в которых лампы зажигаются неодно временно, благодаря чему выравнивается освещенность и, кроме того, повышается коэффициент мощности. В помещениях, где есть сеть трехфазного тока, соседние лампы присоединяют к р а з н ы м ф а з а м . 9 .4 . Схемы управления электродвигателям и Э лект родвигат ели с к о р о т к о за м к н ут ы м рот ором На рис. 9.3,а даны пять вариантов схем включения статора Здесь: 1 — выключа тель с ручным приводом; 2 — предохра нители в трех фазах; 3 — т р е х п о л ю с н ы й автоматический выключатель, 4 контакты магнитного пускателя или же контактора; 5 — электротепловые реле в двух фазах. В вариантах I и II выключа тели 1 являются о п е р а т и в н ы м и . Поэтому схема управления не требуется, а коммутационная способность выключате ля должна соответствовать току статора. В остальных вариантах выключатели 1 предназначены только для снятия напря жения с предварительно отключенного дви гателя. Схемы I и IV с предохранителями хуже, так как при перегорании предохранителя возникает неполнофазный режим. Защита от него в схеме IV возложена на электро тепловые реле 5. Автоматический выключатель в вариан те III должен иметь комбинированный расцепитель, а в варианте V — электромагнит ный или комбинированный. В последнем случае нагревательные элементы электротепловых реле 5 более точно согласуют с параметрами двигателя. Силовые схемы III—V не могут приме няться без схем управления магнитным пускателем (контактором), причем, смот ря по заданным условиям, возможны раз личные варианты. Некоторые из них пока заны на рис. 9.3,6 В этих схемах: 4 — маг нитный пускатель 5 — контакты электротепловых реле (номера 4 и 5 заимствованы из рис. 9.3,а) ; 6 и 7 — предохранители цепей управления, 8 — выключатель с руч ным приводом для управления магнитным пускателем по вариантам VI и VII; 10 и I I — кнопочные выключатели ’’Стоп” и ’’Пуск” соответственно; 12 и 13 — кон такты аппаратов, контролирующих режим работы управляемого механизма, причем при нормальном режиме оба контакта замкнуты; 14 и 15 — контакты реле, управ ляемых с диспетчерского пункта для от ключения и включения соответственно; 16 — контакт аппарата, немедленно отклю чающий пускатель при возникновении не выключатель ’’Аварий исправности; 17 ный стоп” . Варианты VIII X I предусматривают управление только кнопочными выключа телями 10 и I I , а вариант XII — управление только с диспетчерского пункта с помощью реле 14 и 15. Но обычно один из вариан тов VIII—X I применяют совместно с ва риантом XII. Однако в этом случае необ ходим переключатель режимов управле ния 9. У этого переключателя четыре пози ции: Р — ремонтное управление, при ко тором действуют только кнопочные вы ключатели 10 и 11) М — местное управле ние кнопочными выключателями 10 и 11, но с блокировкой с помощью реле 12 н 13; А — автоматическое (диспетчерское) управление, при котором действуют реле 14 и 15, а также все блокировки 12, 13 и 16. Ответить на вопросы. 1. Чем различаются ва рианты VI и VII, VIII и IX (рис. 9.3,6) ? 2. Можно ли включить двигатель при неисправности, при 9.4. Схемы управления электродвигателями 297 ш ш []' > []' V< 8 ^12 Г \ Ч 17 13 N 7 10 ш 11 [ N I S) \| 15 t - \ ie V 9 8 4 [] I I и Рис. 9.3. Варианты схем управления электродвигателями с короткозамкнутым ротором. 298 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Рис. 9.4. Схема управления нереверсивным электродвигателем с тремя режимами управления. 9.4. Схемы управления электродвигателями которой контакт 12 (13) разомкнут? 3. Если в варианте X II 16 — это контакт реле скорости, контролирующий окончание разгона механизма, то каки м свойством должно обладать реле 151 ® Ответы В варианте VI катуш ка пускателя питается фазным напряжением, в варианте VII — линей ным. Варианты VIII и IX различаются местом включения контакта 5 электротеплового реле. 2. Нельзя. 3. 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 1, 3 - 7 , 9, 16 заимствованы из рис. 9.3. Она со ставлена нз вариантов, приведенных на этом ри сунке, но к ним добавлен переключатель режи мов управления 9. Ответить на вопросы: 1. Из каких вариантов составлен рис. 9.4? 2. Чем отли чаются режимы Р и M l 3. К акие электротепловые реле применены в схеме: два однофазных или одно двухфазное? 4. Верно ли цветными линиями показано прохождение тока в разных режимах управления? ® Ответы 1. Из вариантов V - силовая цепь и из сочета ния схем управления по вариантам X I и X II. 2. В режиме Р действуют только кнопочные выключатели 10 и 11, а в режиме М, кроме того, действуют блокировки с помощью контактов 12 и 13. 3. Два однофазных; это явствует из того, что в цепь катушки 4 введены два контакта 5. У двух фазного реле был бы один контакт. 4. Верно. 299 Реверсирование и торможение Реверсирование. На рис. 9.5 дана схема реверсирования — изменения направления вращения. В схеме QFI — трехполюсный автоматический выключатель; FU1 — пре дохранитель цепей управления; SB3 — кно почный выключатель ’’Стоп” ; SB1 и SB2 — кнопочные выключатели ’’Вперед” и ’’На зад” соответственно; КК1 — электротепловое реле; КМ1 — реверсивный магнитный пускатель, состоящий из двух частей: КМ1.1 — пускатель ’’Вперед” и КМ1.2 — пускатель ’’Назад” . Чтобы включить пускатель КМ1.1, нужно нажать кнопочный выключатель SB1. Пуска тель сработает, самозаблокируется и при соединит выводы статора Cl, С2 и СЗ к фазам А, В и С соответственно. При вклю чении пускателя КМ1.2 выводы Cl, С2 и СЗ будут присоединены в другом поряд ке, а именно к фазам В, А и С, что и явля ется условием реверсирования. Упражнение 9.3 Ответить на вопросы. 1. Что произойдет, если при включенном пускателе К М 1.1 нажать кно почный выключатель SB21 2. Что произойдет, если одновременно нажать SB1 и SB21 3. Враще ние происходит по часовой стрелке. Что нужно сделать, чтобы изменить его направление? ® Ответы 1. Ничего не произойдет, благодаря тому, что цепь катушки одного пускателя КМ 1.1 (КМ 1.2) разомкнута вспомогательным контактом друго го, включенного пускателя КМ 1.2 (КМ1.1). 2. Ничего не произойдет, так к а к SB1 и SB2 электрически сблокированы: контакт SB1 размы кает цепь КМ 1.2, а контакт SB2 - цепь КМ 1.1. Нередко электрическую блокировку дополняют механической с помощью распорки. 300 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок б) замыкается цепь катушки контактора КМ2, который, срабатывая, подает в статор постоянный ток: происходит торможение ("примагничивание”) ; в) размыкается 3. Нужно сперва нажать SB3 и этим действием цепь катушки реле времени КТ1 и через отключить КМ1.1 (КМ 1.2) , а затем нажать SB2 некоторое время (1—3 с) его контакт от (SBI ), чтобы включить другой пускатель. ключает КМ2: подача постоянного тока Динамическое торможение. Принцип дей в статор прекращается. ствия динамического торможения иллюст В результате перечисленных переключе рирует рис. 9.6,а и б. Они различаются толь ний схема подготавливается к следующему ко тем, что в схеме на рис. 9.6,6 имеется пуску: двигатель отключен и расторможен источник постоянного тока (+ и —), а в схе якори контакторов КМ] и КМ2, а также ме на рис. 9.6,а постоянный ток получают реле времени КТ1 —отпущены. с помощью выпрямителя VI. Итак, в исходном положении: а) кон тактор КМ1 включен, двигатель работает; б) включено реле времени КТ1, контактом которого подготовлена цепь катушки кон Ответить на вопросы. 1. Что собой представ ляет реле К Т ] ! 2. Каким условиям должны тактора КМ2. удовлетворять контакты КМ] в цепях 3 и 4! Кнопочным выключателем SB1 (’’Стоп” ) 3. Каким способом устанавливается необходимая отключают КМ1 В результате: а) двигатель (и безопасная для обмотки статора) сила постоян отсоединяется от сети переменного тока; ного тока в схеме на рис. 9.6,а и б9 Рис. 9.5. Схема управления реверсивным электро двигателем. К упражнению 9.3 301 9.4. Схемы управления электродвигателями + . KMZ no—— n KM1 KT1 KMZ ^KM1 - >o---- я > m S B 1 2 КМ1 + КТ1 _ КМ1 '± \ y z г / R1 M KMZ KM1 KMZ KM1 KT1 L 2 m SB2 KM1 с cm K M 1 КМ1 Б l — D - КТ1 — Ю a) w KM1 /CM 7 /СШ KZ II C2 z±\ /^ 7*2 Тормоз Тормоз KM3 a KM1 M M ЛТ2 KM1 г) Рис. 9.6. Схемы торможения. К упражнению 9.4 ■0 2 302 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок 1. Реле КТ1 имеет электромагнитное замед ление с помощью медной гильзы, что подчеркнуто условным обозначением катушки. 2. При включении КМ1 кнопочным выключа телем SB 2 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 л о ж н о е срабатывание КМ2. Оно весьма кратковременно, но опасно. 3. В схеме рис. 9.6,а необходимое значение тока достигается подбором коэффициента транс формации трансформатора 77; в схеме рис. 9.6,6 —с помощью резистора R 1 . Конденсаторное торможение иллюстри рует рис. 9.6,в. 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 отклю чается (затормаживание) вместе с двига телем. 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. 9.6,д ). Контактор КМЗ отключается с небольшой выдержкой времени после отключения ли нейного контактора КМ1 благодаря введе нию в схему реле времени КТ2. Д в у х с к о р о с т н ы е элект родвигат ели На рис. 9.7 приведена одна из схем управления двухскоростным электродвига телем. Статор имеет две обмотки с разными числами полюсов. Выводы одной обмотки СИ, С21, С31; выводы другой — С12, С22, С32. Обе обмотки одновременно ра ботать не могут. Реле времени КТ1 имеет электромагнитное замедление при помощи демпфирующей гильзы. А так как оно мо жет работать только на однонаправленном (выпрямленном) токе, его катушка вклю чена через полупроводниковый диод VD1. Упражнение 9.5 1. Прочитать схему 2. Выяснить назначение каждого ее элемента. 3. Определить, какая из ско ростей больше: первая или вторая? 4. Выяснить, будет ли подано напряжение на цепи управления, если включить автоматический выключатель SF1, не включая автоматического выключателя QF11 Безразлична пн последовательность их включе ния? 5. Объяснить, почему катуш ка реле КТ1 выбрана на 220 В, хотя напряжение цепи управ ления 380 В. 6. Почему вспомогательное реле обозначено К 1А, а не К А П Ответы 1. П ока QF1 и SF1 отключены, все контак занимают положение, в котором они изображены на схеме. Следовательно, при включении питания те цепи, в которые входит х о т я б ы о д н и замыкающий контакт, останутся разомкнутыми; цепи, в которые входят т о л ь к о размыкаю щие контакты, будут замкнуты. При включении QF1 и SF1 замыкается вспомогательный кон такт QF1 1-3, реле КТ1 срабатывает. Следователь но, контакт КТ1 35-37 размыкается, контакт К Т] 7-9 замыкается Наша задача состоит в том, чтобы включать н отключать двигатель на 1-й н 2-й скоростях. Поэтому мысленно нажмем кнопочный выклю чатель SB] "1-я скорость’’-, пускатель КМ I срабо тает и включит обм отку статора с выводами С П , С21, С31. Кнопочным выключателем SB3 ’’Стоп” остано вим двигатель. Нажмем кнопочный выключатель SB2 "2-я скорость”. При этом: а) включится вспомогательное реле блокировки К1А (но не пускатель КМ2, так к а к в его цепь введен пока еще разомкнутый контакт КТ1 3 5 -3 7 ); б) вклю чится пускатель КМ1 (но не К М 2 ), в цепи кото рого еще замкнуты контакты КТ1 7-9 и КМ 2 9-19; в) отключится реле КТ1 н с выдержкой времени (с замедлением) 3—5 с отключит пуска тель КМ 1, после чего включит пускатель КМ2, 9.4. Схемы управления электродвигателями 303 304 Глава девятая. Распростг шейные узлы электроустановок чает включение КМ2, если ошибочно одновремен но нажать обе кнопки. К н о п о ч н ы й в ы к л ю ч а т е л ь SB2 включает вспомогательное реле К1А. Р е л е К1А Контакт 5-7 включает пускатель Лампы HL1 и HL2 сигнализируют включенное KMI на первой ступени пуска второй скорости, положение пускателей КМ1 н КМ2 соответст 31-33 самоблокирует реле К1А н защищает от савенно. мозапуска, 5-53 отключает в процессе пуска на 2. Для выяснения назначения элементов схемы второй скорости реле времени КТ1. поступают следующим образом: а) если элемент Реле КТ1. Контакт 7-9 отключает пуска нли его часть входит в схему последовательно, тель КМ1 прн достижении достаточного разгона то его (ее) мысленно заменяют перемычкой н на первой скорости, после чего контакт 35-37 оценивают последствия такой замены; б) если включает пускатель КМ2 второй скорости. части нескольких элементов, например контакты, Диод VD1 выпрямляет переменный то к в цепи соединены параллельно, то сначала заменяют катушки КТ1. каждый нз них перемычкой н оценивают послед 3. При включении SB2 раньше включается КМ1 ствия замены. Затем считают, что элемента просто первой скорости, а затем происходит автомати нет н оценивают последствия его исключения. ческое переключение на вторую скорость, значит, Работу можно выполнять либо по цепям слева вторая скорость больше. направо или же сверху вниз, либо по очереди по 4. При включении автоматического выключа аппаратам. Рассмотрим каждый элемент. теля SF1 без включения QF1 на цепи управления А в т о м а т и ч е с к и й выключатель не будет подано напряжение, так к а к вспомога QF1. Главные контакты отключают силовые цепи тельный контакт QF1 1-3 еще разомкнут. После при всех видах К З и б о л ь ш и х перегрузках довательность включения QF1 н SF1 безразлична. электродвигателя. Вспомогательный контакт QF1 5. Выпрямление однополупернодное, нз-за 1-3 размыкает цепи управления для того, чтобы чего напряжение выпрямленного тока значительно прн новом включении QF1 исключить самозапуск. ниже напряжения переменного тока. Цепи управления питаются ’’вы ш е" силовых кон 6. В позиционном обозначении К1А буква К — тактов QF1, к ак в нашем примере, но они могут реле (см. табл. 4 .1 ), цифра 1 — порядковый но иметь н независимое питание. мер, буква А - функциональное назначение ре А в т о м а т и ч е с к и й выключатель ле — вспомогательное (см. табл. 4 .2 ). Эту букву SF1 отключает цепи управления прн К З. Перегруз следует писать после порядкового номера. ки в цепях управления быть не может. Э л е к т р о т е п л о в ы е р е л е КК1 и КК2 настраивают в соответствии с номинальными Э лект родвигат ели с ф а зн ы м рот ором токами двигателя. О б р а т и т е в н и м а н и е : номинальные токи двигателя при разных скоро Обратившись к рис. 9.8 и построив диа стях различны. Дело в том, что мощность опре грамму взаимодействия (рис. 9.9), видим, деляется произведением механической силы на скорость. Контакты КК1 н КК2 отключают прн что питание на статор двигателя M l посту перегрузках пускатели КМ1 н КМ 2. пает через рубильник Q1, катушки токо П у с к а т е л и КМ1 и КМ 2. Главные кон вых реле К А1—К А З и контакты линейного такты включают и отключают двигатель. Вспо контактора КМ4. Двухэлементное электромогательные контакты КМ1 служат: 5-7 для са тепловое реле КК1 включено через транс моблокировки н защиты двигателя от самозапуска; 33-35 для включения пускателя КМ2 форматоры тока ТА1 и ТА2. Контакты только после того, к ак пускатель КМ1 уже от реле К А 1—К А З и КК1 введены в цепь 1, ключен; 1-61 (1-71) для сигнализации "КМ1 поэтому при срабатывании любого из них включен” (”КМ2 включен”) . Назначение вспо контактор КМ4 отключается. Пусковые ре могательных контактов КМ2: 9-19 исключает включение КМ1 при включенном пускателе КМ2. зисторы R1 разделены на три секции, ко К н о п о ч н ы й в ы к л ю ч а т е л ь SB3 торые п о о ч е р е д н о закорачиваются размыкает цепи катуш ек КМ1 н КМ 2 н вспомо при срабатывании контакторов ускорения гательного реле К1А. КМ1—КМЗ. Цепи управления защищены ав К н о п о ч н ы й в ы к л ю ч а т е л ь SB1. томатическим выключателем SF1. Контакт 5-7 включает КМ1, а контакт 5-31 исклю который подаст питание на обм отку статора (выводы С 12, С22, С32) . Таким образом, а в т о м а т и ч е с к и произойдет переключение с пер вой на вторую скорость. 9.4. Схемы управления электродвигателями 305 306 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Привод имеет два вида управления: М — местное (со щита) и Д — диспетчер ское. Вид управления определяется поло жением избирателя управления SA2. Упражнение 9.6 1. Построить диаграмму взаимодействия и с ее помощью рассмотреть действие схемы. 2. Прове рить, правильно пи согласованы времена совмест но действующих аппаратов. 3. Определить, не я в ляется пи схема параметрической. 4. Установить продолжительность отдельных процессов и ра боты привода в целом. 5. Указать, каки м обра зом гарантируется невозможность включения статора при закороченных пусковых резисторах. Контактор КМ4 отключают либо нажатием кнопочного выключателя SB1, либо при сра батывании реле K 1R (точка 1 8 ). При отключе нии КМ4 статор отключается от сети (точка 19), скорость снижается, поэтому реле SR1 возвра щается в исходное положение (точка 2 1). Вспо могательные контакты КМ4 в цепях З к б размы каются, а в цепи 6 замыкаются. В результате: а) реле КМЗ возвращ ается в исходное положе ние (точка 20) ; б) реле КТ1 срабатывает (точ ка 2 ); пусковой резистор R1 полностью вво дится в цепь обмотки ротора. При управлении с диспетчерского пункта контактор КМ4 отключается и при перерыве питания в цепи электродвигателя, так к а к это равносильно потере скорости. После отклю чения контактора КМ4 по любой причине его контакт в цепи 3 остается разомкнутым, благо даря чему исключается самозапуск двигателя. 2. Согласование времен иллюстрируется примерах взаимодействия во времени: вспо могательного реле К1, реле скорости S R 1 , ре Ответы ле K1Q пуска с диспетчерского пункта, реле остановки K1R и кнопочного выключателя SB1. 1-й с л у ч а й пуск. Явления должны про 1. Строим диаграмму взаимодействия. Рубильисходить следующим образом. На время t\ (см. диаграмму) замыкается контакт K IQ в цепи 2 ник Q1 включен. Включением автоматического выключателя SF1 (точка 1 на диаграмме рис. 9.9) и включает контактор КМ4. Затем его катуш ка на цепи управления подано питание: срабатывает самоблокируется по цепи 4, в которую входят: реле КТ1 (цепь 6, точка 2 ). Кнопочным выключа а) контакт K1R (он не мешает пуску, так к ак телем SB2 или контактом реле K1Q диспетчер при пуске замкнут) и б) контакт реле скорости ского управления (точка 4) включают контак SR1. Но этот контакт замкнется после оконча тор КМ4. В цепь статора подано напряжение ния разгона (точка 1 6), т. е. значительно позже (точка 5 ). Вспомогательный контакт КМ4 отклю размыкания цепи 2. Разница времен между чает КТ1 (цепь 6 ), включает реле К Т2 (цепь 7) размыканием контакта K1Q н замыканием кон и реле К1 (цепь 9, точка 3 ). Реле К Т 2 , срабатывая такта реле скорости SR1 ясно вндна на диаграм ме. Если это время ” не перекрыть”, контактор (точка 6 ), включает реле К ТЗ (цепь 8, точка 7). КМ4 тотчас отключится, к а к только разомкнется Реле КТ1 возвращается (точка 8) и отключает контакт K1Q. А чтобы это отключение предотвра реле КТ2. Реле КТ2, возвращаясь (точка 10), тить, в схему введено реле К1, контакт которого отключает реле КТЗ. Оно возвращается (точ ка 12). на время пуска шунтирует (цепь 5) контакт SR1 реле скорости. Из диаграммы видно, что рассмотренные пе реключения реле К Т1—К Т З вызывают поочеред К ак видно из диаграммы, реле К1 срабатывает ные включения контакторов ускорения КМ1 (точка 3) раньше, чем размыкается контакт K1Q, (точка 9 ), КМ2 (точка 11) и КМЗ (точка 13 ), а возвращается (точка 17) после срабатывания что приводит к закорачиванию ступеней пуско реле скорости: точка 17 лежит правее точки 16, вых резисторов. Контактор КМЗ, срабатывая, благодаря чему получается запас Г3 . отключает контакторы КМ1, КМ2 и реле К1. 2 -й с л у ч а й — отключение по любой при Контакторы КМ 1, КМ2 н реле К1 возвращаются чине. При отключении кнопочным выключате в исходные положения (точки 14, 15 и 17) . Пуск лем SB1 либо с диспетчерского пункта (сраба электродвигателя закончен, реле скорости SR1 тывает реле K1R и размыкает цепь 4 ), либо при срабатывает (точка 16) . С этого времени кон срабатывании защиты (размыкается цепь 1 кон тактор КМ4 получает питание по цепи 4 через тактами К А 1—К А З или КК1) контактор КМ4 контакты реле K1R диспетчерского отключения отключается (точка 19) и размы кает вспомога и реле скорости SR 1. тельный контакт в цепи 3. Поэтому последова 9.4. Схемы управления электродвигателями 307 Рнс. 9.9. Диаграмма взаимодействия к схеме тельность дальнейших переключений в цепях 4 рис. 9.8 и 5 не имеет значения. 3-й с л у ч а й — потеря механизмом скоро сти, например из-за того, что соскочил привод ной ремень. В этом случае возвратится реле SR1 Следовательно, прн оценке параметричности схе и разомкнет цепь 4. мы имеют в виду не необходимость задания опре 3. Оценка параметричности схемы, т. е. необделенных уставок — эта необходимость безуслов ходимости настраивать аппараты на определенные но очевидна. Речь идет об изменении последова значения параметров. К таким аппаратам отно тельности переключений из-за изменения времени сятся: реле защиты К М 1-К М З и K K I, а также срабатывания или возврата какого-либо исправ реле ускорения КТ1 —КТЗ. Ясно, что нх уставки ного аппарата. определяются расчетами и нельзя требовать от Проверим с этих позиций параметричность схемы, чтобы она работала правильно при недо реле К1. Допустим, время его возврата умень пустимых отклонениях от заданных уставок. шится, т. е. точка 17, сдвинувшись влево, прибли- 308 Г лава девятая. Распространенные узлы электрг v становок зится к точке 16. В этом случае схема при вклю ложение движущихся частей механизма, чении будет работать неустойчиво. Значит, узел направление движения и, особенно часто, схемы п а р а м е т р н ч е н , поэтому врем я воз температуру. Ясно, что контроль того врата нужно выбрать с достаточным запасом. или иного параметра может быть выпол Увеличение времени срабатывания К1 ничего в последовательности переключений не изменяет. нен различными техническими средствами 4 Продолжительность отдельных процессов и и различными методами, свойства кото работы привода в целом можно установить, рых определяют преимущественную об построив диаграмму в масштабе времени, либо ласть их применения. просто записать на диаграмме времена срабаты Температуру масла в баке трансформа вания н возврата, а затем их суммировать или сравнивать в необходимых сочетаниях. В нашем тора можно, например, контролировать как случае надо сравнивать: а) времена t\ и t$\ контактным манометрическим термомет б) врем я 11 со временем возврата реле токовой ром, так и термисторами. В обоих случаях защиты К А 1 -К А З . сигналы передаются только при достиже Последнее требование станет понятным, если нии значений уставки; один сигнал преду предположить, что в цепи статора имеется КЗ или же механизм явно неисправен. При этом предительный, например при 70°С, дру сработает токовое реле и отключит двигатель. гой — аварийный, например при 9 0 °С. Но как только он отключится, токовы е реле с р а з у ж е в о з в р а т я т с я в исходное положение и замкнут контакты в цепи 1. Если в это врем я контакт SB2 (K1Q) будет еще зам к нут, то произойдет повторное включение, хотя оно недопустимо. Одним словом, в данном слу чае имеют место п р о т и в о р е ч и в ы е тре Контроль предельных значений темпера бования, а именно время t \ должно быть и до туры (рис. 9.10). На рис. 9.10,а справа статочно велико, и достаточно мало. Но это не изображены контуры машины и обозна выполнимо. Поэтому схему нужно дополнить еще одним вспомогательным реле. При срабаты чены места контроля температуры под вании любого токового репе это вспомогательное шипников /77 и П2 и обмотки Об. В эти реле должно сработать и самозаблокироваться. места вмонтированы в соответствующей Контакт этого реле следует ввести в цепь 1 вместо армировке полупроводниковые термисто соединенных последовательно контактов КА1 — КАЗ. ры с отрицательным температурным коэф 5. Пока контактор КМЗ включен (т. е. закоро фициентом. Схема включения одного из чен пусковой резистор), реле КТ1 включиться них показана на рис. 9.10,д слева. не может, так как разомкнута цепь 7. А это зна Реле К1 включено последовательно с тер чит, что разомкнута цепь 1 контактора КМ4, мистором RK1 и получает питание от транс так к ак в нее введен замыкающий контакт КТ1. 9.5 . Схемы контроля технологических параметров. И змерения электрических и неэлектрических величин Контроль технологических параметров. Выше более или менее подробно рассмат ривался контроль освещенности (при мер 8.3), скорости (пример 8.9), уровня (пример 8.20). В ряде случаев необходимо контролировать давление, предельное по форматора — стабилизатора напряжения TS1. Напряжение, питающее схему, с по мощью переключателя SA1 подобрано та ким образом, что при нормальной темпера туре и ниже теплота, выделяющаяся в тер мисторе проходящим по нему т о к о м , отводится контролируемой с р е д о й . При этом сопротивление настолько велико, что реле сработать не может. Однако даже небольшое повышение температуры кон тролируемой среды нарушает тепловое рав новесие: температура термистора повыша ется. Но при этом снижается его сопротив 9.5. Схемы контроля технологических параметров ление, что в свою очередь приводит к уве личению тока. Увеличившийся ток еще сильнее разогревает термистор, ток еще больше возрастает, и через несколько секунд реле срабатывает Его контакты, показанные справа, переключают соответ ствующие цепи управления и сигнализации. Важная особенность схемы состоит в том, что после срабатывания реле его кон такт обязательно должен з а к о р о т и т ь термистор, иначе он сгорит. К одному реле можно присоединить несколько термисто ров благодаря тому, что при нормальной температуре контролируемой среды их сопротивления весьма велики и работу схемы не нарушают. Пример 9.2 Контроль предельных положений меха низма, в нашем примере конвейера 3 иллю стрирует рис. 9.10,5. Материал на него, например уголь, поступает с конвейера 2. Конвейер 3 может перемещаться на тележ ках вдоль бункера. Его предельные поло жения контролируют концевые выключа тели 1 и 4. В крайнем левом положении переключается выключатель 1 (контакт ный или бесконтактный) и реверсирует двигатель тележки она будет переме щаться вправо. При достижении крайнего правого по ложения срабатывает выключатель 4 и снова реверсирует двигатель тележки — она будет перемещаться влево. Пример 9.3 Тележка конвейера 3 движется не не прерывно. Дойдя до путевого выключа теля 5, она под его воздействием остано вится: бункер будет заполняться до за 309 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 зафикси ровано с помощью реле уровня 8 ), то те лежка не остановится, а проследует до очередного отсека, где ее остановит путе вой выключатель 9, 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 прекра тится. В качестве датчиков уровня могут при меняться ’’просвечивающие” аппараты: ра диоактивные гамма-реле (хуже) или уль тразвуковые — лучше, но ни в коем слу чае не механические и не погружные — они сломаются. При электропроводных мате риалах (руда, уголь) в крайнем случае .могут быть использованы прочно закреп ленные электродные датчики. Но для це мента, песка, щебня и других неэлектро проводных материалов они категорически непригодны. Пример 9.4 На щит оператора обычно выносят сиг налы: а) о заполнении отсеков; б) о на правлении движения тележки: вправо, или влево. Сигналы о заполнении отсеков пере даются от выходных контактов реле кон троля уровня по одной из схем, приведен ных на рис. 9.12 и 9.13,а и б. О направле нии движения тележки судят по сигналам, которые образуются в результате сопо ставления о ч е р е д н о с т и срабатыва ния путевых датчиков 13 и 14. Если раньше срабатывает датчик 13, а затем датчик 14, значит, тележка движется вправо; если 310 Г лава девятая. Распространенные узлы электроустановок TS1 9 ------------------ Л 05 П1 RK1 г SA1 \ К1 П и / К1 _ ____________________ ь 7 э \к 1 k i 0Z г) ■ 1 3 +\ © —© “т а -: ■т '£ © —(•) 0 —© > т-« Е 1— 1 n ST 7 > ± 13 ^ ^10 ^ 1Z 7* / х. \ Бцнкер т 6 -1 Z 6-1Z 0 е Л __ 0 ® '0© ©0 "0 0 Рнс. 9.10 Контроль технологических параметров. К примерам 9 .1 -9 .4 раньше срабатывает датчик 14 — тележка движется влево. Важное замечание. Для контроля пре дельных и промежуточных положений меха низмов (или их частей) целесообразно применять не механические, а бесконтакт ные (не соприкасающиеся с механизмами) датчики, так как они не подвержены по ломкам. Надо, однако, иметь в виду их не благоприятную особенность. Она состоит в том, что бесконтактные датчики требуют электропитания. При его нарушении выход ные реле или логические элементы — при меняется и то и другое — возвращаются в исходное положение н е з а в и с и м о от положения механизма. Следовательно, _____ Hf— --- II- важной задачей чтения схемы является про верка того, что несоответствие между по ложениями контролируемого механизма и контролирующего аппарата не приведет к опасным последствиям. Измерение температуры может выпол няться термометрами расширения. Но го раздо удобнее дистационное измерение. В этом случае шкала прибора 2 (рис. 9,11,а и б) или 5 (рис. 9.11,е) градуируется в градусах Цельсия, а прибор с датчиками соединяется проводами. Преобразователями контролируемой температуры в электрические сигналы явля ются: а) терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — термо метры сопротивления; б) термоэлектри ческие термометры. Измерение термометрами с о п р о т и в л е н и я иллюстрируют 5. Схемы контроля технологических параметров рис. 9.11,а и б. Здесь: I — источник сете вого питания; 2 измерительный при бор — л о г о м е т р (свойствалогометра, определяющие его применение, рассмот рены в § 2.8); 3 - термометр сопротив ления; 1\—1з — соединительные провода: R1 и R 2 — уравнительные (подгоночные) катушки. С их помощью сопротивление цепи устанавливают равным значению, при котором прибор отградуирован. На рис. 9.11, а два провода, на рис.9.\ \ ,б три. Трехпроводная схема применяется при значительных колебаниях температуры в местах прокладки соединительных линий. Цепь измерительной рамки логометра по казана красными стрелками; цепь урав новешивающей рамки —синими. Измерение термоэлектри ч е с к и м и т е р м о м е т р а м и . На рис. 9.11,в 4 — термопреобразователь; Рис. 9.11. 311 Измерения температуры ( о - в ) , силы тока (г) и напряжения (с)) 5 — милливольтметр; 6 — автоматическая компенсационная коробка; 7 — источник постоянного тока, питающий ее измери тельный мост; Ц и 1$ — компенсационные провода. Измерение температуры основано на из мерении термоЭДС, возникающей в термо метре при наличии р а з н о с т и темпера тур между рабочим концом термопреобра зователя, помещенного в измеряемую сре ду, и его свободным концом. Например, при температурах рабочего конца 9 7 °С и свободного 0°С прибор показывает 97 — 0 = 97°С. Если же температура сво бодного конца будет в одном случае +4°С, а в другом (—4 °С ), то показания 312 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок будут соответственно 97 — 4 - 93° С и 97 - ( - 4 ) = 101°С. Для автоматической к о м п е н с а ц и и температуры свободных концов в термоэлектрическую цепь вводят ком пенсирующее напряжение от источника постоянного тока. С этой целью приме няют компенсационную коробку 6, внут ри которой находится равноплечий мост R 1 -R 4 . При температуре окружающей среды 20°С мост уравновешен. С изме нением температуры изменяется сопротив ление резистора R4, выполненное из нике ля, что приводит к нарушению равновесия мостовой схемы. Одновременно вследствие изменения температуры свободного конца термопары изменяются ее термоЭДС. Воз никающие в диагонали моста ЭДС из-за изменения сопротивления резистора R 4 и температуры свободного спая примерно равны по значениям, но противоположны по знаку, благодаря чему показания при бора зависят только от температуры рабо чего конца термопары, что и требуется. Измерение силы тока (рис. 9.11,г ). Амперметры А включают: 8 — непосред ственно в цепь постоянного или перемен ного тока; 9 — параллельно шунту 10 в цепи постоянного тока; 11 — в цепь вто ричной обмотки трансформатора тока 12. В установках ВН один из выводов вторич ной обмотки трансформатора тока зазем ляют —это мера безопасности. Измерение напряжения (рис. 9.11,д). Вольтметры V включают: 13 — непосред ственно в цепь постоянного тока или пе ременного тока; 14 — через добавочный резистор 15, как правило, в цепи постоян ного тока; 16 — в цепь вторичной обмот ки трансформатора напряжения 1 7. В уста новках ВН один из выводов вторичной обмотки трансформатора напряжения за земляют —зто мера безопасности. Измерение мощности (энергии). Токо вые обмотки приборов включают анало гично рис. 9.11,г, обмотки напряжения - аналогично рис. 9.11,д. Надо при этом иметь в виду необходимость строгого со гласования направлений токов в обмот ках. Насколько это серьезно, можно су дить по тому, что счетчик трехфазного тока возможно присоединить тридцатью шестью способами, из которых только один способ верен Включение катушек реле защиты. Катуш ки реле простых защит (токовых, напряже ния) включают так же, как обмотки изме рительных приборов. Однако в сложных защитах требуется согласование направле ний токов, фазировки, соблюдения строго определенной группы соединений и т. п. Например, в катушке реле дифференциаль ной защиты в нормальном режиме токи должны быть направлены навстречу (чтобы они вычитались), а при повреждении защи щаемой цепи — в одном направлении; тогда они сложатся и реле сработает. Дру гой пример. В дифференциальных защитах трехфазных трансформаторов вторичные обмотки трансформаторов тока (к кото рым присоединяют катушки защитных реле) должны иметь группы соединений, ’’обратные” группам соединения силовых трансформаторов, и т. п. 9.6. Схемы сигнализации Предварим рассмотрение схем сигнали зации опровержением ошибочного и, к со жалению, распространенного мнения, будто сигнализация в отличие от управления —де ло второстепенное. Это опасное заблужде ние, так как неверные сигналы влекут за собой ошибочные оперативные действия. Ниже рассматриваются примеры наибо лее распространенных узлов схем, встре чающихся в тех или иных сочетаниях. Каждый из них имеет особенности, кото рые в конкретных условиях могут оказать ся существенными. Сразу же оговорим, что в дальнейшем опущено все, касаю 9.6. Схемы сигнализации щееся подробностей, не оказывающих влияния на принцип действия. Опущены, например, обозначения и расположение выводов и т. п. Пример 9.5 Сигнализация положения коммутацион ных аппаратов (включен, отключен) или механизмов (работает, остановлен) в про стейшем случае выполняется двумя лам пами Н1 и 112 разного цвета, например красной и зеленой (рис. 9.12,а) Если К] — это вспомогательный контакт ком мутационного аппарата или его повтори теля, то лампа Н1 горит, когда аппарат включен, лампа Н2 горит, когда он от ключен. Включение коммутационного аппа рата, однако, не означает, что приводимый им механизм работает (так к ак может быть неисправна цепь электродвигателя, может быть нарушена механическая пере дача и т. п .). Поэтому для сигнализации о работе механизма нужно, чтобы контак ты K I принадлежали аппарату т е х н о л о г и ч е с к о г о контроля (реле скорости, протока, давления и т. п. — см. § 9.5). Пример 9.6 При соединении ламп по схеме рис.9.12,г изменение положения объекта сигнализа ции легко заметить по миганию лампы; ее к в и т и р у ю т , изменяя положение переключателя SA1. Допустим, переклю чатель занимает позицию /, а объект сиг нализации отключен. При этом лампа Н6 горит ровно — красная стрелка, лампа Н5 — погашена. При включении лампа Н6 гаснет, а лампа Н5 мигает —синяя стрел ка. Переводя SA1 в позицию //, переклю 313 чают лампу с мигания на ровный свет — зеленая стрелка. Достоинство двухламповой сигнализа ции — ее самоконтроль: при неисправ ности обе лампы либо одновременно го рят, либо обе погашены. Рассмотрим при меры одноламповой сигнализации. Пример 9.7 При включенном объекте лампа ИЗ го рит ровно (рис. 9.12,6), контакт К2 замкнут; при отключенном — мигает. Пример 9.8 Для сигнализации используют располо жение рукоятки квитирующего переклю чателя SA2 (рис. 9.12,6). Лампа Н 7 погашена, она включается только п р и и з м е н е н и и положения объекта. В на шем примере объект Кб отключен (руко ятка направлена вниз) — лампа погашена. При его включении лампа загорается красная стрелка. Чтобы ее погасить, руко ятку переводят вверх. При отключении лампа снова загорится: рукоятку перево дят вниз —лампа гаснет. <§> Пример 9.9 На рис. 9.12,е показана сигнализация положения объекта с помощью сигналь ного индикаторного прибора. Прибор встра ивается в мнемоническую схему; его фла жок устанавливается вдоль (включен) —за мыкающий контакт К 7 замкнут, или по перек (отключен) —размыкающий контакт замкнут, или под углом 45° — сигнализа ция неисправна. Поворот флажка опреде ляется взаимодействием постоянного маг- 314 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок \К 1 ТК1 —rHp— f Кб SA1 HZ Н1 \К Б [Л r^J S AZ I Н5 У ^ J не Р kz Н7 , 9) нз Г / \ КЗ К8 /К 9 / К10 \К 8 V КЗ \К 10 К11 / кчHL1 HLZ HL 3 HL4 Н5 SB1 X \К 11 НА1 К11 □ ж) В) Рис. 9.12. \ Узлы схем сигнализации. К приме рам 9.5—9.11 нита (не показан), на оси которого укреп лен флажок, с левым или правым электро магнитом прибора. Пример 9.10 Схема сигнализации для неответственных объектов показана на рис. 9.12,в. Если замкнут контакт КЗ горит лампа Н4; если замкнут К4 — горит лампа Н5. Пример 9.11 Схему сигнализации нарушения режима по любой из трех причин иллюстрирует рис. 9.12 jk . В нормальном режиме горят зеленые лампы HL1—HL3. При нарушении режима размыкается контакт К 8—К 10 соответственно и лампа, соответствующая на- 9.6. Схемы сигнализации рушению, гаснет, но включаются сирена НА1 и общая красная лампа HL4. Сирену квитируют, включая реле К11 кнопочным выключателем SB1. Реле самоблокируется и отключает сирену. При устранении повреж дения зеленая лампа включается, красная гаснет, реле К 1 1 возвращается и подготав ливает схему к повторению действия. Недостаток рассмотренной схемы со стоит в том, что при наличии одного нару шения другое не может вызвать звуковой сигнализации, так как реле К11 ’’занято” оно уже сработало при возникновении предыдущего сигнала. Такие схемы при 315 Рис. 9.13. Устройства импульсной сигнализации. К примеру 9.12. Специальные схемы. К приме рам 9 .13-9.15 меняются, если одновременное возникно вение двух неисправностей маловероятно. Пример 9.12 Принцип действия устройств импульсной сигнализации (готовых изделий, требую щих только подключения) иллюстрирует рис. 9.13,а и б. 316 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Схема на рис. 9.13,а предназначена для работы на п о с т о я н н о м токе. При возникновении сигнала замыкается один из контактов К 1—КЗ и включает соответ ствующую лампу: HL1—HL3. Лампа со единена последовательно с первичной об моткой трансформатора 77. При этом в его вторичной обмотке возникает и мп у л ь с , от которого срабатывает поляри зованное релеР с п р е о б л а д а н и е м и включает звонок НА1. Его квитируют кнопочным выключателем SB1, который через добавочный резистор R 1 включает катушку II. Направление токов в катуш ке II противоположно направлению им пульса в катушке I, от которого реле сра ботало, благодаря чему оно возвращается в исходное положение. Схема на рис. 9.13,# предназначена для работы на п е р е м е н н о м токе. При возникновении сигнала с в х о д н о г о резистора R 2 снимается напряжение, под действием которого через катушку / поля ризованного реле Р заряжается конденса тор С1. Реле срабатывает и включает зво нок НА2. Его деблокируют кнопочным выключателем SB1; диод VI необходим, так как поляризованное реле может рабо тать только при однонаправленном токе. Непременный элемент схемы — разрядный резистор R3. Особенности схем импульсной сигнализа ции состоят в следующем: новые сигналы воспринимаются независимо от того, снят ли предыдущий сигнал. Общее количество сигналов ограничено насыщением магнитопровода трансформатора 77 или напряже нием, до которого может быть заряжен конденсатор С1. Относится к одной из схем з а п у с к а устройств телесигнализации. Реле начала действия K1Q (рис. 9.13,в) включено че рез последовательно соединенные п е р е к л ю ч а ю щ и е контакты К11—К15, которые принадлежат реле сигнализирую щих объектов. Реле K1Q — безъякорное герконовое. Его индуктивность ничтожна, что и обеспечивает быстродействие, до статочное для его возврата (отпускания) за время переключения любого контакта K I1 —K15, 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 самоблокирующееся реле K1Q. Этот же контакт включает реле K2Q. При возникновении любого н о в о г о сигнала реле K1Q и K2Q снова отпу скают, обеспечивая тем самым з а п а с а ние сигналов, т. е. передачу еще одной серии телепередачи, так к ак т о л ь к о в е е н а ч а л е снова замкнется кон такт K1R. Контакты К11 -К 1 5 , обязательно пере ключающие (см. рис. 7.17,в ). Следователь но, как при срабатывании, так и при воз врате этих реле цепи катушки K1Q образу ется кратковременный разрыв, во время которого реле K1Q должно у с п е т ь от пустить. Рассмотренная схема — типичный при мер п р а в и л ь н о г о согласования вре мен 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 бьши бы неизбежны. На рис. 9.13,в не показан диод, включенный в схему та ким образом, чтобы напряжение, инду цирующееся в катушке K2Q при размыка нии ее цепи, не замедляло действия герконового реле. 9.7. Простейшие схемы автоматизации П ример 9.14 Аналогичная задача может быть решена совершенно другими средствами. В качест ве примера рассмотрим рис. 9.13,г. Здесь обмотки: рабочая 1, управляющая 2 и сме щения 3 навиты на ферритовые магнитопроводы с п р я м о у г о л ь н о й петлей гистерезиса. При замыкании (размыкании) любого из контактов К8, К9, характери зующих положения объектов сигнализации, магнитопровод с к а ч к о м перемагничнвается, благодаря чему в управляющей об мотке возникает импульс. Импульс вы прямляется и усиливается устройством А1 и включает начинающее реле K3Q. Выпрям ление необходимо, так как полярности им пульсов при замыкании и размыкании це пи обмотки I различны. Пример 9.15 Иллюстрируем 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 не медленно останавливает все остальные. В этих условиях невозможно по сигналам положения определить, какой из механиз мов остановился первым, а для отыска ния причины остановки именно это знать важно. Пример очень простой схемы, фиксирующей механизм, отключившийся п е р в ы м , дает рис. 9.13, д. Действительно, если все механизмы ра ботают, то контакты К 10 и К12 разомкну ты и в цепи тиратронов ЕЮ и Е12 введены резисторы R10 и R12, обладающие боль шими сопротивлениями: в тиратронах под держивается тлеющий разряд. Достаточно 317 одному из механизмов остановиться, как соответствующий ему резистор окажется закороченным и тиратрон станет ярко све титься. При этом напряжение между шина ми + и 0 резко понизится, благодаря чему остальные тиратроны зажечься уже не смо гут, что и требуется. 9 .7 . П ростейш ие схем ы автоматизации Есть процессы, которые автоматизируют сразу, без каких-либо промежуточных эта пов. Типичный пример: отключение элек троустановок при КЗ, зажигание горючей смеси в цилиндрах автомобильных двига телей, регулировка температуры в холо дильниках и т. п. Автоматика здесь на столько о р г а н и ч е с к и связана с про цессом, что ее никогда не называют авто матикой. В других случаях автоматику до поры до времени не вводят, ограничиваясь про стейшими способами управления и блоки ровки. Так, например, было в начале раз вития железных дорог с управлением стрелочными переводами и сигнализацией о том, что перегон свободен (движение разрешается) или занят (движение запре щается). Приводы стрелочных переводов даже запирали на замки. Но с течением времени обстановка менялась. ’’Дедов ские” методы управления и сигнализации становились тормозом: п р и ш л о с ь пе реходить к автоматизации. Так произошло, кстати, на метрополитене, где условия эксплуатации вынудили сразу вводить авто блокировку и диспетчерскую централи зацию. 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 под держании уровня воды в резервуаре в за- 318 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок данных пределах. Исторически дело разви валось примерно так. П е р в ы й э т а п . Время от времени уровень проверяли по водомерному стеклу и включали или от ключали рубильником двигатель насоса. В т о р о й э т а п . Установили датчики уровня, по сигналам которых включали или отключали рубильником двигатель. Т р е т и й э т а п . Рубильник заменили магнитным пускателем с кнопочными вы ключателями "Пуск” и ’’Стоп”. Ч е т в е р т ы й э т а п . Поскольку действия однозначно определены: мало воды надо электродвигатель включать, много отключать, процесс автоматизировали. Получилось проще, надежнее, и человека освободили от однообразных и утомитель ных обязанностей Аналогичных примеров можно привести много: поддержание заданного давления с помощью компрессора, управление вен тиляцией при изменениях температуры, опорожнение зумпфов, включение и от ключение освещения территорий в зави симости от их освещенности, переключение сигналов светофоров и т. п. Рассмотрим два примера более сложных автоматиче ских устройств. А вт омат ическое в к л ю ч е н и е р е з е р в а (А В Р ) Упражнение 9.7 АВР насосных агрегатов (рис. 9.14). Элек тродвигатели M l и М2 насосных агрегатов № 1 и № 2 включаются и отключаются магнитными пускателями КМ I и КМ2 и защищены автома тическими выключателями QF1 и QF2 соответ ственно. Переключатель SA1 служит для выбора одного из насосов рабочим. Переключателем SA2 назначают режим управления: Р - ремонт ный; А - автоматический. Допустим насос № 1 выбран рабочим, тогда насос № 2 будет резерв ным, и рассмотрим работу на автоматическом управлении. При кратковременном замыкании контакта К1, принадлежащего аппарату, санк ционирующему автоматическое управление, по цепи 4 включается и самоблокируется магнитный пускатель КМ1. В случае его отключения по при чине, требующей АВР, по цепи 6 включается маг нитный пускатель КМ2. Читателям рекомендуется. 1. Обосновать целе сообразность введения в схему переключателя SA1. 2. Доказать, что схемы насосов одинаковы. 3. Выяснить назначение вспомогательных контак тов КМ1 в цепях 2 3 и 7 (контактов КМ2 в це пях 9, 8 и 4 ). 4. Решить, что нужно сделать, чтобы одновременно включить оба насоса. 5. Перечис лить операции, которые произойдут при КЗ в точке, обозначенной красной стрелкой. 6. Как видно из схемы, цепи управления питаются неза висимо от силовых цепей. К аким же образом обеспечивается нулевая защита? 7. К аким обра зом можно в режиме автоматического управле ния остановить работающий двигатель и что произойдет после его остановки? Рассмотреть два случая: а) переключатель SA 2 остался в по зиции О; б) возвращен в позицию А . Ответы 1. Переключатель SA1 даст возможность рав номерно изнашивать насосные агрегаты. Напри мер, в мае работает агрегат № 1, а агрегат № 2 его резервирует, в июне работает агрегат № 2. 2. Сопоставление схем показывает, что они по существу одинаковы, несмотря на то, что показаны в зеркальном изображении. 3. Контакты в цепях 2 (9 ) и 5 (5 ) служат для самоблокировки магнитных пускателей, а в цепях 4 (7 ) исключают в режиме автоматиче ского управления одновременное включение обоих насосов. 4. Нужно перевести переключатель SA 2 в ре жим ремонтного управления, так к а к в этом режиме магнитные пускатели не сблокированы, так к ак в цепях 1 к 1 0 нет взаимно исключаю щих вспомогательных контактов 5. Если работал насос № 1 и произошло КЗ в точке, отмеченной красной стрелкой, то авто матический выключатель QF1 отключится. Его вспомогательный контакт в цепи I разомкнет ся и отключит магнитный пускатель КМ1. Кон такт КМI в цепи 7 замкнется. А когда вследст вие ухудшения режима (из-за того, что насос № 1 перестал работать) сработает реле АВР, оно по цепи 6 вю ючит резервный насос. 9.7. Простейшие схемы автоматизации 319 6. Нулевая защита обеспечивается вспомога Рис. 9.14. Автоматическое включение резерва. К упражнению 9.7 тельным контактом QF1 в цепи 1 (QF2 в це пи 1 0 ) , но она действует только при отключении автоматического выключателя. Если же с шин снято напряжение, то нулевая защита бездейст 7. Остановить двигатель можно, переведя реключатель SA2 в позицию О. Если он в этой вует. Это значит, что при восстановлении напря позиции останется, то схема перестанет работать. жения произойдет самовключение двигателя, что Если же его возвратить в позицию А , то при сра для насосных установок в ряде случаев жела батывании реле АВР включится резервный насос. тельно. Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок 320 На рис. 9.14 показана сравнительно про стая схема АВР. Гораздо сложнее схемы многоступенчатого замещения — типичный случай рассмотрен в примере 10.10. Схемы АВР — их часто называют схема ми автоматического замещения — чрезвы чайно широко распространены в устрой ствах электроснабжения, автоматики, осве тительных установках. Авт ом ат ическое повт орное в к л ю ч е н и е (А П В ) Автоматическое повторное включение линий, пожалуй, самое распространенное автоматическое устройство. Оно может вы полняться с помощью различных техниче ских средств, но независимо от них удов летворяет следующим основным требова ниям: 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 BJ1). Пример 9.16 На рис. 9.15 приведен основной узел АПВ выключателя Q1. Подчеркнем сразу же, что это не полная схема, а т о л ь к о е е ф р а г м е н т , необходимый для иллюстра ции принципа действия. В нормальном режиме выключатель Q1 включен. Его вспомогательный замыкаю щий контакт в цепи 3-4 замкнут, а размы кающий в цепи 3-6 — разомкнут. Конденса тор С1, зарядившийся при включении выключателя (красная стрелка), полностью заряжен. При срабатывании защиты замыкается контакт K1F (синяя стрелка) и включает отключающий электромагнит YA2 привода: выключатель отключается. Его замыкаю щий вспомогательный контакт размыкает ся, а размыкающий замыкается. В ре зультате образуется новая цепь 4-6 (зе леная стрелка). По ней конденсатор разряжается на катушку промежуточного реле К1. Реле срабатывает и по цепи 7-8 включает промежуточный контактор КМ1: выключатель включается (цепь 1-2). Однако возможны два случая, при ко торых схема работает по-разному. 1. П о в р е ж д е н и е у с т о й ч и в о : выключатель, включившийся от действия АПВ, тотчас отключается защитой и боль ше включаться не должен. Иными словами, необходимо обеспечить однократность дей ствия. 2. После отключения от защиты п ов р е ж д е н и е у с т р а н и л о с ь . В этом случае включившийся от действия АПВ выключатель остается включенным, а уст ройство АПВ должно снова подготовиться к следующему действию. Докажем, что эти требования удовлетво ряются, причем с помощью весьма простых средств, выполним упражнение 9.8. Упражнение 9.8 Ответить на вопросы. 1. К аким условиям должны удовлетворять параметры конденсато ра С1 и резистора R11 2. На что указывают стрел ки в обозначении переключателя SA11 3. По ка кой цепи преднамеренно отключают выключа тель? Благодаря чему при преднамеренном от ключении не действует АПВ и верно ли это? 4. По какой цепи преднамеренно включают вы ключатель? Ответы 1. Емкость конденсатора должна быть д статочно велика, чтобы запасенной им энергии хватило для надежного срабатывания реле K I и удерживания его притянутым столько вре- 9.7. Простейшие схемы автоматизации 321 41 Т “Г + КМ1 YA1 8 мени, сколько необходимо для в ключсния вы ключателя. Сопротивление резистора должно быть достаточно велико, чтобы конденсатор полностью заряжался н е м е н е е 15 с. Именно такое боль шое время обеспечивает однократность действия АПВ. Дело в том, что после включения выключа теля от действия АПВ вновь образуется цепь 3-4 заряда конденсатора. Но она будет замкнута всего 1—3 с (уставка реле защ иты), а затем за щита сработает, выключатель отключится и, следовательно, заряд конденсатора прекратится задолго до его полного завершения. А это зна чит, что конденсатор не сможет накопить доста точной энергии для последующего действия АПВ, что и требуется, т. е. будет обеспечена однократ ность включения. Иное дело, если повреждение устранилось. В этом случае защита после повторного вклю чения не сработает, выключатель будет включен долго, благодаря чему конденсатор успеет пол ностью зарядиться. Следовательно, АПВ подго товится к следующему действию. 2. Стрелки указывают на то, что из позиции Включить переключатель возвращается в по зицию Включено, а из позиции Отключить — в позицию Отключено. 3. По цепи 9-10 при этом в цепи 7-8 образу ется разрыв на контактах переключателя SA1, благодаря чему реле К 1 не может включить КМ1. (В поз. Отключено на штриховой ли нии нет жирной точки, а это значит, что контакт переключателя разомкнут.) 4. По цепи 5-8. 10 Рис. 9.15. Автоматическое повторное включение. К примеру 9.16 и упражнению 9.8 Пример 9.17 Примерно такие же результаты получают, используя реле с замыкающим импульсным контактом, что дает возможность обеспечить интервал 5 —7 с между отключением выключа теля и и м п у л ь с о м на его включение. Этот интервал нужен в устройствах АПВ линий, пи тающих контактные сети пригородных желез ных дорог, метрополитенов и т. п., одним сло вом, в условиях, когда наиболее вероятной причиной автоматического отключения является не повреждение сети, а п е р е г р у з к а из-за совпадения пусковых токов нескольких поез дов. За время интервала пусковые схемы поез дов успевают возвратиться в исходное положе ние, а это значит, что повторное включение про исходит прн введенных пусковых резисторах, т. е. когда перегрузка исключена. Еще через несколько секунд замыкается другой контакт реле. Если к этому времени вы ключатель еще включен — значит, он отключился от перегрузки, поэтому схема АПВ подготавли вается к повторению действия. Если же выклю чатель уже отключился — значит, сеть поврежде на: действие АПВ приостанавливается. 322 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Рис. 9.16. Автоматическое повторное включение линии, питающей контактную сеть. К приме ру 9.17 Схема управ ения автоматическим выключа телем QF1, питающим контактную сеть, приве дена на рис. 9.16,л. Диаграмма взаимодействия построена для режима перегрузки (рис. 9.16,6) и при К З (рис. 9.16,в ) . Действие схемы при перегрузке. Итак, в результате возрастания нагрузки (точка 1 на диаграмме) выключатель QF1 отключаете* (точка 2) и питание контактной сети прекра щается (точка 2) . 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 Е цепи 5 включает промежуточный контактор КМ1 (точка 5 ), который, срабатывая (точка б ), по цепи 2 включает электромагнит YA1 привода выключателя. Привод срабатывает (точка 7), включает выключатель (точка 8 ) : питание кон 9.8,'Централизованное управление тактной сети восстанавливается (точка 1 1 ). Импульсный контакт в цепи 5 размыкается, отключает КМ1 (точка 9 ), электромагнит лиша ется питания (точка 1 0 ) , но выключатель остается включенным. Однако реле времени продолжает работать. Через некоторое время замыкается его контакт в цепи 7 и включает репе блокиров ки K B I (точка 12). Репе КВ1 размыкает цепь 4, благодаря чему реле времени возвращается в исходное положение (точка 13) и отклю чает КВ1 (точка 14) . Цикл закончен. Иначе протекает работа схемы прн коротком замыкании (точка 1 ). Вначале, до точки 11, все явления протекают так же, к а к при отключении от перегрузки. Но после включения включателя (точ ка 11) вновь возникает ток К З (точка 1 5), включатель немедленно отключается (точка 17) и отключает контактную сеть (точка 1 8 ). Реле времени КТ1 продолжает работать. Но ко вре мени замыкания контакта -K T I в цепи 7 вспо могательный контакт QFI в цепи б уже зам к нут, так к а к выключатель отключен. Следова тельно, подготовлена цепь б, благодаря чему реле блокировки КВ1 срабатывает (точка 12), отключает К Т 1 (гочка 13) и самоблокируется, т. е. остается включенным. Однако пока реле КВ1 включено, его контакт в цепи 4 репе КТ1 разомкнут, а это значит, что действие *ШВ будет прекращено, что и требуется. Действие АПВ не линий, а трансформато ров, электрических машин, электродвигате лей приводов технологического оборудова ния 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 вклю чать трансформатор нельзя. 9 .8 . Ц ентрализованное управление Централизованное управление механиз мами находит широкое применение; оно выполняется самыми разнообразными сред 323 ствами. Рассмотрим одну 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 централизо ванного управления небольшой поточнотранспортной системой. Ниже приведены о ней краткие сведения Промежуточные реле K 2 I—K40 пуска ме ханизмов (цепи 27, 28) присоединены к контактному полю Е1.а шагового иска теля Е1. Поле Е1.с (цепи 22—25) использо вано для управления промежуточными реле К81—К83 предупредительной сигнализации. К исходной пластине поля Е1.с присоеди нено реле К8 (цепь 21), фиксирующее ис ходное положение искателя. Через поле E l.d регулируется т е м п работы элек тронного реле времени КТ1, контакт ко торого в цепи 6 управляет электромаг нитом шагового искателя YE1. Регулирование темпа дает возможность устанавливать для каждого механизма та кую длительность пускового импульса, которая обеспечивает пуск исправного ме ханизма, но исключаем затяжной пуск. Темп регулируется благодаря тому, что через ту или иную пластину контактного поля E l.d (в зависимости от того, какая длительность импульса необходима для включения конкретного механизма), в цепь заряда в х о д и о г о конденсатора реле времени КТ1* вводится один из резисторов r l - гЗ. Сопротивления их различны, благо даря чему обеспечиваются выдержки вре мени 5 ,1 0 или 15 с соответственно. Поле E l.b использовано для д о з а п у с к а (см. ниже). Для предотвращения случайных за пусков оператор должен выполнить два * Обратите внимание: реле времени — это го товое изделие, поэтому на схеме оно изображено просто прямоугольником. Замедление достигает ся за счет времени, необходимого для заряда конденсатора, находящегося внутри репе. 324 Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок Предупредительная си гн а ли за ц и я v ■^ Е 1 .с Ц. 14- П уск м ехани зм ов Е1. а, У У 31 У У У. У У. У У. У У. К81 К8 I К82 кчо К83 I 1К81 0 ч1 \ К82 \ К83 КЯц-лЗ I (вц.зч) |(вч.зз9 действия: нажать кнопочный выключатель SB1 ’’Сигнал” и SB2 ’’Пуск” или SB3 ”Дозапуск” . Длительность нажатия кнопки выключателя безразлична, так как начинающее реле К5 (цепь 2) срабатывает от (8 Ц .3 6 ) \ К 2 1 КЧО зарядного тока конденсатора CI (200— 300 мкФ ), а заряженный конденсатор постоянный ток не проводит. Следовательно, сколько бы ни держали кнопку нажатой, реле К5 сработает и отпустит. 9.8. Централизованное управление 10 11 12 13 19 18 20 Регулирование темпа движения \к б & .SB 3 17 1В т~ Д о з а пуск | 15 It 325 /6 .7 В ц . 26 ч - Е 1.Ь ------- • ч 1 \ < 41 17 18-32 1 2 *\J 53 Управляемое электронное реле Времени 5с -C Z} E1.CL П гг .г з Юс 15с В... BV. КТ 1 ; и I - ..U А... Поясняю щ ие схе м ы 29 30 31 О ст ановка м е х а н и зм о в E 2 . il 34 33 32 35 Чех Ш Це'х! I I ЦехП Конвейер №2 ■----------- ^ ~ = ^ С №3 V 36 Конвейер№4 I (ц.24) 659 Гм1л |(<4-27) ] 670 I П 1------- 1 г (Вц. 36)]^59К 37 . — 1 П 1 . П ... З а м е т ь т е : это распространенный прием получения импульса независимо от длительности включения. При срабатывании и возврате реле К5 в электромагнит YE1 по цепи, обозначен- г л -1 Ш Рис. 9.17. Централизованное управление механиз мами поточно-транспортной системы. К приме рам 9.19—9.22, которые соответственно иллю стрируют приемы, облегчающие чтение сложных схем, возможность исключения из схемы аппа ратов, замены элементов схем ы . 326 Г лава девятая. Распространенные узлы электроустановок ной синей стрелкой, поступает импульсщетки совершают первый шаг. Реле К8 отпускает и замыкает контакты в цепях 6 и 8. Включившееся реле Кб (цепь 4, зеле ная стрелка) самоблокируется, включает Иллюстрируем реализацию приемов, зна реле КТ1 (цепь 14), размыкает контакт чительно облегчающих чтение сложных в цепи 8 и подаст питание на щетку Е1.а. схем. 1. Приводят поясняющую схему Реле К 7 включиться не может. Поэтому технологического процесса. 2. Из всех импульсы в электромагнит поступают схем, на которые в схеме сделаны ссыл только через контакт реле КТ1 (красная ки, по типу ”В схему .” делают выборки стрелка). и дополняют ими данную схему, чтобы После завершения цикла реле К8 сраба были видны не кусочки цепей, а цепи пол тывает (цепь 2 1 ), его контакт размыкает ностью. 3. Схематически, в упрощенном цепь 6: щетки останавливаются в исход виде, поясняют принцип действия уст ной позиции. ройств, на которые сделаны ссылки по Пуск о т м е н я ю т кнопочным вы типу ”Из схемы . 4. Разделяют схему ключателем SB4 ’’Отмена”, отключая реле на общие и индивидуальные цепи, а общие Кб (цепь 4 ). * цепи разделяют на функциональные части. При отмене щетки могут остаться на Воспользуемся рис. 9.17, чтобы пока любой пластине. Чтобы их привести в ис зать, как все это может быть выполнено. ходную позицию, нужно включить реле К7, 1. Справа, внизу, показана поясняющая а оно по цепи 8 включается автоматически схема технологического потока. Из нее (контакт К8 замкнут, а контакт Кб после явствует, что на предприятии три цеха возврата реле Кб замкнулся). После сраба / - / / / и три конвейера № 2 -4 , причем кон тывания реле К7 щетки передвигаются вейер № 2 находится в цехах / и II, кон с а м о х о д о м , так как импульсы в элек вейер № 3 — в цехах II и III. Следовательно, тромагнит поступают от самопрерывателя сирены НА1 ПАЗ предупреждение Е1 — черные стрелки (самопрерыватель о пуске конвейеров, должны включаться: это контакт с механическим приводом, он а) сразу во всех цехах - общее предупреж размыкается, когда якорь электромагнита дение о предстоящем пуске, что осущест YE1 притягивается, и вновь замыкается при вляется контактом реле К1 по цепи 23; возврате якоря) б) в цехах / и II, причем после того как Д о з а п у с к выполняется кнопоч конвейер № 2 начнет работать, сирена HAI ными выключателями SB1 и SB3. Он от в цехе / отключается, а сирена НА2 в цехе II личается от обычного пуска тем, что пла продолжает работать. Она отключится толь стины, соответствующие уже включенным ко после начала работы конвейера № 3; механизмам, щетки б ы с т р о проходят в) сирена НАЗ включится до начала пуска самоходом (за 1—2 с), а затем переходят конвейера № 3 и отключигся после пуска в нормальный темп. конвейера № 4. Схема централизованной остановки ана 2. В схему сирен введены контакты ре логична. В ней используется другой иска ле К 81—К83, а они включаются через соот тель — Е2. ветствующие пластины контактного поля На рис. 9.17 показано только одно ЕЕ с (цепи 2 2 -2 4 ) . Чтобы все сирены не его контактное поле, а именно Е2.а; включились одновременно, цепи катушек к нему присоединены реле К59-К70. реле 81К—83К разделены диодами. Про 9.8. Централизованное управление следим цепь сирены I1A 2. Ею управляет контакт реле К82, 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. 3. В цепи 11—12 введены контакты реле повторителя датчика скорости B V ... , а под ними дано пояснение, из которого явствует, что в датчике В происходит пре образование значений скорости v в про порциональное 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, отно сящиеся к уже включенным механизмам (что характеризуется замкнутыми контак тами) , щетки проходили самоходом — б ы с т р о . А относящиеся к механиз мам, которые надо еще дозапускать, — в н о р м а л ь н о м темпе. Контакт в це-. пи 37 размыкается при потере механизмом скорости и отключает контактор КМ4 (см. упрощенную схему включения двига теля М 4), осуществляя таким образом защиту и блокировку. 4. В схеме есть: а) о б щ и е ц е п и пуска, дозапуска, регулирования темпа движения; б) и н д и в и д у а л ь н ы е цепи пуска (остановки) механизмов; в) г р у п п о в ы е ц е п и предупредитель ной сигнализации. Рассматривать надо сна чала общие цепи, и только убедившись в том, что они правильны, можно пооче редно переходить к групповым и индиви дуальным цепям. Таких цепей много, но они повторяются, а следовательно, не усложняют принципиальную схему. Важное замечание. Сказанное в п. 4 отнюдь не досужие рассуждения. В уст ройстве телемеханики, например, из че тырех сотен реле только 15—20 являются общими. Среди них 4—6 — основные (осу ществляющие селекцию), а у основных 327 1—2 контакта требуют особого внимания, ибо их нарушение прерывает связь между передающим и приемным пунктами, т. е. полностью выводит устройство из строя. Покажем, как оценивают в о з м о ж н о с т ь и с к л ю ч е н и я из схемы аппа ратов, которые могут показаться лишними. 1. 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 предупредитель ная сигнализация); б) оценить, нет ли ка ких-либо временных зависимостей или осо бых условий, выполнение которых обеспе чивается с помощью реле К1, т. е. устано вить п р и н ц и п и а л ь н у ю в о з м о ж н о с т ь 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 переключателя; г) вы яснить возможность такой замены, т. е. подсчитать, хватит ли контактов SB1; д) если замена возможна, то надо посмот реть, что она за собой повлечет. В данном случае вместо одного провода (от SB1 до катушки К1) придется проложить четыре провода — по два от каждого кон такта. 2. Если исключить промежуточные реле К21—К40 (цепи 27, 28) пуска механизмов, то пусковые импульсы на магнитные пуска тели придется подавать непосредственно через щетки искателя. Это недопустимо по трем причинам: а) изоляция контактного поля не рассчитана на 220 В; б) ток, кото рый могут пропускать щетки искателя, как правило, меньше тока включения маг- Глава девятая. Распространенные узлы электроустановок 328 нитного пускателя; в) цепь управления каждым двигателем защищена своим авто матическим выключателем. Значит, даже при условии достаточно высоких изоляции и коммутационной способности искателя н е л ь з я через его щетки с в я з ы в а т ь цепи управления различных электропри водов. . Пример 9.21 Рассмотрим возможность исключения и объединения контактов. Рассмотрим ре ле К8. Оно должно б ы с т р о срабаты вать, иначе не успеет остановить щетки в исходной позиции. Поэтому естественно стремление наладчиков реле К8 разгру зить, т. е. попытаться объединить контакты в цепях 6 и 8 и исключить контакт в цепи 2. Объединить контакты в цепях 6 и 8 можно, но при условии, что контакты реле Кб в цепях 4 и 8 будут п е р е к л ю ч а ю щ и м и. Это требование вытекает из необхо димости безусловного разделения цепей катушек реле Кб и К7. Исключить (шун тировать) контакт реле К8 в цепи 2 нель зя, так как он предотвращает п а р а з и т н ы й з а р я д конденсатора во время рабочего хода искателя по цепи б (через замкнутые контакты К8, Кб и катуш ку К 5 ). При отсутствии этого контакта реле К5 может ложно срабатывать несколь ко раз, что нарушит рабочий темп движения щеток. Пример 9.22 Покажем, что возможность замены элементов определяется их назначением и условиями работы. 1. Конденсатор С1 должен иметь настоль ко большой зарядный ток, чтобы от него могло сработать реле К5. А так как от дру гих частей схемы конденсатор отделен кон тактами и, кроме того, зашунтирован раз рядным резистором R1, можно не опасать ся побочных явлений, связанных с большой емкостью (200—300 м кФ ). 2. Конденсатор С2 и резистор R 2 входят в искрогасительный контур, поэтому их параметры — емкость и сопротивление — строго определены. 3. Реле Кб и К 7 могут быть любыми, если они имеют подходящее номинальное напряжение и достаточное количество кон тактов. Но реле К8 должно б ы с т р о срабатывать. Поэтому срабатывающее от носительно медленно кодовое реле не го дится. 4. Промежуточные реле пуска (К 2 1 К40) и остановки (К 51—К70) должны иметь изоляцию и коммутационную спо собность, соответствующие цепям управ ления электроприводами, и исполнения, отвечающие условиям среды, в которых реле устанавливаются. Схемы централизованного управления выполняются с помощью многоконтакт ных программных реле времени, релейных или электронных распределителей, чере дующихся импульсов, и т. п. Глава Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи 1 0 .1 . Принципиальные полож ения Ошибки в схемах, которые обнаружи ваются при наладке, устраняют до начала эксплуатации. Но чаще они до поры до времени скрыты Их последствия прояв ляются не сразу и притом обычно в самое неподходящее время. Нужно, например, ввести резерв, а выключатель не включа ется из-за того, что составитель схемы ошибся при выборе сечения проводов, питающих привод (такой случай рассмот рен в примере 8.16). Другой пример: отка зала электрическая защита, так как в опе ративных цепях когда-то перегорел пре дохранитель, но сигнал своевременно не сработал; его ошибочно присоединили к тем же предохранителям, неисправность которых он должен контролировать. Недо статками в схемах, обеспечивающих элек тропитание, дело не ограничивается. Типично возникновение л о ж н ы х цепей, т. е. таких цепей, которые не пре дусмотрены составителем схемы. В ре зультате вместо одного сигнала могут по явиться несколько. Более того, вместо сигнала ’’включено” возникает сигнал ’’отключено” и т. п. Не вдаваясь в детали — они рассмотрены ниже — подчеркнем, что ложные цепи могут иметь место по ряду совершенно различных причин, на пример: а) нарушение изоляции между проводниками различных цепей; б) емкост ные связи, причем они опасны не только в установках переменного тока, но и при постоянном токе; в) перегорание какоголибо предохранителя или незамыкание кон такта. В результате с участка цепи снима ется ф и к с и р о в а н н ы й потенциал ( ’’плюс”, ’’минус” , ’’фаза”, ’’нейтраль”) , а проводник обращается в ш и н к у , по которой проходит ток ложной цепи; г) перераспределение токов и напряже ний между электроприемниками. Напри мер, одна группа ламп оказывается со единенной последовательно с другой, а группы неодинаковы, поэтому одни лампы горят тускло, другие — перего рают. Еше пример: ток в электроприем ник поступает не только по той цепи, ко торая 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 приме ре 10.8). Ошибки другого рода объясняются н ес о г л а с о в а н н о с т ь ю времен дейст вия как отдельных аппаратов, работающих совместно, так и между устройствами в це лом. Причем несогласованность проявляет ся, как правило, не в установившихся ре жимах (тактах), т. е. когда переключения уже завершились, а в п е р е х о д н ы х режимах в процессе переключений. Третья группа ошибок состоит в том, что составитель схемы полагает цикл пере 330 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи ключений завершенным тогда, когда до стигнут заданный оперативный результат, например когда в результате действия АПВ включился выключатель. На самом же деле цикл можно считать законченным только после того, как аппаратура подго товлена к следующему действию. В предыдущих главах уже были пока заны некоторые приемы выявления оши бок в схемах. Здесь будут рассмотрены и систематизированы наиболее распростра ненные ошибки и показаны приемы их выявления. 10.2. Н еудачное располож ение контактов Неудачное расположение контактов в схеме может привести как к ложному соединению рабочих цепей с чужими (ко торые в данном режиме не должны рабо тать) , так и к косвенному размыканию чужих цепей. С о ед и нени я, в ы зы в а ю щ и е лож ны е срабат ы вания На рис. 10.1,с показана оперативная схема (об оперативных схемах см. § 5.1, рис. 5.2) распределительного устройства с двумя системами шин / и //. От шин отходят четырнадцать линий. Каждая ли ния может быть присоединена к той или иной системе с помощью шинных разъеди нителей: 1 — на первую систему, 2 — на вторую. Выключатели: 3 — линейные, 4 шиносоединительный (ШСВ). Синие пря моугольники 5 условно обозначают ком плекты защиты линий. В нашем примере показаны две линии — № 3 и 14. Линия № 3 (и аналогично линии № 1, 2 ,4 -1 3 ) получают питание с первой системы шин, к которой присоединен ввод. Выключа тель линии № 14 выведен в ремонт, он отключен (зачернен) и отсоединен, а ли ния 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 от ключение ШСВ. Схема перевода действия защиты линий, выключатели которых временно выведены из работы, показана на рис. 10,6. Здесь: 6 — отключающие электромагниты приво дов, 7 — кнопочные выключатели ’’Отключить” , 5 — контакты реле защиты, 8 — гнезда разъемов, 9 — шлейф, соединяю щий нижние (по схеме) гнезда с цепью отключения ШСВ, 10 — вилка, штифты которой закорочены. В нашем случае вил ка вставлена в гнезда, относящиеся к ли нии № 14, благодаря чему при срабатыва нии защиты этой линии отключится ШСВ, что и требуется. Цепь отключения показана красной стрелкой. Н е д о с т а т к и с х е м ы : а) оператив ные цепи линии № 14 связаны с цепями ШСВ; б) на отключение действует не толь ко защита (это верно), но и кнопочный выключатель 7 линии № 14, из-за чего при опробовании привода выключателя линии № 14 во время ремонтных работ по л о ж н о й цепи будет ошибочно отключен ШСВ — синяя стрелка; в) если после обрат ного 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 отклю чена 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 дан ном примере 5 и 7) и в прямом направле- 10.2. Неудачное расположение контактов нии (от цепей привода линии к цепям ШСВ), и в обратном, т. е. от цепей ШСВ к цепям привода. Схему легко и с п р а в и т ь . Для этого надо соединители 8 заменить на переключа тели 12 и проложить провод 11 (рис. 10,в ). 331 Рис. 10.1. Ложные цепи через шинку, образую 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 10.4 332 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.2. Ложные цепи, не обнаруженные в про цессе проектирования из-за недостаточно полного изображения схемы. К примеру 10.2 Тогда защита линии № 3 действует толь ко на привод ее выключателя (переключа тель включен вверх, по схеме), а защита линии № 14 —только на привод ШСВ (ру бильник включен вниз). На рис. 10.2,а показаны шины, нор мально питающиеся от мощного ввода № 1. В аварийном режиме питание перево дится на ввод № 2, который а) имеет огра ниченную мощность и б) не может рабо тать параллельно с вводом № 1. Для удов летворения этих условий была составлена схема рис. 10.2,6, действие которой сво дится к следующему. При отключении выключателя Q1 его вспомогательный кон такт по цепи 1-2 отключает выключатель Q4 с помощью отключающего электромаг нита Q4—Y1, чем достигается разгрузка шин. Затем вспомогательный контакт Q4 по цепи 3-4 включает промежуточный кон тактор Q 2-K 1, включающий в свою оче редь выключатель Q2 (не показано). Во избежание включения Q2 кнопочным вы ключателем Q2—SB1 по цепи 5-4 при 10.2. Неудачное расположение контактов в к л ю ч е н н о м выключателе Q1 (что по условию недопустимо) на рис. 10.2,6 стрелкой показана необходимость присо единить кнопочный выключатель Q2—SB1 к цепи отключения Q1. На первый взгляд все верно. Действительно, если при вклю ченном Q1 по ошибке кнопочным выклю чателем Q2—SB1 включают Q2 (цепь 5-4, стрелка 1 на рис. 10.2,в ), то это же дейст вие приводит к отключению Q1 по це пи 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 IV ), из-за которой не удастся снять напряжение с шин. Эта цепь 333 Рис. 10.3. Ложные цепи через шинку, образую щ ую ся' пока общий контакт разомкнут, а инди видуальные контакты замкнуты. К примерам 10.3 и 10.13 возникнет, когда с целью отключения Q1 по в е р н о й цепи 9-6 (стрелка III) на жмут кнопочный выключатель Q1—SB2\ при этом по л о ж н о й цепи 9-4 вклю чится Q2. На рис. 10.3,а дан фрагмент схемы, автоматически обеспечивающей работу двух 334 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.4. Косвенное размыкание чужой цепи, вы зывающее неправильную сигнализацию. К приме ру 10.5 из четырех агрегатов, условно обозначен ных цифрами I -IV . Схема по замыслу ее составителя должна работать следующим образом. В н а ч а л е кнопочными вы ключателями S1—S4 (или с помощью телемеханики) включают два агрегата: 1 и II, или II и III, III и IV , или IV к I (но не / и III и не / / и IV ) . После завершения цикла включения агрегатов, например II и III в цепях включения двух других, в данном примере I (цепь 3-2) и IV (цепь 15-8), размыкаются вспомогательные кон такты П1 к II. З а т е м (т. е. после того как агрегаты уже включены) включают реле К1, подготавливающего схему авто матического ввода резерва. Эта схема дей ствует следующим образом. При отключе нии одного из работавших агрегатов, на пример III, в цепи 3-2 замыкается его вспомогательный контакт и автоматически включает агрегат I. Иными словами, агре гат I замещает III. Ill—I. II—IV, IV -II. Казалось бы, все верно, но это прежде временный вывод: надо еще проверить, не содержит ли схема ложных цепей. С этой целью поступают следующим образом. 1-й ш а г. С первой по порядку опера ции — в данном случае с включения агрега та I 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 л о ж ны х цели - плюс-1-4; плюс-1-6; плюс-1-8 —зеленые стрелки. 2-й ш а г . Проверяют, не замкнуты ли ложные цепи. Для этого нужно определить, в каком состоянии находятся входящие в них контакты. В данном случае контак ты I—IV замкнуты (так как ни один агре гат еще не включен), а контакт К1 по условию еще разомкнут 3-й ш а г . Делают вывод: схема не го дится — вместо одного агрегата I включа ются все четыре. 4-й ш а г . Оценивают, в чем состоит недостаток схемы. Он состоит в том, что контакт К1 находится не на своем месте. Дело в том, что до тех пор пока он разомк нут, между цепями разных агрегатов обра зовалась "шинка” . 5-й ш а г . Надо исправить этот недо статок, что может быть выполнено двумя способами: а) при наличии одного контак та К1 в цепи 3-2, 1-4, 11-6, 15-8 нужно ввести диоды VI, V2 ... (рис. 10.3,6); б) в каждую из цепей ввести по контак ту К1 — рис. 10.3,в. 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 иллю стрирует причины образования ложных це 10.3. Перераспределение напряжений и токов пей через шинку и показывает, как ложные цепи устранить. Но отсутствие ложных цепей отнюдь не означает, что схема пра вильна Чтобы сделать такой вывод, необ ходимо проверить согласование времен, требующихся на переключения. К этому вопросу мы еще возвратимся в § 10.4, рассматривая пример 10.12. К освенное р азм ы кание чуж их ц еп ей Рассмотрим примеры косвенного раз мыкания чужих цепей в процессе текущих переключений. Пример 10.4 На рис. 10.1,а и б контакты 5 принад лежат промежуточному реле или реле вре мени 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 вы ключателя. Но это равносильно отключе нию защиты. Пример 10.5 На рис. 10.4,а показана схема сигнали зации о переводе подстанции на автомати ку. В нормальном режиме включены: об щий выключатель SA1 (с его помощью можно одним действием снять всю под станцию с автоматики); индивидуальные выключатели S1—S20. Через них получают питание катушки реле К1—К20 соответст 335 венно, каждое из которых определяет ре жим управления линии или агрегата. Если все линии и агрегаты переведены на автоматику, то контакты реле К1—К20 (цепи 4-5) разомкнуты. Следовательно, общее реле К 30 включено, а лампа HL1 не горит (точнее, горит очень тускло). Достаточно, однако, ’’снять с автомати ки” любую линию (агрегат), чтобы ка тушка реле КЗО оказалась закороченной. При этом реле КЗО возвратится (отпу стит), а лампа HL1 загорится ярко. Через контакты реле КЗО на пункт централизо ванного управления будет передан сигнал. Таким образом, горящая лампа сигнали зирует перевод хотя бы одной линии (агре гата) на местное управление. Если же лампа гогашена — это значит, что подстан ция полностью работает в автоматическом режиме. Однако п о л н о е с н я т и е с автома тики выключателем SA1 приводит к непра вильной сигнализации, так как этот выклю чатель кроме отключения катушек К1—К20 (что требуется) ложно отключает и лам пу HL1, что недопустимо. Исправить схему можно, например, следующим образом: в цепь катушки КЗО нужно вместо лам пы HL1 ввести резистор R 1, а лампу при соединить через размыкающий контакт КЗО до выключателя SAJ — см. цепь 1 на рис. 10.4,6. 10.3. П ерераспределение напряжений и ток ов Распространенными и очень важными элементами схем являются резисторы. С помощью резисторов ограничивают ток, вводя резистор в цепь лампы, если ее но минальное напряжение ниже напряжения сети. С помощью резисторов ускоряют сраба тывание реле путем уменьшения постоян ной времени цепи (см. пример 7.16). 336 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи 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 полупроводнико вых приборов и т. д. Резисторы широко ис пользуют в измерительной технике. Одна ко в ряде случаев применение такого простого и ’’безобидного” элемента, как резистор, может обернут/ься в высшей сте пени опасными последствиями. Докажем это на двух примерах. На рис. 10.5,а показана схема включе ния лампы Н1 и поворотного сигнала Е1, встроенного в мнемоническую схему (ра бота поворотного сигнала рассмотрена в примере 9.9). Лампа Н1 горит, если мас ляный (электромагнитный, вакуумный) ыключатель Q1 отключен и, следователь но, свечение лампы является сигналом, разрешающим манипулировать разъедините лями, ограждающими выключатель. Для экономии вспомогательных контактов вы ключателя лампа (цепь 1-2) и одна из кату шек поворотного сигнала (цепь 1-4) вклю чены через один и тот же размыкающий контакт. В схеме на рис. 10.5,а все верно: стрелка I указывает направление тока в лампе стрелка II — в левой катушке Е1 (выключатель Q1 отключен), стрелка III — в правой (выключатель включен). Но для уменьшения размеров прибора параметры катушек изменили, что потре бовало введения в их цепь добавочного резистора R1 (рис. 10.5,6), и тотчас обра зовалась л о ж н а я цепь —зеленая стрел ка, из-за которой указатель поворотного сигнала Е2 занял н е й т р а л ь н о е поло жение, а лампа засветилась неполным на калом. Причина образования ложной цепи за ключается в п е р е р а с п р е д е л е н и и токов вследствие того, что последовательно с правой катушкой оказалось введенным 0.3. Перераспределение напряжений и токов 337 JR Сброс r.i ;г т Т"Л \R1 [jR3 IJT 2 I м \К 1 \ к 2 \ К З \^ К Ь\.К 5-\К 20 Выбор S1 Г Щетка А А А КЗ К1 мн | К2 К1 К5 КЧ-Ц - к 20 ( £ , Н1 . К20 )нго .2 сопротивление рс зистора. Падение напряже ния на нем оказалось достаточным для создания в левой катушке тока, с о и з м е р и м о г о со значением рабочего тока. Но ложное свечение лампы разрешает мани пулировать разъединителями при включен ном выключателе, что крайне опасно. В аналогичных случаях путем простей ших расчетов надо проверять значения то ков, ответвляющихся в ложные цепи, оценивать последствия и, если необходимо, то предотвращать их, например путем введения в схему диода VI (рис. 10.5,в ). На рис. 10.6 изображены: переключа тель S1, щетка которого, перемещаясь, может поочередно включать реле К 1—К 20; их контакты входят в цепи сигнальных ламп Н 1—Н20\ контакт Выбор, который замыкается в соответствии с заданием и включает соответствующие реле; контакт Рис. 10.6. Потеря сигналов из-за введения в цепь самоблокировки нескольких сигнальных реле общего резистора. К примеру 10.7 Сброс, размыкающий на мгновение цепи самоблокировки реле перед началом прие ма новой серии сигналов. Для экономии электроэнергии в цепи самоблокировки реле введены резисторы R 1 R20. Схема работает правильно. Затем с целью экономии заменили 20 индиви дуальных резисторов R 1—R20 одним об щим резистором R30 (см. рисунок свер ху) . В результате произошло следующее (рассматривается случай приема всех 20 сигналов): включилась лампа H I, за тем 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 включенны ми только две лампы —H I 9 и Н20. Причина этого недопустимого явления состоит в том, что при включении каждого следующего реле ток в общем резисторе 338 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.7. Искусственное перераспределение гоков, протекающих через параллельно работающие предохранители. К примеру 10.8 R30 увеличивается. Следовательно, увели чивается падение напряжения Ur в его со противления, а напряжение в цепи само блокировки Ucб уменьшается, так как оно равно разности между напряжением питания U и падением напряжения на рези сторе. При включении четырех реле (в на шем примере) и с$ настолько снижается, что сработавшие ранее реле возвращаются (отпускают): соответствующие им лампы гаснут. Затем все повторяется в той же по следовательности. Что же нужно сделать? Нужно подсчи тать, для скольких реле можно применять общий резистор, либо, и это правильнее, применить реле с двухобмоточными ка тушками: ’’сильнсГй” для включения реле и ’’слабой” — с большим сопротивлением — для самоблокировки. В примерах 10.6 и 10.7 перераспределе ние токов вредно. Следующий пример по казывает, как преднамеренное перераспре деление токов с помощью резисторов не обходимо для предотвращения поврежде ния контактов и перегорания предохрани телей. На рис. 10.7,а показан фрагмент схемы управления двигателем Ml привода разъединителя. Двигатель может управляться со щита или с диспетчерского пункта При управ лении со щита промежуточный контактор КМ1 включают кнопочным выключателем 10.4. Несогласованность времен действия SB1 (стрелка I) . Затем КМ1 самоблоки руется (стрелка II) и включает двигатель (стрелка III) . Когда процесс включения завершается, конечный выключатель SQJ автоматически отключает контактор. О б р а т и т е в н и м а н и е : двигатель получает питание только через предохрани тель F2 с плавкой вставкой на 15 А, это правильно. При управлении с диспетчерского пункта контактор КМ1 включается при срабатыва нии реле К1 (стрелка IV ) через предохрани тель F1 с плавкой вставкой на 1 А — зто верно. Но двигатель получает питание по д в у м цепям. Одна из них правильна (стрелка III) , а другая - л о ж н а (стрел ка V ). По ложной цепи двигатель пита ется через предохранитель F 1 ; последний перегорает от пускового тока, который для него слишком велик. Чтобы исправить схему, нужно ввести в нее резистор R1 (рис. 10.7,6). Его со противление в несколько ом не помешает уверенному срабатыванию контактора КМ1, но направит ток в электродвигатель в ос новном через предохранитель F2 со встав кой на 15 А, разгрузив таким образом предохранитель F1. 1 0 .4 . Н есогласованность врем ен действия В эксплуатационной практике прихо дится сталкиваться с неполадками, проис ходящими: а) в пределах о т д е л ь н ы х с х е м из-за того, что какой-либо аппарат не успевает срабатывать или срабатывает больше раз, чем требуется; б) с неполад ками, причинами которых являются несо гласованность времени действия у с т р о й с т в в ц е л о м , например уст ройств автоматики и телемеханики, устройств автоматики с электрической защитой и т. п. Несколько примеров рас смотрены в предыдущих главах. Дополним их и систематизируем. 339 Несогласованность времен действия в пределах схемы, приводящая к отказам, иллюстрирует пример 10.9. Одной из причин повреждения обмотки электродвигателя, защищенного предохра нителями, является неполнофазный режим, который образуется при перегорании одно го предохранителя. При этом возникает перегрузка: электродвигатель отключает тепловая защита. Есть, однако, и другие способы защиты. Один из них иллюстри рует рис. 10.8,а, где F1 — предохранители, КМ1 — магнитный пускатель, M l — электро двигатель, К1 — реле, включенное между ’’землей” и нейтральной точкой N обмоток электродвигателя, SB1 и SB2 — кнопочные выключатели ’’Стоп” и ’’Пуск” соответст венно. При исправных предохранителях потен циал нейтральной точки N практически ра вен потенциалу ’’земли” . Следовательно, через катушку реле К1 ток не проходит, а его контакт в цепи катушки магнитного пускателя KM I замкнут это правильно. Если же в одной из фаз предохранитель перегорит, то потенциал точки N станет равным половине линейного напряжения, так как обмотки двух исправных фаз электродвигателя образуют делитель на пряжения Это отчетливо видно на схеме и векторной диаграмме (рис. 10.8,в ) . В результате реле К1 сработает, его кон такт разомкнет цепь катушки КМ1, дви гатель отключится и больше включиться не сможет, так как контакт самоблоки ровки КМ1 разомкнется и останется ра зомкнутым. Именно так должна действо вать схема по идее ее составителя. Но бывает, что двигатель не удается включить, так как в процессе пуска л о жн о срабатывает реле К1 (ложно потому, 340 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.8. Ложное отключение электродвигателя из-за несогласованности времени срабатывания реле неполнофазного режима с разбросом во вре мени замыкания контактов цепи статора. К при меру 10.9 что предохранители исправны). Причина его срабатывания состоит в неодновременности 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 мож но исправить одним из трех способов: очень тщательно отрегулировать контакты КМ1, но это нереально; замедлить сраба тывание реле К1 - сложно; просто пере нести контакт К1 в цепь самоблокировки, как показано на рис. 10.8,6. В этом случае, если реле К1 в процессе пуска даже ’’дер нется”, оно не сорвет пуск, так как в это время контакт SB2 будет еще замкнут. Несогласованность времен действия меж ду схемами и устройствами в целом, вызы вающую липшие переключения, иллюстри руют примеры 10.10 и 10.11. На рис. 10.9,а дан пример сложной си стемы резервирования питания потребите лей. Трансформаторы 77 и Т2 через кон такторы К1 и К2 питают нагрузки / х и / 2, присоединенные к основным шинам I и II. Часть более ответственных потребителей / 3 питается с шин III от одного трансформато ра, например от 77. Если он отключается, то нагрузка переводится на другой транс форматор, в данном случае на Т2. Самые ответственные потребители нормально пи таются с шин I V переменным током, а при его исчезновении переключаются на акку муляторную батарею GB. Если времена действия схем управления контакторами К 1—К6 не согласованы, то могут иметь место несвоевременные пере ключения (например, недопустимое парал лельное соединение обоих трансформато ров — они питаются от различных источни ков) или же лишние переключения (отклю 10.4. Несогласованность времен действия чается К5 и включается Кб, затем отклю чается КЗ и включается К 4 ), и так как питание переменным током вновь восста новлено, то отключается Кб и включает ся К5. Ясно, что первые два и последние два переключения были лишними. Диаграмма на рис. 10.9,6 показывает один из вариантов правильного согласова ния времен. В и с х о д н о м состоянии схемы включены K l, К2, КЗ и К5, отклю чены К4 и Кб. При отключении трансфор матора 77 (точка 0) отключаются К1 (7) и К З ( 2 ) , включается К4 (5 ). Контакторы К5 и Кб остаются в прежнем положении. Через некоторое время (4) возникает при чина, вследствие которой отключается трансформатор Т2. При этом отключаются К2 (5 ), К4 (6) и К5 (7 ), но включается Кб (5 ). Затем появляется напряжение на трансформаторе Т2 (9) , включаются К2 (10) и К4 (1 1 ), отключается Кб (12), включается КЗ (13). Следует подчеркнуть необходимость проверки подобных схем на в с е в о з м о ж н ы е в а р и а н т ы питания. Дело в том, что известен ряд примеров, когда прямое замещение происходит правильно, но после восстановления питания по основ ным вводам схема не может самостоятель но перейти в нормальное рабочее состоя ние. В простейшем случае, например, маг нитные пускатели, управляемые самовозчращающимися кнопочными выключателя ми, даже при кратковременном перерыве питания отключаются и затем не могут включиться вновь без вмешательства извне. Иллюстрируем последствия несогласован гости времен действия телемеханики и двух приводов разъединителей. На рис. 10.10 показана схема управления двумя разъеди 341 нителями, которые по условиям электро снабжения можно и целесообразно вклю чать одним действием. Приводы разъединителей имеют: элек тродвигатели M l и М2, переключающие вспомогательные контакты SQ1 и SQ2, конечные выключатели SQ3 и SQ4 соответ ственно. Диспетчер о д н о в р е м е н н о вклю чает оба разъединителя. При этом замыка ются контакты индивидуальных реле К1 и К2 телеуправления разъединителями и контакт общего реле включения К10. Общее реле отключения К20 остается от ключенным. Образуются правильные це пи 1-3-2 и 1-11-6 (красные стрелки / и II) , по которым включаются промежуточные контакторы КМ1 и КМ2 соответственно. Затем они самоблокируются (цепи 1-7-2 и 1-15-6 — стрелки III и I V ) , а также вклю чаются электродвигатели M l и М2 (це пи 1-9-4 и 1-17-8 — стрелки V и V I). Скорости переключения разъединителей н е м н о г о о т л и ч н ы 1. Пусть,напри мер, первый разъединитель уже включил ся, а включение второго еще завер шается. Это значит, что на участке схемы 5-2 вспомогательный контакт SQ1 уже замкнут, а на участке 13-6 контакт SQ2 тоже м ож е т б ы т ь замкнут. Конечный выклю чатель SQ3 на участке 7-2 уже разомкнут, а конечный выключатель SQ4 на участке 15-6 еще замкнут. Из-за зтого 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 явле ние примет характер ’’качаний” , которые очень опасны. 1 Кинематическая схема привода разъедини теля приведена вы ш е на рис. 8.5. 342 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10 9. Согласование времен действия контакторов в схеме многоступенчатого замещения. К примеру 10.10 Иллюстрируем последствия несогласован ности продолжительности работы привода разъединителя (7—8 с) и устройства телесигнализации (3—4 с). Так, если привести устройство телесигнализации в действие в начале переключения разъединителя, то диспетчером будет принят неверный сиг нал, поскольку цикл его передачи закон чится 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 завер шения переключения. Именно такое согла сование времен правильно. ---------------------------------Примею 10.13 Выше (см. пример 10.3, рис. 10.3) рас сматривалась схема замещения четырех агрегатов. Без согласования времен отклю чения агрегатов I и III {II и IV ) схема не может работать правильно. По идее соста вителя схемы, после отключения агрега та I по цепи 11-6 должен включиться агре гат III. На самом же деле, так как вклю чение происходит не сразу, его вспомога тельный контакт в цепи 3-2 остается не которое время амкнутым. Поэтому на чинает включаться агрегат I. Размыкание его вспомогательного контакта в цепи 11-6 может сорвать включение агрегата III. Следовательно, схема неустойчива: могут включиться агрегаты I или III и оба вместе. Оба агрегата могут остаться отключенны ми, не исключены качания. Чтобы исправить схему, нужно ввести в нее надлежащим образом элемент вре- 10.5. ерегоранне предохранителей, нарушения контактов 3 11 5 13 343 15 17 kzo Ложно Y s К10 К1 \ \ K l\ К2 tF-\ jКМ1 } Л SQ_1 SQ_1 \ КМ1 "лё [ s Q J S Q2 f КМ1 т\ j) . КМ2 sq zl sq4- длк, М1 \ KMZ MZ /Г KMZ — o- мени. Читателям рекомендуется, прочитав этот параграф, еще раз обратиться к § 7.2 и 7.4, чтобы вспомнить, как зто делается. Рис. 10.10. Ложные цепи из-за различия скоро стей работы приводов разъединителей. К при меру 10.11 10.5. П ерегорание предохранителей, наруш ения контактов щите с помощью п гм п Ш —НЗ соответствен но, например у дежурного диспетчера, и на щите дублере (лампы Н 4 -Н 6 ), напри мер у старшего в смене диспетчера. При перегорании предохранителя F1 кроме правильных цепей ламп H i и НЗ (предполагается, что первый и третий объек ты включены, а второй отключен) образу ются ложные цепи, в результате которых свечение ламп Н2 и Н5 будет заметно. Если же лампы находятся под цветными линзами (колпачками), как обычно бы вает, то диспетчер даже не обратит внима ние на неполный накал. Правильные цепи на рисунке отмечены красными стрелками, ложные — зелены ми. Эквивалентная схема приведена на рис. 10.11,6. Исправить схему легко: надо объединить предохранители F l и F2, как показано на рис. 10.11,я снизу. К ложным срабатываниям и неправиль ной сигнализации могут привести не только замыкания, не предусмотренные проектом. Не меиее опасные последствия могут иметь р а з р ы в ы цепей как из-за пере горания предохранителей, так и из-за раз мыкания или незамыкания контактов в ре жимах, когда они должны быть замкнуты. На рис. 10.11,я дана схема сигнализации трех объектов (положение которых харак теризуется контактами S1—S3) на основном 344 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.11. Неправильная сигнализация по лож ным цепям из-за перегорания предохранителя. К примеру 10.14 Перегорание предохранителя F1 или F2 (рис. 10.12) в цепи однофазного трансфор матора напряжения TV] воспринимается схемой как исчезновение напряжения на вводе 1, вызывает возврат (отпускание) реле К1, 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 предохра нителей производится следующим спосо бом: предполагают, что перегорел один предохранитель, в то время как остальные исправны, и оценивают, к каким последст виям зто приводит в о в с е х ч а с т я х с х е м ы , в том числе и в тех, которые питаются от исправных предохранителей. Поступая аналогичным образом, по очере ди обходят все предохранители. Важное замечание. Проверка предохра нителей на перегорание производится соста вителями схем сравнительно часто, хотя и не всегда полно, так как иногда проверяют лишь те цепи, в которых предохранители 10.6. Ложные цепи при замыканиях иа "землю” и между проводниками предполагают перегоревшими, не учитывая, что при этом могут переключиться контак ты реле, возвратившихся (отпустивших) из-за перегорания предохранителей в дру гих цепях, где предохранители исправны. Однако проверку на незамыкание кон тактов обычно опускают. Насколько важ на такая проверка, читатели могут убе диться, возвратившись к рассмотренному выше примеру (см. рис. 8.13,в ). 1 0 .6 . Л ож ны е цепи при замы кании на ’’зем л ю ” и м е ж д у проводникам и разны х цепей В любой электроустановке применяется глубоко продуманное сочетание проводни ков и изоляции. Без проводников нельзя подвести ток к электроприемникам, без изоляции нельзя ни направить электро энергию по нужным путям, ни выключить ток. При нарушениях изоляции преду смотренные составителем схемы зависимо сти изменяются — образуются л о ж н ы е цепи. Это справедливо для цепей любого рода тока: постоянного, переменного, пуль сирующего и др. Но есть явления, характерные только для цепей переменного тока, так как перемен ный ток проходит через емкость между жилами кабелей и между жилами и ’’зем лей” . И есть явления, характерные только для цепей постоянного (и вообще одно направленного) тока. Чело в том, что по стоянный ток, как следует из школьного курса физики, через емкость не проходит, но зто справедливо только для установив шегося режима, т. е. когда емкость уже за ряжена. А в процессе заряда (разряда) ток через емкость проходит и при стече нии неблагоприятных условий может ока заться опасным. Одним словом, ложные цепи могут возникать в одних случаях при нарушении изоляции, а в других — при исправной изоляции. Рассмотрим эти слож ные вопросы на нескольких примерах. 345 Н аруш ения и золяции Иллюстрируем возникновение ложных цепей при двойных замыканиях на землю (рис. 10.13). Здесь SB1 и SB2 —кнопочные выключатели ’’Стоп” и ”Пуск” соответст венно: YA1 и YA2 — отключающий и вклю чающий электромагниты привода выключа теля; КМ1 — промежуточный контактор включения; К1 — контакт, при замыкании которого приходит в действие устройство АПВ S ] ; его выходное реле обозначено К1. Места нарушения изоляции отмечены циф рами I—VI. Допустим, ’’плюс” заземлен ( V ). Это не опасно. Но если произойдет е щ е о д н о заземление, образуются ложные цепи. Рас смотрим и оценим типичные случаи. Ложное отключение через нарушение изо ляции / и тем более ложное включение через нарушения изоляции VI и III (крас ные стрелки) маловероятно, так как элек тромагниты YA1 и YA2 требуют больших токов (примерно 5 и 100 А соответствен но) . Однако на YA1 и YA2 действуют кон такты более чувствительных аппаратов, на пример промежуточный контактор КМ1, для срабатывания которого достаточно до ли ампера. Таким образом, нарушение изоляции II (зеленая стрелка) способно вызвать ложное включение. Оно еще более вероятно при нарушении изоляции IV (синяя стрелка) в цепи промежуточного реле К1 автоматического повторного вклю чения, требующего нескольких миллиам пер. В силу весьма малого времени сраба тывания приводов (доли секунды) и реле (несколько миллисекунд) даже кратко временные замыкания на землю чрезвы чайно опасны. Учитывая, что одновременное заземле ние в двух местах маловероятно, ограни 346 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.12. Неправильное действие АВР из-за перегорания предохранителя. К примеру 10.15 Рис. 10.13. Ложные цепи при двойных замыканиях на землю. К примеру 10.16 чиваются непрерывным контролем состоя ния изоляции. При возникновении первого по времени замыкания возникает сигнал, что дает возможность устранить это повреж дение, не дожидаясь второго замыкания. Не вдаваясь в подробности, отметим, что некоторые устройства контроля изоляции сами требуют заземления. И хотя зто зазем ление осуществляется через резистор, имею щий большое сопротивление, — зто зазем ление вредно, так как "способствует” об разованию ложных цепей. Сравнительно недавно считалось, что одно замыкание на землю не может при вести к образованию ложной цепи. Однако когда на электростанциях и подстанциях появилась разветвленная сеть контрольных кабелей, суммарная емкость которых изме ряется единицами и даже десятками микро фарад, возникли условия для образования ложных цепей при одном замыкании на землю. Их причина — переходные процессы перезаряда емкостей кабелей. Дело усугу билось тем обстоятельством, что стали применяться реле с малыми токами сра батывания и весьма быстродействующие. Поясним суть явлений при одном за землении в цепях п о с т о я н н о г о т о к а . На рис. 10.14,я представлена экви валентная схема, где емкости кабелей, присоединенных к плюсу и минусу, соот ветственно обозначены С+ и С _ . При пода че напряжения на схему емкости заряжа ются током / 1 , накапливая энергию. При замыкании катушки К1 на землю (рис. 10.14,6) через нее проходит импульс, слагающийся из двух токов /2 и /3 (кон денсатор С+ дозаряжается до напряжения U током /2, конденсатор С_ разряжается то ком г'з). Как видно из рисунка, оба тока в катушке реле с к л а д ы в а ю т с я , что может привести к ложному срабатыванию. Подробно этот вопрос с примерами рас чета рассмотрен в [6]. Здесь же обратим внимание на то, что опасность ложного срабатывания резко возрастает с повыше нием напряжения оперативного тока. Это объясняется тем, что энергия, запасенная емкостью, пропорциональна к в а д р а т у 10.6. Ложные цепи при замыканиях на ’’землю” и между проводниками напряжения. Иными словами, при удвое нии (утроении) напряжения запасенная энергия (а именно ее значение определяет вероятность ложного срабатывания) увели чивается в 4 (9) раз соответственно. Е м ко ст ны е с в я з и Рассмотрим условия, при которых в це пях п е р е м е н н о г о тока образуются ложные цепи через емкостные связи между жилами кабелей, а также между жилами и землей. Заметим предварительно, что: а) со противление изоляции весьма велико и его не принимают во внимание; б) емкость значительна; между двумя жилами и между жилой и землей она примерно одинакова. Например, для кабеля марки АКВРБ емко сти соответственно равны 0,1 и 0,08 мкФ/км. Начнем рассмотрение существа вопроса с конструктивной схемы трехжильного ка беля (рис. 10.15,я ). На нем видны жи лы 1—3, оболочка (земля) и шесть емко стей: Ci 2 , Ci з и С3 1 — зто емкости между жилами, С 1 з, С23 и С3з — емкости между жилами и землей. На рис. 10.15,6 эта конструктивн а схема развернута, т. е. изобра жена так, как в электрической схеме. На рис. 10.15,в показана схема управле ния двумя реле К1 ■и К2 с помощью двух 347 Рис. 10.14. Ложные цепи в цепях постоянного тока при одном замыкании на землю. К приме ру 10.17 выключателей SB1 и SB2. Один из них, в нашем примере выключатель SB1, замк нут. При этом образуется правильная цепь (ток /1 — красная стрелка) через прямой провод / 1 , катушку реле К1 и обратный провод /3 и л о ж н ы е цепи через катуш к у реле К2. По одной из них через емкость между жилами 1\ и /2 проходит ток /2 (зеленая стрелка), а по другой — через емкости между жилами и землей проходит ток /3 (синяя стрелка) В зависимости от значений емкостей воз можны три случая: а) емкостные токи не сравненно меньше рабочих токов: ложная цепь хотя и существует, но она безопасна; б) емкостный ток больше тока срабатыва ния реле — реле ложно сработает; в) ем костный ток меньше тока срабатывания, но больше тока возврата. Значит, реле, верно сработавшее при замыкании цепи, з а л и п н е т , т. е. после размыкания вы ключателя, с помощью которого реле было включено, не возвратится (не отпустит). Отсюда следуют расчетные зависимости: а) реле не сработает, если Сэкв < Сср; 348 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи Рис. 10.15. Ложные цепи через емкостные связи между жилами кабеля и между жилами и зем лей. К примеру 10.18 б) реле ложно сработает, если Сэкв > > ССр; в) реле залипнет, если Сэкв > Сзл; здесь Сэкв — эквивалентная емкость; Сср — емкость, через которую реле сраба тывает; ^зл — емкость, через которую сработавшее ранее реле залипает. Эквивалентная емкость с достаточной для прикидочного расчета точностью [8] может быть определена из выражения ^ э к в - Ю к,ж {п ~ 1) + Ок,з1 h где Сжж — удельная емкость между жи лами, мкФ /км; Сж>з - удельная емкость между жилой и землей, мкФ /км; / —длина кабеля, км; п - число одновременно рабо тающих жил кабеля с одним общим про водом. Значения Сср и Сзл о п р е д е л я ю т экспериментально. Определить: а) длину кабеля 1\ марки АКВРБ (Сж ж = 0,1 мкФ /км; Сжз = = 0,08 мкФ /км) при которой реле ложно срабатывает, если одновременно включены п - 6 жил, Сср = 0,2 мкФ; б) длину 1г , при которой реле залипает, Сзл = 0,09 мкФ. 10.7. Причины ошибок в схемах Р е ш е н и е. а) По условию Сср =СЭКВ = = Ю к,ж (и —О + Ок,з]^1- Подставляя дан ные примера, имеем 0,2 = (0,1 -5 + 0,08) / j , откуда /1 ~ 350 м. 6) = Сэкв - [Сж>ж (и— 1) + Сж /2, откуда /2 =0,09:0,58 « 4 5 5 м. Как видно из приведенного примера, лимитирующим является залипание. Ложные срабатывания через емкостные связи, когда они впервые обнаружились, оказались полной неожиданностью. До это го времени считалось, что мцогопроводная сигнализация по кабельным линиям благо даря их высокой изоляции является самой надежной; емкость просто не принимали во внимание. Но применение многопровод ных схем с общим проводом по типу схемы на рис. 10.15,в неизбежно. Однако отсюда вовсе не следует, что в этих схемах обяза тельно будут возникать ложные цепи, так как есть достаточно надежные приемы для их предотвращения. Один из них — пита ние 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, приме нять перечисленные способы нельзя. Так, например, уменьшение напряжения пита ния уменьшает емкостные токи, — это хо рошо, 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 об щем обратном проводе, а это вредно. Действительно, в общем проводе рабочие токи суммируются. В результате могут возникнуть недопустимые явления, анало гичные рассмотренным в примере 10.7. 349 Одним словом, при чтении схем нужны расчеты. Многие из них базируются на ос новных законах электротехники и не вы зывают затруднений. Но простота и лег кость расчетов отнюдь не дают оснований считать их лишними. 10.7. П ричины о ш и б о к в сх ем ах 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 —неразрыв но связаны. И, тем не менее, в этой главе рассматриваются вопросы непосредственно связанные к ак с проектированием новых схем, так и с внесением изменений в суще ствующие схемы. Дело в том, что как при проектировании, так и при внесении изме нений, иногда допускают ошибки, причем они типичны. Поэтому следует обратить на них внимание, что и сделано ниже. Было также заострено внимание читате лей на том, что схема (чертеж) и электро установка — это далеко не одно и то же и что в книге, когда говорится о схеме, всегда подразумевается не собственно изо бражение, а то, что изображено. Безусловно очевидно, что электроуста новка должна работать, т. е. выполнять возложенные на нее функции, быть долго вечной 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 т о л ь к о п о л ь з у ю т с я электроустановками (и отождествляют их со схемами) такие оценки вполне естественны. Но специа лист 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, 350 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи а в том, что одна электроустановка хорошо смонтирована, налажена, отрегулирована и систематически обслуживается, т. е. не укоснительно выполняются требования ПУЭ. Другая — смонтирована кое-как, не налажена, а эксплуатация поручена недо статочно квалифицированному персоналу. Рассмотрим еще один пример: по одной и той же схеме тщательно смонтированы две электроустановки. Одна из них рабо тает хорошо, а другую не удается нала дить. Почему же схема для одной элек троустановки хороша, а для другой не удовлетворительна? Дело в том, что элек троустановки выполнены на р а з н о й аппаратной базе одна, например, на теле фонных реле, а другая — на кодовых. Схему же составляют не вообще, на все случаи жизни, а для конкретных условий, в данном случае, и с х о д я и з с в о й с т в телефонных р е л е , но не кодо вых. 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 да вать отказы, например, после ремонта какого-либо ее элемента. Так, в приме ре 8.6 описано нарушение работы двига тельного привода разъединителя из-за того, что во время ремонта были перекрещены выводы одной из двух обмоток возбужде ния. В результате получился н е т о т двигатель, для которого была составлена схема. Аналогичные явления могут иметь место при замене электрооборудования новым. Например, когда истек срок службы при вода масляного выключателя, привод был заменен новым, подходящим во всех от ношениях, но с другой кинематикой, а она потребовала другой регулировки вспомо гательных контактов. Привод работал хо рошо. Поэтому эксплуатационный персонал не обратил внимания на то, что после от ключения выключателя отключающий элек тромагнит 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 явля ются следствием внесения в схему какихлибо дополнительных элементов (контак тов, резисторов, конденсаторов) или исключения элементов, которые принимают за лишние. Эти изменения вносят для ре шения ч а с т н ы х задач (понадобился, например, дополнительный сигнал, или же лают упростить схему), а в результате мо гут нарушиться о с н о в н ы е зависимо сти. Простейший пример 10.7 приведен в этой же главе. Рассмотренных примеров достаточно, чтобы сделать следующий вывод: при лю бой замене оборудования, а также при введении в схему или исключении из нее какого-либо элемента, не предусмотренного составителем схемы ее необходимо са мым тщательным образом проверить, исхо дя из новых условий. Распространенная ошибка — составление схемы без учета реальных условий работы электроустановки. В результате появляются практически невыполнимые решения; ти пичные примеры приведены и подробно рассмотрены в § 8.2. Здесь же обратим внимание на особенно опасные ошибки, в результате которых электрическая зашита, предусмотренная ПУЭ, выполнена только ф о р м а л ь н о , 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 огра ничено сопротивлением трансформатора, из-за чего ток, проходящий через катушку защитного токового реле при КЗ (88 А) 10.7. Причины ошибок в схемах меньше уставки реле (100 А ), заданной составителем схемы. В других случаях, иэ-эа того, что не про верено согласование параметров взаимо действующих аппаратов, возможны отказы, так к ак не хватает времени для выполнения заданных переключений (см. пример 8.10). Не исключено также возникновение лишних переключений, далеко не всегда безопас ных. Так, в упражнении 9.6 рассмотрен слу чай нескольких ложных включений на КЗ из-за того, что не согласована длина вклю чающего импульса со временем возврата реле токовой защиты. Неблагоприятные сочетания параметров цепи — индуктивности и емкости — могут привести к многократным ложным сраба тываниям см. пример 7.22. Отсюда сле дует вывод: схему можно считать полно ценной лишь убедившись с помощью рас чета или построения диаграммы взаимодей ствия (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 напряже ния переменного тока из-за вибраций, продолжающихся длительное время, спека ются и, следовательно, не могут разом к нуться, когда на шинах исчезнет напря жение. Другой пример: предусматривая защиту электродвигателя от перегрузки с помощью электротепловых реле, составитель схемы не учитывает, что через тепловые (нагрева тельные) элементы при КЗ проходит ток, который может расплавить элементы, если в их цепь не введена достаточно чувстви тельная защита предохранителями или ав томатическими выключателями. Вывод: схема должна обеспечивать безусловную сохранность электрооборудования. 351 Составители схемы часто недооценивают важности обеспечения надежного электро питания оперативных цепей, рассчитывая их только на нормальный режим. Послед ствия такого недопустимого подхода к делу иллюстрирует пример 8.16: из-за недоста точного сечения линии, питающей вклю чающий электромагнит привода (сечение выбрано только по допустимому току, но без учета длины линии), в аварийном режиме отказало АВР. Нередко ошибаются при секционирова нии шинок оперативного тока, а также до пускают 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 иног да называют вторичными (чтобы отличить их от первичных, силовых сетей), отнюдь не являются второстепенными. Большую опасность представляют лож ные цепи. Типичные случаи и причины их возникновения, а также способы выявления и устранения, подобного рассмотрены в § 10.6 . Несколько слов о р а б о ч и х ч е р т е ж а х . В книге они не рассматриваются (за исключением нескольких примеров в гл .З ), так как их выполняют по отраслевым нормативным документам. Однако основа нием для выполнения рабочей документа ции являются принципиальные схемы. Сле довательно, составитель принципиальной схемы обязан, в необходимых случаях, обратить внимание исполнителей рабочей документации на те особенности, которые обязательно нужно учитывать. Иными сло вами, составляя принципиальную схему, надо всегда думать о том, какими средст вами и как она будет осуществлена. Чтобы понять важность этого не совсем очевидного требования, достаточно обра титься к рис. 7.17 и сравнить контактные группы, которые, несмотря на одинаковое 352 Глава 10. Скрытые ошибки в схемах. Ложные цепи количество контактов в каждой из них, обладают совершенно различными эксплуа тационными 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 ана логичных случаях вопрос о применении того или другого изделия и порядка при соединения к нему проводов решает не монтажник и не исполнитель рабочей до кументации, а тот, кто составляет принци пиальную схему. Составитель принципиальной схемы дол жен: а) тщательно подумать и предусмот реть все необходимое, чтобы увязать новую электроустановку с уже действующей; б) дать указания о том, как следует прове рить новую электроустановку; в) четко сформулировать, на что она рассчитана и как надлежит ею пользоваться. Одним сло вом, составление схемы дело значительно более сложное, чем это иногда представля ется 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, кото рые можно разделить на несколько групп. 1. Ограничения, вытекающие из требова ний ПУЭ, СНиП, стандарт в и других нор мативных и руководящих документов (см. § 6 . 1). 2. Ограничения, обусловленные свойства ми и особенностями электротехнических изделий (§ 6.2). 3. Строительные ограничения. Например, нормируемые размеры проходов и проле тов, расположение водопроводных, тепло фикационных и электрических сетей, проч ность перекрытий и т. п. На составление принципиальны схем эти ограничения, как правило, не оказывают влияния, но испол нители рабочей документации должны при нимать их во внимание. 4. Привязочные ограничения. Они вы званы тем, что новая электроустановка неизбежно должна связываться с действую щей, например получать от нее питание, присоединяться к уже существующей си стеме сигнализации и т. п. 5. Ограничения, возникающие в процес се проектирования. Так, например, остано вившись на определенной электрической схеме, выбрав для нее оборудование, со ставитель схемы уже связан. Его дальнейшие решения им же самим ограничены. Послесловие Итак, книга прочитана. Настало время подвести итоги. 1. 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 ми нимум знаний из электротехники и умение логически рассуждать. 2. 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 про сто, но и оценить реальность принятых ре шений, устойчивость режима, правильность учета свойстч материальной базы, на кото рой создана схема, условий, в которых электроустановка будет работать. 3. Схема, составленная с нарушением установленных стандартом правил приме нения условных графических и буквенно цифровых обозначений, без необходимых надписей, диаграмм переключений не мо жет быть правильно прочитана точно так же, как не может быть прочитан безграмот ный текст. 4. Значительно легче читать схему, если она выполнена толково, т. е. если в ней рационально расположены цепи, схема снаб жена четкими пояснениями, приведены вы копировка из схемы технологического потока (электроснабжения), диаграмма взаимодействия и т. п. Одним словом, к схемам предъявляются те же требования, что и к текстовым материалам. Действи тельно, легко читать текст, если он изло жен последовательно, выдержана четкая рубрикация, выделены абзацы, соблюдена строгая система шрифтовых выделений и т. п. 5. Форма изложения в виде упражнений, вопросов и ответов имеет целью помочь читателям, которые оказываются ’’один на один” с электроустановками, самостоятель но в них разбираться. Подробные ответы необходимы, так как читатели могут оши баться, а ошибки в таком сложном деле, как электротехника, опасны. 6. Электронные устройства рассматри ваются в книге т о л ь к о к а к э л е м е н т ы схем; их условные обозначения объяснены в § 2.12. Что же касается особен ностей и принципов действия электронных схем — это вопросы специальные. Насколь ко они сложны, можно судить по такому примеру: книга ’’Искусство схемотехни ки” 1, рассчитанная на читателей с высшим образованием, по объему примерно в два с половиной раза больше этой книги. И вместе с тем читателям полезно про читать книгу Антанаса И. Шишкова ’’Пер вые шаги в радиоэлектронике” , изданную на русском язы ке в НРБ. 7. Чтение книги потребовало большого труда. Автор благодарит читателей за этот труд и надеется, что он был затрачен не зря. 1 П. Хоровиц и У. Хилл. Искусство схемотех ники. Пер. с англ. —М.: Мир, 1983. Приложение 1 Проверка по принципиальной схеме правильности монтажа Цель работы убедиться в том, что со единения выполнены точно так, как ука зано на схеме. Для иллюстрации техники проверки обратимся к рис. П 1.1. На нем показаны характерные цепи, жирными точ ками обозначены перенумерованные вы воды. Система нумерации выводов и обо значений (маркировки) участков цепей рассмотрена в § 4.4 и 4.5. Общие положения. 1. Проверку произ водят при снятом рабочем напряжении. 2. 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 гиб кими проводами, снабженными короткими металлическими наконечниками. П р е д у п р е ж д е н и е : контрольной лампой для проверки схем пользоваться категорически запрещено. 3. Если в процессе проверки лампочка не горит, то необходимо убедиться в ее исправности. Для этого достаточно закоро тить наконечники проводов: исправная лам почка должна загореться. 4. Если нужно какой-нибудь контакт временно разомкнуть, то его пластины разъединяют и з о л и р у ю щ е й п р о к л а д к о й из неворсистого материала, т е. не из бумаги и не из материи. Про кладки нужно пересчитать, а еще лучше перенумеровать, чтобы после окончания работы убедиться, что все они извлечены. 5. После того как соединения проверены, нужно при разомкнутом выключателе S1 (в нашем примере) проверить, что на его вход подана п р а в и л ь н а я п о л я р н о с т ь в установках постоянного тока или же т е ф а з ы и н е й т р а л ь 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 ф аза), если схема предназначена для питания фазным, а не линейным на пряжением. 6. В нашем примере сначала проверяют, что плюс подведен ко всем выводам, идя п о с х е м е , а не по фактическому рас положению элементов. Затем в той же последовательности проверяют присоедине ние минуса. 7. Убедившись в том, что питание под ведено правильно, т. е. iуда и только туда и ничего не пропущено, переходят к провер ке индивидуальных цепей. Проверку начи нают с самой левой п о с х е м е ц е п и при их вертикальном расположении, как в нашем примере, или с самой верхней при горизонтальном расположении цепей. Закончив проверку первой цепи, перехо дят к проверке второй и т. д., ничего не пропуская. Рассмотрим характерные примеры. П роверка питания. При разомкнутом выклю чателе S I: 1) одним наконечником пробника касаются вывода S1-2, а другим вывода пре дохранителя F 1 - 1 (см. рис. П 1.1,6, слева). Если пробник срабатывает (лампочка карманного фо нарика горит), значит, соединение выполнено верно; 2) вынимают предохранитель F1 и, при соединив пробник к выводам F F J и I F 2 , убеж даются, что лампочка не горит (рис. П1.1, в цен тре) ; 3) вставляют предохранитель: лампочка должна гореть (рис. П1.1, справа) ; 4) присоеди нив один наконечник к выводу F1-2, касаются Приложение 1 другим наконечником вьшода К1-13 — лампочка должна гореть; 5) касаются вывода КЗ-14 лампочка должна гореть; 6) поступая аналогич ным образом столько раз, сколько присоедине ний к плюсу показано на схеме, убеждаются в том, что он присоединен к выводам К2-11, КЗ-13, К1-21, КЗ-11, К2-14, К2-21, К4-13 и К5-15. Аналогично проверяют присоединение минуса. 355 Пример П1.5 Проверка цепей 7 и 8 , содержащих параллель но соединенные размыкающие контакты. Размы кают с помощью прокладки контакт К1-21-К1-22 в цепи 7 и проверяют цепь 8 аналогично проверке цепи 4 (см. пример П 1.3). Затем изолируют кон такт КЗ-11—КЗ-12 в цепи 8 и проверяют цепь 7. Пример П1.2 Пример П1.6 Проверка цепи 3, содержащей один замыкаю щий контакт: *а) присоединяют пробник между выводами К1-13 и К1-14 - лампочка не горит, значит, контакт разомкнут; б) нажимают на яко р ь реле К1 — лампочка загорается; в) от пускают якорь - лампочка гаснет; г) присо единяют пробник между выводами К1-14 и К 4-Л — лампочка горит. П роверка цепи 9, содержащей последовательно соединенные замыкающие контакты. Проверяют участки: а) плюс - К2-15; б) К 2-15-К 7-11; в) К 7-11-К 7-12; г) К 7 -1 2 -К 9 -А ; д) нажимают на я ко р ь реле К 2 — лампочка пробника не горит; е) нажимают на якорь реле К 7 - лампочка го рит; ж) отпускают якорь реле К2 — гаснет; з) снова нажимают на якорь реле К2 — горит; отпускают якорь К 7 —гаснет. Пример П1.3 П роверка цепи 4, содержащей один размы кающий контакт; й) присоединяют пробник между выводами КЗ-14 и КЗ-15 — лампочка пробника горит; (3) нажимают на якорь реле К З — гаснет; 7) отпускают яко рь — горит; Д ) присоединяют пробник между выводами КЗ-15 и HL1-4 —лампочка горит. Пример П1.4 Проверка цепей 5 и б, содержащих парал лельно соединенные замыкающие контакты. Сна чала изолируют один контакт, левый п о с х е м е , в нашем случае К2-11—К2-12, и проверяют цепь б точно так же, к ак проверяли цепь 3 (см. пример П 1.2). Затем изолируют контакт K 3-13-K 3-14 и проверяют цепь 5. Вынимают изолирующие прокладки. Пример П1.7 П роверка цепи 10, содержащей последователь но соединенные размыкающие контакты. Прове ряют участки: а) плюс — К2-22 (аналогично про верке цепи 4 - см. пример П1.3) ; б) К 2-22-К 9-21; в) К9-21-К 9-22; г) K 9-22-H L 3-4; д) присоеди няют пробник к выводам К2-21 и HL3-4 - лампоч ка пробника горит е) нажимают на якорь ре ле К 2 — лампочка гаснет; ж) отпускают якорь реле К 2 — лампочка горит; з) нажимают на якорь К9 —гаснет. Пример П1.8 П роверка сравнительно сложных цепей 11 и 12 производится по частям. Замыкают контакт К1-33-К 1-34, затем пооч редно проверяют цепи: 356 Приложение 1 Рис. П1.1. Последовательность действий при про верке правильности монтажа. К примерам П 1.1-П 1.8 я ко рь реле К 4 — горит; и) отпускают якорь К 1 — гаснет; к) проверяют цепь 1 2 от плюса через кон такт К5 до вы вода К10-А, а затем до вывода К7-А. а) от плюса до вывода реле K 1 V-A; б) от плюса до "вывода реле К7-А; в) изолируют контакт К4-13—К4-14; г) проверяют цепь 12 от плюса до вывода К10-А; д) проверяют цепь 11 от плюса до вывода Л7-/1; е) присоединяют пробник между выводами К4-14 и К7-А - лампочка горит; ж) на жимают на якорь реле К4 — гаснет; з) отпускают Выводы. Принципиальная схема дает исчерпывающие сведения, необходимые для проверки правильности монтажа. Проверка не таит в себе каких-либо сложностей, но требует аккуратности, строгой последова тельности действий, однозначно определен ных схемой, и не терпит торопливости. Приложение 2 Понятия о свойствах двоичной системы счисления и алгебре логики Д в о и ч н а я система сч и сл ен и я Двоичная истема счисления применяется в цифровой технике именно потому, что в ней имеются т о л ь к о д в е ц и ф р ы : 1 и 0. Практически это значит, что любое число в двоичной системе может быть вос произведено с помощью простейших изде лий, т. е. таких изделий, которые имеют только два устойчивых состояния. Ими мо гут быть двоичные логические элементы или их сочетания, а в простейшем, наибо лее наглядном, случае — электромагнитные реле. Одно его устойчивое состояние (пози ция) — якорь притянут; другое — якорь отпущен. Ниже будет дан пример воспроизведения любого числа с помощью только двухпози ционных 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 1 = 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 п у т е м с у м м и р о в а н и я соответствующих членов двоичного ряда. Действительно: 3 =2° + 2 1; 5 = 22 + 2°; 6 = 22 + 2 1; 10 = 23 + 21; 11 = = 23 + 2 1 + 2° ... 15 = 23 + 22 + 21 + 2°. Одним словом, из членов двоичного ряда можно составить любое целое число, напри мер 36865 =2 * 5 + 2 12 +2°. Запись чисел в двоичном счислении, рас полагающем только двумя цифрами, на первый взгляд, кажется непонятной. Поче му, например, число 9 в двоичной системе выглядит 01001, а число 15 01111? Пока жем, что такая запись вполне логична и, следовательно, если знать систему ее по строения, понятна. Но для этого сначала вспомним, что любое число N, умноженное на нуль, равно нулю (Л/х 0 = 0 ), а число, умноженное на единицу, равно самому себе (N х 1 = N ). 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 про суммировать, 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: 24 *0; 23 х 1; 22 х0; 2 х х 0; 2°х1. Теперь для сокраще ния записи опустим степени числа 2, оста вив 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. Оно равно 24 х 0; 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 дво ичного 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 пред мет, который весит 13 единиц, и распола 358 Приложение 2 гаем гирями, веса которых соответствуют двоичному ряду и соответственно равны в нашем случае 16; 8; 4; 2 и 1 единицам. Взвешивание всегда производят от боль ших 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 нули и единицы, то получится 01101, т. е. вес пред мета, выраженный в двоичной системе счисления. Заметим здесь же, что в условных графи ческих обозначениях двоичных логических элементов (см. § 2.12) иногда приходится обозначать вводы м е т к а м и в виде ряда весов. Для 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 при ложение? Оставляя в стороне схемы вычис лительных машин — приведем пример из электротехнической практики. 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 .). Непосредственная передача неосуществима не только из-за ее не померной дороговизны, но и чисто технически Однако при наличии телемеханики, которая, кстати, может работать по высокочастотным каналам, образованным в проводах ВЛ, измере ние может быть произведено с точностью до одной единицы. Покажем, к ак это получается. На передающей стороне значение параметра автоматически преобразуется в серию импульсов (или пауз между импульсами) , причем — под черкнем это особо — импульсы и паузы могут принимать т о л ь к о д в а з н а ч е н и я : к о роткий импульс и длинный импульс (при оди наковых паузах между ними) либо короткая пауза и длинная пауза, разделенные импульсами одинаковой продолжительности. К ак осуществля ется кодирование, здесь рассматривать не будем, но подчеркнем, что серии неодинаковы и каждая из них соответствует определенному значению параметра. Например, на рис. П2.1 ,с показаны три серии для поочередной передачи чисел 16 (верхняя серия), 4 (средняя) и 11 (нижняя). Эти серии воспринимаются на приемной сто роне и преобразуются в показания прибора. На рис. П 2.1,б показан прибор омм етр PR1. Он присоединен к источнику стабилизированного напряжения через пять резисторов. Их сопротив ления подобраны по двоичному ряду и равны (считая по схеме слева направо) 16; 8; 4; 2 и 1 Ом. Параллельно каждому резистору присоеди нен размыкающий контакт реле К 1 -К 5 соответ ственно. П ока все реле отпущены (рис. П2.1 ,б ), их кон такты замкнуты, все резисторы закорочены и, сле довательно, омметр показывает 0 Ом. При приеме верхней на рис. П2.1,о 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, следо вательно, включается реле К1. Включившись, оно самоблокируется через собственный контакт. Остальные реле К 2 -К 5 не срабатывают, так как при коротких импульсах контакт "Выбор” оста нется разомкнутым Реле К1 размы кает контакт и вводит, таким образом, в цепь омметра рези стор сопротивлением 16 Ом (рис. П 2.1,в). Перед приемом очередной серии для следую щего 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 КЗ: в цепь омметра вводится сопротивление 4 Ом. Приложение 2 359 помехи в линии (до тех пор пока они позволяют четко различать длинные и короткие импульсы) н е в л и я ю т на т о ч н о с т ь и з м е р е н и й . Иэ рассмотренного примера следует об щий вывод: с помощью двухпозиционных элементов можно в числовой форме вы полнить любое количество операций, в на шем примере измерить любое целое число. Если переключения состояний (с единицы на нуль и обратно) совершаются очень быстро, то даже огромное количество опе раций требует немного времени. Именно по этой причине в вычислительной технике используются преимущественно практи чески безынерционные бесконтактные дво ичные элементы. Их обозначения на схемах рассмотрены в § 2.12. А л ге б р а л о г и к и Рис. П2.1. Использование двоичной системы счисления для телеизмерения в числовой фор ме. К примеру П2.1 Прием нижней серии приводит к срабатыва нию трех реле: К2, К 4 и К5, в результате чего омметр показывает 8 + 2 + 1 = 11 Ом. Нетрудно видеть, что первой серии (срабаты ванию реле К 1 , т. е. введению в цепь омметра сопротивления 16 Ом) соответствует запись чис ла 16 в двоичной системе, а именно 10000. Вто рой серии соответствует запись 00100. Третья се рия должна быть представлена к а к 01011. Если бы серия содержала пять длинных им пульсов, то сработали бы все пять реле и омметр показал бы 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 31 Ом. Серия, содержащая восемь импульсов, обес печивает 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 Как подчеркнуто в предисловии, алгебра логики не имеет отношения к теме книги. Но краткие сведения о ней, а именно опре деление и объяснение основных понятий, аксиом и равносильностей, необходимы чи тателям (как видно из их писем) как введение к чтению книг, посвященных во просам, имеющим большое значение. Рас смотрим вкратце эти вопросы. Алгебра логики — один из разделов математической логики — дает возмож ность наиболее рационально составлять схемы, т. е. достигать необходимого ре зультата с помощью наименьшего числа элементов. Это не только удобно и целе сообразно, но в сложных случаях совершен но неизбежно, как, например, в вычисли тельной технике и сложной автоматике. Ниже будут даны самые общие понятия и приведен наглядный пример, показываю щий, как с помощью простых преобразо ваний по типу алгебраических можно упро стить (минимизировать, т. е. свести к ми нимально необходимому числу компонен тов) схему, которая на первый взгляд 360 Приложение 2 кажется сложной. Но преэаде, чтобы не повторять здесь объясненные ранее поня тия, читатели должны прочитать § 2.12. Объектами алгебры логики являются высказывания, т. е. формулировки усло вий действия (условий функционирова ния). Так, например, если в одном случае лампочка включена через последовательно соединенные контакты двух выключателей, то, чтобы ее зажечь, нужно включить и один выключатель, и другой. Если в другом случае лампу можно включить любым из двух выключателей, соединенных парал лельно, то условие ее функционирования будет: чтобы зажечь лампу, нужно вклю чить или один выключатель или другой. Приведенные высказывания верны, но в словесной форме они практически бес полезны. Однако стоит их выразить анали тически, т. е. в виде формул, как откро ются колоссальные возможности составле ния схем из простейших д и с к р е т н ы х элементов, т. е. таких элементов, которые могут быть только в двух состояниях: либо в состоянии, обозначаемом едини цей (1 ), либо в состоянии, обозначаемом нулем (0). Заметьте: 1 и 0 — это не числа, а состояния. Значит, запись 1 + 1 = 1 это не ошибка, а констатация того факта что при замыкании одного выключателя (пер вая единица), или другого выключателя (вторая единица), или обоих одновре менно (сумма) получится такой же ре зультат, как при замыкании любого из них. В нашем примере, если обозначить за мыкающий контакт одного выключате ля а, другого Ъ, а лампочку (когда она горит) буквой /, то первое высказыва ние аналитически записывают так: аЪ = I. Здесь знак умножения (опущен) указы вает на последовательное соединение. Та кая операция называется логическим умно жением или к о н ъ ю н к ц и е й . Второе высказывание записывается а + b = /, здесь знак плюс указывает на параллельное со единение. Такая операция называется ло гическим сложением или д и з ъ ю н к цией. Если замыкающий контакт обозначить буквой а, то размыкающий контакт дол жен быть обозначен а, т. е. буквой с чер точкой, где черточка — знак инверсии, т. е. знак отрицания. Действительно, со стояние замыкающего и размыкающего контактов одного и того же реле (выклю чателя) 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 спе цифические зависимости и равносильности. С некоторыми из них мы познакомимся ниже, после рассмотрения примера П2.2. Этот очень простой пример наглядно дока зывает, что с помощью аналитических пре образований можно упростить схему. Так, в нашем примере 44 компонента (контак та) заменяются четырьмя. Не аналитически, а интуитивно даже такую простую задачу решить невозможно. Некоторая схема функционирует в результате взаимодействия 11 параллельных участков цепи, каждый из которых состоит из четырех органов (например, к онтактов), принадлежащих четырем элементам А , В, С и D (например, реле) . Первый участок состоит из размыкающих контактов а и с и замыкающих b и d (рис. П 2.2,с). Структурная формула схемы записывается следующим образом: f( a , b ,c ,d ) = a b c d + d bca + cd ba + b cda + + a c d b + d ca b + d a c b + b a cd + a cd b + + a b d c + cdba. Приложение 2 361 Левая часть формулы показывает, что схема действует ( / ) в зависимости от состояния четы рех элементов (а, Ь, с, d ) . Первый член в правой части — это запись последовательного соединения в первом участке цепи. Второй член — то же вто рого участка и т. д. А так к а к все эти участки соединены параллельно, то их выражения объеди нены знаками плюс. Приведенная структурная формула есть не что иное, как аналитическая запись словесны х выска зываний по типу: "схема функционирует, если ...” . Далее производятся преобразования, подробно рассмотренные ниже, в результате которых полу чается /( с , Ъ, c ,d ) = а с + Ь + d . Дальнейш ие упрощ ения невозможны. Поэтому результат должен быть представлен в виде более простой структуры, к а к показано на рис. П2.2,б. Эта структура может быть представлена либо в контактном (рис. П 2 .2 ,в), либо в одном из возможных бесконтактных (рис. П 2.2,г) вариан тах, где а, Ь, с и d —в х о д ы схемы, прямоуголь ники — логические элементы, f(a , Ъ, с, d) — в ых о д схемы. На рис. П2.2,г логические элементы обозначены по ЕСКД, а на рис. П2.2,д использо ваны употребительные обозначения логических функций. С помощью различных цветов подчеркну то соответствие между структурой (рис. П2.2,5 ), схемой в контактном варианте (рис. П2.2,в) и схемами в бесконтактных вариантах. О б р а т и т е в н и м а н и е на желтый пря моугольник на рис. П2.2,г. Он представляет собой так называемый элемент м о н т а ж н о й л о г и к и , в данном случае "монтажное ИЛИ” . Именно так, по ЕСКД, у с л о в н о , т. е. к а к элемент УГО (хотя на самом деле этого элемента н ет), обозна чают непосредственное соединение выходов не скольких элементов на общую нагрузку. В обо значение вписано 01 "монтажное ИЛИ” (в дру гом варианте 0& "монтажное И” ) . Термину "элемент монтажной логики” соответствует тер мин "элемент ДОТ” — сокращение английских слов, которые обозначают: раздельные выходы, взяты е совместно. В примере П2.2 были приведены структурная формула схемы и результат ее преобразования, но не объяснено, к а к этот результат получен. К этому вопросу мы еще возвратимся в приме ре П2.3. Но чтобы его выполнить, нужно систе матизировать основные определения и обозначе ния, сформулировать аксиомы, законы и равно сильности алгебры логики [3]. Определения и обозначения. 1. В релейных устройствах (независимо от того, что является Рис. П2.2. Минимизация структурной формулы и реализация ее результатов в контактном и бес контактных вариантах их аппаратной базой - контактные реле или бес контактные элементы) входные и выходные ве личины, называемые с и г н а л а м и , могут принимать только одно из двух возможных значений: либо 0, либо 1. 2. В х о д н ы е э л е м е н т ы (ключи, дат чики и т. п.) воспринимают входные воздейст вия, обозначаемые прописными буквами А, В, С ... , и преобразуют их в сигналы двух зна чений. Контакты входных элементов обозначают строчными буквами а, Ь, с ... — замыкающие и а, Ь, с ... —размыкающие. 3. П р о м е ж у т о ч н ы е э л е м е н т ы р т , Р 2 , Рз ... (контактные или бесконтактные) пре образуют входные и выходные сигналы в соот ветствии с заданной программой. 4. У с и л и т е л и повышают мощность вы ходных сигналов. 362 Приложение 2 О • О О ' О —О > о— о о-~ -о О с -f(w )= a.+ b а) eL m Uj 1 +1 = 1 5) 1 1 - 1 =1 • _ 1 (fj ' 1 8) о 1 * 0 1= 0 (Ls- О 0*1 =1*0=0-о о—о-о-=-о—о—о о- — -о о3) 1+0 а -а = а , ~\ 3) -ЦНЭ"~ Рис. П2.3. Аксиомы алгебры логики Ь -4F ,) I а.+а=1 Г ЧР И *) О • 1 д) I g-*-g = t ж х i= a b \ е) го о-. +■ I1— — - - о 0с ,U0o O-J г) а+0 = сс _Ll __ _ —0 5 - = —о-' В) 0 +0 = 0 | нй -CF- HE u) CL^ &/ — a s T i— = - o 0o— K) SEiH Рис. П2.4. Свойства функций ИЛИ, И, НЕ, ТО ЖЕ 5. И с п о л н и т е л ь н ы е элементы 2. Переменная может принимать лишь одно X ^Y ^ Z ... Их контакты: x , y , z ... —замыкающие из двух возможных значений: либо а = 0, если и х , у, z ... — размыкающие. а ф 1, либо а = 1, если а ф 0. ( . П е р е м е н н ы е : а, Ь, с ... — входные, 3. 0 -0 = 0. К ак явствует из рис. П2.3,с, после P i, p i , г?з ... — промежуточные, х, у , z ... — вы довательное соединение (■) двух разрывов (О ■0) равносильно ( = ) (т. е. не изменяет усло ходные . вий действия) одному разрыву (0 ). Иными сло Аксиомы алгебры логики, определяющие свой вами, в лю бом случае цепь разомкнута. И, на ства и отношение основных операций между со оборот, 1 + 1 = 1 . Это значит, что параллельное бой, описываются формулами. Содержание неко соединение (+) двух замкнутых участков (1 + 1) торых аксиом можно иллюстрировать схемами. цепи равносильно ( = ) одному замкнутому участ 1. Существуют такие 0 и 1, что 0 = 1 и 1 = 0. ку: в любом случае цепь замкнута (рис. П2.3,б ) . Иными словами, состояние 1 является отрица Рассуждая аналогичным образом, легко по нием состояния нуль: читается ’’единица не нуль” . нять, что: Состояние 0 является отрицанием состояния 1; 4. 1-1 = 1 (рис. П2.3,в) и 0 + 0 = 0 (рис. П 2.3,г). читается ’’нуль не единица”. 5. 0-1 = 1-0 = 0 (рис. П 2.3,0) и 1 + 0 = 0 + 1 (рис. П 2.3,е). 1 В ряде книг, а также по ЕСКД входные пе Логические функции выражаю зависимость ременные обозначают X i, X j, Х 3 ... , а выход выходных переменных от входных. Различают функции одной, двух и многих входных пере ные - У 1 ,У 2 , Уз ••• ■ Приложение 2 менных. Рассмотрим наиболее часто встречаю щиеся функции. Выше они уже упоминались, а теперь настало врем я систематизировать и объяснить их свойства. Д изъю нкция (от лат. disjunctio — разобщение, различие, разделение) двух временных а + Ь называется также суммой, логическим сложе нием, функцией ИЛИ, объединением. Д ля обозна чения дизъюнкции в словесной форме употреб ляется связка ИЛИ (говорят: а или Ь) , а в фор мулах — знаки +, \ / , U . Одним словом, а + Ь, a b, a U Ь обозначает одно и то же. Рисунок П2.4,с устанавливает соответствие между структурной формулой (слева), кон тактной схемой (в центре) и употребительным обозначением функции (справа), а рисунки Я 2.4,б —д доказывают справедливость основных равенств: а + 0 = а; а + а = а, а + 1 = 1; а + а = I соответственно. К онъю нкция (от лат. conjunctio — союз, связь) двух переменных аЬ называется также произведе нием, логическим умножением, функцией И, пе ресечением. В словесной форме для обозначения конъюнкции употребляется связка И (говорят: а и Ь ), а в формулах — знаки * , / \ , П , &. Точку обычно опускают. Следовательно, a- b, аЬ, с Д Ь, а П Ь, а & Ь —это одно и то же. Обратите внимание: знаки ■ (+) указывают не на 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 со ответствие между структурной формулой (сле в а ), контактной схемой (в центре) и обозначе нием функции (справа). Рисунки П2.4,лг—к подтверждают справедливость основных равенств а ■0 = 0; а- а = а; а ■1 = а; а- а = 0 соответственно. Инверсия (от лат. inversle - переворачивание, перестановка) — функция НЕ — имеет значе ние, обратное значению входной переменной (рис. П 2 .4 ,л ). Повторение — функция ТО ЖЕ повторяет значение входной переменной (рис. П2.4, м ) . Закон универсального множества: дизъюнк ция любого числа переменных обращается в еди ницу, если хотя бы одна из ее переменных имеет значение 1, независимо от значений любых пере менных 1 +а + Ь + ... + w = 1 (2) 1 Закон двойной инверсии двойную инверсию (отрицание отрицания) можно снять а а (3) Законы дополнительности, а) конъюнкция лю бой переменной и ее инверсии есть О аа = 0 (4) б) дизъюнкция переменной и ее инверсии есть 1 а +а = 1 (5) Законы коммутативные (переместительные) : результаты выполнения операций конъюнкции и дизъюнкции не зависят от того, в каком порядке следуют переменные Законы алгебры логики (примеры) Закон нулевого множества конъюнкция любо го числа переменных обращается в нуль, если какая-либо одна переменная имеет значение О, независимо от значений других переменных О-аЪ... w = 0 363 (1) аЬ = Ъа (6) Приложение 2 364 (7) а+b =b +а сс о (а + Ь) (а + с ) ... (а + w) = а а , а . а ч й -= н 6 Ь - ^ ч ж ь - й - = Законы ассоциативные (сочетательные) : д ля записи конъюнкции и дизъюнкции скобки мож но опустить a +ab = a a (a + b )= a b a + (b + c) = (a + b) + c = a + b+ c (9) а '- 6 П. 0 -= a +ab~a + b Законы дистрибутивные (распределительные) а) конъюнкции относительно дизъюнкции а ф + с) = ab + ас ( 10) Ь а б) Ч Й -= 4££ь Законы склеивания (распространения) дизъюнкции относительно конъюнкции ab + ab =а а + Ьс = (а + Ь )(а + с) CL, Законы поглощения (11) 0 , 0 , (а + Ь) (а + Ь)= а Приложение 2 Законы обобщ енного склеивания 365 Итак, читатели, познакомились с аксиомами и законами (их называют также р а в н о с и л ь н о с т я м и) алгебры логики. Настало время показать их применение. ab + ас + be = аЪ +ас Пример П2.3 (а + Ь)(а + с) (6 + с) = (а + Ь) (а + с) (20) 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, к а к они получены. Из примера П2.2 явствует, что: f ( a , b, с, d) = a b e d + d b c a + c d b a + beda + + a cd b + d ca b + d a cb + b a cd + acdb + + a b d c + cd b a =ac + b +d. (а + Ь) (а + с) = ас + аЪ ( 21 ) 1-й ш а г . На основании переместительных законов (6) и (7) во всех членах располагаем буквы в одном и том же порядке: f(a , b, с, d ) = abcd. + aJ>.aL+a b c d + a b c d + + a b e d + a b e d + a b e d + a b cd + a b cd + + a b c d + abcd. Законы де Моргана (законы инверсии) : 2-й ш а г . Группируем члены таким образом, а) инверсия конъюнкции есть дизъюнкция чтобы в каждую пару входили переменная и ее инверсий инверсия: ( 22) аЪ = а + Ъ f (а, Ь, с, d) =a b c d + a b c d + a b e d + a b c d + + a b c d + a b c d + a b c d + a b c d + a b cd + (L гч1 + a b c d + abcd. 3-й ш а г . Руководствуясь распределитель ным законом (1 0 ), в каждой группе выносим за скобку одинаковые переменные: б) инверсия дизъюнкции есть конъюнкция инверсий f (а, Ь, с, d )= a c d (b + b) + a b c (d + d) + + a c d (b + b ) + a b c (d + d) + a c d (b + b ) + abcd. (23) 4-й шаг. По закону дополнительности (5) Приложение 2 366 5-й ш а г . Выполняя аналогичные преобра зования, получаем: f (а, Ь, с, d) = a d (с + с) + ас ф + b) + a c d + a b c d = 9-й ш а г . Применив переместительный (6) и сочетательный (8) законы, имеем f(a , b ,c ,d ) = a c + d + a b c = [ас + (a c )b ] + d, = a d +ас + a cd + a b c d = a d + a{c + cd ) + a b cd . откуда по закону поглощения (16) 6-й ш а г . (16) пишем: На основании закона поглощения f(a , b, с, d )= a d + a{c + d) + abcd. 7-й ш а г . Применив распределительный (10) и сочетательный (8) законы, имеем f(a , Ъ, с, d ) = ad + ас + ad + a b c d = = d(a + а) +ас + a b cd и, учитывая, что по (5) а +а = 1, получаем f(a , Ъ, с, d) = d - 1 + ac + a b c d = d + ac + abcd. (8) 8-й ш а г . запишем Исходя из сочетательного закона f = ( а , Ь, с, d) = d + ас л-a b e d =ас + [d + + (a b c ) d ]. Но по закону поглощения (16) [d + (abc)d] ~ d + a b c . Следовательно, f(a , b ,c ,d ) = a c + d + abc. f (с, Ь, с, d) = ас + b + d , что и требовалось доказать. Выводы. Приведенные здесь весьма краткие сведения об алгебре логики имеют ограниченные цели: 1) дать читателям самые общие понятия о ме тоде, получившем широкое распространение, а также объяснить термины, с которыми можно встретиться в справочной литературе; 2) обратить внимание на то, что эти методы предназначены не для любых схем вообще, а лишь для тех, которые выполняют чисто переключа тельные функции', замкнуто (1) — разомкнуто (0 ); разомкнуто (0) — замкнуто (1 ). Все. что происходит в процессе переключений, не рассмат ривается. Во многих случаях эго и несущественно, как, например, в вычислительной технике, вы ходных цепях сигнализации и т. п. Но есть случаи (типичные примеры рассмот рены выш е), когда в переходных режимах, т. е. в процессе переключений, совершается перезаряд конденсаторов, возникают токи между парал лельно соединенными катуш ами электромагни тов и т. п. Алгеброй логики эти явления не учи тываются. Следовательно, схемы, в которых они могут иметь место, нужно тщательно проверить, а не ограничиваться выводами, сделанными толь ко для установившихся состояний. С техникой проектирования дискретных схем управления читатели могут познакомиться по [3]. Список литературы 1. Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной зашиты —6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 2. Голубев М. JI. Защита вторичных цепей от коротких замыканий. М.: Энергоатомиздат, 1982. 3. Проектирование бесконтактных систем авто матического управления/ Г. Р. Грейнер, В.П. Ильяшенко, В. П. Май и др. М.: Энергия, 1969. 4. Долин П. А. Справочник по технике безопас ности. — 6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатом издат, 1984. 5. Изюмов Н. М., Лииде Д. П. Основы радио техники. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1983. 6. Каминский Е. А. К ак добиться надежной работы электроустановок. Пояснения, вопросы, ответы. М.: Энергоатомиздат, 1986. 7. Китаев В. Е. Электротехника с основами промышленной электроники. М.: Высшая ш ко ла, 1980. 8. Клюев А. С., Коваленко Е. Н., Криво шеев Ю. Г. и др. Наладка приборов и устройств технологического контроля. М.: Энергия, 1976. 9. Клюев А. С., Глазов Б. В., Миидин М. Б. Техника чтения схем автоматического управле ния и технологического контроля. — 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1983. 10. Марголин Ш. М. Точная остановка электро приводов. —2-е изд. М.: Энергоатомиздат. 11. Миискер Э. И., Капиик М. Ш. Графиче ское оформление и чтение схем электрообору дования станков. М.: Машиностроение, 1982. 12. Никулин Н. В. Электроматериаловедение. М.: Высшая школа, 1984. 13. Пасковатый О. И. Электрические помехи в системе промышленной автоматики. М.: Энер гия, 1973. 14. Преображенский В. И. Полупроводнико вые выпрямители. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. 15. Фролов В. В. Я зы к радиосхем. М.: Энер гия, 1974. Производственное издание Каминский Евгений Абрамович Практические приемы чтения схем Электроустановок 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. (Н абор вы полнен на К ом п озере И Б М -8 2 ). П одписано в печать 25.11.87. Т-24241. Ф ормат 70 X 90 1/16- Б у м а га оф сетная № 1. Гарнитура Пресс-Роман. Печать оф сетная. Уел. печ. л . 2 6 ,9 1 . Уел. кр.-отт. 109.39. Уч.-изд. л . 31,36. Т ираж 40 000 э к з . З а к а з 2624. Цена 2 р. 80 к. Энергоатомиздат. 113114, М осква, М-114, Шлю зо в а я наб., 10. Предприятие малообъемной книги дважды ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского про изводственного объединения «Типография имени Ивана Федорова» Союзполиграфпрома при Госу дарственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. 192007, г. Ленинград, ул. Боровая, 51.

Практические приемы чтения схем - Elektro

Related documents

Products

Support

Практические приемы чтения схем - Elektro

Related documents

Add this document to collection(s)

Add this document to saved

Suggest us how to improve StudyLib