Как читать электрические схемы для начинающих

Как правильно составлять схему

Электросхему для начинающих следует рисовать на клетчатом листе, чтобы ровно вычерчивать все линии и символы. Чаще всего общий провод соединен с отрицательным полюсом источника постоянного тока. Линейные элементы рисуются слева направо. Не рекомендуется изображать более 3 параллельных проводников подряд, это затруднит чтение схемы.

Для составления ПС, МС и чертежей можно воспользоваться приложениями для компьютера. Одно из них — Microsoft Visio — входит в состав офисного пакета. В наборе функций этой программы доступно более 100 символов для деталей, проводников и механизмов. Поддерживается автоматическая привязка концов рисуемых элементов, что обеспечивает целостность диаграммы при редактировании.

Еще одно приложение для правильного составления схем — это отечественный sPlan. Программа распространяется бесплатно и имеет русифицированные интерфейс и справку. С помощью sPlan создают электросхемы, соответствующие ГОСТу. Кроме того, имеется встроенный графический редактор, позволяющий создать монтажную диаграмму.

Обозначения в схемах

Электрические схемы состоят из элементов и комплектующих, обеспечивающих протекание электрического тока. Все элементы разделяются на несколько категорий:

  • устройства, генерирующие электроэнергию — источники питания;
  • преобразователи электротока в иные виды энергии – выступают потребителями;
  • детали, ответственные за передачу электроэнергии от источника к приборам. Также в данную категорию включены трансформаторы и стабилизаторы, обеспечивающие стабильность напряжения в сети.

Для каждого элемента предусмотрено конкретное графическое обозначение на схеме. Помимо ключевых обозначений, на схемах указываются линии передачи электроэнергии. Участки электроцепи, по которым идет одинаковый ток, называются ветвями, а в местах их соединения на схеме ставятся точки для обозначения соединительных узлов.

Контур электроцепи предполагает замкнутый путь движения электротока по нескольким ветвям. Наиболее простая схема состоит из одного контура, а для более сложных приборов предусмотрены схемы с несколькими контурами.

На электрической схеме каждому элементу и соединению соответствует значок или обозначение. Для отображения выводов изоляции применяются однолинейные и многолинейные схемы, число линий в которых определяется числом выводов. Иногда для удобства чтения и понимания схем применяются смешанные рисунки, к примеру, изоляция статора описана развернуто, а изоляция ротора – в общем виде.

Обозначения трансформаторов в электрических схемах рисуются в общем или развернутом виде, однолинейным и многолинейным методами. Непосредственно от детализации изображения зависит метод отображения на схеме приборов, их выводов, соединений и узлов. Так, в трансформаторах тока первичная обмотка отражается толстой линией с точками. Вторичная обмотка может отображаться окружностью при стандартной схеме или двумя полуокружностями в случае развернутой схемы.

Watch this video on YouTube

Прочие элементы отображаются на схемах следующими обозначениями:

  • контакты разделяются на замыкающие, размыкающие и переключатели, которые обозначаются разными знаками. При необходимости контакты могут быть указаны в зеркальном отражении. Основание подвижной части указывается как незаштрихованная точка;
  • выключатели – их основанию соответствует точка, а для автоматических выключателей прорисовывается категория расцепителя. Выключатель для открытой установки, как правило, имеет отдельное обозначение;
  • предохранители, резисторы постоянного сопротивления и конденсаторы. Предохранительные элементы изображаются в виде прямоугольника с отводами, постоянные резисторы могут быть обозначены с отводами или без. Подвижный контакт рисуется стрелкой. Электролитические конденсаторы обозначаются в зависимости от полярности;
  • полупроводники. Простые диоды с р-п-переходом показываются в виде треугольника и перекрестной линией электроцепи. Треугольник обозначает анод, а линия – катод;
  • лампу накаливания и другие осветительные элементы обычно обозначают

Понимание данных значков и обозначений делает чтение электрических схем простым. Поэтому прежде чем приступать к электромонтажу или разборке бытовых приборов, рекомендуем ознакомиться с основными условными обозначениями.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема электроцепи отображает все детали и звенья, между которыми протекает ток через проводники. Такие схемы являются базой для разработки электрических приборов, поэтому чтение и понимание электрических схем является обязательным для любого электрика.

Грамотное понимание схем для начинающих дает возможность понять принципы их составления и правильного соединения всех элементов в электрической цепи для достижения ожидаемого результата. Чтобы правильно читать даже сложные схемы, необходимо изучить основные и второстепенные изображения, условные знаки элементов. Условные знаки обозначают общую конфигурацию, специфику и назначение детали, что позволяет составить полноценную картину прибора при чтении схемы.

Начинать ознакомление со схемами можно с небольших приборов, таких как конденсаторы, динамики, резисторы. Более сложны для понимания схемы полупроводниковых электронных деталей в виде транзисторов, симисторов, микросхем. Так в биполярных транзисторах предусмотрены как минимум три вывода (базовый, коллектор и эмиттер), что требует большего количества условных обозначений. Благодаря большому количеству разных знаков и рисунков можно выявить индивидуальные характеристики элемента и его специфику. В обозначениях зашифрована информация, позволяющая выяснить структуру элементов и их особые характеристики.

Часто условные обозначения имеют вспомогательные уточнения – возле значков имеются латинские буквенные обозначения для детализации. С их значениями также рекомендуется ознакомиться перед началом работы со схемами. Также возле букв часто имеются цифры, отображающие нумерацию или технические параметры элементов.

Watch this video on YouTube

Итак, чтобы научиться читать и понимать электрические схемы, нужно ознакомиться с условными обозначениями (рисунками, буквенными и цифровыми символами). Это позволит получать информацию из схемы касательно структуры, конструкции и назначения каждого элемента. То есть для понимания схем нужно изучить основы радиотехники и электроники.

Что такое однолинейная схема электроснабжения и какие требования для её проектирования

Как условно обозначаются элементы на электрических схемах?

Параллельное и последовательное соединение проводников

Что такое резистор и для чего он нужен?

Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение

Как сделать реле времени своими руками?

Техника чтения электрических схем

Чтение принципиальной схемы начинают с определения назначения устройства, состава его схемы (силовая часть, блока управления, защиты и т.д.) и ознакомления с перечнем элементов, для чего находят на схеме каждый из них, читают все примечания и пояснения.

Затем определяют систему электропитания как устройства в целом, так и составных частей: электродвигателей, обмоток магнитных пускателей, реле, электромагнитов, комплексных приборов, регуляторов отдельных элементов и т.п. Для этого находят на схеме все источники питания (род тока, номинальное напряжение, фазировку в цепях переменного тока и полярность в цепях постоянного тока и т.п.). Выявляют по схеме общие коммутационные аппараты, а также аппараты защиты: автоматы защиты, предохранители, реле максимального тока и минимального напряжения и т.п. Определяют по надписям на схеме, таблицам или примечаниям уставки аппаратов и, наконец, оценивают зону защиты каждого из них.

Изучают всевозможные цепи каждого электроприемника (электродвигателя, обмотки магнитного пускателя, реле, прибора и т.п).

Таким образом, выявляют условия возникновения, возможные ошибки и причины отказа.

Вот с этих исходных положений нужно читать и анализировать принципиальные электрические схемы.

В целом же этот анализ требует глубоких знаний (электротехники, электроники, автоматики и других специальных электротехнических дисциплин), владения методикой разработки, составления и чтения схем.

В качестве примера рассмотрим состав и принцип возникновения ниже приведенной принципиальной схемы управления электроприводом (рис.4), т.е. прочитаем ее.(см. рис.1.5.)

Рис 1.5. Принципиальная электрическая схема управления электроприводом

Электрическая схема состоит из силовой части и схемы управления. Силовая часть представляет собой электропривод механизма (установки), состоящей из трехфазного асинхронного электродвигателя М, статорные обмотки которого подключены через главные (силовые) контакты КМЗ магнитного пускателя КМ и главные контакты автоматического выключателя QF к трехфазной сети A,B,C,N (380/220В). Защита двигателя осуществляется тепловым реле КК1 и КК2.

Схема управления питается трехфазным напряжением A,B,C,N . Защита схемы управления осуществляется плавким предохранителем FU. Для облегчения чтения переменные цепи схемы управления слева нумеруются цифрами (1-6) и комментируются функциональной таблицей справа.

Принцип действия (алгоритм работы):

При кратковременном нажатии на кнопку SB 1 «Пуск» (при условии, что тепловое реле КК1,КК2 находятся в исходном состоянии, т.е. контакты замкнуты и блок контакт периферийного устройства также замкнут) по цепи защиты1 в обмотке магнитного пускателя КМ потечет ток – он срабатывает и кнопка SB 1 блокируется контактами КМ4, т.е. цепь питания пускателя остается выключенной после отпускания кнопки SB 1. При этом замкнутся также блок контакты КМ 1 – загорится сигнальная лампа EL-I «двигатель включен» и разомкнется блок контакт КМ 2 – выключится лампа EL 2 «двигатель включен».

Рис 6 Принципиальная электрическая схема управления транспортерами для уборки навоза

В схеме предусмотрена световая и звуковая сигнализации – лампой HL 2 и звонком НА по цепи 5 6, соответственно, с помощью автоматического датчика положения SQ 3 (концевого выключателя смонтированного на исполнительном механизме). При этом, если каретка механизма устройства находится в рабочей зоне «промежуточное положение» контакт SА 3 в 5 цепи замкнут и горит лампа HL 2, а если каретка достигла крайнего верхнего положения, концевой выключатель SQ 3, сработает, разомкнется его контакт в цепи 5 – лампа HL 2 погаснет и замкнется его контакт в цепи 6 – сработает звонок звуковой сигнализации НА «каретка вверху».

Выключать двигатель М электропривода можно коротковременно нажав кнопку SВ 2 «Стоп», при этом разорвется цепь питания обмотки магнитного пускателя КМ и все его контакты займут противоположное состояние. Загорится сигнальная лампа EL 2 «двигатель включен». Отключение от общей сети питания осуществляется автоматическим выключателем QF.

Условные обозначение сложных элементов на автомобильных схемах – примеры схем

Теперь рассмотрим, как на электрической схеме обозначены более сложные и не стандартные элементы, такие как: стартер, катушка зажигания и другие и приведем несколько примеров схем, на которых они изображены. В различных схемах изображение таких элементов может меняться, но элементы всегда подписаны и интуитивно понятно нарисованы, по-этому, ниже будут приведены только некоторые из них, иначе эта статья растянется надолго.

  1. Аккумуляторная батарея (АКБ)
  2. Замок зажинагия
  3. Комбинация приборов
  4. Выключатель
  5. Стартер
  6. Генератор

Если вы помните школьный курс физики, то найдете на схеме, представленной выше, уже знакомые обозначения, например: электромотор, диод, ключ, элемент питания, лампа накаливания. Эти, знакомые почти каждому, условные обозначения помогают понять смысл и назначение приборов в бортсети автомобиля, преобразующих электроэнергию.

  1. Катушка зажигания
  2. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ)
  3. Датчик положения коленчатого вала

На этой схеме уже появляется такой более сложный элемент схемы как – блок управления или контроллер. Каждый элемент сети автомобиля, имеющий микросхемы или транзисторные ключи в своем составе, помечается значком с изображением транзистора

Обращаю ваше внимание на то, что в данном примере выше, изображены далеко не все выводы ЭБУ – только те, которые нужны именно на этой схеме. На схемах ниже вы так же встретите изображение ЭБУ

  1. Блок управления двигателем (ЭБУ)
  2. Октан-корректор
  3. Электромотор (в данном случае – бензонасос)
  4. Датчик концентрации кислорода

На этой схеме еще раз изображен ЭБУ, но уже с другими выводами, кстати, по нарисованным ключам на ЭБУ можно понять, какую функцию в данном случае выполняет контроллер: замыкает данные линии на землю, то есть запитывает элементы, подключенные к этим проводам и плюсовой клемме АКБ.

  1. Электромагнитный клапан рециркуляции отработавших газов
  2. Двухходовой клапан
  3. Гравитационный клапан
  4. Комбинация приборов
  5. Электронный блок управления двигателем
  6. Датчик скорости

На данном примере схемы мы встречаемся с изображением клапанов, прошу обратить внимание, что у двухходового клапана контакты пронумерованы, в отличие от остальных. На изображении датчика скорости изображен транзистор, значит в элементе присутствует полупроводниковый элемент

  1. Переключатель наружного освещения
  2. Переключатель указателей поворота
  3. Переключатель корректора фар
  4. Корректор левой фары
  5. Левая фара автомобиля
  6. Корректор правой фары
  7. Правая фара автомобиля

На данной схеме изображены элементы управления освещением автомобиля. У таких сложных переключателей как замок зажигания или переключатель наружного освещения имеется набор контактов, между которыми в различных положениях переключателя коммутируется ток. На схеме прекрасно видно, в каком режиме переключателя какие контакты соединяются.

Управление мощностью с помощью транзистора

Итак, я буду делать схему регулятора мощности свечения лампочки накаливания с помощью советского транзистора КТ815Б. Она будет выглядеть следующим образом:

На схеме мы видим лампу накаливания, транзистор и два резистора. Один из них переменный. Итак, главное правило транзистора: меняя силу тока в цепи базы, мы тем самым меняем силу тока в цепи коллектора, а следовательно,  мощность свечения самой лампы.

Как в нашей схеме будет все это выглядеть? Здесь я показал две ветви. Одну синим цветом, другую красным.

Как вы видите, в синей ветке цепи последовательно друг за другом идут +12В—-R1—-R2—-база—-эмиттер—-минус питания. А как вы помните, если резисторы либо  различные потребители (нагрузки) цепи идут друг за другом последовательно, то через все эти нагрузки, потребители и резисторы протекает одна и та же сила тока. Правило делителя напряжения. То есть в данный момент для удобства объяснения, я назвал эту силу тока, как ток базы Iб . Все то же самое можно сказать и о красной ветви. Ток пойдет по такому пути: +12В—-лампочка—-коллектор—-эмиттер—-минус питания.  В ней будет протекать ток коллектора Iк.

Итак, для чего мы сейчас разобрали эти ветви цепи? Дело в том, что через базу и эмиттер протекает базовый ток Iб , который протекает также и через переменный резистор R1 и резистор R2. Через коллектор-эмиттер протекает ток коллектора Iк , который  также течет и через лампочку накаливания.

Ну и теперь самое интересное: коллекторный ток зависит от того, какая сила тока в данный момент течет через базу-эмиттер. То есть прибавив базовый ток, мы тем самым прибавляем и коллекторный ток. А раз коллекторный ток у нас стал больше, значит и через лампочку сила тока стала больше, и лампочка загорелась еще ярче. Управляя слабым током базы, мы можем управлять большим током коллектора. Это и есть принцип работы биполярного транзистора.

Как нам теперь регулировать силу тока через базу-эмиттер? Вспоминаем закон Ома: I=U/R. Следовательно, прибавляя или убавляя значение сопротивления в цепи базы, мы тем самым можем менять силу тока базы! Ну а она уже будет регулировать силу тока в цепи коллектора. Получается, меняя значение переменного резистора, мы тем самым меняем свечение лампочки 😉

И еще один небольшой нюанс.

Как вы заметили в схеме есть резистор R2. Для чего он нужен? Дело все в том, что может случится пробой перехода база-эмиттер. Или, простым языком, он выгорит. Если бы его не было, то при изменении сопротивления на переменном резисторе R1 до нуля Ом, мы бы махом выжгли базы-эмиттера. Поэтому, чтобы такого не было, мы должны  подобрать резистор, который бы при сопротивлении на R1 в ноль Ом, ограничивал бы силу тока на базу, чтобы ее не выжечь.

Получается, мы должны подобрать такую силу тока на базу, чтобы лампочка светилась на полную яркость, но при этом переход база-эмиттер был бы целым. Если сказать языком электроники –  мы должны подобрать такой резистор, который бы вогнал  транзистор в границу насыщения, но не более того.

Такой резистор я подбирал с помощью магазина сопротивления. Его также можно подобрать с помощью переменного резистора. Резистор в базе часто называют токоограничительным.

Описание панели инструментов для рисования электрических схем.

Таблицы входных и выходных цепей могут быть выполнены разнесенным способом см. Общие точки соединений нескольких элементов на схеме имеют один и тот же номер. Порядок расположения контактов в таблице определяется удобством построения схемы. Программа XL Pro распространяется бесплатно и доступна для загрузки зарегистрированными пользователями Extranet.

Рисунок 2.

На электрической принципиальной схеме показываются все электрические связи между входящими в нее элементами электрооборудования производственного механизма. Программа бесплатна, но так же как и в случае с Legrand она отсутствует в свободном доступе.

Есть демоверсия с ограничениями.

Форматы листов схем выбирают в соответствии с требованиями, установленными ГОСТ 2. Схема электрическая принципиальная Однако перед нами встаёт небольшая проблема: а никаких, собственно, электронных элементов мы и не знаем… Что, например, за прямоугольники или параллельные черточки нарисованы на рисунке 7.

В настоящей учебной работе этот этап не рассматривается Далее следуют два тесносвязанных этапа — компоновка размещение компонентов на ПП и разводка трассировка электрических связей согласно принципиальной схеме.

Основные процедуры создания электрической схемы в Schematic p-cad. EasyEDA — Сервис по созданию электронных схем и печатных плат онлайн

Читайте дополнительно: Можно ли самому ремонтировать электрику

Основные рабочие процедуры

Технологическая карта или схема «правильной» пайки посредством паяльника предполагает следующий порядок проведения операций.

Прежде чем непосредственно паять, поверхности подлежащих пайке предметов очищают от сильных загрязнений и коррозионных наслоений, после чего их следует зачистить до характерного блеска.

После этого места спайки деталей обрабатываются ранее подготовленным флюсом, посредством которого удаётся улучшить условия растекания припоя по поверхности контакта.

Затем контактная площадка или зона пайки подвергаются защитному лужению, сущность которого состоит в нанесении на них расплавленного до жидкого состояния припоя. При этом расходный материал равномерно растекается по поверхности деталей, которые надо паять, и обеспечивает образование надёжного термического соединения.

При подготовке деталей под лужение предпочтение отдаётся пастообразным флюсам, которые удобно наносятся и легко смываются. Перед обработкой и пайкой детали предварительно соединяют посредством механической скрутки или сжатия пассатижами.

После фиксации на них снова наносится флюс, а затем место контакта прогревается с одновременным введением в него прутка припоя (его состав может отличаться от того материала, что использовался для лужения).

Научиться правильно паять своими руками невозможно, если не научиться лудить жало паяльника. Для лужения рабочий наконечник после полного прогрева паяльника следует с усилием прижать к любой покрытой фольгой поверхности и потереть им по расплавленной канифоли с припоем.

Эту операцию следует повторять до тех пор, пока на гранях медного острия не появится характерная плёнка из припоя, обеспечивающая хорошую адгезию с любым металлом.

Вопрос как правильно надо паять, приходит вместе с заинтересованностью о том, для чего же нужна пайка, и что можно сделать с ее помощью. Это раньше паяли преимущественно кастрюли и самовары, а сегодня паять можно и высокотехнологичные вещи.

Как читать электрические схемы реально

Давайте вернемся к простейшей схеме, состоящей из батареи гальванических элементов GB1, резистора R1 и светодиода VD1.

Как мы видим – цепь замкнута. Поэтому в ней протекает электрический ток I, который имеет одинаковое значение, поскольку все элементы соединены последовательно. Направление электрического тока I от положительной клеммы GB1 через резистор R1, светодиод VD1 к отрицательной клемме.

Назначение всех элементов вполне понятно. Конечной целью является свечение светодиода. Однако, чтобы он не перегрелся и не вышел из строя резистор ограничивает величину тока.

Величина напряжения, согласно второму закона Кирхгофа, на всех элементах может отличаться и зависит от сопротивления резистора R1 и светодиод VD1.

Если измерить вольтметром напряжение на R1 и VD1, а затем полученные значения сложить, то их сумма будет равна напряжению на GB1: V1 = V2 + V3.

Соберем по данному чертежу реальное устройство.

Как читать электрические схемы с минимальным набором радиодеталей мы разобрались. Теперь можем перейти к более сложному варианту.

Добавляем радиодетали

Рассмотрим следующую схему, состоящую из четырех параллельных ветвей. Первая представляет собой лишь аккумуляторную батарею GB1, напряжением 4,5 В. Во второй ветви последовательно соединены нормально замкнутые контакты K1.1 электромагнитного реле K1, резистора R1 и светодиода VD1. Далее по чертежу находится кнопка SB1.

Третья параллельная ветвь состоит из электромагнитного реле K1, шунтированного в обратном направлении диодом VD2.

В четвертой ветви имеются нормально разомкнутые контакты K1.2 и бузер BA1.

Здесь присутствуют элементы, ранее нами не рассмотрены в данной статье: SB1 – это кнопка без фиксации положения. Пока она нажата ее, контакты замкнуты. Но как только мы перестанем нажимать и уберем палец с кнопки, контакты разомкнутся. Такие кнопки еще называют тактовыми.

Следующий элемент– это электромагнитное реле K1. Принцип работы его заключается в следующем. Когда на катушку подано напряжение, замыкаются его разомкнутые контакты и размыкаются замкнутые контакты.

Все контакты, которые соответствуют реле K1, обозначаются K1.1, K1.2 и т. д. Первая цифра означает принадлежность их соответствующему реле.

Бузер

Следующий элемент, ранее не знакомый нам, — это бузер. Бузер в какой-то степени можно сравнить с маленьким динамиком. При подаче переменного напряжения на его выводы раздается звук соответствующей частоты. Однако в нашей схеме отсутствует переменное напряжение. Поэтому мы будем применять активный бузер, который имеет встроенный генератор переменного тока.

Пассивный бузер – для переменного тока.

Активный бузер – для постоянного тока.

Активный бузер имеет полярность, поэтому следует ее придерживаться.

Теперь мы уже можем рассмотреть, как читать электрическую схему в целом.

В исходном состоянии контакты K1.1 находятся в замкнутом положении. Поэтому ток протекает по цепи от GB1 через K1.1, R1, VD1 и возвращается снова к GB1.

При нажатии кнопки SB1 ее контакты замыкаются, и создается путь для протекания тока через катушку K1. Когда реле получило питание ее нормально замкнутые контакты K1.1 размыкаются, а нормально замкнутые контакты K1.2 замыкаются. В результате гаснет светодиод VD1 и раздается звук бузера BA1.

Теперь вернемся к параметрам электромагнитного реле K1. В спецификации или на чертеже обязательно указывается серия применяемого реле, например HLS‑4078‑DC5V. Такое реле рассчитано на номинальное рабочее напряжение 5 В. Однако GB1 = 4,5 В, но реле имеет некоторый допустимы диапазон срабатывания, поэтому оно будет хорошо работать и при напряжении 4,5 В.

Для выбора бузера часто достаточно знать лишь его напряжение, однако иногда нужно знать и ток. Также следует не забывать и о его типе – пассивный или активный.

Диод VD2 серии 1N4148 предназначен для защиты элементов, которые производят размыкание цепи, от перенапряжения. В данном случае можно обойтись и без него, поскольку цепь размыкает кнопка SB1. Но если ее размыкает транзистор или тиристор, то VD2 нужно обязательно устанавливать.

Номиналы радиодеталей

Вообще, в этом плане есть разногласия. Согласно ГОСТУ на текущий момент, номиналы деталей на принципиальных схемах не указывается. Это сделано ради того, чтобы не нагромождать схему информацией.

К принципиальной схеме прилагается список деталей, монтажная и структурные схемы, а также печатная плата.

Есть еще один общепринятый стандарт. На схемах указываются номиналы некоторых деталей и их рабочие напряжения.

Рассмотрим на схеме два конденсатора.

В данном случае C5 это неполярный конденсатор с емкостью 0,01 мкФ. Микрофарады могут обозначаться как мкФ, так и uF. А конденсатор С6 полярный и электролитический. На это указывает знак плюс возле УГО. Емкость С6 равна 470 мкФ. Номинальное рабочее напряжение указывается в вольтах. Здесь для С6 это 16 В.

Если на схеме нет приставки микрофарад (мкФ, uF), или нанофарад (нФ, nF) то емкость этого конденсатора измеряется в пикофарадах (пФ, pF). Такое условие не общепринятое, поэтому тщательно изучите схему, которую вы собираетесь читать или собирать. В фарадах (F) емкостей мало, поэтому используются мкФ, нФ и пФ.