Электрические схемы и правила их выполнения
В системах управления электропривода используются схемы, описанные в разделе 1.2. Правила выполнения схем регламентируются ГОСТ 2.702 - 75.
Структурная схема
Структурная схема определяет основные функциональные части электропривода (элементы, устройства н функциональные группы), в которые объединяются отдельные электротехнические устройства, их назначение и взаимосвязи. Она разрабатывается на стадии проектирования и используется для общего ознакомления с электроприводом. Стрелками отмечаются направления сигналов управления, обратных связей и параметров электропривода. Наименования функциональных частей указываются внутри блоков и вне их. Функциональные части изображаются в виде прямоугольников или условных графических обозначений, соединенных линиями связей, определяющих их взаимосвязь. На линиях указываются обозначения параметров системы.
w
wио
Рис. 1.1. Структурная схема электропривода
Функциональная схема
На рис.1.1 для примера приведена структурная схема электропривода, где ИП (G) - источник питания, в качестве которого в большинстве случаев используется электрическая сеть; П (U) – преобразующее устройство; Д (М) - электродвигательное устройство; ПУ (Y) - передаточное устройство; ИОРМ - исполнительный орган рабочей машины; УУ (AS) - управляющее и информационное устройства, которые получают информацию от задающего устройства (задатчика) скорости 3C (SR) и датчиков обратных связей Д1 - Д6 (U1, U2, В1 – В4) и вырабатывают сигналы управления преобразующим, электродвигательным и передаточным устройствам. Обратные связи могут осуществляться по управляемым координатам электропривода: ЭДС преобразователя Еп, скорости двигателя, w, и скорости исполнительного органа wио и по возмущающим воздействиям f1 – f3, действующим на П, Д и ПУ.
|
|
|
При большом количестве функциональных частей взамен наименований допускается проставлять порядковые номера, как правило, слева направо и сверху вниз, а наименования элементов, соответствующие номеру, указывать в таблице, помещаемой на поле схемы.
Функциональная схема электропривода разъясняет процессы, протекающие в отдельных функциональных частях или в электроприводе в целом. Эти схемы используются для изучения принципов работы электропривода и его составных частей, а также при их наладке, регулировке, контроле и ремонте. На функциональной схеме изображаются функциональные части электропривода (элементы, устройства, функциональные группы) и связи между ними или конкретные электрические, магнитные и механические соединения (провода, обмотки, валы). Функциональные части, как правило, изображают в виде условных графических обозначений, а отдельные из них допускается изображать прямоугольниками. Обычно двигатель, электромашинные преобразователи, задатчики и датчики обратных связей изображают их условными обозначениями, а сложные управляемые преобразователи и устройства системы управления — прямоугольниками. Все функциональные части должны иметь наименования, обозначения или тип, которые вписываются в прямоугольники или помещаются рядом с изображениями.
|
|
|
Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой. Функциональная схема электропривода постоянного тока приведена на рис. 1.2.
Она включает в себя те же устройства, что и структурная схема на рис. 1.1. Задающее напряжение Uз обеспечивается задатчиком ЗС (RP). Обратная связь по скорости двигателя осуществляется тахогенератором ТГ (BR), обеспечивающим напряжение обратной связи Uc, пропорциональное скорости двигателя. Напряжение управления, равное Uу = Uз -Uc, усиливается усилителем У (А) или регулятором и в виде напряжения управления преобразователя Uуп подается на вход силового преобразователя П (U), который обеспечивает регулирование напряжения питания двигателя постоянного тока Д (М).
|
|
|
Рис. 1.2. Функциональная схема электропривода
Принципиальная схема
Принципиальная схема определяет полный состав элементов электротехнических устройств электропривода и связи между ними. Она используется для изучения принципов работы электроприводов, их наладки, регулировки, контроля, ремонта и является основанием для разработки схем соединений и подключений.
На принципиальной схеме электропривода изображают все элементы электротехнических устройств, необходимые для осуществления и контроля динамических и статических процессов электропривода, и все электрические, магнитные и некоторые механические связи между ними, а также электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи (зажимы, разъемы и т.п.).
Элементы на принципиальной схеме изображают в виде условных графических обозначений по ЕСКД. Сложные устройства электропривода, например, преобразователи, усилители, имеющие свои принципиальные схемы, в принципиальной схеме электропривода часто рассматриваются как элемент и изображаются в виде прямоугольника или другого обозначения с выходными цепями. Часто внутри прямоугольника показывают условное изображение устройства. В этом случае принцип работы электропривода определяется его принципиальной схемой и принципиальной схемой преобразователя.
|
|
|
Элементы в принципиальных схемах изображают для устройства r в отключенном и не нажатом состояниях, совмещенными или разнесенными способами. Наибольшее распространение получило изображение разнесенным способом, когда устройства расчленяются на отдельные элементы, располагаемые в различных местах схемы для большей наглядности и простоты ее начертания. При этом позиционное обозначение, присвоенное устройству на схеме, проставляется около всех его элементов сверху или справа от изображения. Последовательность присвоения порядковых номеров должна соответствовать последовательности расположения на схеме основных элементов устройств, например, обмоток контакторов или реле, начиная от ввода источника питания. Допускается (если это не усложняет схему) раздельно изображенные элементы одного устройства соединять линией механической связи, а позиционные обозначения проставлять у одного или обоих концов линии.
В принципиальных схемах электроприводов различают силовые цепи и цепи управления. К силовым цепям относятся цепи силовых устройств двигателей и преобразователей, а к цепям управления - цепи элементов управления, информационных устройств, усилителей, электрических аппаратов и т.п.
Принципиальные схемы выполняют в однолинейном или многолинейном изображениях линиями одинаковой толщины. Допускается выделять отдельные функциональные части выполнением линий различной толщины. Например, силовые цепи рекомендуется вычерчивать более толстыми линиями, чем цепи управления. Элементы, включенные в цепь, которая выделена толщиной линии, рекомендуется вычерчивать линиями той же толщины, что и цепь.
Разрешается на принципиальных схемах графически выделять устройства, функциональные группы, части схемы и т.п., контурной штрихпунктирной линией в виде прямоугольной формы. Можно использовать фигуру и неправильной формы.
При начертании принципиальных схем используется строчный способ, когда элементы располагают последовательно друг за другом в одну цепь, а цепи чертят параллельно, образуя строки. Строки на схемах располагаются в горизонтальном и вертикальном направлениях. При начертании схем стараются по возможности уменьшить количество пересечений линий связей.
| Рис. 1.3. Принципиальная электрическая схема |
В качестве примера на рис. 1.3 приведена электрическая принципиальная схема электропривода переменного тока с двумя асинхронными двигателями. Двигатель Ml может выполнять главное движение, а М2 - вспомогательное (обычно для производственных механизмов). Все цепи в схеме расположены вертикальными строками, как принято в станкостроении. В схеме применены автоматические выключатели QF и SF, предохранители FU1 и FU2, линейные контакторы КМ1и КМ2, тепловые реле FP1, FP2, кнопки управления SB1 - SB4 и сигнальные лампы HL1 - HL3. В схеме использованы буквенно-цифровые позиционные обозначения согласно ГОСТ 2.710 - 81.
Для удобства чтения принципиальных схем и создания по ним схем соединений и подключений участки цепей принципиальной схемы нумеруются (маркируются) согласно ГОСТ 2.709 - 89. Номер присваивается зажимам двух последовательно включенных элементов и проставляется слева или сверху линии связи, соединяющей эти элементы.
Силовые цепи переменного тока маркируют латинской буквой L с номерами L1, L2, L3, обозначающими фазы, и буквой N, обозначающей «нуль», и последовательными числами, проставляемыми сверху вниз и слева направо (рис.1.4, а). ГОСТ 2.709 - 89 допускает, если это не вызовет ошибочного подключения, обозначать фазы соответственно буквами А, В, С, как это было в ГОСТ 2.709 - 72. Зажимы электротехнических устройств и потребителей, предназначенные для прямого или непрямого соединений с питающими проводами трехфазной системы, предпочтительно обозначать буквами U, У, W, если необходимо соблюдение последовательности фаз (рис. 1.4, б).
Силовые цепи постоянного тока маркируют соответственно: участки цепей положительной полярности - нечетными числами, а отрицательной полярности - четными. Допускается нумеровать цепи постоянного тока последовательными числами.
Цепи управления, защиты и сигнализации маркируют слева направо и сверху вниз последовательными числами. Допускается цепи управления постоянного и однофазного переменного тока маркировать четными и нечетными числами. Обычно в сложных больших схемах, все цепи постоянного тока маркируются четными и нечетными числами, начиная с 1, 100, 200, 300 и т.д., отделяя функциональные назначения цепей схемы, например, силовые цепи управления, защиты и сигнализации. К границе нечетных и четных номеров подключаются потребители электрической энергии, обмотки электрических машин и аппаратов, лампы и т.п. Такой способ маркировки имеет некоторые преимущества, особенно при выполнении схем соединений и подключений так как при изготовлении изделий уменьшается вероятность неправильных соединений и коротких замыканий.
а)
б)
Рис. 1.4. Принципиальная схема силовой части электропривода
На схеме маркировку проставляют около концов или в середине участка цепи, причем справа от изображения цепи при вертикальном ее расположении и сверху - при горизонтальном. В технически обоснованных случаях маркировку цепей схемы допускается проставлять справа и под изображением цепей. Обычно справа и снизу изображений цепи проставляется заводская маркировка выводов, элементов или изделия. Например, на рис. 1.4, а показана такая маркировка, обозначающая выводы обмоток статора: С1, С2, СЗ и ротора: P1, P2, РЗ асинхронного двигателя, выводы обмоток двигателя постоянного тока: Я1, Я2 - якоря, Д1, Д2 - дополнительных полюсов, Ш1, Ш2 - независимого или параллельного возбуждения и C1, С2 - последовательного возбуждения.
Чтобы облегчить нахождение элементов и чтение схемы, допускается нумеровать параллельные строки слева направо при вертикальном выполнении строк (рис. 1.3) и сверху вниз - при горизонтальном, т.е. разделять схему на зоны, номера которых указываются снизу при вертикальных строках или слева при горизонтальных строках отсхемы. С другой стороны схемы приводятся в виде таблицы надписи, определяющие функциональное назначение строки (зоны) по действию исполнительного элемента (см. рис. 1.3). Около катушек аппаратов указывается, в какой зоне схемы находятся их главные (Г) и вспомогательные замыкающие (3) и размыкающие (Р) контакты.
С целью повышения надежности в принципиальных схемах должны выполняться следующие дополнительные правила. Неподвижный контакт аппарата, выключателя простого и автоматического должен подключаться к сети, а подвижный - к потребителю (см. рис. 1.3).
В силовых цепях схем нереверсивных электроприводов линейный контактор или контакторы направления («Вперед», «Назад») в реверсивных электроприводах должны находиться со стороны «плюса» сети для того, чтобы обмотка якоря двигателя постоянного тока, резисторы и катушки аппаратов находились со стороны «минуса», так как при присоединении их к «плюсу» в большей степени повреждается их изоляция. В схеме управления также для повышения надежности схемы катушки аппаратов подсоединяются на общий «минус».
С целью экономии меди при ошиновке в схеме электрических соединений контакты контакторов направления (KB, КН), контакторов ускорения КУ электропривода постоянного (рис. 1.5, а) и переменного тока компонуются соединением подвижных (рис. 1.5, б), или неподвижных контактов (рис. 1.5, в). С этой же целью в схеме управления контакты и катушки аппарата располагаются по возможности рядом.
Читаются принципиальные схемы в следующем порядке: исходное положение схемы, ее работа, электрические защиты, блокировки и сигнализация.
Исходным является положение элементов после подачи на схему напряжения питания. Например, в схеме (на рис. 1.3) после включения автоматических выключателей QF и SF в исходном положении никакие аппараты не срабатывают, а только загорается сигнальная лампа HL1, сигнализирующая о подаче напряжения. При анализе работы схемы рассматриваются состояния элементов, обеспечивающих переходные и установившиеся режимы работы электропривода. Например, схема на рис. 1.3 осуществляет пуск и остановку двигателей М1 и М2. Команды на пуск двигателей подаются кнопками SB2 и SB4. При нажатии на кнопку SB2ее замыкающий контакт с маркировкой 8 - 9 подает напряжение на катушку линейного контактора КМ1, ток в которой протекает по цепи 7 – 8 – 9 – 10 – KM1 - 2. Контактор KM1 включается и своими главными замыкающими контактами с маркировкой L11 - L12, L21 - L22 и L3I - L32 подключает обмотку статора двигателя М1 к питающей сети. Происходит его пуск. Контактор КМ1 замыкающим вспомогательным контактом 8 - 9 шунтирует замыкающий контакт кнопки SB2 и обеспечивает память команды «Пуск», а контактом 4 - 5 включает лампу HL2. Описать работу схемы можно проще. Например, для осуществления пуска двигателя М2 нажимается кнопка SB4, которая контактом 11 - 12 включает контактор КМ2. Этот контактор главными контактами подключает обмотку статора двигателя М2к питающей сети, а вспомогательным контактом 11 - 12 обеспечивает память команды на пуск и контактом 4 - 6 включает лампу HL3.
| а) |
| б) |
| в) |
| Рис. 1.5. Узлы принципиальной схемы силовой части электропривода |
Схемы соединений
Схема соединений показывает электрические соединения составных частей (электротехнических устройств) электропривода и определяет провода, жгуты, шины и кабели, которыми осуществляются эти соединения, а также их прокладку и места присоединения и ввода (зажимы, разъемы, и т.п.). Схемы соединений используются при изготовлении отдельных устройств и электропривода в целом, а также при их наладке, контроле, ремонте и эксплуатации. Различают схемы внутренних и внешних соединений, хотя эти термины введены в ГОСТ условно для удобства изложений правил выполнения схем и не указываются в наименовании схем соединений. Схемы внутренних соединений показывают соединения между элементами внутри отдельного устройства или изделия, а схемы внешних соединений - внешние соединения между отдельными устройствами, входящими в состав изделия. Допускается выполнять схему соединений, определяющую полный объем соединений в электроприводе, внутри устройств и между ними.
Элементы устройств на схемах соединений изображают условными графическими обозначениями в совмещенном виде, а устройства - прямоугольниками или в виде внешних очертаний. Устройства на схеме, как правило, изображают полностью с указанием задействованных и незадействованных частей, например, все контакты реле или контактора. Расположение обозначений элементов и устройств на схеме должно давать примерное представление об их действительном расположении в изделии, однако допускается не отражать действительного их расположения. На схеме соединений около или внутри условных графических изображений устройств приводят буквенно-цифровое обозначение элементов и устройств, маркировку их выводов, присвоенные им на принципиальной схеме или принятые в их конструкции.
В схеме электрических соединений все присоединения выполняются непосредственно к контактным болтам аппаратов или к клеммам с электрической пайкой.
Зажимы располагают внизу панели или сбоку так, чтобы обеспечить удобство обслуживания и иметь минимальный расход проводов. К каждому зажиму с каждой стороны можно присоединить не более двух проводов, а при большем количестве проводов предусматривают несколько зажимов с одинаковой маркировкой, соединенных между собой перемычками.
На рис. 1.7 приведен пример схемы (внутренних) соединений устройства в виде панели управления электропривода, принципиальная схема которого показана на рис. 1.3. На панели расположены автоматические выключатели QF и SF1, SF2, контакторы КМ1, КМ2, тепловые реле FP1, FP2, предохранители FU1, FU2, трансформатор ТС и наборы зажимов (клеммники) ХТ1 – ХТ3.
Изображение электрических соединений, выполненных проводами (ГОСТ 2.782 - 69), разрешается показывать на схеме отдельными линиями связи с их примерным расположением, как это показано на рис. 1.7 для аппаратов, расположенных с левой стороны панели. Для упрощения начертания схемы соединений разрешается сливать отдельные линии связи (провода), идущие на схеме в одном направлении, в линию групповой связи в виде жгута. Это показано на рис. 1.7 для аппаратов, расположенных в средней части панели. Допускается применять адресный способ, при котором около линии, отходящей от вывода элемента, указывается номер клеммы и адрес, то есть наименование устройства или элемента, к которому должен идти провод. Это показано на рис. 1.7 с правой стороны панели.
Рис. 1.7. Схема соединений системы электропривода
Таблица 1.2 - Внутренние соединения панели управления
| Номер провода | Соединение | Данные провода | |||
| откуда идет | куда поступает | расцветка | марка | сечение, мм2 | |
| L1,L2,L3 | XT1 | QF | черный | ПГВ | 10 |
| N | XT1 | XT2 | зеленый | ПГВ | 6 |
| N | XT2 | XT3 | зеленый | ПГВ | 4 |
| N | XT3 | TC | зеленый | ПГВ | 1.5 |
| L11,L21,L31 | QF | KM1 | черный | ПГВ | 10 |
| L11,L21,L31 | QF | KM2 | черный | ПГВ | 10 |
| L11 | KM2 | FU1 | черный | ПГВ | 2.5 |
| L21 | KM2 | FU2 | черный | ПГВ | 2.5 |
| L12,L32 | KM1 | FP1 | черный | ПГВ | 6 |
| L22 | KM1 | XT2 | черный | ПГВ | 6 |
| L13,L33 | FP1 | XT2 | черный | ПГВ | 6 |
| L14,L34 | KM2 | FP2 | черный | ПГВ | 4 |
| L24 | KM2 | XT2 | черный | ПГВ | 4 |
| L15,L35 | FP2 | XT2 | черный | ПГВ | 4 |
| L16 | FU1 | TC | черный | ПГВ | 2.5 |
| L26 | FU2 | TC | черный | ПГВ | 2.5 |
| 1 | TC | SF1 | красный | ПГВ | 1 |
| 2 | TC | KM2 | красный | ПГВ | 1 |
| 2 | KM2 | KM1 | красный | ПГВ | 1 |
| 2 | TC | XT3 | красный | ПГВ | 1 |
| 3 | TC | SF2 | красный | ПГВ | 1 |
| 3 | TC | XT3 | красный | ПГВ | 1 |
| и т.д. | |||||
Рис. 1.8. Схема внешних соединений
Марки и сечения проводов, которыми выполняется монтаж указывают около изображений соединений или на полях схемы. При большом количестве соединений, когда схема получается громоздкой и неудобной для пользования, ГОСТ разрешает не разрабатывать схему соединений, а составлять таблицу соединений, в которой указываются адреса электрических соединений и данные о проводах. Форма таблицы соединений выбирается разработчиком схемы в зависимости от сведений, которые нужно поместить в ней. Для примера составлена таблица соединений (см. табл. 1.2) панели управления (рис. 1.7).
Форма таблицы принята согласно ГОСТ 2.702 - 68. При составлении табл. 1.2 сечение проводов силовых цепей принято для двигателя М1 мощностью 10 кВт, М2 - 5 кВт. Расцветка проводов силовых цепей выполняется черной, цепей управления переменного тока – красной, постоянного тока – синей, заземлений – зеленой.
На рис. 1.8 показана схема (внешних) соединений электропривода соответственно принципиальной схеме рис. 1.3. Панель управления изображена в виде прямоугольника с клеммниками ХТ1, ХТ2, ХТ3, элементы, находящиеся на технологической установке – условными графическими обозначениями, без действительного расположения их на установке. Электрические соединения осуществляются согласно таблице соединений (см. табл. 1.3).
При выполнении схемы (внешних) соединений может быть также использован адресный способ.
Таблица 1.3 - Внешние соединения
| н/п | Номер провода | Откуда идет | Куда поступает | Расцветка | Марка | Сечение, мм2 | Примечания |
| 1 | L13,L22,L33 | AP-XT2 | M1 | черный | ПГВ | 3´6 | Металлорукав |
| 1 | N | AP-XT2 | M1 | зеленый | ПГВ | 1´6 | РЗ-Ц-Х; Ду25 |
| 2 | L15,L24,L35 | AP-XT2 | M2 | черный | ПГВ | 3´4 | Металлорукав |
| 2 | N | AP-XT2 | M2 | зеленый | ПГВ | 1´4 | РЗ-Ц-Х; Ду25 |
| 3 | 7,8,9,11,12 | AP-XT3 | SB | красный | ПГВ | 5´0.75 | Металлорукав |
| 3 | N | AP-XT3 | SB | зеленый | ПГВ | 1´0.75 | РЗ-Ц-Х; Ду18 |
Схема подключений
Схема подключений показывает внешние подключения изделия, его входные и выходные элементы (зажимы, разъемы и т. п.) и определяет провода, жгуты и кабели, которыми осуществляются подключения. Изделиями в схемах электроприводов являются отдельные законченные устройства, имеющие свои схемы соединений, например, панели и пульты, сложные преобразователи и др. Они на схемах подключений изображаются прямоугольниками, внутри которых условными графическими обозначениями показывают только его входные и выходные элементы, расположенные в местах, примерно соответствующих их расположению в изделии. Допускается изделие и его входные и выходные элементы изображать в виде внешних очертаний их конструкций. Около изображений входных и выходных элементов или внутри их проставляются позиционные обозначения, присвоенные им на принципиальной схеме или на схеме соединений. Провода, жгуты и кабели показываются на схеме подключений отдельными линиями. Допускается указывать марки, сечения и при необходимости расцветку проводов. На рис. 1.9, а приведена схема подключений пульта сигнализации АН, выполненного в виде отдельного изделия с клеммником ХТ4, к панели управления АР (см. рис. 1.3 и рис. 1.7). Для выполнения схем подключений используется также адресный способ (рис. 1.9, б) и таблицы соединений.
Рис.1.9. Схема подключений
Общая схема
Общая схема определяет составные части комплекса, к которому относится групповой электропривод. На обшей схеме изображают устройства, включающие индивидуальные электроприводы и другие установки и элементы схем управления, защиты, сигнализации и др., а также соединяющие их провода, жгуты и кабели. Устройства н элементы на общей схеме изображают в виде прямоугольников или внешних очертаний, а элементы - в виде условных графических обозначений. Расположение графических обозначений устройств и элементов на общей схеме должно давать примерное представление об их действительном расположении в комплексе, однако, если размещение устройств неизвестно, то их расположение должно обеспечивать простоту и наглядность показа электрических соединений между ними.
Схема расположения
Схема расположения определяет относительное расположение составных частей изделия (устройств и элементов) и электрические связи между ними (провода, жгуты, кабели). Составные части изделия изображают в виде условных графических обозначении или в виде внешних очертаний. Провода, жгуты и кабели изображают в виде отдельных линий или внешних очертаний.
В качестве изделия может рассматриваться, например, панель управления электропривода, расположенная в машинном отделении в открытом виде или в шкафу (см. рис. 1.7). На панели управления располагаются контакторы, реле, выключатели, трансформаторы цепи управления и др. элементы. При размещении электрооборудования и составления схем электрических соединений руководствуются требованиями удобства и простоты панели управления, удобства обслуживания ее, сокращения длины соединительных проводов и их числа с целью экономии меди и расстояний между токоведущими частями. Расположение аппаратуры управления на панели должно удовлетворять эстетическому восприятию панели.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 313; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!