Разработка принципиальных электрических схем – Лабораторная работа № 3 разработка принципиальных электрических схем сельских электроустановок

Содержание

Разработка принципиальных электрических схем в ElectriCS Pro 7

Михаил Чуйков
Ведущий специалист, команда разработчиков ElectriCS Pro
Светлана Капитанова
Специалист по маркетингу, команда разработчиков ElectriCS Pro

При разработке систем управления одним из основных документов проектной документации является принципиальная схема. Именно она определяет основной состав компонентов электрооборудования и взаимосвязей между ними. Принципиальная схема — фундамент электротехнического проекта, и от правильного ее выполнения зависит дальнейшее выполнение монтажных схем, схем соединений и всей сопроводительной документации. Рассмотрим выполнение принципиальных схем в системе ElectriCS Pro 7.

Для проектирования схем ElectriCS Pro использует графический редактор AutoCAD или nanoCAD. При этом удачно совмещается вся мощь инструментов графического редактора и дополнительные специализированные команды проектирования схем. Следует отметить, что для пользователей, которые привыкли работать в «чистом» AutoCAD, переход на проектирование в ElectriCS Pro происходит достаточно легко: свою коллекцию элементов пользователь может сохранить в библиотеке ElectriCS Pro и сразу же использовать на схеме.

Документ «Схема электрическая принципиальная»

В дереве проектной документации папка с принципиальными схемами имеет набор атрибутов, которые используются в основной надписи на листах схемы. Количество атрибутов и правила их заполнения являются настраиваемыми (рис. 1).

Рис. 1. Атрибуты схемы электрической принципиальной

Рис. 1. Атрибуты схемы электрической принципиальной

Листы принципиальной схемы представлены в виде списка с указанием формата листа с возможностью функции предварительного просмотра. В списке можно создать новый лист схемы, открыть его или удалить (рис. 2).

Рис. 2. Перечень листов схемы принципиальной

Рис. 2. Перечень листов схемы принципиальной

Если вы дважды щелкнете мышкой по номеру листа, он откроется в окне графического редактора. В графическом редакторе справа от схемы добавлена панель менеджера, на закладках которой представлены все объекты проекта. Также добавлены дополнительные панели инструментов и меню ElectriCS Pro (рис. 3).

Рис. 3. Лист схемы в графическом редакторе

Рис. 3. Лист схемы в графическом редакторе

Создание и размещение на схеме электрических устройств

В диалоге создания электрического устройства указываются: его буквенно­позиционное обозначение, шкаф, в котором оно расположено, система. Если в диалоге указать тип по базе изделий, то у устройства будет сформирован элементный состав, автоматически подставится префикс обозначения и следующий свободный порядковый номер (например, у автоматического выключателя сформируется QF3, если в проекте уже были QF1 и QF2). При создании устройства проверяется уникальность его обозначения, в проекте не может быть двух устройств с одинаковым обозначением

1 (рис. 4).

Рис. 4. Диалог создания электрического устройства

Рис. 4. Диалог создания электрического устройства

После создания устройство отобразится в менеджере. Для каждого устройства выводится элементный состав в виде условно­графических обозначений (УГО), при этом УГО, которые еще не размещены на схеме, помечаются зелеными маркерами в левом верхнем углу. Размещение элемента на схеме производится стягиванием соответствующего УГО с панели менеджера на поле схемы. Автоматически проставляется маркировка контактов и обозначение элемента. Контакты, не имеющие подключения, отмечаются маркером на схеме в виде сиреневых квадратов (рис. 5).

Рис. 5. Размещение элемента (УГО) устройства на схеме

Рис. 5. Размещение элемента (УГО) устройства на схеме

В ElectriCS Pro используются УГО двух типов: статические и динамические. Статические УГО содержатся в библиотеке УГО и представляют собой элементы, графика которых не отличается от проекта к проекту, от листа к листу: катушки, контакты реле, двигатели и т.д. Но есть и другой вид электрических устройств, которые на схемах отображаются в виде таблиц контактов и имеют переменный внешний вид: разъемы, блоки управления, контроллеры, частотные преобразователи и т.д. Как правило, при использовании динамических УГО на схему выводятся только задействованные контакты (рис. 6).

Рис. 6. Пример статического (слева) и динамического УГО

Рис. 6. Пример статического (слева) и динамического УГО

Рис. 6. Пример статического (слева) и динамического УГО

Работа с электрическими связями (ЭС)

Удобный инструмент отрисовки позволяет задавать связи между контактами буквально двумя щелчками мыши, связь выстраивается с изломом. Номер связи присваивается автоматически, по порядку следующий из свободных (рис. 7).

Рис. 7. Электрическая связь

Рис. 7. Электрическая связь

Когда же на принципиальную схему наносится элемент устройства, который уже размещен на другом листе схемы и имеет подключения, то от его выводов автоматически отрисуются уже подключенные электрические связи в виде отрезков.

Если пользователь при создании новой связи указал номер уже существующей электрической связи, то программа покажет сообщение­предупреждение, что ЭС с указанным обозначением уже существует, и предложит объединить связи. Так могут объединяться электрические связи, графически разнесенные на одном листе схемы или расположенные на разных листах схемы.

При «подтягивании» одной связи к другой они автоматически объединяются. Существует также обратная операция — разделения электрической связи (рис. 8).

Рис. 8. Пересечение связей и их

Рис. 8. Пересечение связей и их объединение. На пересечении связей можно установить разрыв

Следует отметить, что ElectriCS Pro позволяет при необходимости на один вывод устройства подключать две электрические связи с разными номерами (рис. 9).

Рис. 9. Возможность подключения на один контакт двух (и более) электрических связей

Рис. 9. Возможность подключения на один контакт двух (и более) электрических связей

При перемещении элементов подключенных устройств связи от контактов не отрываются, а вытягиваются, то есть если была задана связь между контактами, то программа обеспечивает целостность связей независимо от расположения элементов на листе схемы (рис. 10).

Рис. 10. Перемещение УГО с подключенными контактами

Рис. 10. Перемещение УГО с подключенными контактами

Для удобства работы с электрическими связями программа ElectriCS Pro предоставляет возможность отрисовки групповых линий связи, в том числе соединение линиями связи сопоставленных друг с другом контактов, создания изломов на линиях и другие полезные команды.

Для отображения перехода электрической связи на другой лист схемы используется несколько типов переходов:

  • на следующий (или предыдущий) лист схемы, где отображается данная связь;
  • на заданный лист схемы;
  • на контакт электрического устройства и т.д.

Для каждого типа перехода можно задать УГО и набор атрибутов. При изменении нумерации листов или обозначения устройства, на контакт которого ссылается переход, атрибуты перехода пересчитываются автоматически (рис. 11).

Рис. 11. Переходы линий электрической связи

Рис. 11. Переходы линий электрической связи

Копирование фрагментов схем

Копирование фрагмента схемы применяется при наличии в схеме повторяющихся типовых фрагментов. Достаточно выделить любую часть схемы и скопировать ее для вставки на данный лист либо на другой лист схемы. Также фрагмент может быть вставлен в другой проект. При вставке фрагмента автоматически создаются новые электрические устройства такого же типа, что и исходные, а также новые связи (рис. 12).

Рис. 12. Копирование фрагмента схемы

Рис. 12. Копирование фрагмента схемы

Перечень элементов схемы электрической принципиальной

Табличный отчет «Перечень элементов» генерируется программой ElectriCS Pro автоматически по данным с принципиальной схемы. Отчет можно получить отдельным документом в формате PDF, RTF, XLS, HTML, DWG, TXT или разместить на листе принципиальной схемы.

В комплект поставки ElectriCS Pro включено несколько вариантов перечня элементов: с зонами и без зон, с основной надписью по ЕСКД или СПДС. Модуль «Мастер отчетов» позволяет пользователю самостоятельно модифицировать отчет (рис. 13).

Рис. 13. Перечень элементов

Рис. 13. Перечень элементов

В заключение следует отметить, что в статье рассматривались только основные моменты отрисовки принципиальных схем в среде ElectriCS Pro. Программа является многофункциональной и гибкой как в плане настроек, так и в последовательности разработки схемы. ElectriCS Pro предоставляет пользователю достаточный набор инструментов для создания любых многолинейных принципиальных схем. При этом качество проектирования существенно повышается за счет сокращения числа ошибок проектировщика. 


1 ElectriCS Pro содержит настраиваемую систему обозначений электротехнических компонентов, использование которой позволяет выпускать схемы практически под любой стандарт проектирования. Например, если в одном проекте в разных шкафах допускается наличие одинаковых обозначений у электрических устройств и связей (то есть шкафы являются идентичными), то в этом случае в настройках указывается, что на уникальность обозначения компонента также влияет обозначение шкафа, где расположены данные элементы.

САПР и графика 12`2012

2.5 Разработка принципиальной схемы автоматизации

Принципиальные электрические схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств, а также связей между ними, которые обеспечивают решение задач управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации. Они служат для изучения принципа действия системы и необходимы как при выполнении наладочных работ, так и в эксплуатации. Кроме того, на основании принципиальных схем разрабатываются другие документы проекта: монтажные схемы щитов и пультов, схемы внешних соединений и т. п.

На принципиальных электрических схемах все аппараты (реле, пускатели, переключатели) изображают в отключенном состоянии. При необходимости изображения какого-нибудь аппарата во включенном состоянии это оговаривается на поле чертежа.

Электрические схемы выполняют в соответствии со стандартами ГОСТ 2.701-84 и ГОСТ 2.702-85 на отдельные установки и участки автоматизированной системы (например, схема управления насоса, схемы регулирования температуры реактора и др.). В эти схемы включают: элементы схемы, устройства и взаимосвязи между ними.

Элемент схемы — составная часть схемы, которая выполняет определенную функцию в изделии и не может быть разделена на части (реле, трансформатор, резистор, диод и т. д.).

Устройство — совокупность элементов, выполняющая определенную функцию и представляющая собой единую конструкцию (блок, прибор, плата и т. д.). Линия взаимосвязи — отрезок линии, указывающий на наличие связи между элементами и устройствами.

Условные графические обозначения элементов электрических схем регламентируются рядом стандартов и обычно совпадают с условными обозначениями, принятыми в мировой практике. Однако иногда, особенно в электросхемах на импортное оборудование, встречаются графические изображения, отличные от российских стандартов. Устройства (за исключением исполнительных механизмов) показывают упрощенно в виде прямоугольников. При этом в кружках, располагаемых по контуру прямоугольника, показывают обозначения входных и выходных линий связи и питания. Допускается не приводить на принципиальных схемах обозначения выводов электроаппаратов, если они приведены в технической документации на щиты пульты. Буквенно-цифровые обозначения элементов и устройств на электрических схемах регламентированы ГОСТ 2.710-81.

Все технические средства, отображенные на принципиальной схеме, должны быть однозначно определены и записаны в перечень элементов и устройств по форме в соответствии с ГОСТ 2.702-75.

Перечень может быть выполнен либо на поле чертеже, либо отдельным документом. Часто элементы записывают группами, соответственно местам их установки.

Чтение схемы обычно начинают с основной надписи, располагаемой в нижнем правом углу листа. Здесь указывается наименование объекта, название изделия, дата выпуска чертежа и др. Затем необходимо ознакомиться с таблицей перечня элементов, отраженных на схеме, с различными пояснениями и примечаниями. Все это позволяет установить вид и тип данной схемы, ее построение и связь с другими документами.

В принципиальных электрических схемах элементы могут изображаться двумя способами: совмещенным и разнесенным.

При совмещенном способе составные части элементов или устройств изображают на схеме в непосредственной близости друг к другу.

При разнесенном способе составные части элементов и устройств или отдельные элементы устройств изображают на схеме в разных местах таким образом, чтобы отдельные цепи изделия были изображены наиболее наглядно.

При совмещенном способе все части каждого прибора, технические средства автоматизации и электрического аппарата располагают в непосредственной близости и заключают в прямоугольный, квадратный или круглый контур, выполненный сплошной тонкой линией.

Разнесенный способ изображения является преимущественным при выполнении схем автоматизации, т.к. при этом способе отчетливо видны все электрические цепи, что облегчает чтение схем. В этом случае составные части приборов, аппаратов, технические средства автоматизации располагают в разных местах таким образом, чтобы отдельные цепи были изображены наиболее наглядно. Принадлежность изображаемых контактов, обмоток и других частей к одному и тому же аппарату устанавливается по позиционным обозначениям, проставленным вблизи изображений всех частей одного и того же аппарата.

Рис. 31 Принципиальная схема выполненная разнесенным способом

Для облегчения чтения принципиальных электрических схем используются следующие приемы:

а) нумеруются все возможные цепи;

б) под обозначением реле помещается табличка с указанием мест расположения контактов;

в) вблизи позиционных обозначений у изображения контакта указывается номер цепи, в которую включена соответствующая обмотка.

На схеме выполненной разнесенным способом приведены три таблички, которые размещены под обозначением обмоток КК1, КК2, КМ. В табличках под КК1 и КК2 столбцов Г (главные) и З (замыкающие) нет, т.к. ни главных, ни замыкающих контактов тепловые реле не имеют, а в столбце Р (размыкающие) указано 6 и 7, т.к. контакты КК1 и КК2 введены в цепь 6 и 7 соответственно. В табличке под обмоткой КМ в столбце Г имеются цифры 2, 3 и 4. Это говорит о том, что магнитный пускатель своими главными контактами разрывает силовые цепи 2,

Рис. 32 Схема релейной автоматики

3 и 4. В столбце З два адреса: 8 и 9, в столбце Р – адрес 10 и одна свободная клетка. Это означает, что пускатель имеет два замыкающих и два размыкающих контакта, причем один размыкающий контакт свободен. Схемы релейной автоматики рекомендуется выполнять строчным способом: условные графические обозначения устройств и их составных частей, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдельные цепи – рядом, в виде параллельных горизонтальных или вертикальных строк. Строки нумеруют арабскими цифрами (рис. 32).

Иногда на ПЭС показывают такие устройства, как приборы, регуляторы и т.п., имеющие собственные принципиальные схемы. В этом случае на ПЭС эти устройства изображаются упрощенно, т.е. показываются только входные и выходные цепи и цепи подачи питающего напряжения.

В ПЭС условные графические обозначения составных частей электрических аппаратов, приборов и ТСА, входящих в одну цепь, изображают последовательно друг за другом по прямой, а отдельные цепи – либо одну под другой (при этом образуются параллельные строки), либо вертикально одну за другой.

Линии связи между аппаратами показывают полностью, но в некоторых случаях они могут быть оборваны; обрывы линий в этом случае заканчиваются стрелками.

Автоматизация большинства объектов неразрывно связана с управлением технологическими механизмами с электроприводами. Такими механизмами являются насосы, вентиляторы, задвижки, клапаны и т.п., а в качестве электроприводов используются в основном реверсивные и нереверсивные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Схемы управления таких устройств обычно строятся на базе релейно-контактных элементов.

Как правило, схема управления технологическим оборудованием (электроприводом исполнительного устройства) предусматривает местное, дистанционное и автоматическое управление.

Местное управление осуществляется оператором с помощью органов управления, например, кнопочных постов, расположенных в непосредственной близости от механизма. Дистанционное управление осуществляется со щитов и пультов объекта автоматизации. При этом технологические механизмы находятся вне поля зрения оператора и их положение контролируется по сигналам “Включено” – “Отключено”, “Закрыто”– “Открыто”. Автоматическое управление обеспечивается с помощью регуляторов, а также различных программных устройств, предусматривающих автоматическое управление электроприводом с соблюдением заданных функциональных зависимостей (одновременности или определенной последовательности включения).

Вид управления (ручной или дистанционный) электроприводом выбирается с помощью переключателя цепей управления (переключателя вида управления).

Для получения начальных навыков по проектированию принципиальных схем выберем типовую принципиальную схему (рис. 33) управления электродвигателем насоса и перечень элементов к ней []. Все элементы рассматриваемой схемы имеют одно- или двухбуквенные коды. Например, двигатель 1М, контактор КМ1, переключатель 1SA1, сигнальная лампочка 1HL1 и т. д.

Соединительные провода обозначены арабскими цифрами, при этом номера проводов, имеющие общую точку, одинаковы. Так, кнопка 1SB1 соединена с 1SB2 и замыкающим дополнительным контактом КМ 1.1 контактора КМ1 проводами, обозначенными числом 102. При этом собственные маркировки аппаратов не обозначены, что необходимо в последующем учесть при составлении монтажных схем.

Анализируя выбранную схему управления двигателем насоса, можно сделать заключение, что катушка магнитного пускателя КМ1 будет замыкать рабочие контакты, а, следовательно, и подавать напряжение на двигатель 1М при нажатии кнопок 1SB2. Причем это можно осуществить только в ручном режиме, когда переключатель 1SA1 находится в положении Р. При этом контактор КМ1 через свой собственный контакт КМ 1.1 заблокируются. Выключается двигатель 1М в этом режиме при нажатии на кнопку 1SB1.

В положении А переключателя 1SA1(автоматизированный режим управления) электрический двигатель насоса будет включаться автоматически с помощью контактов реле К3 , которые управляются контроллером и показаны в другом месте принципиальной схемы. На это указывает пунктирная линия вокруг контактов и ссылка на определенный номер листа принципиальной схемы (ЩА).

При перегрузке двигателя срабатывает тепловое реле КК1, размыкающий контакт которого прекращает подачу напряжения на катушку контактора КМ1.

Связь принципиальной схемы с перечнем элементов осуществляется через позиционные обозначения. При этом в графе «Наименование», кроме названия типа и марки, приводятся основные технические характеристики элемента или устройства. Например, для двигателя 1М указывается номинальные мощность, частота вращения, напряжение и ток. В отдельных случаях допускается все сведения об элементах помещать около условных графических обозначений (например, параметры реле, резисторов).

Рис. 33 Пример принципиальной электрической схемы

Задание по ПЭС. В КП необходимо выбрать способ изображения принципиальной схемы, выбрать исполнительное устройство (например, насос, печь, смеситель или др.) в технологической схеме, в MS VISIO нарисовать принципиальную схему его пуска и останова с указанием наименования выбранных элементов автоматики Пример схемы приведен в приложении.

По результатам выбора необходимо разработать принципиальную схему на формате А4 и описать ее работу. На схеме поместить перечень элементов к ней. Схему поместить в альбом. Пример схемы приведен в приложении 8.

Разработка электрических схем

Наша компания предлагает услуги по разработке электрических схем разного уровня сложности.

elshemi2_500 Мы разрабатываем как отдельные схемы, так и готовые альбомы схем, содержащие комплексную электротехническую документацию:

  • схемы электрические принципиальные
  • схемы соединений (монтажные)
  • схемы подключений
  • схемы внешних проводок
  • сборочные чертежи электрооборудования
  • схемы расположения
  • планы трасс
  • вспомогательные документы
  • пояснительные документы
  • табличные отчёты:
    • перечни элементов
    • спецификации
    • кабельные журналы
    • таблицы соединений
    • таблицы подключений
    • опросные листы
    • перечни сигналов ПЛК
    • таблицы выводов ПЛК
    • таблицы (или схемы) клеммных полей

Частичная разработка электрических, как правило, служит для ускорения проектирования службами Заказчика, для ускорения оформления тендерной документации, для ускорения согласования конструкторской документации Заказчика со сторонними организациями, при недостающей информации в проекте и т.д.

Оставить заявку на проект

Последовательность сотрудничества с Заказчиком может быть следующей:
  1. изучение задачи Заказчика
  2. формирование технического задания
  3. проведение анализа и определение возможных технических решений
  4. выбор основной аппаратуры
  5. согласование принятого решения с Заказчиком
  6. непосредственно разработка электрических схем

Технологии электротехнического проектирования

elshemi_500 Для исключения ошибок, улучшения информативности при проектировании электрических схем в используемых САПР применяются технологии:

  • Сквозное проектирование
  • Иерархическое проектирование
  • Шаблонное проектирование
  • Оформление схем и документации в соответствии со стандартом предприятия Заказчика
  • Групповая работа над проектом
  • Работа в 3D-CAD

Наши специалисты имеют опыт электротехнического проектирования в САПР:

  • E3.series
  • КОМПАС-Электрик
  • CADElectro

Заказчик получает проект в виде растровой графики, DWG/DXF, векторного PDF, а также проекта в конкретной САПР при необходимости.

Получить консультацию

Выполненные проекты в области «Разработка электрических схем»

2 Разработка принципиальной электрической схемы

2 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Рассмотрим, отдельно, блоки структурной схемы, предложенной ранее.

Для того, чтобы дынный прибор считал в пределах нескольких сотен необходимо создать несколько разрядов (единицы, десятки и сотни). Соответственно, каждые из них будут подключаться к следующему, каскадируя цифровые счетчики и компараторы, для формирования импульса сброса в ноль.

Счетчиком называют цифровое устройство, обеспечивающее подсчет числа электрических импульсов. Коэффициент пересчета счетчика равен минимальному числу импульсов, поступивших на вход счетчика, после которых состояния на выходе счетчика начинают повторяться. Счетчик называют суммирующим, если после каждого очередного импульса цифровой код на выходе счетчика увеличивается на единицу. В вычитающем счетчике после каждого импульса на входе счетчика цифровой код на выходе уменьшается на единицу. Счетчики, в которых возможно переключение с режима суммирования на режим вычитания, называются реверсивными.

Рассмотрим микросхему К155ИЕ5. Функциональная схема счетчика и его условное обозначение приведены на рисунке 2.1. Счетчик К155ИЕ5 имеет фактически два счетчика: с коэффициентом пересчета два (вход С0 и выход Q0) и с коэффициентом пересчета восемь (вход С1 и выходы Q1, Q2, Q3). Счетчик с коэффициентом пересчета шестнадцать легко получается, если соединить выход Q0 с входом С1, а импульсы подавать на вход С0. Временная диаграмма работы такого счетчика приведена на рисунке 2.2.

Рис.2.1 – Функциональная схема и условное обозначение счетчика К155ИЕ5

Рис.2.2 – Временные диаграммы счетчика К155ИЕ5

Объединять счетчики ИЕ5 для увеличения разрядности (каскадировать) очень просто: нужно выход 8 предыдущего счетчика (выдающего более младшие разряды) соединить со входом С1 следующего счетчика (выдающего более старшие разряды). На рис. 2.3 показано соединение трех счетчиков для получения 12-разрядного асинхронного счетчика со сбросом в нуль на примере схемы ИЕ5. 

Рис.2.3 – Объединение трех счетчиков ИЕ5 для увеличения разрядности

Цифровые компараторы выполняют сравнение двух  чисел, заданных в двоичном коде. Они могут определять равенство двух двоичных чисел А и В с одинаковым количеством разрядов либо вид неравенства А>В или А<В. Цифровые компараторы имеют три выхода.

Цифровые компараторы выпускают, как правило, в виде самостоятельных микросхем. Так, микросхема К564ИП2 является четырехразрядным компаратором. Данная микросхема имеет расширяющие входы А<В, А=В, А>В, что позволяет наращивать разрядность обоих чисел. Для этого компараторы соединяют каскадно или параллельно (пирамидально).

На рисунке 2.1 представлено каскадное подключение цифровых компараторов КП564ИП2.

Рассмотрим каскадное соединение компараторов К564ИП2 для сравнения двух восьмиразрядных чисел (рис. 2.4). При этом соединении выходы А = В и А < В предыдущей микросхемы (младшие разряды) подключают к соответствующим входам последующей. На входы А < В, А = В, А > В микросхемы младших разрядов подают соответственно потенциалы U0, U1 и U1 (U0 соответствует логическому 0, а U1 – «1»). В последующих микросхемах на входах А > В поддерживают потенциал логической единицы U1.

Рис.2.4 — Каскадное соединение компараторов КП564ИП2

В нашем случае A будет сигнал, поступающий со счетчика, а В – сигнал сравнения, определяющий предел счета. Следовательно, нам понадобиться три компаратора, соединенных вместе. Соединив выход цифрового компаратора A=B с входом счетчика R, получим необходимый сброс в ноль по достижению заданного количества импульсов.

Надежная работа любых электроприборов, как бытовых, так и промышленных, от простой лампочки до производственного станка зависит от стабильности электросети. Резкое повышение напряжения или его падение ниже допустимого предела приводят к быстрому выходу из строя всего этого оборудования. Это может привести к перегреву обмоток электродвигателей приборов и последующему выходу их из строя.

Транзисторные устройства могут работать при разных значениях напряжения питания — от одного вольта до нескольких вольт. Максимальное значение этого напряжения Uп max определяется на основе приводимых в каталогах данных о максимальном допустимом постоянном напряжении коллектор — эмиттер и коллектор — база: Uк-э max и Uк-б max.

Согласно заданию, отклонения напряжения сети не должны переступать границы в +10 и -20%.Следовательно, получим максимально допустимое напряжение Uмакс и минимально допустимое Uмин.

Uмакс=Uc + (Uc ·10%) (2.1)

Uмин=Uc— (Uc ·20%) (2.2)

Подставив данные в уравнения (2.1) и (2.2) получим:

Uмакс=Uc+ (Uc ·10%)=5+0,5=5,5В

Uмин=Uc— (Uc ·20%)=5-1=4В

т. е. следует обеспечивать Uп от 4 В до 5,5 В. Не рекомендуется применять напряжение питания ниже 4 В, чтобы не ухудшить эксплуатационные параметры, в частности быстродействие микросхемы. Напряжение питания не должно также превышать 5,5 В, так как существует опасность пробоя на входе интегральной микросхемы.

Источник питания должен обеспечивать помимо напряжения и необходимый ток потребления — ток нагрузки. Для транзисторных схем этот ток определяется как типом транзисторов, так и конкретной схемой

реализации и параметрами пассивных компонентов. Для устройств, выполненных на микросхемах ТТЛ и КМОП, ток нагрузки определяется типом и числом используемых микросхем и является суммой токов потребления всех микросхем (этот параметр приводится в справочниках).

В качестве источника питания можно применить простой прибор собственной конструкции, состоящий из силового трансформатора, выпрямителя и стабилизатора напряжения.

Рис.2.5 – Броневой сердечник трансформатора

Для выпрямления обычно используют однофазный мостовой выпрямитель, так называемую схему Греца (рис. 2.6). Выпрямительные диоды также выбирают в зависимости от тока в нагрузке. Данные о некоторых подходящих типах диодов приведены в табл. 4 и 5. 

Рис.2.6 –

Применение стабилизаторов напряжения — интегральных микросхем — значительно облегчает реализацию источников питания. На рис. 2.7 показана простейшая и наиболее часто используемая схема выпрямителя, который обеспечивает фиксированное значение питающего напряжения при токе нагрузки до 1,5 А.

Рис.2.7 –

Выходной ток можно повысить, если стабилизатор укрепить на охлаждающем радиаторе. Площадь поверхности радиатора должна быть пропорциональна потребляемому току. В стабилизаторе-микросхеме предусмотрена защита выходного транзистора от перегрузки. Третий вывод (общий) интегральной микросхемы связан с металлическим корпусом. Конденсаторы С1 и С2 применять необязательно. Конденсатор С1 необходим, если фильтр нагрузки и стабилизатор пространственно разнесены. Конденсатор С2 служит для улучшения переходной характеристики стабилизатора.

Последним звеном в блоке преобразования параметров сети является интегральный выпрямитель. Согласно паспортным данным, его отклонения равны:

Uмакс.в=5,1В

Uмин.в=4,9 ,

что полностью удовлетворяет заданным требованиям.

На выходе этого счетчика мы получаем четырехразрядный двоичный код, однако, для облегчения восприятия человеком, необходимо вывести данные на какое-нибудь показывающее устройство. Для этой цели подойдут два семисегментных индикатора. Для вывода данных на него преобразуем двоичный код, в доступный для индикаторов (8 разрядный) при помощи дешифратора. Для этой цели лучше всего подходит дешифратор

На микросхемы серии К514 подают входные сигналы уровня ТТЛ. Сигнал С служит для гашения индикации (напряжением низкого уровня). При нормальной работе уровень сигнала С=1. Дешифратор на микросхеме К514ИД1 работает со светодиодными индикаторами, которые имеют раздельные аноды, а на К514ИД2 – с раздельными катодами. Дешифратор К514ИД2 подсоединяют к индикаторам через токоограничивающие резистор (200-500 Ом), а первый имеет такие резисторы в своем корпусе.

Его условное обозначение представлено на рисунке 2.8.

Рис.2.8 –преобразователи двоично-десятичного кода в семисегментный (дешифраторы)

В качестве показывающего устройства можно использовать семисегментные индикаторы различной комплектации и зависеть этот выбор будет уже больше от конструктивных особенностей прибора. Заранее, как наиболее компактный и экономичный, можно выбрать индикатор АЛ304Г, представленный на рисунке 2.9.

Рис.2.9 – 4 семисегментных индикатора АЛ304Г (справа)

Разработка принципиальной электрической схемы | Проектирование силового электрооборудования

Страница 6 из 17

Принципиальная электрическая схема отражает взаимные связи между отдельными электрическими устройствами, аппаратами, приборами и средствами автоматизации с учетом принципа действия и последовательности работы отдельных ее элементов. Прежде чем составить схему, необходимо определить систему подключения к сети электродвигателей, приборов, регуляторов и других элементов, выявить их общие коммутационные аппараты и аппараты защиты. Принципиальную электрическую схему изображают в положении отключенного питания, когда на аппараты и их части нет принудительных воздействий. Такое положение является исходным для электрической схемы.
При разработке принципиальной электрической схемы рекомендуется придерживаться определенной последовательности:
1) ознакомиться с назначением, устройством и технологией работы механизма, его особенностями;
составить технические условия (задание на проектирование) на электропривод и схему управления;
вычерчить принципиальную электрическую схему;
изучить схему в целом и выделить типовые схемные решения и узлы;
определить функциональное назначение всего электрооборудования схемы;
указать марки аппаратов схемы;
соединить схему с источниками питания;
В) установить по схеме наличие замкнутых цепей протекания тока или передачи потенциала при подаче питания;
9) рассмотреть, какие аппараты включаются при подаче питания;
установить цепи, в которых переключаются контакты аппаратов;
выбрать режим работы схемы и механизма и найти в схеме аппарат, включением которого начинается работа механизма;
установить взаимодействие аппаратов и электроприводов исполнительных механизмов, начиная с первого этапа его работы;
выделить в схеме, какие дополнительные переключения производятся после первого этапа работы механизма по технологическим факторам;
рассмотреть по схеме аппараты, дающие команду на переход ко второму этапу работы;
установить по схеме момент окончания цикла работы и ее возврата в исходное состояние;
вычертить циклограмму (диаграмму включений) аппаратов схемы;
указать марки проводов принципиальной электрической схемы;
составить перечень элементов электрической схемы.
Технические условия на электропривод и схему управления должны отражать:
назначение привода, режимы его работы, нагрузку и мощность; частоту вращения, плавность и диапазон ее регулирования;
условия пуска, конструктивное исполнение и защиту от окружающей среды, а также способы крепления электродвигателя;
назначение тяговых и тормозных электромагнитов, электромагнитных плит и муфт, их тяговое усилие и момент вращения, а также конструктивное исполнение;
режимы работы схемы управления и работы механизма в целом;
последовательность операций технологического процесса;
параметры управления, контроля и защиты электрической схемы;
необходимость блокировок и ограничения перемещения частей механизма;
необходимость сигнализации и измерений различных технологических параметров.
Описание электрической схемы начинается с рассмотрения состояния аппаратов, когда они отключены, т.е. при отсутствии питания и командных воздействий. При описании схемы отмечается последовательность действия электрооборудования для рабочих и наладочных режимов, т.е. какие аппараты изменяют свое состояние при переходе к первому этапу работы, затем ко второму под воздействием управляющих команд и при взаимодействии между собой, прослеживается прохождение команд по различным цепям и аппаратам схемы. Обращается внимание на блокировки и защиту электрооборудования от ненормальных режимов работы, а также вопросы электробезопасности.
К описываемой схеме необходимо составить перечень элементов электрооборудования, с их обозначением на схеме и техническими данными, а также диаграммы работы переключателей управления и циклограммы срабатывания конечных выключателей, командоаппаратов и т.д. Циклограммы отражают динамику работы схемы и позволяют графически проанализировать ее.

Раздел 2. Создание принципиальных электрических схем.

Создание принципиальной электрической схемы является следующим этапом в реализации проекта печатной платы. Принципиальная схема является основой всего проекта и тесно связана как с этапом создания библиотеки элементов так и с этапом разводки самой печатной платы, поэтому относится к ее созданию нужно с особым вниманием.

2.1. Пример создания схемы средствами схемного редактора accel Schematic.

Рассмотрим процесс создания принципиальной электрической схемы на основе созданной ранее библиотеки элементов.

Средством для создания схем в пакете ACCEL EDA является ACCEL Schematic, общий вид которого приведен на рисунке 2.1:

Рис. 2.1. Основное окно редактора ACCELSchematic.

Основными элементами схемного редактора являются: меню, панели инструментов, и рабочее пространство – наверняка уже знакомые Вам, например, по редактору Microsoft Word.

2.1.1. Настройка конфигурации редактора.

Первым этапом является подготовка рабочего пространства – для этого служит команда Configure из меню Options (для краткости будем писать Options/Configure). В открывшемся диалоговом окне (рис 2.2) нужно установить следующие параметры:

Рис. 2.2 Диалоговое окно настроек рабочей области.

Workspace Size (размер рабочей области) – A4;

Units (единицы измерения) – mm;

Остальные параметры являются для нас менее важными – об их назначении можно прочитать в справочной системе редактора.

В диалоговом окне, открывающемся при выборе команды Options/Display (рис 2.3) можно изменить цвета всех элементов рабочей области – цвет фона, проводов, элементов, узлов и др. По умолчанию, фон имеет черный цвет, что на наш взгляд является не очень удобным, и в дальнейшем будем использовать фон белого цвета, провода и элементы – черного, цвет выделенного элемента – красный. Рекомендуем для единообразия использовать те же цвета.

Рис. 2.3 Параметры отображения элементов.

Еще один необходимый параметр – шаг сетки (Grid) по которой выравниваются все элементы схемы. Рекомендуемый шаг сетки 1 мм. Для его установки выберите команду Options/Grids, в поле Grids Spacing, открывшегося диалогового окна, введите значение 1.00 и нажмите кнопку Add (рис 2.4).В списке Grids можно выбрать одно из уже введенных значений. Отметим, что неправильный выбор шага сетки может серьезно осложнить дальнейшую работу.

Рис. 2.4 Выбор шага сетки.

2.1.2. Размещение элементов схемы.

Теперь рабочее пространство подготовлено и можно переходить к созданию схемы. В качестве примера возьмем схему изображенную на рисунке 2.5.

Рис. 2.5. Пример принципиальной электрической схемы.

Эта схема состоит из 3 конденсаторов и 25 логических элементов, соответствующие микросхемы которых входят в состав уже созданной нами библиотеки. С помощью команды Library/Setup подключим нашу библиотеку (рис 2.6).

Рис. 2.6. Подключение библиотеки.

В диалоговом окне нужно нажать кнопку Аdd и выбрать соответствующий файл с расширением *.lib, после чего он появится в списке открытых библиотек (Open Libraries).

Рис. 2.7(а, б). Выбор элемента для размещения на схеме.

Для размещения элементов на рабочем пространстве служит кнопка с боковой панели инструментов. Нажмите на эту кнопку, а затем щелкните левой кнопкой мыши в произвольном месте рабочего пространства – откроется окно выбора элемента показанное на рисунке 2.7а. Нажав на кнопку Browse можно увидеть изображение соответствующего элемента (рис 2.7б).

Выберем в списке элементов микросхему К155LN1 и нажмем кнопку ОК – диалоговое окно закроется, а курсор примет форму перекрестья. Теперь щелкнув левой кнопкой мыши, поместим выбранный элемент на рабочее пространство. Повторим эту операцию еще трижды, размещая инверторы примерно как на исходной схеме. Чтобы выбрать другой тип элементов, вновь нажмем на кнопку , выберем микросхему K155ЛА1 и разместим два элемента 4-И-НЕ.

Скоре всего, теперь нужно немного переместить и подровнять элементы. Для этого нажмем кнопку из верхней панели инструментов, и щелкнем левой кнопкой мыши на одном из элементов – вокруг него появится пунктирная рамка, а его цвет сменится на красный. Элемент красного цвета и обведенный рамкой будем называть выделенным. Теперь удерживая левую кнопку мыши, можно перемещать элемент по всему рабочему пространству. Перемещать можно и сразу несколько выделенных элементов. Для выделения группы элементов нужно обвести их пунктирной рамкой при помощи левой кнопки мыши.

Чтобы удалить элемент нужно выделить его и нажать кнопку Del на клавиатуре или выбрать команду Delete из контекстного меню, которое появляется при нажатии на правую кнопку мыши.

Часто во время редактирования требуется увеличить или уменьшить какой либо участок схемы. Это можно сделать выбрав команду View/Zoom In или View/Zoom Out и указав левой кнопкой мыши соответствующий участок.

После произведенных действий наша схема должна иметь приблизительно такой вид (рис 2.8):

Рис. 2.8. Участок схемы на этапе размещения элементов.

Как видим, все элементы и их выводы автоматически нумеруются в соответствии с параметрами, указанными при создании библиотеки.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *