Элементы электрических схем: Условные обозначения в электрических схемах. Как обозначаются основные элементы в электрических схемах

Содержание

Элементы электрических цепей и схем

Для цепи постоянного тока пользуются понятиями двух основных элементов схемы: источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением rвт (рис. 1.2, а) и резистивного элемента — приемника (нагрузки) с сопротивлением r (рис. 1.2, б). Таким образом, применяя в дальнейшем термин «схема замещения», или, короче, «схема», будем подразумевать и соответствующую цепь. В дальнейшем, если нет специальных указаний, сопротивление соединяющих проводов не будет учитываться, так как оно должно быть много меньше сопротивления приемников.
Электродвижущая сила Е (рис. 1.2, а) численно равна разности потенциалов φ или напряжению U между положительным и отрицательным выводами 1 и 2 источника энергии при отсутствии в нем тока, т. е. как говорят, в режиме холостого хода, независимо от физической природы ее возникновения (контактная ЭДС, термо-ЭДС и т. д.):

Электродвижущую силу Е можно определить как работу сторонних (не электрических) сил, присущих источнику, затрачиваемую на перемещение единицы положительного заряда внутри источника от вывода с меньшим потенциалом к выводу с большим потенциалом. Направление действия ЭДС (от отрицательного вывода к положительному) указывается на схеме стрелкой.
Если к выводам источника энергии присоединить приемник (нагрузить), то в замкнутом контуре этой простейшей цепи возникает ток I (рис. 1.3), при этом напряжение или разность потенциалов на выводах 1 и 2 уже не будут равны ЭДС вследствие падения напряжения Uвт внутри источника энергии, т. е. на его внутреннем сопротивлении rвт:

На рис. 1.4 представлена одна из наиболее типичных, так называемых внешних характеристик U12(I) = U(I), т.е. зависимость напряжения на выводах нагруженного источника энергии от тока. Как показано на рисунке, при увеличении тока от нуля до напряжение на выводах источника энергии убывает практически по линейному закону:

Иначе говоря, при Е = const падение напряжения внутри источника энергии Uвт в указанных пределах растет пропорционально току. При дальнейшем росте тока нарушается пропорциональность между его значением и падением напряжения внутри источника энергии — внешняя характеристика не остается линейной. Такое уменьшение напряжения вызвано у одних источников энергии уменьшением ЭДС, у других увеличением внутреннего сопротивления, а у третьих одновременным уменьшением ЭДС и увеличением внутреннего сопротивления.
Развиваемая источником энергии мощность определяется равенством

Здесь следует указать на установившееся в электротехнике неточное применение термина «мощность». Так, например, говорят о генерируемой, отдаваемой, передаваемой, потребляемой мощности. В действительности генерируется, отдается, получается не мощность, а энергия. Мощность характеризует интенсивность энергетического процесса и измеряется количеством генерируемой, отдаваемой, передаваемой и других видов энергии в единицу времени. Поэтому правильно было бы говорить о мощности генерирования энергии, о мощности передачи энергии и т. д. Следуя традициям электротехники, будем применять приведенные выше краткие выражения.
Сопротивление приемника r (см. рис. 1.2,6) характеризует потребление электрической энергии, т. е. превращение электрической энергии в другие виды, при мощности

В общем случае сопротивление приемника зависит от тока в этом приемнике r(I).
По закону Ома напряжение на сопротивлении приемника, которое называется еще сопротивлением нагрузки?

U = rI. (1.4)

Отметим, что к открытию этого закона довольно близко подошел еще в 1801 -1802 гг. акад. В. В. Петров. Позднее, в 1826 г., этот закон был сформулирован Омом.
Наряду с сопротивлением для расчета цепей вводят понятие проводимости

g = 1/r.

Единица измерения тока (силы тока) называется ампер (1 А), ЭДС и напряжения — вольт (1 В), сопротивления — ом (1 Ом), причем 1 Ом = 1 В/1 А, проводимости — сименс (1 См = 1 / Ом), мощности — ватт (1 Вт = 1 В 1 А). При измерении всех величин можно применять кратные и дольные единицы, например килоампер (1 кА = 1000А), милливольт (1 мВ = 0,001 В), мегаом (1 МОм = 1000000 Ом), микроватт и т. д.
На практике часто бывает задана не зависимость сопротивления от тока r(I) приемника или резистивного элемента, представляющего приемник на схеме, а зависимость напряжения на резистивном элементе от тока Uab(I) = U(I) или обратная зависимость тока от напряжения I (U). Характеристики U (I) и I (U) получили распространенное, хотя и не совсем точное название вольт-амперных (ВАХ).
На рис. 1.5 представлены ВАХ лампы с металлической нитью U1(I) и лампы с угольной нитью U2(I). Как показано на рисунке, связь между напряжением и током каждой лампы — нелинейная. Сопротивление лампы с металлической нитью растет с увеличением тока, а сопротивление лампы с угольной нитью с увеличением тока падает.
Электрические цепи, содержащие элементы с нелинейными характеристиками, называются нелинейными.
Если принять ЭДС источников энергии, их внутренние сопротивления и сопротивления приемников не зависящими от токов и напряжений, то внешние характеристики источников энергии U12 (I) = U (I) и ВАХ приемников Uab(I) = U(I) будут линейными (рис. 1.6).
Электрические цепи, состоящие только из элементов с линейными характеристиками, называют линейными.
Режим работы большого числа реальных электрических цепей дает возможность отнести их к линейным. Поэтому изучение свойств и методов расчета линейных электрических цепей представляет не только теоретический, но и значительный практический интерес.

Гост принципиальные электрические схемы выключатель



Размеры Элементов Электрических Схем Гост

При изображении на схеме нескольких одинаковых элементов устройств обозначения выводов контактов допускается указывать на одном из них.


При указании нескольких меток одного вывода в последующих строках допускается линии выводов к ним не подводить.

Размеры УГО в электрических схемах.
Как читать Элекрические схемы



Элементам, не входящим в устройства, позиционные обозначения присваивают, начиная с единицы, по правилам, установленным в 5.

При разнесенном способе изображения одинаковых элементов устройств обозначения выводов контактов указывают на каждой составной части элемента устройства. Над таблицей допускается указывать УГО контакта — гнезда или штыря.

Характерная особенность такой схемы — минимальная детализация. D — Символ заземления.


Допускается обозначать блок управления, как показано на черт.

Порядок следования меток определяет логический уровень разрешающего сигнала: первая функция осуществляется при LOG1, вторая — при LOG0.

Условное графическое обозначение элементов (УГО)

2 Нормативные ссылки

Отключают и включают в работу определенные участки сети, по мере необходимости. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три: Функциональная, на ней представлены узловые элементы изображаются как прямоугольники , а также соединяющие их линии связи. Обозначение линий связи на принципиальных схемах ГОСТ 2.


Графические обозначения в электрических схемах механических переключателей Условные графические обозначения розеток и выключателей в электрических схемах. В — УГО воспринимающей части электротепловой защиты.

Обозначение зависимости выводов осуществляется путем присваивания им меток выводов: для влияющего вывода — буквенным обозначением зависимости в соответствии с приложением 3 и порядковым номером, проставленным после буквенного обозначения без пробела; для каждого зависимого от данного влияющего вывода — тем же порядковым номером, проставленным без пробела перед буквенным обозначением метки вывода, присвоенной ему в соответствии с табл. Условные графические обозначения элементов, используемых как составные части обозначений других элементов устройств , допускается изображать уменьшенными по сравнению с остальными элементами например, резистор в ромбической антенне, клапаны в разделительной панели.

Примеры УГО в функциональных схемах Ниже представлен рисунок с изображением основных узлов систем автоматизации. В случае, если вывод зависим от нескольких влияющих выводов, порядковый номер каждого из них должен быть указан через запятую черт.

Таблица 3 4.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже.

Допускается позиционное обозначение проставлять внутри прямоугольника УГО.
Условные графические обозначения радиоэлементов

Нормативные документы

Например, для двоичного счисления ряд весов имеет вид 20, 21, 22, 23,


Стандарт включает в себя 64 документа ГОСТ, которые раскрывают основные положения, правила, требования и обозначения.

Таблица 3 4. Звонок на электрической схеме по стандартам УГО с обозначенным размером Размеры УГО в электрических схемах На схемах наносят параметры элементов, включенных в чертеж.

Выводы питания элементов приводят либо в качестве текстовой информации на свободном поле схемы, либо одним из способов, приведенных на черт. Рисунок 7 5. При использовании меток выводов, не установленных настоящим стандартом, их следует приводить в УГО в скобках и пояснять на поле схемы черт.

Примечания к пп. Звонок на электрической схеме по стандартам УГО с обозначенным размером Размеры УГО в электрических схемах На схемах наносят параметры элементов, включенных в чертеж. Примечания: 1. Виды электрических схем В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи.

2.2. Обозначения функций элементов


Автоматический выключатель на однолинейной схеме Трансформатор представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками. Щетка: на контактном кольце 2. С — символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников. Порядок расположения контактов в таблице определяется удобством построения схемы.

Приведем в качестве примера основные графические обозначения для разных видов электрических схем. При использовании меток выводов, не установленных настоящим стандартом, их следует приводить в УГО в скобках и пояснять на поле схемы черт.

Выводы элементов подразделяют на логически равнозначные, то есть взаимозаменяемые без изменения функции элемента, и логически неравнозначные. Эту метку проставляют над группами выводов, к которым она относится, отделяя от них интервалом.
Как читать электрические схемы. Радиодетали маркировка обозначение

2.1. Общие правила построения УГО

Элементам, не входящим в устройства, позиционные обозначения присваивают, начиная с единицы, по правилам, установленным в 5. Допускается отделять такие элементы друг от друга штриховой линией черт.

Групповую метку располагают над группой меток, которые должны быть записаны без интервала между строками черт.

Эту метку проставляют над группами выводов, к которым она относится, отделяя от них интервалом.

Отключают и включают в работу определенные участки сети, по мере необходимости. Размеры УГО в электрических схемах. С — символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников. При этом метки выводов присваивают одним из способов, представленных на черт.

1 Область применения

Если несколько последовательных выводов имеют части меток, отражающие одинаковые функции, то такие выводы могут быть объединены в группу выводов, а эта часть метки выносится в групповую метку. Допускается опускать пробел между группами выводов, имеющих метку более высокого порядка.

Размеры условных графических обозначений, а также толщины их линий должны быть одинаковыми на всех схемах для данного изделия установки. Если невозможно указать характеристики или параметры входных и выходных цепей изделия, то рекомендуется указывать наименование цепей или контролируемых величин. Монтажную логику можно рассматривать условно как элемент, который изображают в виде УГО элемента монтажной логики черт. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Их сочетание по специальной системе, которая предусмотрена стандартом, дает возможность легко изобразить все, что требуется: различные электрические аппараты, приборы, электрические машины, линии механической и электрической связей, виды соединений обмоток, род тока, характер и способы регулирования и т. УГО элемента выполняют без дополнительных полей или без правого или левого дополнительного поля, в следующих случаях: все выводы логически равнозначны; функции выводов однозначно определяются функцией элемента. В этом случае существует хотя бы одно логическое соединение между данными элементами.

Допускается дополнять обозначение зависимости меткой, поясняющей функциональное назначение вывода, которая помещается в круглых скобках. Если в состав изделия входит несколько одинаковых устройств, то позиционные обозначения элементам следует присваивать в пределах этих устройств. Порядок расположения контактов в таблице определяется удобством построения схемы. Так, например, существует три типа контактов — замыкающий, размыкающий и переключающий. Щетка: на контактном кольце 2.
Как нарисовать розетки, выключатели и лампы на плане квартиры.

Источник

Графические и буквенные условные обозначения в электрических схемах

Как невозможно читать книгу без знания букв, так невозможно понять ни один электрический чертеж без знания условных обозначений.

В этой статье рассмотрим условные обозначения в электрических схемах: какие бываю, где найти расшифровку, если в проекте она не указана, как правильно должен быть обозначен и подписан тот или иной элемент на схеме.

Введение

Но начнем немного издалека.
Каждый молодой специалист, который приходит в проектирование, начинает либо со складывания чертежей, либо с чтения нормативной документации, либо нарисуй «вот это» по такому примеру. Вообще, нормативная литература изучается по ходу работы, проектирования.

Невозможно прочитать всю нормативную литературу, относящуюся к твоей специальности или, даже, более узкой специализации. Тем более, что ГОСТ, СНиП и другие нормативы периодически обновляются. И каждому проектировщику приходится отслеживать изменения и новые требования нормативных документов, изменения в линейках производителей электрооборудования, постоянно поддерживать свою квалификацию на должном уровне.

Помните, как Льюиса Кэролла в «Алисе в Стране Чудес»?

«Нужно бежать со всех ног, чтобы только оставаться на месте, а чтобы куда-то попасть, надо бежать как минимум вдвое быстрее!»

Это я не к тому, чтобы поплакаться «как тяжела жизнь проектировщика» или похвастаться «смотрите, какая у нас интересная работа». Речь сейчас не об этом. Учитывая такие обстоятельства, проектировщики перенимают практический опыт от более опытных коллег, многие вещи просто знают как делать правильно, но не знают почему. Работают по принципу «Здесь так заведено».

Порой, это достаточно элементарные вещи. Знаешь, как сделать правильно, но, если спросят «Почему так?», ответить сразу не сможешь, сославшись хотя бы на название нормативного документа.

В этой статье я решил структурировать информацию, касающуюся условных обозначений, разложить всё по полочкам, собрать всё в одном месте.

Виды и типы электрических схем

Прежде, чем говорить об условных обозначения на схемах, нужно разобраться, какие виды и типы схем бывают. С 01.07.2009 на территории РФ введен в действие ГОСТ 2.701-2008 «ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению».
В соответствии с этим ГОСТ, схемы разделяются на 10 видов:

  1. Схема электрическая
  2. Схема гидравлическая
  3. Схема пневматическая
  4. Схема газовая
  5. Схема кинематическая
  6. Схема вакуумная
  7. Схема оптическая
  8. Схема энергетическая
  9. Схема деления
  10. Схема комбинированная

Виды схем подразделяются на восемь типов:

  1. Схема структурная
  2. Схема функциональная
  3. Схема принципиальная (полная)
  4. Схема соединений (монтажная)
  5. Схема подключения
  6. Схема общая
  7. Схема расположения
  8. Схема объединенная

Меня, как электрика, интересуют схемы вида «Схема электрическая». Вообще, описание и требования к схемам приведены в ГОСТ 2.701-2008 на примере электрических схем, но с 01 января 2012 действует ГОСТ 2.702-2011 «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем». Большей частью текст этого ГОСТ дублирует текст ГОСТ 2.701-2008, ссылается на него и другие ГОСТ.

ГОСТ 2.702-2011 подробно описывает требования к каждому виду электрической схемы. При выполнении электрических схем следует руководствоваться именно этим ГОСТ.

ГОСТ 2.702-2011 дает следующее определение понятия электрической схемы: «Схема электрическая — документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи». Далее ГОСТ ссылается на документы, регламентирующие правила выполнения условных графических изображения, буквенных обозначений и обозначений проводов и контактных соединений электрических элементов. Рассмотрим каждый отдельно.

Графические обозначения в электрических схемах

В части графических обозначений в электрических схемах ГОСТ 2.702-2011 ссылается на три других ГОСТ:

  • ГОСТ 2.709-89 «ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах».
  • ГОСТ 2.721-74 «ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения»
  • ГОСТ 2.755-87 «ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения».

Условные графические обозначения (УГО) автоматов, рубильников, контакторов, тепловых реле и прочего коммутационного оборудования, которое используется в однолинейных схемах электрических щитов, определены в ГОСТ 2.755-87.

Однако, обозначение УЗО и дифавтоматов в ГОСТ отсутствует. Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено. А пока, каждый проектировщик изображает УЗО по собственному вкусу, тем более, что ГОСТ 2.702-2011 это предусматривает. Достаточно привести обозначение УГО и его расшифровку в пояснениях к схеме.

Дополнительно к ГОСТ 2.755-87 для полноты схемы понадобится использование изображений из ГОСТ 2.721-74 (в основном для вторичных цепей).

Все обозначения коммутационных аппаратов построены на четырех базовых изображениях:

с использованием девяти функциональных признаков:

Основные условные графические обозначения, используемые в однолинейных схемах электрических щитов:

Наименование Изображение
Автоматический выключатель (автомат)
Выключатель нагрузки (рубильник)
Контакт контактора
Тепловое реле
УЗО
Дифференциальный автомат
Предохранитель
Автоматический выключатель для защиты двигателя (автомат со встроенным тепловым реле)
Выключатель нагрузки с предохранителем (рубильник с предохранителем)
Трансформатор тока
Трансформатор напряжения
Счетчик электрической энергии
Частотный преобразователь
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления автоматически
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вторичного нажатия кнопки
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством вытягивания кнопки
Замыкающий контакт нажимного кнопочного выключателя без самовозврата с размыканием и возвратом элемента управления посредством отдельного привода (например, нажатия кнопки-сброс)
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при возврате
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате
Контакт размыкающий с замедлением, действующим при срабатывании
Контакт размыкающий с замедлением, действующим при возврате
Контакт замыкающий с замедлением, действующим при срабатывании и возврате
Катушка контактора, общее обозначение катушки реле
Катушка импульсного реле
Катушка фотореле
Катушка реле времени
Мотор-привод
Лампа осветительная, световая индикация (лампочка)
Нагревательный элемент
Разъемное соединение (розетка):
гнездо
штырь
Разрядник
Ограничитель перенапряжения (ОПН), варистор
Разборное соединение (клемма)
Амперметр
Вольтметр
Ваттметр
Частотометр

Обозначения проводов, шин в электрических щитах определяется ГОСТ 2.721-74.

Буквенные обозначения в электрических схемах

Буквенные обозначения определены ГОСТ 2.710-81 «ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах».

Обозначения дифавтоматов и УЗО в этом ГОСТ отсутствует. На различных сайтах и форумах в интернете долго обсуждали как же правильно обозначать УЗО и дифавтомат. ГОСТ 2.710-81 в п.2.2.12. допускает использование многобуквенных кодов (а не только одно- и двухбуквенных), поэтому до введения нормативного обозначения я для себя принял трехбуквенное обозначение УЗО и дифавтомата. К двухбуквенному обозначению рубильника я добавил букву D и получил обозначение УЗО. Аналогично поступил с дифавтоматом.

Думаю, в скором времени он будет перевыпущен и обозначение УЗО будет добавлено.

Обозначения основных элементов, используемых в однолинейных схемах электрических щитов:

Наименование Обозначение
Автоматический выключатель в силовых цепях QF
Автоматический выключатель в цепях управления SF
Автоматический выключатель с дифференциальной защитой (дифавтомат) QFD
Выключатель нагрузки (рубильник) QS
Устройство защитного отключения (УЗО) QSD
Контактор KM
Тепловое реле F, KK
Реле времени KT
Реле напряжения KV
Фотореле KL
Импульсное реле KI
Разрядник, ОПН FV
Плавкий предохранитель FU
Трансформатор тока TA
Трансформатор напряжения TV
Частотный преобразователь UZ
Амперметр PA
Вольтметр PV
Ваттметр PW
Частотометр PF
Счетчик активной энергии PI
Счетчик реактивной энергии PK
Фотоэлемент BL
Нагревательный элемент EK
Лампа осветительная EL
Прибор световой индикации (лампочка) HL
Штепсельный разъем (розетка) XS
Выключатель или переключатель в цепях управления SA
Выключатель кнопочный в цепях управления SB
Клеммы XT

Изображение электрооборудования на планах

Хотя ГОСТ 2.701-2008 и ГОСТ 2.702-2011 предусматривают вид электрической схемы «схема расположения», при проектировании зданий и сооружений следует руководствоваться ГОСТ 21.210-2014 «СПДС. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах». Данный ГОСТ устанавливает условные обозначения электропроводок, прокладок шин, шинопроводов, кабельных линий, электрического оборудования (трансформаторов, электрических щитов, розеток, выключателей, светильников) на планах прокладки электрических сетей.

Эти условные обозначения применяются при выполнении чертежей электроснабжения, силового электрооборудования, электрического освещения и других чертежей. Также данные обозначения используются для изображении потребителей в однолинейных принципиальных схемах электрических щитов.

Условные графические изображения электрооборудования, электротехнических устройств и электроприемников

Условные графические обозначения линий проводок и токопроводов

К сожалению, AutoCAD в базовой поставке не содержит все необходимые типы линий.

Проектировщики решают эту проблему по-разному:

  • большинство выполняет отрисовку проводки обычной линией, а потом дополняет обозначениями кружков, квадратиков и пр.;
  • продвинутые пользователи AutoCAD создают собственные типы линий.

Я — сторонник второго способа, т.к. он гораздо удобнее. Если вы используете специальный тип линии, то при её перемещении все «дополнительные» обозначения также перемещаются, ведь они часть линии.

Создать собственный тип линии в AutoCAD достаточно просто. Вы потратите некоторое время на освоение этого навыка, зато сэкономите потом массу времени при проектировании.

Изображение вертикальной прокладки удобнее всего сделать при помощи блоков AutoCAD, а лучше при помощи динамических блоков.

Условные графические изображения шин и шинопроводов

Отрисовку шин и шинопроводов в AutoCAD удобно выполнять при помощи полилинии и/или динамических блоков.

Условные графические изображения коробок, шкафов, щитов и пультов

Наименование Изображение
Коробка ответвительная
Коробка вводная
Коробка протяжная, ящик протяжной
Коробка, ящик с зажимами
Шкаф распределительный
Щиток групповой рабочего освещения
Щиток групповой аварийного освещения
Щиток лабораторный
Ящик с аппаратурой
Ящик управления
Шкаф, панель, пульт, щиток одностороннего обслуживания, пост местного управления
Шкаф, панель двухстороннего обслуживания
Шкаф, щит, пульт из нескольких панелей одностороннего обслуживания
Шкаф, щит, пульт из нескольких панелей двухстороннего обслуживания
Щит открытый
Ящик трансформаторный понижающий (ЯТП)

Отрисовку в AutoCAD удобно выполнять при помощи блоков и динамических блоков.

Условные графические обозначения выключателей, переключателей

ГОСТ 21.210-2014 не предусматривает условных изображения для светорегуляторов (диммеров) и отдельного изображения для кнопочных выключателей, поэтому я ввёл для них собственные обозначения в соответствии с п.4.7.

Отрисовку в AutoCAD удобно выполнять при помощи динамических блоков. Я себе сделал один динамический блок для всех типов выключателей.

Условные графические обозначения штепсельных розеток

Отрисовку в AutoCAD удобно выполнять при помощи динамических блоков. Я себе сделал один динамический блок для всех типов розеток.

Условные графические обозначения светильников и прожекторов

Радует, что в обновленной версии ГОСТ добавлены изображения светодиодных светильников и светильников с компактными люминесцентными лампами.

Отрисовку светильников в AutoCAD удобно выполнять при помощи динамических блоков.

Условные графические обозначения аппаратов контроля и управления

Отрисовку в AutoCAD удобно выполнять при помощи динамических блоков.

Источник

Гост на размеры элементов электрических схем


Виды и типы электрических схем

На электрических схемах требуется размещать кодировку элементов. Чертежи бывают трёх типов:

Функциональный

На плане указывают основные узлы электроустройства. Чертёж представляет определённое количество прямоугольников, между которыми проведены связующие линии. Внутрь каждой фигуры вписывают название функционального блока.

Принципиальный

План содержит сеть, связывающую радиоэлементы в единую систему. Это же относится к планировке электрических сетей. На схеме все детали отмечены маркировкой. Принципиальные чертежи создают как однолинейные, так и полные. План однолинейного построения передаёт изображение одних силовых цепей. Элементы контроля управления помещают на другом чертеже. Делают это из-за громоздкости электрических схем.

Важно! Когда строение приборов или устройств не представляют особую сложность, то чертежи объединяют в единый план, который называют полной схемой.

Монтажный

В отличие от вышеуказанных чертежей, монтажная схема, кроме указания элементов, определяет их точное положение в двумерном пространстве. Проводку электрической сети в доме или квартире изображают с точным положением розеток, включателей, светильников и других приборов. Указывают расстояния от элементов до стеновых ограждений. На монтажных радиосхемах отмечают положение радиокомпонентов, способы и порядок их монтажа.

Графические обозначения в электросхемах

УГО на функциональных планах

К узлам коммутации относят контактные детали, работающие с помощью различных механизмов. Это включатели и контакторы. Устройства могут замыкать, размыкать и переключать контакты. Изначальное состояние размыкателя это, когда элементы замкнуты. У замыкателя происходит всё наоборот. В функциональных чертежах контакторы изображаются с учётом этих особенностей.

На рисунке изображён двухконтактный переключатель. Он может быть трёхпозиционным прибором. В нейтральном положении переключатель не соприкасается ни с одной ветвью электросхемы.

Внимание! Специальным знаком отмечают функциональное назначение контактора. Это относится к устройствам с подвижными ветвями.

Обозначения элементов электроснабжения на однолинейных схемах отображают только силовые элементы. Между элементами проводят линии связи. Их изображения помещают на щитовых.

Реле, контакторы и катушки по ГОСТу обозначает четырёхугольниками.

Лампы, разъёмные, разборные узлы и измерители имеют своё характерное изображение. Их чётко видно на чертеже. Лампочки рисуют в виде кругов с перекрестьем внутри, измерители – это круги с двумя латинскими буквами и т.д.

Шины – это массивные проводники с ответвлениями, их выделяют жирным контуром. Провода, наоборот, чертят тонкими линиями. Их соединения отмечают точками. Если они отсутствуют, то это означает бесконтактное пересечение проводников.

Способы укладки кабелей имеют довольно простую графику.

Выключатели и розетки с открытым и скрытым способом установки имеют свои условные обозначения на чертежах ГОСТ. Группы каждого вида установки отмечены черточками на клавишах приборов.

По-разному рисуют розетки для скрытой и открытой проводки. Их сразу можно отличить от других элементов.

Светильники с лампочками накаливания, светодиодными и люминесцентными элементами рисуют так, что их всегда можно выделить.

УГО принципиальных электросхем

Обозначения на принципиальных электрических схемах изображают разъёмы, предохранители, клеммы, ёмкости. Также это относится к резисторам, светодиодам, диодам, тиристорам и лампочкам. Большая часть этих условных обозначений, согласно ГОСТу, указана в нижеследующей таблице.

УГО различных радиоэлементов по ГОСТу на схемах этого типа представлены на нижеследующей картинке.

Обозначения питающих источников

В таблице ниже представлены графические обозначения источников питания для однолинейной планировки в квартирах и частных домостроениях.

Буквы означают следующее:

  • А – источник постоянного тока;
  • В – переменный ток;
  • С – вид питания, может быть переменного и постоянного значения;
  • D – аккумуляторная батарея;
  • Е – элементы питания в группе.

Условное графическое обозначение переменных резисторов

Как и все электронные компоненты, когда цепь сформирована, вы будете использовать символы для упрощения иллюстрации. В зависимости от стиля, который вы чаще всего видите, графическое обозначение мощности резисторов на схеме будет изображаться так:

УГО в американском стиле Международная маркировка резисторов

Понимание того, как выглядят символы резисторов, поможет вам различать различные электрические компоненты при анализе принципиальной схемы. Постоянный ток крайне хаотичен, поэтому нужно правильно применять резисторы.

Буквенные обозначения в электрических схемах

Буквами на электросхемах и чертежах маркируют радиоэлементы, электронные детали, интегральные микросхемы, электродвигатели и прочее. Примерный перечень буквенной маркировки представлен нижеследующим списком.

Наряду с принятыми международными буквенными кодировками элементов, существует русскоязычная версия, отражённая УГО ГОСТа 7624-55. Выдержка из него приводится в таблице.

Электронная и энергетическая промышленность постоянно пополняется новыми радиокомпонентами и оборудованием. Их обозначения появляются в новостях электрики. Если встречаются новые элементы, то совсем нетрудно дополнить ими свою справочную литературу.

Нормативные документы

Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.

Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.

Номер ГОСТаКраткое описание
2.710 81В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы.
2.747 68Требования к размерам отображения элементов в графическом виде.
21.614 88Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки.
2.755 87Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений
2.756 76Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования.
2.709 89Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода.
21.404 85Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации

Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.

Виды электрических схем

В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:

  • Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже.


    Пример функциональной схемы телевизионного приемника

  • Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы.


    Пример принципиальной схемы фрезерного станка

Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.


Пример однолинейной схемы

Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.

Обозначение резисторов на схемах

Из предыдущих статей мы с вами узнали, что такое резистор, какие виды и типы реристоров выпускаются современной промышленностью. Как выглядят резисторы, вы тоже увидели, теперь рассмотрим обозначение резисторов на схемах или условно-графическое обозначение резисторов (УГО).

Условно-графическое обозначение резисторов на схемах отображается согласно ГОСТа 2.728-74.

На рисунке 1. показано общее обозначение постоянного резистора и приведены размеры, согласно которых резистор наносится на принципиальные схемы.

Рисунок 1. Общее обозначение резистора на схеме.

Над УГО резистора наносится его порядковый номер, латинская буква R показывает на принадлежность к классу резисторов. Под УГО наносится номинальное сопротивление резистора.

Все резисторы имеют значение номинальной мощности рассеяния. Это значение мощности тока на резисторе, при которой он может работать длительное время и не перегреваться (обычно берут в расчет комнатную температуру ?23°).

Обозначение мощности резисторов на схемах показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Обозначение мощности резисторов на схеме. а)0,125 Вт; б)0,25 Вт; в)0,5 Вт; г)1 Вт; д)2 Вт; е)5 Вт.

Обозначение переменных резисторов на схемах показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Обозначение переменных резисторов на схеме. а)общее обозначение; б)при реостатном включении; в)при неленейном регулировании.

Обозначение педстроечных резисторов на схемах показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Обозначение подстроечных резисторов на схеме. а)общее обозначение; б)при реостатном включении; в)переменный с подстройкой.

Приведенные обозначения резисторов на схемах, как уже было сказано соответствуют ГОСТу, однако в настоящее время в летературе (особенно в зарубежной) можно встретить другие обозначения резисторов.

Эти обозначения приведены на рисунке 5.

Рисунок 5. Обозначение резисторов используемое в зарубежной литературе. а)постоянный резистор; б)переменный резистор.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

  • Резисторы. Виды резисторов
  • Типы резисторов
  • Соединение резисторов
  • Зависимость электрического сопротивления от сечения, длины и материала проводника
  • Зависимость сопротивления проводника от температуры
Комментарии

Костик 19.11.2014 06:50 где фоторезистор уго

Цитировать

Обновить список комментариев

Добавить комментарий

Графические обозначения

Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Приведем в качестве примера основные графические обозначения для разных видов электрических схем.

Примеры УГО в функциональных схемах

Ниже представлен рисунок с изображением основных узлов систем автоматизации.


Примеры условных обозначений электроприборов и средств автоматизации в соответствии с ГОСТом 21.404-85

Описание обозначений:

  • А – Основные (1) и допускаемые (2) изображения приборов, которые устанавливаются за пределами электрощита или распределительной коробки.
  • В – Тоже самое, что и пункт А, за исключением того, что элементы располагаются на пульте или электрощите.
  • С – Отображение исполнительных механизмов (ИМ).
  • D – Влияние ИМ на регулирующий орган (далее РО) при отключении питания:
  1. Происходит открытие РО
  2. Закрытие РО
  3. Положение РО остается неизменным.
  • Е — ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод. Данный символ может использоваться для любых положений РО, указанных в пункте D.
  • F- Принятые отображения линий связи:
  1. Общее.
  2. Отсутствует соединение при пересечении.
  3. Наличие соединения при пересечении.

УГО в однолинейных и полных электросхемах

Для данных схем существует несколько групп условных обозначений, приведем наиболее распространенные из них. Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Источники питания.

Для их обозначения приняты символы, приведенные на рисунке ниже.


УГО источников питания на принципиальных схемах (ГОСТ 2.742-68 и ГОСТ 2.750.68)

Описание обозначений:

  • A – источник с постоянным напряжением, его полярность обозначается символами «+» и «-».
  • В – значок электричества, отображающий переменное напряжение.
  • С – символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников.
  • D – Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания.
  • E- Символ батареи, состоящей из нескольких элементов питания.

Линии связи

Базовые элементы электрических соединителей представлены ниже.


Обозначение линий связи на принципиальных схемах (ГОСТ 2.721-74 и ГОСТ 2.751.73)

Описание обозначений:

  • А – Общее отображение, принятое для различных видов электрических связей.
  • В – Токоведущая или заземляющая шина.
  • С – Обозначение экранирования, может быть электростатическим (помечается символом «Е») или электромагнитным («М»).
  • D — Символ заземления.
  • E – Электрическая связь с корпусом прибора.
  • F – На сложных схемах, из нескольких составных частей, таким образом обозначается обрыв связи, в таких случаях «Х» это информация о том, где будет продолжена линия (как правило, указывается номер элемента).
  • G – Пересечение с отсутствием соединения.
  • H – Соединение в месте пересечения.
  • I – Ответвления.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений

Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже.


УГО, принятые для электромеханических устройств и контакторов (ГОСТы 2.756-76, 2.755-74, 2.755-87)

Описание обозначений:

  • А – символ катушки электромеханического прибора (реле, магнитный пускатель и т.д.).
  • В – УГО воспринимающей части электротепловой защиты.
  • С – отображение катушки устройства с механической блокировкой.
  • D – контакты коммутационных приборов:
  1. Замыкающие.
  2. Размыкающие.
  3. Переключающие.
  • Е – Символ для обозначения ручных выключателей (кнопок).
  • F – Групповой выключатель (рубильник).

Размеры обозначений

Выборка материалов из ГОСТ, имеющих отношение к размерам изображений условных графических обозначений элементов электрических схем.

Все изображения вставлены из ГОСТ без изменений.

ГОСТ 2.701-84 Схемы виды и типы. Общие требования к выполнению (фрагмент)

2.4.2. Условные графические обозначения элементов изображают в размерах, установленных в стандартах на условные графические обозначения. Условные графические обозначения, соотношения размеров которых приведены в соответствующих стандартах на модульной сетке, должны изображаться на схемах в размерах, определяемых по вертикали и горизонтали количеством шагов модульной сетки М (черт. 2а). При этом шаг модульной сетки для каждой схемы может быть любым, но одинаковым для всех элементов и устройств данной схемы.

Черт. 2а

Условные графические обозначения элементов, размеры которых в указанных стандартах не установлены, должны изображать на схеме в размерах, в которых они выполнены в соответствующих стандартах на условные графические обозначения.

Размеры условных графических обозначений, а также толщины их линий должны быть одинаковыми на всех схемах для данного изделия (установки).

Примечания:

1. Все размеры графических обозначений допускается пропорционально изменять.

2. Условные графические обозначения элементов, используемых как составные части обозначений других элементов (устройств), допускается изображать уменьшенными по сравнению с остальными элементами (например, резистор в ромбической антенне, клапаны в разделительной панели).

ГОСТ 2.722-68 Машины электрические (фрагмент)

9. Размеры основных элементов условных графических обозначений, табл. 3.

НаименованиеОбозначение
1. Обмотка
2. Статор
3. Ротор
4. Щетка:на контактном кольце
на коллекторе

ГОСТ 2.721-74 Обозначения общего применения. Таблица 7

НаименованеОбозначение
1. Поток электромагнитной энергии, сигнал электрический в одном направлении (например, влево)
2 Поток газа (воздуха): а) в одном направлении (например, вправо)
б) в обоих направлениях
3. Движение прямолинейное: а) одностороннее
б) возвратное
в) одностороннее с выстоем
4. Движение вращательное: а) одностороннее
б) одностороннее с выстоем
5. Регулирование линейное. Общее обозначение
6. Регулирование ручкой, выведенной наружу.
Примечание к пп. 3 — 6. Размеры стрелки должны быть в пределах l = 3 … 5, a = 15° … 30°
7. Линия механической связи в гидравлических и пневматических схемах
8. Линия механической связи со ступенчатым движением
9. Линия механической связи, имеющей выдержку времени
10. Механизм с защелкой, препятствующий передвижению в обе стороны
11. Механизм свободного расцепления
12. Муфта: а) выключенная
б) включенная
13. Тормоз
14. Исключен (Изм. № 1).
15. Толкатель
16. Ролик
17. Ролик, срабатывающий в одном направлении
18. Кулачок
19. Линейка (рейка)
20. Привод ручной: а) общее обозначение
б) приводимый в движение ключом
в) приводимый в движение несъемной рукояткой
г) приводимый в движение съемной рукояткой
д) приводимый в движение маховичком
е) приводимый в движение нажатием кнопки
ж) приводимый в движение нажатием кнопки с ограниченным доступом
з) приводимый в движение рычагом
21. Привод ножной
22. Другие приводы: а) общее обозначение
б) электромагнитный
в) пневматический или гидравлический
г) электромашинный
д) тепловой (двигатель тепловой)
е) мембранный
ж) поплавковый
з) центробежный
и) с помощью биметалла
к) струйный
л) пиропатрон.
Примечание к пп. 1 — 20. Все геометрические элементы условных графических обозначений следует выполнять линиями той же толщины, что и линии связей.
Приложение 2
НаименованиеОбозначение
Прибор, устройство
Баллон электровакуумного и ионного прибора, корпус полупроводникового прибора
Заземление, общее обозначение
Электрическое соединение с корпусом
Эквипотенциальность
Группа линий электрической связи, имеющих общее функциональное назначение, осуществляемая многожильным кабелем, например семижильным
Коаксиальный кабель
Твердое вещество
Магнит постоянный

ГОСТ 2.728-74 Резисторы, конденсаторы (фрагмент)

7. Размеры условных графических обозначений приведены в табл. 6. Все геометрические элементы условных графических обозначений следует выполнять линиями той же толщины, что и линии электрической связи.

Таблица 6

НаименованиеОбозначение
1. Резистор постоянный
2. Резистор постоянный с дополнительными отводами: а) одним
б) с двумя
3. Резистор переменный
4. Резистор переменный с двумя подвижными контактами
5. Резистор подстроечный
6. Потенциометр функциональный
7. Потенциометр функциональный кольцевой замкнутый: а) однообмоточный
б) многообмоточный, например, двухобмоточный
8. Потенциометр функциональный кольцевой замкнутый с изолированным участком
9. Конденсатор постоянной емкости
10. Конденсатор электролитический
11. Конденсатор опорный
12. Конденсатор переменной емкости
13. Конденсатор проходной

ГОСТ 2.730-73 Приборы полупроводниковые (фрагмент)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное Размеры (в модульной сетке) основных условных графических обозначений

НаименованиеОбозначение
1 Диод
2. Тиристор диодный
3. Тиристор триодный
4. Транзистор

5. Транзистор полевой

6. Транзистор полевой с изолированным затвором

ГОСТ 2.732-68 ИСТОЧНИКИ СВЕТА (фрагмент)

4. Размеры условного графического обозначения лампы накаливания

ГОСТ 2.747-68 Размеры условных графических обозначений (фрагмент)

2. Размеры условных графических обозначений приведены в таблице.

НаименованиеОбозначение
1, 2. (Исключены, Изм. № 1)
3. По ГОСТ 2.755-87
5. Элемент нагревательный
6?9. (Исключены, Изм. № 1).
10. Прибор измерительный
11. Промежуток искровой
12. Предохранитель плавкий
13. По ГОСТ 2.756-87
14. Контакт телефонного гнезда и телефонного ключа без фиксации
15. Контакт телефонного гнезда с фиксацией
16. По ГОСТ 2.756?87
17. Гнездо телефонное
пп. 18?21 по ГОСТ 2.755-87
пп. 22?23 по ГОСТ 2.756-76
пп. 24?25 по ГОСТ 2.728-74
26. (Исключен, Изм. № 1).
27. Обмотка трансформатора
28-32 (Исключены, Изм. № 1).
Пп 33, 34 по ГОСТ 2 730-73
35-40 (Исключены. Изм. №1).
41. Устройство квантовое
42. (Исключен, Изм. №1).
43. Противовес
44. Аппарат телефонный. Общее обозначение
45. Коммутатор телефонный и факсимильный. Общее обозначение
46. Телефон
47. Микрофон
48. Громкоговоритель (репродуктор)
49. Головка акустическая
50. Звонок электрический
51. (Исключен, Изм. № 1).
52. Электрозапал (пиропатрон)
53-55. (Исключены, Изм. № 1).

ГОСТ 2.755-87 УСТРОЙСТВА КОММУТАЦИОННЫЕ И КОНТАКТНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (фрагмент)

Размеры (в модульной сетке) основных условных графических обозначений приведены в табл.10. Таблица 10

НаименованиеОбозначение
1. Контакт коммутационного устройства 1) замыкающий
2) размыкающий
3) переключающий
2. Контакт импульсный замыкающий при срабатывании и возврате
3. Переключатель двухполюсный шестипозиционный, в котором третий контакт верхнего полюса срабатывает раньше, а пятый контакт ? позже, чем соответствующие контакты нижнего полюса
4. Искатель с двумя движениями с возвратом в исходное положение и многократным соединением контактных полей несколькими искателями, например двумя

ГОСТ 2.756-76 ВОСПРИНИМАЮЩАЯ ЧАСТЬ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ (фрагмент)

Таблица 2

НаименованиеОбозначение
1. Катушка электро-механического устройства
2. Катушка электро-механического устройства с одной обмоткой
3. Катушка электромеханического устройства с двумя встречными обмотками
4. Катушка электро-механического устройства с одним отводом
5. Катушка электро-механического устройства: с одним дополнительным графическим полем
с двумя дополнительными графическими полями
6. Воспринимающая часть электротеплового реле

ГОСТ 2.767-89 РЕЛЕ ЗАЩИТЫ (фрагмент)

Размеры (в модульной сетке) основных условных графических обозначений Таблица 4

НаименованиеОбозначение
Реле защиты

ГОСТ 2.768?90 ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ, ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ (фрагмент)

СООТНОШЕНИЕ РАЗМЕРОВ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

НаименованиеОбозначение
1. Гальванический элемент
2. Термоэлемент (термопара)
3. Бесконтактный нагрев термоэлектрического преобразователя
4. Термоэлектрический генератор с источником тепла, использующим горение

Дополнительно рекомендую прочитать статью: Размеры обозначений в электрических схемах.

Элементы схем замещения электрических цепей

Электрическая цепь – это совокупность генерирующих, приемных и

вспомогательных устройств, соединенных между собой электрическим проводами.

В теории электрических цепей (ТЭЦ) оперируют не реальными электрическими цепями, а их схемами замещения.

Электрическая схема замещения – это графическое изображение электрической цепи идеализированными элементами, которые учитывают явления, происходящие в реальной цепи.

Генерирующие устройства преобразуют различные виды энергии (механическую, химическую, тепловую, световую) в электрическую.

Роль источника энергии заключается в поддержании разности потенциалов. Для этого нужны силы неэлектрического происхождения (сторонние силы), совершающие работу против сил электрического поля.

В ТЭЦ различают два вида идеализированных источников энергии: идеальный источник ЭДС (рис. 1.2, а) и идеальный источник тока (рис. 1.2, б).

 

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ

У идеального источника ЭДС сопротивление бесконечно мало. В следствие этого напряжение на зажимах источника при изменении нагрузки не меняется, меняется ток. Стрелка источника показывает направление увеличения потенциала.

У идеального источника тока (рис. 1.2, б) сопротивление бесконечно велико. Поэтому при изменении нагрузки ток источника тока не меняется, меняется напряжение на его зажимах. Величины внутренних сопротивлений учтены в условных обозначениях: закоротка в кружке идеального источника ЭДС и разрыв – у идеального источника тока.

Идеальных устройств в реальной жизни нет. Реальный источник ЭДС обладает небольшим сопротивлением (рис. 1.3, а). Реальный источник тока обладает большим, но конечным сопротивлением (рис. 1.3, б).

Приемные устройства образуют внешнюю часть схемы.

Различают три идеализированных приемных элемента.

Резистивный элемент, или идеальный резистор

(рис. 1.4, а) учитывает преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Обладает со-

противлением R, которое измеряют в омах (Ом).

 


Индуктивный элемент, или идеальная индуктивная катушка

(рис. 1.4, б) учитывает энергию магнитного поля катушки, а также ЭДС самоиндукции. Обладает индуктивностью L , которую измеряют в генри (Гн).

Емкостный элемент, или идеальный конденсатор (рис. 1.4, в) учитывает энергию электрического поля конденсатора, а также токи смещения.

Обладает емкостью С, измеряемой в фарадах (Ф).

ЛЕКЦИЯ 1. ВВЕДЕНИЕ

Элементы электрических цепей различным образом соединяют между собой.

В реальных электрических цепях есть реальные резисторы, индуктив-

ные катушки и конденсаторы. В схемы замещения реальных деталей входят

все три идеальных элемента, но количественно значения их параметров су-

щественно различны.

Рассмотрим схему замещения реальной индуктивной катушки, которую содержат большинство электротехнических устройств.

 

 
 

 

 

Индуктивная катушка греется, что учитывает резистивный элемент (рис. 1.5), в ней наводится ЭДС (индуктивный элемент). Емкостный элемент учитывает энергию электрических полей между витками.


активных и пассивных элементов цепи — в чем разница?

Что такое активные и пассивные элементы схемы (компоненты)?

Активные и пассивные компоненты образуют два основных типа элементов электронных схем. Активный компонент подает энергию в электрическую цепь и, следовательно, имеет возможность электрического управления потоком заряда. Пассивный компонент может только получать энергию, которую он может рассеивать или поглощать.

Типы электронных компонентов

Электронные элементы, составляющие цепь, соединены вместе проводниками, чтобы сформировать полную цепь.Если эти соединительные проводники являются идеальными проводниками (т. е. не имеют сопротивления), то все части цепи можно разделить на две основные категории в зависимости от того, передают они или поглощают энергию из цепи:

  • Активные компоненты
  • Пассивные компоненты

Электрические символы используются для обозначения как активных, так и пассивных компонентов. Пример базовой схемы, состоящей из двух электронных элементов, показан ниже:

Активные компоненты

Активный компонент представляет собой электронный компонент, который подает энергию в схему.Активные элементы обладают способностью электрически управлять потоком электронов (то есть потоком заряда). Все электронные схемы должны содержать хотя бы один активный компонент.

Общие примеры активных компонентов включают:

Источники напряжения

Источник напряжения является примером активного компонента в цепи. Когда ток уходит с положительной клеммы источника напряжения, в цепь подается энергия. Согласно определению активного элемента, аккумулятор также можно рассматривать как активный элемент, поскольку он непрерывно подает энергию в цепь во время разрядки.

Источники тока

Источник тока также считается активным компонентом. Ток, подаваемый в цепь идеальным источником тока, не зависит от напряжения в цепи. Поскольку источник тока управляет потоком заряда в цепи, он классифицируется как активный элемент.

Транзисторы

Хотя это и не так очевидно, как источник тока или напряжения, транзисторы также являются активным компонентом схемы. Это связано с тем, что транзисторы способны усиливать мощность сигнала (см. нашу статью о транзисторах в качестве усилителя, если вы хотите точно знать, как это сделать).

Поскольку это усиление по существу управляет потоком заряда, транзисторы классифицируются как активные компоненты.

Пассивные компоненты

Пассивный компонент — это электронный компонент, который может только получать энергию, которую он может рассеивать, поглощать или хранить в электрическом или магнитном поле. Пассивные элементы не нуждаются в какой-либо форме электроэнергии для работы.

Как следует из названия «пассивный» — пассивные устройства не обеспечивают усиление или усиление.Пассивные компоненты не могут усиливать, генерировать или генерировать электрический сигнал.

Общие примеры пассивных компонентов включают:

Резисторы

Резистор рассматривается как пассивный элемент, поскольку он не может передавать энергию в цепь. Вместо этого резисторы могут получать только энергию, которую они могут рассеивать в виде тепла, пока через них протекает ток.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности также считается пассивным элементом цепи, поскольку она может накапливать в себе энергию в виде магнитного поля и может передавать эту энергию в цепь, но не непрерывно.Способность индуктора поглощать и отдавать энергию ограничена и имеет временный характер. Поэтому в качестве пассивного элемента цепи взята катушка индуктивности.

Конденсаторы

Конденсатор считается пассивным элементом, поскольку он может накапливать в себе энергию в виде электрического поля. Энергоемкость конденсатора ограничена и непостоянна — он на самом деле не поставляет энергию, а хранит ее для последующего использования.

Как таковой он не считается активным компонентом, поскольку энергия не передается и не усиливается.

Трансформаторы

Трансформатор также является пассивным электронным компонентом. Хотя это может показаться удивительным, поскольку трансформаторы часто используются для повышения уровня напряжения, помните, что мощность поддерживается постоянной.

Когда трансформаторы повышают (или понижают) напряжение, мощность и энергию остаются одинаковыми на первичной и вторичной стороне. Поскольку энергия на самом деле не усиливается, трансформатор классифицируется как пассивный элемент.

Двусторонние элементы

Проведение тока в обоих направлениях в элементе цепи с одинаковой величиной называется двусторонним элементом цепи .Он оказывает некоторое сопротивление току в обоих направлениях.

Примеры: Резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и т. д.

На этом рисунке показано, что элемент двусторонней цепи может проводить ток с обеих сторон и имеет одинаковое сопротивление для тока с обеих сторон.

Односторонние элементы

Односторонний элемент цепи не обеспечивает одинаковое сопротивление току любого направления. Сопротивление элемента односторонней цепи для прямого тока отличается от сопротивления для обратного тока.

Примеры: диод, транзистор и т. д.

На рисунке выше показан диод как односторонний элемент схемы. Когда диод смещен в прямом направлении, он оказывает очень малое сопротивление и проводит ток. Хотя он имеет обратное смещение, он предлагает очень высокое сопротивление и не проводит ток. Элемент схемы может быть классифицирован другим образом, например, сосредоточенных и распределенных элементов схемы .

Элементы с сосредоточенными параметрами

Когда напряжение на элементе и ток через элемент не изменяются в зависимости от размера элемента, это называется элементами схемы с сосредоточенными параметрами .

Примеры: Резистор, подключенный к любой электрической цепи.

Распределенные элементы

Когда напряжение и ток через элемент изменяются в зависимости от размеров элемента, он называется элементом распределенной цепи .

Примеры: Сопротивление линии передачи. Она меняется в зависимости от длины линии.

Идеальные элементы схемы | CircuitBread

Элементарные элементы схемы — резистор, конденсатор и катушка индуктивности — определяют линейных отношений между напряжением и током.

Резистор

Резистор

Рис. 1. Резистор.

Резистор, безусловно, самый простой элемент схемы. В резисторе напряжение пропорционально току с константой пропорциональности

, известной как сопротивление .

Сопротивление измеряется в омах, обозначаемых

в честь немецкого ученого-электрика Георга Ома. Иногда отношение v-i для резистора записывается как

, при этом

, проводимость , равная

.Проводимость измеряется в единицах Сименса (S) и названа в честь немецкого промышленника электроники Вернера фон Сименса.

Когда сопротивление положительное, как это бывает в большинстве случаев, резистор потребляет энергию. Мгновенная потребляемая мощность резистора может быть записана одним из двух способов.

Когда сопротивление приближается к бесконечности, возникает то, что известно как разомкнутая цепь. : Ток не течет, но в разомкнутой цепи может появиться ненулевое напряжение. Когда сопротивление становится равным нулю, напряжение падает до нуля при ненулевом токе.Эта ситуация соответствует короткому замыканию . Сверхпроводник физически реализует короткое замыкание.

Конденсатор

Конденсатор

Рис. 2. Конденсатор.

Конденсатор накапливает заряд, и соотношение между накопленным зарядом и результирующим напряжением равно

. Константа пропорциональности, емкость, измеряется в фарадах (F) и названа в честь английского физика-экспериментатора Майкла Фарадея. Поскольку ток есть скорость изменения заряда, отношение v-i может быть выражено в дифференциальной или интегральной форме.

Если напряжение на конденсаторе постоянно, то ток, протекающий через него, равен нулю. В этой ситуации конденсатор эквивалентен разомкнутой цепи. Мощность, потребляемая/вырабатываемая напряжением, приложенным к конденсатору, зависит от произведения напряжения и его производной.

Этот результат означает, что общий расход энергии конденсатора до времени

в краткой форме выражается как

Это выражение предполагает фундаментальное предположение теории цепей: все напряжения и токи в любой цепи были равны нулю в далеком прошлом (

).

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности

Рис. 3. Катушка индуктивности.

Катушка индуктивности хранит магнитный поток, а катушки индуктивности большего номинала способны накапливать больший поток. Индуктивность измеряется в генри (Гн) и названа в честь американского физика Джозефа Генри. Дифференциальная и интегральная формы зависимости v-i катушки индуктивности:

Источники

Источники

Рисунок 4.Источник напряжения слева и источник тока справа подобны всем элементам схемы в том смысле, что они имеют определенное соотношение между напряжением и током, определенным для них. Для источника напряжения

для любого тока

; для источника тока

для любого напряжения

.

Источники напряжения и тока также являются элементами схемы, но они не являются линейными в строгом смысле линейных систем. Например, отношение v-i источника напряжения составляет

независимо от силы тока.Что касается источника тока,

независимо от напряжения. Другое название источника постоянного напряжения — аккумулятор, и его можно купить в любом супермаркете. Текущие источники, с другой стороны, гораздо труднее получить; мы узнаем, почему позже.

Используйте клавиши со стрелками влево и вправо для смены страниц. Проведите пальцем влево и вправо для смены страниц.

Типы электрических цепей, характеристики и описание

Электрические цепи можно классифицировать по-разному в зависимости от типа циркулирующего в них тока и конфигурации соединений различных элементов.

Типы электрических цепей в зависимости от протекающего тока

Возможная классификация электрических цепей зависит от типа используемого ими электрического тока. Электрический ток может быть двух видов: переменный или непрерывный. В зависимости от используемого тока элементы цепи должны быть адаптированы.

Инвертор тока представляет собой элемент, который преобразует электрическую энергию переменного тока в постоянный или наоборот. Например, электрическая сеть подает электричество в виде переменного тока, а фотоэлектрические панели обеспечивают постоянный ток.

Цепь постоянного тока

Электрический ток все время имеет одно и то же направление.

Хотя термин «постоянный ток» часто используется для обозначения постоянного напряжения, постоянный ток не обязательно является постоянным напряжением. Ток переменного напряжения является правильным, пока полярность не меняется.

Цепь переменного тока

Электрический ток имеет оба направления; полярность переменная.

Хотя термин «переменный ток» часто используется для обозначения синусоидального переменного тока в источнике питания, все токи, которые меняют направление, являются переменными, например, треугольные волны и некоторые электрические сигналы.

Синусоидальный переменный ток может быть однофазным или многофазным.

Многофазная система – это система для производства, распределения и потребления электроэнергии, имеющая две или более линий с одинаковым напряжением и постоянной разностью фаз.

Наиболее широко используемой многофазной системой является трехфазная система.

Типы электрических цепей в зависимости от конфигурации соединений

Цепи можно классифицировать в зависимости от того, как соединены их элементы.В этом смысле соединения могут быть последовательными, параллельными или смешанными.

Выбор того или иного типа подключения повлияет на значения напряжения, силы тока и сопротивления по закону Ома.

Серийная электрическая цепь 

В последовательной цепи клеммы и клеммы устройств настраиваются последовательно и одна за другой. То есть выходной терминал одного устройства подключается к входному терминалу следующего устройства.

  • Общее напряжение равно сумме напряжений всех элементов цепи.(Vt = V1 + V2).

  • Интенсивность одинакова во всех ветвях цепи. (I1 = I2 = I3)

Параллельная электрическая цепь

В параллельной цепи входные клеммы или входные клеммы всех устройств соединены друг с другом, и то же самое в случае с выходными клеммами.

  • Разность потенциалов одинакова во всех ветвях цепи. (V1 = V2 = V3)

  • Общая интенсивность эквивалентна сумме интенсивностей каждой из ветвей цепи.(Это = I1 + I2).

Что такое смешанный контур?

Смешанная электронная схема представляет собой схему с рядом элементов, соединенных последовательно, а другие — параллельно.

Что означает, что цепь разомкнута или замкнута?

Для работы электрической цепи необходимо, чтобы сила тока не прерывалась. Для протекания электрической энергии необходимо наличие непрерывного проводящего пути между отрицательным и положительным полюсами.

В замкнутой цепи гарантируется непрерывность и элементы цепи будут выполнять свою функцию.С другой стороны, если в цепи есть разрыв или просто разомкнут переключатель, мы скажем, что это разомкнутая цепь, и электрические заряды не смогут течь.

Какие существуют типы соединений в трехфазных системах?

В трехфазных системах существует два основных способа подключения трехфазных генераторов или нагрузок:

  • Треугольное соединение: фазы соединяются от начала каждой фазы до конца следующей.

  • Соединение звездой: одна сторона обмотки генератора или нагрузки подключена к линии, а другая сторона к общей нейтральной точке, называемой нейтралью и обычно соединенной с землей.

Понимание 5 электронных компонентов, используемых в печатных платах

Процесс сборки печатной платы является сложным, требующим взаимодействия со многими мелкими компонентами и подробным знанием функций и расположения каждой детали. Печатная плата не будет работать без своих электрических компонентов. Кроме того, в зависимости от устройства или продукта, для которого они предназначены, используются разные компоненты. Таким образом, важно иметь глубокое понимание различных компонентов, которые входят в сборку печатной платы.

 

 

 

В большинстве печатных плат используются следующие общие компоненты:

 

 

 

1. Резисторы

 

Резисторы контролируют проходящие через них электрические токи, а также напряжение в каждом подключенном к ним компоненте. Без резисторов другие компоненты могут не справиться с напряжением, что может привести к перегрузке.

 

2. Транзисторы

 

Транзисторы

имеют решающее значение для процесса сборки печатной платы из-за их многофункционального характера. Это полупроводниковые устройства, которые могут как проводить, так и изолировать и могут действовать как переключатели и усилители. Они меньше по размеру, имеют относительно более длительный срок службы и могут безопасно работать при более низком напряжении питания без тока накала. Транзисторы бывают двух типов: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).

 

3. Конденсаторы

 

Конденсаторы представляют собой пассивные двухполюсные электронные компоненты. Они действуют как перезаряжаемые батареи — они могут накапливать электрическую энергию, а затем снова передавать эту энергию, когда это необходимо.

 

4. Катушки индуктивности

 

Катушки индуктивности — это пассивные двухконтактные электронные компоненты, которые накапливают энергию в магнитном поле, когда через них проходит электрический ток.Катушки индуктивности используются для блокировки переменного тока, пропуская при этом постоянный ток. Их можно комбинировать с конденсаторами для создания настроенных цепей, которые используются в радио- и телеприемниках.

 

5. Диоды

Диоды — это полупроводниковые компоненты, которые действуют как односторонние переключатели тока. Они позволяют току легко проходить в одном направлении, но ограничивают течение тока в противоположном направлении.

 

Понимание этих электрических компонентов, которые составляют лишь часть сложной головоломки, помогает нам осознать сложность сборки печатных плат и понять, почему важно работать с авторитетными компаниями.

 

Permatech Electronics, являясь одним из крупнейших поставщиков сборок печатных плат в GTA, соответствует всем последним передовым методам обеспечения качества электроники — свидетельством этого является наша регистрация в качестве компании ISO 9001: 2015. Вы можете быть уверены, что наши процессы и испытания сборки печатных плат соответствуют самым высоким стандартам.

реальных элементов схемы | Вращающиеся номера

Элементы схемы, рассмотренные в предыдущей статье, являются идеальными элементами схемы .Элементы схемы реального мира приближаются к идеальным математическим моделям, но неизбежно будут несовершенными. Быть хорошим инженером означает осознавать ограничения реальных компонентов по сравнению с их идеальными абстракциями.

Автор сценария Вилли Макаллистер.


Содержимое


Реальные элементы схемы не идеальны

Реальные элементы схемы никогда не бывают идеальными. Мы рассмотрим несколько примеров, когда реальное устройство ведет себя не так, как соответствующая идеальная математическая модель.Примечание. Кажется, что в этой статье много плохих новостей о неидеальных характеристиках компонентов. Но не нужно заморачиваться. В рассмотренных здесь предметах электротехники вам не придется беспокоиться о паразитных эффектах. Я говорю о них, чтобы вы знали, что они существуют.

Допуск

Параметры устройства, такие как $(\text{R, L и C})$, никогда не совпадают с указанными значениями. Всегда существует некоторая вариация или допуск относительно рекламируемого значения. Можно купить комплектующие с жестким допуском, если готовы платить больше денег).Ваши проекты должны учитывать допуски на параметры устройства, поскольку они неизбежны. Это один из инженерных навыков, в котором вы действительно преуспеете.

Экстремальный ток и напряжение

Еще один способ, которым реальные элементы отклоняются от своих идеальных уравнений, когда ток или напряжение доводятся до экстремальных значений. Например, модель резистора по закону Ома представляет собой прямую линию, уходящую в бесконечность. Но для реальных резисторов ток и напряжение не могут достигать $\infty$. В какой-то момент модель выходит из строя, и резистор перестает подчиняться закону Ома (потому что сгорает).

Паразиты

Реальные компоненты — это всегда больше, чем просто их имена. Я буду использовать резистор в качестве примера. По соединительным проводам реального резистора течет ток, который создает окружающее магнитное поле. Это означает, что резистор неизбежно отображает свойства небольшой катушки индуктивности. Также резисторы обычно располагают рядом с другими проводниками. Вместе эти проводники действуют как пластины конденсатора с электрическим полем между ними. Таким образом, резисторы отображают свойства небольшого конденсатора.

Эти дополнительные свойства называются паразитными эффектами. Эти крошечные катушки индуктивности и конденсаторы важны, если схема работает не так, как вы ожидаете. Паразиты имеют наибольший эффект при высокой частоте или при резких изменениях напряжения или тока.

Большую часть времени мы можем игнорировать эти паразитические эффекты, пока не сможем. Это странный способ сказать, что вы будете использовать свое суждение и опыт, чтобы решить, нужно ли учитывать паразитов.Если паразиты имеют значение, можно смоделировать компонент как комбинацию идеальных элементов, как показано здесь для резистора. Символ резистора обозначает предполагаемый компонент, а конденсатор и катушка индуктивности обозначают паразитные эффекты.

Температурная чувствительность

Свойства реальных компонентов чувствительны к окружающей среде. Большинство компонентов в той или иной степени чувствительны к температуре; параметры дрейфуют вверх или вниз в зависимости от того, насколько горячий или холодный компонент.Если ваша схема должна работать в широком диапазоне температур, вам нужно знать температурное поведение компонентов, которые вы используете.

Резисторы в некоторой степени чувствительны к температуре. Иногда мы строим термометры на основе чувствительности резистора к температуре. Катушки индуктивности и конденсаторы относительно нечувствительны к температуре. Компонентами с наибольшей чувствительностью являются полупроводниковые приборы: транзисторы и диоды. На самом деле они включают температуру $T$ в свои уравнения $i$-$v$.

Реальные резисторы

При изготовлении реальных резисторов цель состоит в том, чтобы создать компонент, максимально приближенный к закону Ома, уравнению идеального резистора,

$v = i\,\text R$

Два символа резистора выглядят следующим образом:

В США и Японии символом резистора является зигзаг. В Великобритании, Европе и других частях мира резистор нарисован в виде коробки.

Свойства резистора

Величина сопротивления резистора зависит от двух вещей: из чего он сделан и от его формы .Объемные свойства материала определяют, насколько трудно протекать электронам. Вы могли бы думать об этом как о том, как часто электроны врезаются в атомы в материале, пытаясь пролететь мимо. Это свойство сыпучего материала называется удельным сопротивлением . Вы также можете услышать о проводимости , что является обратной величиной удельного сопротивления.

После выбора сыпучего материала с определенным удельным сопротивлением сопротивление резистора определяется его формой, обычно цилиндром, длинным прямоугольником или лентой.Более длинный резистор имеет большее сопротивление, чем более короткий резистор. Электроны испытывают больше столкновений, когда они проходят через джунгли атомов в материале. Резистор с большим поперечным сечением (более толстый цилиндр) имеет меньшее сопротивление, чем резистор с меньшим поперечным сечением, поскольку электроны имеют большее количество доступных путей для прохождения.

Много слов на букву «Р». Краткое резюме,

  • Резистор — элемент схемы, физический объект с изготовленной формой.
  • Удельное сопротивление является свойством сыпучего материала. Единицей удельного сопротивления является омметр, $\Omega\cdot\text м$.
  • Сопротивление — это свойство резистора, определяемое как удельным сопротивлением материала, так и формой резистора. Единицей сопротивления является ом, $\Omega$.

Настоящий резистор выходит из строя (сгорает, разрушается), если тепло, рассеиваемое резистором, больше, чем могут выдержать его конструкционные материалы.Резисторы поставляются с номинальной мощностью, которую вы не должны превышать в своей конструкции. Если вы попытаетесь рассеять ватт за 1 доллар в резисторе за 1/8 ватта, вы можете получить сгоревший кусок чего-то, что больше не является резистором.

Осевые резисторы

Пример обычного осевого резистора ,

Цветные полосы указывают номинал резистора и его допуск. Полосы на этом резисторе оранжевые, оранжевые, коричневые, золотые. Из таблицы цветовых кодов резисторов первые две полосы соответствуют цифрам значения $3\, 3$.1)$. Пятая (последняя) полоса указывает на допуск. Коричневая полоса — это $1\%$. (Если вы когда-нибудь встретите красную полосу, это означает допуск $2\%$). Номинал резистора $2260 \,\Omega\,\pm 1\%$.2 = 1000 \,\Omega$.Вы не можете сказать по картинке, но размер этого резистора оказался «0602», что указывает на то, что его площадь основания составляет $6 \, \text{мм} \times 2 \, \text{мм}$.

Вот как изготавливается резистор для поверхностного монтажа. Сам резистор представляет собой один слой материала, экранированный поверх небольшого куска керамического изолятора и покрытый защитным слоем.

Пример резистора, являющегося частью интегральной схемы,

Конструктор выбирает один из слоев интегральной схемы с высоким удельным сопротивлением и создает (рисует) змеевидный узор для достижения желаемого сопротивления.

Реальные конденсаторы

При изготовлении реальных конденсаторов цель состоит в том, чтобы создать компонент, максимально приближенный к уравнению идеального конденсатора,

$i = \text C \,\dfrac{dv}{dt}$

Некоторые обозначения конденсатора выглядят так:

Исполнение с изогнутой линией используется для конденсаторов, у которых требуется, чтобы один вывод имел положительное напряжение по отношению к другому выводу («электролитические» конденсаторы). Изогнутая линия указывает на клемму, на которой должно быть более отрицательное напряжение.

Конденсаторы изготавливаем из двух металлических поверхностей, расположенных близко друг к другу, но не соприкасающихся. Между плитами может быть воздух или какой-то иной изоляционный материал. Емкость конструкции зависит от площади пластин, расстояния между пластинами (толщина изолятора) и физических свойств изоляционного материала.

Узнайте больше о конденсаторах и о том, как они работают, в разделе «Конденсаторы и емкости» в Khan Academy Physics.

Реальные конденсаторы бывают разных форм,

Цилиндрические конденсаторы (вверху слева, черные, темно-синие или серебристые) состоят из двух пластин из металлической фольги, скрученных в виде рулета с желе, чтобы упаковать большую площадь пластины в маленькое пространство.Конденсаторы круглой формы (нижний, цвета морской волны и оранжевый) представляют собой просто два металлических диска, обращенных друг к другу и разделенных изолятором. Регулируемые конденсаторы (правый, белый и металлический) используют воздух в качестве изолятора между пластинами. Один набор пластин вращается, изменяя площадь перекрытия с неподвижными пластинами для изменения емкости. Переменные конденсаторы используются, например, для настройки радиоприемников.

Поломка

Для реальных конденсаторов наиболее вероятное отклонение от уравнения идеального конденсатора происходит, если напряжение на конденсаторе становится настолько большим, что изоляция между пластинами выходит из строя.В этом случае искра может прожечь изоляцию. Конденсатора больше нет. Настоящие конденсаторы имеют номинальное напряжение, которое нельзя превышать.

Паразиты

Так как конденсатор имеет соединительные провода, он неизбежно имеет небольшое паразитное сопротивление и индуктивность. Паразитная индуктивность может быть важна, если ожидается, что конденсатор будет обеспечивать внезапные всплески тока, например, когда он подключен к выводу питания цифровой микросхемы. Эта паразитная индуктивность может быть достаточно большой, если вы строите очень быстрые цифровые схемы.

Утечка

Материал, разделяющий пластины конденсатора, должен быть изолирующим (допускать нулевой ток). Но не все изоляторы идеальны, поэтому сквозь них могут просачиваться крошечные токи. Эти токов утечки протекают прямо через конденсатор, даже если напряжение не меняется (когда $\text dv/\text dt = 0)$. Похоже, что параллельно конденсатору подключен резистор большого номинала. Пути утечки также случаются, если цепь не чистая. Ток утечки может протекать вокруг конденсатора по поверхности компонента.

Здесь показан конденсатор для поверхностного монтажа ,

Токи утечки могут протекать между металлическими концами конденсатора через грязь, оставшуюся после процесса пайки, если печатная плата не очищена очень хорошо.

Взгляд внутрь конденсатора для поверхностного монтажа. Это стопка из множества слоев чередующихся проводящих пластин и изолирующих керамических слоев.

Реальные катушки индуктивности

Теория работы катушки индуктивности на самом деле довольно сложна.Чтобы узнать больше об индукторах и магнитных полях, см. раздел о магнитных полях в Khan Academy Physics.

Когда вы делаете индуктор, цель состоит в том, чтобы максимально приблизиться к идеальному уравнению индуктора,

$v = \text L \,\dfrac{di}{dt}$

Символ катушки индуктивности выглядит так:

Это похоже на проволоку, намотанную в катушку, так как это обычный способ изготовления катушки индуктивности.

Катушки индуктивности в реальном мире бывают разных форм.

Паразиты

Реальные катушки индуктивности отличаются от идеального уравнения одним важным моментом. Поскольку катушки индуктивности изготавливаются из длинных проводов, они часто имеют значительное паразитное сопротивление. Это дополнительное сопротивление является основным паразитным фактором катушки индуктивности.

Другая неизбежная особенность катушек индуктивности — они занимают много места. Магнитное поле существует в объеме пространства вокруг и внутри индуктора. Катушка провода должна быть достаточно большой, чтобы окружить большое количество магнитного поля для достижения значительной индуктивности.Редко можно увидеть катушку индуктивности, встроенную в интегральную схему.

Мы заканчиваем этим удивительным изображением катушки индуктивности с воздушным сердечником. Эта большая медная катушка была частью беспроводной телеграфной станции, построенной в Нью-Джерси, США, в 1912 году. Она могла послать сообщение на 4000 миль (6400 км) через Атлантический океан в Германию. Ух ты. Излишне говорить, что большинство катушек индуктивности намного меньше.


Фото кредиты

Электрический элемент

Электрические элементы — это концептуальные абстракции, представляющие идеализированные электрические компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, используемые при анализе электрических сетей.Любая электрическая сеть может быть проанализирована как несколько взаимосвязанных электрических элементов на принципиальной схеме или принципиальной схеме, каждый из которых влияет на напряжение в сети или ток в сети. Эти идеальные электрические элементы представляют собой реальные, физические электрические или электронные компоненты, но они не существуют физически, и предполагается, что они обладают идеальными свойствами в соответствии с моделью сосредоточенных элементов, в то время как компоненты представляют собой объекты с далеко не идеальными свойствами, степень неопределенности в их значениях и некоторая степень нелинейности, каждый из которых может потребовать комбинации нескольких электрических элементов для аппроксимации его функции.

Анализ цепей с использованием электрических элементов полезен для понимания многих практических электрических сетей с использованием компонентов. Анализируя влияние отдельных элементов на сеть, можно оценить, как будет вести себя реальная сеть.

Однопортовые элементы

Для моделирования любого электрического компонента или цепи требуется всего девять типов двухконтактных элементов, пять пассивных и четыре активных. Каждый элемент определяется отношением между переменными состояния сети: текущий, I ; напряжение, В , заряд, В ; и магнитный поток, Ф.

Пассивные элементы

  • Резисторы с сопротивлением R , измеряемым в омах – создают напряжение, пропорциональное току, протекающему через элемент. Связывает напряжение и ток согласно соотношению .
  • Конденсаторы с емкостью C , измеряемой в фарадах – вырабатывают ток, пропорциональный скорости изменения напряжения на элементе. Связывает заряд и напряжение согласно соотношению .
    • линейный (конденсатор)
    • нелинейный (варактор)
    • нелинейный, зависящий от времени (мемконденсатор)
  • Катушки индуктивности с индуктивностью L , измеряемой в генри – создают магнитный поток, пропорциональный скорости изменения тока через элемент.Связывает поток и ток согласно соотношению .
    • линейный (индуктор)
    • нелинейный индуктор
    • нелинейный, зависящий от времени (меминдуктор)

Пассивные электрические элементы и их варианты показаны ниже в виде таблицы, в которой строки представляют электрические свойства, а столбцы представляют варианты этих свойств.

Четвертый пассивный элемент

В действительности все элементы схемы нелинейны и могут быть приближены к линейным только в определенном диапазоне.Для более точного описания пассивных элементов вместо простой пропорциональности используется их конститутивное отношение. Из любых двух переменных схемы можно составить шесть определяющих соотношений. Отсюда предполагается, что теоретически существует четвертый пассивный элемент, поскольку всего в линейном сетевом анализе найдено всего пять элементов. Этот дополнительный элемент называется мемристором . Он имеет какое-то значение только как зависящий от времени нелинейный элемент; как независимый от времени линейный элемент сводится к обычному резистору.Конститутивные отношения пассивных элементов задаются формулой; [1]

  • Сопротивление: определяющее соотношение определяется как f ( V , I ) = 0,
  • Емкость: определяющее соотношение определяется как f ( В , Q ) = 0,
  • Индуктивность: определяющее соотношение определяется как f (Φ, I ) = 0,
  • Memristance: определяющее отношение определяется как f (Φ, Q ) = 0.
, где f ( x , y ) — произвольная функция двух переменных.

В некоторых особых случаях определяющее отношение упрощается до функции одной переменной. Это относится ко всем линейным элементам, но также, например, к идеальному диоду, который в терминах теории схем является нелинейным резистором, имеет определяющее соотношение вида В = f ( I ) .

Четвертый пассивный элемент, мемристор, был предложен Леоном Чуа в статье 1971 года, но физический компонент, демонстрирующий мемристорность, был создан лишь тридцать семь лет спустя.30 апреля 2008 г. сообщалось, что работающий мемристор был разработан группой HP Labs под руководством ученого Р. Стэнли Уильямса. [2] [3] [4] [5] С появлением мемристора каждая пара четырех переменных теперь может быть связана. Хотя мемристоры являются аналоговыми элементами памяти, они способны хранить один бит энергонезависимой памяти. Они могут найти применение в программируемой логике, обработке сигналов, нейронных сетях и системах управления, среди других областей.Поскольку мемристоры по определению меняются во времени, они не включены в модели линейных схем, не зависящих от времени (LTI).

Источники

Φ в этом соотношении не обязательно представляет собой что-то физически значимое. В случае генератора тока Q интеграл тока по времени представляет собой количество электрического заряда, физически доставляемого генератором. Здесь Φ — временной интеграл напряжения, но то, представляет ли он физическую величину, зависит от характера источника напряжения.Для напряжения, создаваемого магнитной индукцией, оно имеет смысл, но для электрохимического источника или напряжения, являющегося выходом другой цепи, ему не придается никакого физического смысла.

Контролируемые источники

  • Источник напряжения, управляемый напряжением (VCVS) Генерирует напряжение на основе другого напряжения относительно указанного коэффициента усиления. (имеет бесконечное входное сопротивление и нулевое выходное сопротивление).
  • Источник тока, управляемый напряжением (VCCS) Генерирует ток на основе напряжения с заданным коэффициентом усиления, используется для моделирования полевых транзисторов и электронных ламп (имеет бесконечный входной импеданс и бесконечный выходной импеданс).
  • Источник напряжения с регулируемым током (CCVS) Генерирует напряжение на основе входного тока с заданным коэффициентом усиления. (имеет нулевое входное сопротивление и нулевое выходное сопротивление).
  • Источник тока с управлением по току (CCCS) Генерирует ток на основе входного тока и заданного коэффициента усиления. Используется для моделирования биполярных транзисторов. (Имеет нулевое входное сопротивление и бесконечное выходное сопротивление).

Существуют также два специальных нелинейных элемента, которые иногда используются в расчетах, но которые не являются идеальным аналогом какого-либо реального компонента:

  • Нуллятор: определяется как В = I = 0
  • Norator: определяется как элемент, не накладывающий никаких ограничений по напряжению и току.

Иногда используются в моделях компонентов с более чем двумя выводами: например, в транзисторах. [1]

Двухпортовые элементы

Все вышеперечисленные элементы являются двухполюсными или однопортовыми. Есть два пассивных линейных двухпортовых элемента без потерь, которые обычно вводятся в сетевой анализ. Их определяющие отношения в матричной записи таковы;

Трансформатор
Гиратор

Трансформатор преобразует напряжение на одном порту в напряжение на другом в соотношении n .Ток между теми же двумя портами отображается как 1/ n . С другой стороны, гиратор отображает напряжение на одном порту в ток на другом. Точно так же токи сопоставляются с напряжениями. Величина r в матрице указана в единицах сопротивления. Гиратор является необходимым элементом анализа, поскольку он не является взаимным. Сети, построенные только из основных линейных элементов, обязаны быть взаимными и поэтому не могут использоваться сами по себе для представления невзаимной системы. Однако не обязательно иметь и трансформатор, и гиратор.Два гиратора в каскаде эквивалентны трансформатору, но трансформатор обычно оставляют для удобства. Введение гиратора также делает несущественными емкость или индуктивность, поскольку гиратор, подключенный к одному из них на порту 2, будет эквивалентен другому на порту 1. [6] [7] [8]

Примеры

Ниже приведены примеры представления компонентов в виде электрических элементов.

  • В первом приближении аккумулятор представляет собой источник напряжения.Более совершенная модель также включает сопротивление, включенное последовательно с источником напряжения, для представления внутреннего сопротивления батареи (что приводит к нагреву батареи и падению напряжения при использовании). Параллельно может быть добавлен источник тока, чтобы представить его утечку (которая разряжает батарею в течение длительного периода времени).
  • В первом приближении резистор представлен сопротивлением. Более совершенная модель также включает последовательную индуктивность, чтобы отразить влияние индуктивности выводов (резисторы, построенные в виде спирали, имеют более значительную индуктивность). Вьекослав Дамич, Джон Монтгомери, Мехатроника с помощью графов связей: объектно-ориентированный подход к моделированию и моделированию , стр. 32–33, Springer, 2003 ISBN 3540423753 .
  • См. также

    Элементы дизайна — Электрические схемы | Элементы дизайна — Резисторы | Как создать электрическую схему с помощью ConceptDraw PRO

    Библиотека векторных трафаретов «Электрические схемы» содержит 49 условных обозначений элементов электрических и электронных устройств, включая устройства зажигания, пускатели, передатчики, устройства защиты цепей, преобразователи, радио- и аудиоаппаратуру.
    Используйте его для рисования электронных схем и электрических схем.
    «Электрическая сеть представляет собой соединение электрических элементов, таких как резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, источники напряжения, источники тока и переключатели. Электрическая цепь представляет собой сеть, состоящую из замкнутого контура, дающего обратный путь для тока. Линейные электрические сети , особый тип, состоящий только из источников (напряжения или тока), линейных сосредоточенных элементов (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) и линейных распределенных элементов (линий передачи), обладают свойством линейного наложения сигналов.Таким образом, их легче анализировать, используя мощные методы частотной области, такие как преобразования Лапласа, для определения отклика по постоянному току, отклика по переменному току и переходного процесса.
    Резистивная цепь — это цепь, содержащая только резисторы и идеальные источники тока и напряжения. Анализ резистивных цепей менее сложен, чем анализ цепей, содержащих конденсаторы и катушки индуктивности. Если источники являются постоянными источниками (постоянного тока), результатом является цепь постоянного тока.
    Сеть, содержащая активные электронные компоненты, называется электронной схемой.Такие сети, как правило, нелинейны и требуют более сложных инструментов проектирования и анализа». [Электрическая сеть. Википедия]
    Пример символов «Элементы дизайна — Электрические цепи» был нарисован с использованием программного обеспечения для построения диаграмм и векторной графики ConceptDraw PRO, дополненного решением Electrical Engineering из области Engineering в ConceptDraw Solution Park.

    Элементы электрической цепи

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.