SCHEME ELECTRICE

CUPRINS

1. PRINCIPII DE ÎNTOCMIRE A SCHEMELOR ELECTRICE1.1. Clasificarea schemelor electrice ( STAS 12120/1-83 )1.2. Semne convenţionale1.3. Simbolizarea literal-numerică1.4. Reguli pentru întocmirea schemei de circuite în reprezentarea desfăşurată 1.5. Scheme şi tabele de conexiune

2. EXEMPLE DE REDACTARE A SCHEMELOR ELECTRICE 2.1. Scheme de acţionări electrice

2.2.Scheme electroniceANEXABIBLIOGRAFIE

1. PRINCIPII DE ÎNTOCMIRE A SCHEMELOR ELECTRICE

1.1. Clasificarea schemelor electrice

Schemele electrice, cuprinse în documentaţia tehnică, servesc la execuţia, montarea, exploatarea şi depanarea instalaţiei.

După scopul urmărit, schemele electrice se clasifică în:- EXPLICATIVE (funcţionale, de circuite, echivalente )- DE CONEXIUNE (exterioare, interioare, la borne )- DE AMPLASARE

Schemele explicative permit înţelegerea funcţionării sau efectuarea calculelor de proiectare a instalaţiilor electrice.

O schemă funcţională redă într-o reprezentare grafică simplă principiul de funcţionare a instalaţiei electrice (fig.1.1).

Fig.1.1. Schema funcţională a sistemului de reglare a turaţiei unui motor de curent continuu.

Schema de circuite ( fig.1.2) reprezintă prin semne convenţionale toate circuitele unei instalaţii şi permite înţelegerea în detaliu a funcţionării.

Fig.1.2. Schemă de circuite. Motor asincron comandat prin buton normal deschis.

Calculul unui circuit sau a unui element de circuit se realizează cu ajutorul unor scheme echivalente (fig.1.3).

Fig.1.3. Scheme echivalente: a.) transfigurarea triunghi-stea a rezistoarelor; b.) echivalenţa unei bobine reale cu un circuit R-L serie.

Schemele de conexiuni sunt destinate execuţiei şi verificării conexiunilor unei instalaţii. Legăturile electrice între diferite părţi ale unui instalaţii, cum ar fi: panouri de comandă, tablouri de alimentare, motoare electrice, aparataj electric amplasat pe utilaj, sunt reprezentate prin scheme de conexiuni exterioare. Schema din figura 1.4,a redă conexiunile realizate prin cablurile W1, W2, W3 între reţeaua de alimentare L1, L2, L3, panoul de acţionare A1, motorul M1 şi butonul S1.

Fig.1.4.Scheme de conexiuni exterioare (a) interioare (b) şi la borne (c).

Schema de conexiuni interioare constituie reprezentarea grafică a legăturilor dintre aparatele aflate în interiorul unui echipament (panou de comandă, dulap de acţionare etc.). În figura 1.4,b sunt prezentate conexiunile dintre siguranţele fuzibile F1, F2, F3 şi contactorul K1, realizate în interiorul panoului de acţionare A1, prin intermediul şirurilor de cleme X1, X2, X3.

O schemă de conexiuni la borne reprezintă bornele unui aparat şi conductoarele conectate la acestea. Figura 1.4,c redă conexiunile la bornele siguranţei fuzibile F1.

Clasificarea schemelor electrice după metoda de reprezentare are în vedere:a – numărul de conductoare şi aparate similare, figurate printr-un semn

convenţional unic (reprezentare monofilară şi multifilară);

b – dispunerea relativă a semnelor convenţionale corespunzătoare elementelor unui aparat (reprezentarea asamblată, semiasamblată şi desfăşurată);

c – corespondenţa între poziţiile semnelor convenţionale pe schemă şi dispunerea fizică a aparatelor în instalaţie (reprezentarea topografică).

Un exemplu de reprezentare monofilară şi multifilară a unui circuit trifazat se prezintă în figura 1.5.

Fig.1.5. Reprezentarea monofilară (a) şi multifilară (b) a unui circuit trifazat.

Reprezentarea asamblată constă în desenare a grupată a părţilor componente ale unui aparat şi este aplicabilă la scheme simple. În figura 1.6,a, părţile componente ale contactorului K1 şi respectiv ale releului termic sunt reprezentate unele lângă altele.

Fig.1.6. Reprezentare asamblată (a), semiasamblată (b) şi desfăşurată (c) a unei scheme de circuite.

În reprezentarea semiasamblată, părţile componente ale unor aparate sunt dispersate în schemă, dar sunt desenate legăturile mecanice între acestea (fig.1.6,b). Metoda implică

intersectarea traseelor de circuite în scheme de complexitate ridicată, ceea ce determină reducerea calităţii desenului.

Reprezentarea desfăşurată (fig.1.6,c) se distinge prin figurarea elementelor aceluiaşi aparat în zone diferite ale desenului, într-un mod ce permite urmărirea logică a circuitelor şi înţelegerea uşoară a funcţionării instalaţiei. Toate părţile componente ale unui aparat sunt notate în schemă cu acelaşi simbol literal-numeric.

1.2. Semne convenţionale

Echipamentul electric se reprezintă prin semne convenţionale standardizate (tab.1.1.), puse de acord cu recomandările Comisiei Electrotehnice Internaţionale (C.E.I.). Normele C.E.I. sunt aplicate într-un mare număr de ţări (Germania, Anglia, S.U.A., Rusia, Japonia, Franţa etc.), fapt ce facilitează integrarea industriei electrotehnice româneşti în circuitul economic mondial.

STAS 11381 este un standard elaborat pe părţi, care cuprinde peste 40 de secţiuni, unele în curs de redactare.

Noile semne convenţionale se remarcă prin simplitatea desenului. Astfel, se renunţă la figurarea bornelor de aparate şi maşini, iar în csazul dispozitivelor semiconductoare cercul reprezentând capsula se desenează în situaţii speciale (de ex. când un terminal este conectat electric la capsula metalică).

Semne convenţionale pentru schemele electrice (STAS 11381)Tabelul 1.1

Semnul Denumirea

Rezistor

Potenţiometru

Bobină. Înfăşurare.Inductivitate.a. Semn recomandatb. Semn tolerat

Bobină cu miez de fier

Condensator

Condensator variabil

Bornă

Derivaţie

Priză şi fişă

Cablu

Semnul DenumireaLegare la masă

Legare la pământ

Legare la pământ de protecţie

Element galvanic sau de acumulator OBS: linia lungă este polul pozitivContact normal deschis (ND)

Contact normal închis (NI)

Contacte ale limitatorului de cursă : a-ND ; b-NI

Mişcare întârziată. OBS: Întârzierea are loc în sensul deplasării arcului către centrul său

Contacte ND cu tempori-zare: a - la acţionare; b - la revenire

Tabelul 1.1 (continuare)

Semnul DenumireaContact principal al contactorului

Contact de forţă normal închis

Contact comutator

Contact NI al releului termic

Legătură mecanică

Comandă mecanică manuală (semn general)Comandă prin împingere

Comandă prin tragere

Comandă prin rotire

Butoane acţionate prin împingere: a – ND; b – NI

Întrerupător mecanic (semn general)

Întrerupător tripolar

Întrerupător cu declanşare automată

Comutator complex.OBS: În schemă se precizează tabelul de comutare a contactelorBobină de releu sau contactor

Bobine de releu cu temporizare :a – la acţionare ;b – la revenire

Lampă de semnalizare

Semnul DenumireaBobina releului maximal de curent

Contacte NI cu temporizare: a – la acţionare; b – la revenire

Avertizor acustic (hupă)

Diodă semiconductoare (A- anod; K- catod)Diodă Zener

Tiristor (G – grilă sau poartă)

Diodă luminescentă (LED)

Tranzistor PNP (E-emitor; B-bază; C-colector)

Tranzistor NPN

Tranzictor NPN, cu colectorul legat la capsulă

Element de afişare cu şapte segmente

Punte monofazată : a –reprezentare simplificată ;b – reprezentări cu figurarea diodelor.OBS : plusul punţii se obţine de la catozii a două diode, iar minusul de la anozii celorlalte

Tabelul 1.1 (continuare)

Semnul DenumireaSiguranţă fuzibilă

Transformator monofazat. OBS : Înfăşurarea cu mai multe semicercuri are număr mai mare de spireMotor monofazat cu colector şi excitaţie serie

Motor asincron monofazat cu fază auxiliară şi rotor în scurtcircuit

Semnul DenumireaElement de comandă al releului termic

Redresor. OBS : Săgeata arată sensul conversiei

Înfăşurare de excitaţie serie

Înfăşurare de excitaţie derivaţie, independentă

Înfăşurare de orice fel

Motor de c.c. cu excitaţie prin magnet permanent

Motor de c.c. cu excitaţie serie

Motor de c.c. cu excitaţie derivaţie

Generator de c.c. cu excitaţie independentă

Autotransformator reglabil

Motor asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit

Motor pas cu pas

Motor sincron

Motor asincron trifazat cu rotorul bobinat

1.3. Simbolizarea literal-numerică

Utilizarea unei simbolizări literal-numerice unitare are ca scop uniformizarea documentaţiilor tehnice şi simplificarea descifrării schemelor electrice la montarea şi exploatarea utilajului. Simbolizarea adoptată prin STAS concordă cu reglementările Comisiei Electrotehnice Internaţionale. Standardul stabileşte un sistem coerent şi flexibil de identificare a elementelor în instalaţia electrică, utilizabil atât în partea scrisă, cât şi în cea desenată a documentaţiei tehnice. Reperul de identificare a elementului, în cazul cel mai general, este constituit din patru blocuri (tab.1.2), care oferă informaţii complete privind: unitatea constructivă sau funcţională în care este integrat (blocul 1), poziţia fizică ocupată în cadrul unui ansamblu (blocul 2), categoria din care face parte, numărul de ordine în cadrul categoriei, funcţia pe care o îndeplineşte în schemă (blocul 3) şi codul de marcare a bornei (blocul 4). În majoritatea cazurilor, se utilizează un reper de identificare simplificat (vezi exemplele din tabelul 1.8), conţinând numai acele blocuri, care oferă informaţiile strict necesare.

Elementele ce intervin în schemele electrice pot fi grupate în 23 de categorii (tab.1.3), notate uzual prin litere majuscule din alfabetul latin. Aceste litere constituie codul categoriei (partea 3A din blocul de identificare 3).

Structura pe blocuri a unui reper de identificare Tabelul 1.2

Litere reper pentru identificarea categoriei elementului Tabelul 1.3

Litera Categoria elementului Exemple

A Ansamble, subansamble funcţionale

Amplificator operaţional Variator de turaţie

BTraductoare de mărimi neelectrice în mărimi electrice şi invers

Termocuplu TahogeneratorC Condensatoare

DElemente binare, dispozitive de temporizare şi memorare

Circuit logic ŞI Memorie cu ferite

Tabelul 1.3 (continuare)Litera Categoria elementului Exemple

E Dispozitive diverse

Lampă iluminat Cuptor electric

F Dispozitive de protecţie

GGeneratoare (dispozitive de alimentare)

H Dispozitive de semnalizare

K Relee şi contactoare

L Bobine

M

Motoare

N Dispozitive de calcul,

regulatoare Regulator

PInstrumente de măsură, dispozitive de încercare

Contor OsciloscopQ Aparate de comutaţie pentru

circuite electrice de forţă

R Rezistoare

SAparate de comutaţie mecanică pentru circuite electrice

Comutator

TTransformatoare

U Modulatoare, convertoare

Convertor analog-numeric

VTuburi electronice, semiconductoare

Indicator cu neon

W Căi de transmisie, antene

Tabelul 1.3 (continuare)Litera Categoria elementului Exemple

X Borne, fişe, socluri Şir de cleme Fişă-priză

Y Dispozitive mecanice acţionate electric

Z Filtre

Filtru trece jos

Distincţia între mai multe elemente din cadrul aceleiaşi categorii se realizează printr-un număr de ordine, care constituie partea 3B a reperului de identificare. Spre exemplu, în figura 1.6 prin F1, F2, F3 se identifică siguranţele fuzibile, iar prin F4 releul termic.

Partea 3C a reperului, codifică funcţia pe care o îndeplineşte elementul în cadrul schemei. Acest cod poate fi alcătuit arbitrar, dar trebuie să înceapă cu o literă (urmată eventual de o combinaţie de litere şi cifre) şi să fie explicitat în legenda schemei. În multe cazuri este suficientă indicarea funcţiei generale (tab.1.4) printr-o literă. Spre exemplu: K1M - contactor principal, K1T - releu de timp, K1F - întrerupător automat cu rol de protecţie, N1Y - calculator analogic, P1Z - frecvenţmetru numeric.

Litere reper pentru identificarea funcţiei generale Tabelul 1.4

Litera reper Funcţia generalăPQ

RS

TUVWXYZ

ProporţionalStare (pornit, oprit, sfârşit de cursă) Rearmare, ştergereIntroducere în memorie, înregistrareTemporizare-Viteză (accelerare, frânare)SumareMultiplicareAnalogicNumeric

Litera reper Funcţia generalăABCDEFGHIKLMN

AuxiliarDirecţia de mişcareNumărareDiferenţial-ProtecţieÎncercareSemnalizareIntegrareApropiere-PrincipalMăsurare

Modul de alcătuire a reperelor de identificare rezultă din cele 5 exemple prezentate în tabelul 1.2. În schemele de circuite relativ simple este suficientă indicarea categoriei şi a numărului de ordine, cu precizarea în anumite cazuri a funcţiei generale a elementului (K1 – contactor cu numărul de ordine 1; K1M – contactorul principal 1). Schemele de conexiuni implică utilizarea unui reper care conţine obligatoriu codul de marcare a bornei (K1M:2 – borna 2 a contactorului principal 1). Identificarea elementelor în instalaţiile electrice de mare complexitate se face cu repere alcătuite din trei sau patru blocuri (=1S+3A-K1M:2, reprezintă reperul de identificare complet pentru borna 2 a contactorului principal 1 din subansamblul A al ansamblului 3, cuprins în instalaţia 1S).

Documentaţiile tehnice existente în întreprinderi conţin diferite sisteme de identificare a elementelor, în funcţie de provenienţa utilajului şi anul fabricaţiei. Sistemul de simboluri literal-numerice folosite în ţara noastră până în 1983 este prezentat în tabelul 1.5 şi exemplificat prin schema din figura 1.7.

Comparaţia între vechiul şi noul sistem de simbolizare evidenţiază următoarele aspecte: - noua simbolizare grupează elementele în 23 familii şi are în vedere ponderea mare a electronicii în instalaţiile electrice moderne;

- codurile utilizate pentru identificarea unor categorii importante de elemente, revin în notaţia nouă, la simbolurile uzuale în electrotehnică : R-rezistor, L-bobină, C-condensator, G-generator, M-motor, T-transformator;

- literele mari şi cifrele alăturate din noua simbolizare uşurează prelucrarea documentaţiei pe calculator;

- semnale convenţionale simple din actualele standarde reduc substanţial timpul necesar desenării unei scheme electrice.

Simboluri literale vechi şi noi pentru identificarea categoriei elementului Tabelul 1.5

Grupa de aparate sau maşini

Simbol ExempleVechi Nou

Întrerupătoare a Q

Întrerupătoare auxiliare b

S

X

Contactoare c K

Contactoare auxiliare

d K

Dispozitive de protecţie

e F

Transformatoare de măsură

f T

Aparate de măsură pentru mărimi electrice

g P

Avertizoare luminoase şi acustice

h H

Condensatoare şi bobine k

C

L

Maşini, transformatoare m

G

M

T

Redresoare n G

Tuburi electronice, semiconductoare

p V

Rezistoare r R

Alte dispozitive de acţionare

s Y

Dispozitive complexe

u

A Amplificator

D Memorie cu ferite

E

Cuptor electric

N Regulator

U Convertor de frecvenţă

Elemente logice y D Circuitul logic SAU

Armături mecanice diverse

v E Robinet

Fig.1.7. Transpunerea unei scheme desfăşurate în noua simbolizare literal-numerică.1.4. Reguli pentru întocmirea schemei de circuite în reprezentarea

desfăşurată

Schema de circuite se întocmeşte în scopul înţelegerii în detaliu a funcţionării instalaţiei, furnizării datelor pentru alcătuirea schemelor sau tabelelor de conexiuni, efectuării montajului şi depanării. Reprezentarea desfăşurată, caracterizată prin desenarea dispersată a părţilor componente ale fiecărui element, este cel mai frecvent utilizată în documentaţia tehnică, deoarece permite urmărirea cu uşurinţă a fiecărui circuit.

1. Părţile componente ale unui element se recunosc în schema desfăşurată prin faptul că au atribuit acelaşi reper de identificare. Spre exemplu, reperul de identificare K2 din fig.1.8 a,b, desemnează atât bobina contactorului, cât şi cele 6 contacte ale acestuia. Aşa cum rezultă din aceiaşi figură, în circuitele desenate pe verticală (orizontală), reperul de identificare se înscrie în stânga (deasupra) aparatului, iar codul bornelor în dreapta (dedesubt).

2. Formatul recomandat pentru schemele de circuite este A3, pentru a facilita urmărirea circuitelor, manipularea, îndosarierea şi desenarea asistată de calculator. Dacă schema se extinde pe mai multe file, acestea se numerotează astfel încât să fie evidenţiată legătura între ele. Schema din figura 1.8 se extinde pe două file, notate sub forma număr filă/număr total de file: FILA 1/2 şi FILA 2/2.

3. Circuitele se desenează pe direcţie orizontală sau verticală (fig.1.9). În documentaţia tehnică se preferă dispunerea verticală (fig.1.8). Receptoarele circuitelor (motoare, cuptoare, cuplaje electromagnetice, bobine de contactoare şi relee, lămpi de semnalizare, hupe etc.) se amplasează la dreapta circuitelor în cazul dispunerii orizontale sau la partea inferioară pentru schemele desenate pe verticală.

4. În schema desfăşurată, circuitele se ordonează pe grupe funcţionale: alimentare generală, circuite de forţă, circuite de comandă şi protecţie, circuite de semnalizare etc. Ordonarea se face de la stânga spre dreapta, în cazul dispunerii pe verticală a circuitelor (fig.1.8,a,b), respectând succesiunea logică a operaţiilor de comandă a instalaţiei.

5. Circuitele de forţă (parcurse de curenţi mari) se desenează, de regulă, cu linii groase, iar circuitele de comandă, protecţie, semnalizare, măsură se trasează cu linii subţiri (fig.1.8,a,b).

6. Semnele convenţionale din schema de circuit redau poziţia de repaus a aparatelor (în absenţa curenţilor prin bobine şi a acţiunilor mecanice asupra butoanelor sau limitatoarelor). Starea contactelor pentru comutatoare cu mai multe poziţii şi în cazul aparatelor care nu sunt acţionate electric sau manual se specifică într-o indicaţie anexă (fig.1.10). Orientarea semnelor convenţionale poate fi făcută în orice direcţie.

7. În scopul unei informări rapide asupra echipamentului electric, schema poate conţine date privind motoarele (putere, turaţie), transformatoarele (putere aparentă, tensiuni), aparatele de protecţie (curentul de serviciu al releului termic), codul dispozitivelor semiconductoare (BC 171, UAA 145) etc. Dimensiunea semnelor convenţionale se alege astfel încât să permită înscrierea informaţiilor suplimentare şi evidenţierea particularităţilor de conectare a elementului. Sublinierea importanţei unui element în cadrul schemei se poate realiza prin modificarea grosimii liniei simbolului grafic.

8. Repararea amplasării semnelor convenţionale în cadrul schemei desfăşurate se efectuează în trei moduri:

a. Metoda grilei. Fiecare filă este divizată în zone rectangulare (fig.1.8,a,b), marcate, de exemplu, prin litere de sus în jos (rânduri) şi numere de la stânga la dreapta (coloane). Dimensiunile acestor zone depind de mărimea filei şi complexitatea schemei.

Fig.1.8,a. Schemă desfăşurată. Circuitele principale ale platoului electromagnetic (fila 1/2).

Fig.1.8,b. Schemă desfăşurată. Circuitele de comandă şi semnalizare ale platoului electro-magnetic (fila 2/2).

Fig.1.9. Variante de reperare a amplasării semnelor convenţionale: a – metoda tabelară; b – metoda reperării (numerotării) circuitelor.

Fig.1.10. Indicarea stării contactelor sub formă tabelară (a) şi prin diagrame de stare (b).

În cazul formatelor mai mari decât A3 se recomandă utilizarea diviziunilor cu lungimea (25…75) mm. Numărul diviziunilor trebuie să fie divizibil cu doi. Literele şi cifrele de marcare a zonelor se înscriu în exteriorul chenarului (zona neutră a formatului).

Amplasarea fiecărui semn pe o schemă se poate indica, în cazul cel mai general, prin numărul de ordine al filei, urmat de litera şi numărul care definesc zona rectangulară (ex. în fig.1.8,a, ampermetrul P2 din fila 1, linia C şi coloana 10 are reperul de amplasare 1/C 10). În schemele de circuite este admisă utilizarea unor repere de amplasare simplificate (ex. determinarea poziţiei contactelor contactorului K1 din fig.1.8,a,b având reperele de amplasare

1/C3, 1/C3, 2/D3, 2/B10 se poate efectua prin reperele simplificate 1/3, 1/3, 2/3, 2/10, în care prima cifră evidenţiază fila, iar a doua numărul coloanei).

b. Metoda tabelară. Reperele de identificare a semnelor convenţionale se înscriu într-un tabel amplasat de-a lungul unei margini a formatului (fig.1.9,a). Poziţia fiecărui reper este determinată de intersecţia cu latura tabelului a perpendicularei trasate din centrul semnului convenţional. Tabelul se poate structura în rânduri sau coloane ce grupează elemente de acelaşi tip (rezistoare, condensatoare, dispozitive semiconductoare în scheme electronice) sau elemente ce aparţin aceleiaşi subunităţi (constructive sau funcţionale).

c. Metoda reperării circuitelor. Fiecare circuit, definit ca o linie orizontală sau verticală pe care se reprezintă cel puţin un element (siguranţă, contact de automenţinere, lampă de semnalizare), se marchează cu un număr de ordine (fig.1.9,b). Fazele unui circuit trifazat se numerotează cu aceiaşi cifră (ex. 1,1,1 pentru circuitul trifazat din fig.1.9,b). Numerotarea circuitelor din schemă se face în continuare, de la forţă spre comandă.

9. Bornele elementelor de circuit se marchează în schemă prin codul înscris pe echipament (ex. bornele R şi A ale contactorului K1 din fig.1.8,a) sau prin alte notaţii precizate în STAS (ex. bornele 1 şi 2 ale siguranţei F1 din fig.1.8,a). Semnul convenţional de bornă (o sau ) nu se desenează în schema desfăşurată, decât în cazuri bine justificate. Extremităţile conductoarelor de alimentare, protecţie şi legare la masă se notează prin simbolurile alfa-numerice din tabelul 1.6. Marcarea bornelor şi a extremităţilor conductoarelor este necesară la întocmirea schemelor sau tabelelor de conexiuni.

10. Sistemul de contacte ale unui releu sau contactor se prezintă în linie cu circuitul în care se află bobina acestuia, sub forma unei scheme anexe (fig.1.11,a,c,d) sau a unui tabel de componenţă (fig.1.11,b). Prin aceasta se asigură identificarea cu uşurinţă a contactelor în schemă, pe baza reperelor de amplasare, şi se precizează totodată ansamblul elementelor componente ale unui contactor sau releu.

Uneori, reperul de amplasare a bobinei se înscrie sub simbolul contactelor de releu sau contactor. Spre exemplu, notaţia K4F/(1/C5) din fig.1.8,b indică amplasarea bobinei releului maximal de curent K4F în zona rectangulară C5 a filei 1.

Marcarea alfa-numerică a extremităţilor conductoarelor Tabelul 1.6

Destinaţia conductoarelor Simbolul alfa-numeric

Reţea trifazatăFaza 1 L1

Faza 2 L2

Faza 3 L3

Conductor neutru N

Reţea de curent continuuPozitiv L+Negativ L-Median M

Conductor de protecţie legat la pământ PEConductor de protecţie şi conductor neutru confundate PENConductor de legare la pământ EMasă, şasiu MM

Fig.1.11. Variante de prezentare a reperelor de amplasare pentru bobina şi contactele unui contactor: a – schemă anexă; b – tabel de componenţă; c – schemă anexă simplificată; d – legenda simbolurilor de reprezentare a diferitelor contacte.

Dacă nu este posibilă introducerea schemelor anexe sau a tabelelor de componenţă în linie cu circuitul în care se află bobina, atunci amplasarea lor se face în altă zonă a schemei de circuite sau pe un document separat. În această situaţie, figurarea bobinei şi a reperului ei de amplasare este obligatorie.

11. Destinaţia fiecărui circuit sau grupă de circuite se redă fie printr-un text într-un spaţiu rezervat la marginea schemei, denumit magnetă (fig.1.8,a,b), fie prin semne convenţionale standardizate sau nestandardizate, dar explicitate în proiect.

12. În schemele desfăşurate se recomandă introducerea unei legende, în care se înscriu elementele instalaţiei, în ordinea alfabetică şi numerică a simbolurilor. Legenda explicitează denumirea elementelor şi uneori funcţia sau alte caracteristici tehnice.

1.5. Scheme şi tabele de conexiuni

Documentaţia tehnică de execuţie a unei instalaţii electrice cuprinde întotdeauna scheme sau tabele de conexiuni exterioare şi interioare, care se întocmesc pe baza schemei desfăşurate (fig.1.12).

Fig.1.12. Schema electrică desfăşurată a acţionării unui motor asincron.

a. Schema de conexiuni exterioare reprezintă desenul de execuţie pentru realizarealegăturilor între părţile componente ale unei instalaţii (fig.1.13). Schema poate cuprinde şi informaţii despre tipul şi lungimea cablurilor sau a conductoarelor de legătură, dacă documentaţia tehnică nu conţine un „jurnal de cabluri” (ex. cablurile W1, W2 tip CZZ 4 x 2,5 mm2, cu lungimile de 5 m, respectiv 2 m şi conductorul de legare la pământ Cu 16 mm2 din fig.1.13).

Echipamentele din compunerea instalaţiei se reprezintă prin forme geometrice simple (ex. dreptunghi A1, cerc M1), iar conexiunile dintre ele se desenează prin linii individuale (ex. conductorul de legare la pământ E) sau grupate în cabluri (ex. W1, W2). Semnul convenţional al fiecărui conector este însoţit de un reper de identificare (ex. şirul de cleme X1).

Fig.1.13.Schemă de conexiuni exterioare

b. Schema de conexiuni interioare reprezintă desenul de execuţie pentru realizarea legăturilor dintre aparate în interiorul unei unităţi de montaj. În figura 1.14 se prezintă schema de conexiuni din interiorul panoului de acţionare A1, întocmită pe baza schemei desfăşurate din figura 1.12.

Fig.1.14. Schema de conexiuni interioare a unui panou de acţionare (întocmită pe baza schemei de circuite din fig.1.12).

Elementele schemei de conexiuni se reprezintă prin forme geometrice simple (dreptunghiuri în fig.1.14) sau prin semne convenţionale. Amplasarea elementelor pe desen trebuie să reflecte, pe cât posibil, dispunerea efectivă din echipament (reprezentare topografică), fără însă a respecta o anumită scară a desenului.

Conductoarele de conexiuni se pot trasa în întregime sau se figurează numai capetele de legătură la aparate şi cleme. În figura 1.14, schema de conexiuni interioare s-a desenat fără reprezentarea completă a legăturilor, iar marcarea conductoarelor s-a realizat prin adresa capătului opus al legăturii şi numărul de ordine al conexiunii (ex. F4:2/3 – marcaj la un capăt al conductorului de conexiuni 3, care face legătura între bornele S1:7 şi F4:2). Diferite posibilităţi de marcare a capetelor unui conductor prin tile sunt prezentate în figura 1.15. Tipul, secţiunea şi culoarea conductoarelor se specifică într-o NOTĂ (fig.1.14).

Fig.1.15. Sisteme de marcare a conductoarelor prin tile: a – adresa bornei de conectare; b – adresa bornei opuse; c – adresa ambelor borne la care se racordează conductorul; d – marcare independentă de borne (numărul nodului); e – sistem mixt (adresa bornei opuse şi numărul conductorului).

c. Tabel de conexiuni exterioare. Indicaţiile cuprinse în schema de conexiuni exterioare (fig.1.13) se pot prezenta şi tabelar. Fiecare rând al tabelului 1.7 se referă la o conexiune individuală.

Tabel de conexiuni exterioare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig.1.12) Tabelul 1.7

Identificarecablu (marcă)

Pleacă de la Soseşte la CabluTip Lungi

meConductoare utilizare

W1

Reţea L1

L2

L3

PEN

X1:1

X1:2

X1:3

X1:4

Panou deacţionare

CYY4 x 2,5mm2

5 m 4

W2

Panou de acţionare

A1

X1:5

X1:6

X1:7

X1:8

M1:U

M1:V

M1:W

M1:PE

MotorM1

CYY4 x 2,5mm2

2 m 4

E M1 Centura de pământare

Cu16 mm2

2 m 1

Notă: Cablurile CYY 4 x 2,5 mm2 se pot înlocui cu 4 conductoare FY 2,5 mm2 în tub de protecţie etanş lăcuit PEL 11.

Spre exemplu, primul conductor al cablului W2 realizează conexiunea între clema X1:5

din panoul de acţionare A1 şi borna U a motorului M1. Dacă proiectul nu cuprinde un jurnal de cabluri distinct, în tabelul de conexiuni exterioare se specifică în plus, tipul cablului, secţiunea, lungimea şi numărul conductoarelor.

d. Tabel de conexiuni interioare. În anumite cazuri, un tabel de conexiuni interioare (tab.1.8) este preferat unei scheme, deoarece prezintă într-o formă grafică mai simplă şi un spaţiu mai redus, acelaşi volum de informaţii.

Tabel de conexiuni interioare pentru un panou de acţionare (întocmit pe baza schemei de circuite din fig.1.12)

Tabelul 1.8

Nod Clemă Aparat-bornă Cond.15 X1:7 F5:C 2,5 N

Nul de protecţie şi de lucru PEN16 X1:4 2,50 V

X1:8 punteCircuite de comandă semnalizare

16a

X1:8 puntX1:9 K1:0 H2:2 1 GVX1:10 H1:2 1 GV

2a F1:1 F4:1 1 R17 F4:2 S1:7 H1:1 1 R

K1:6 1 R18 S1:9 S2:4 K1:2 1 R19 S2:2 F5:1 K1:4 1 R20 F5:3 K1:1 1 R21 K1:8 H2:1 1 R

Notă: Conductoare de tip FY (F – utilizare în instalaţii fixe; Y – izolaţie de PVC); N – negru; GV – galben-verde; R – roşu.

Tabelul de conexiuni cuprinde date privind bornele de racordare, tipul, secţiunea şi culoarea izolaţiei conductoarelor (tab.1.9). Conexiunile se înscriu succesiv în tabel, pe cât

Nod Clemă Aparat-bornă Cond. Circuit de forţă

1 X1:1 Q1:1 2,5 N2 Q1:2 F1:1 2,5 N3 F1:2 K1:R 2,5 N4 K1:A F5:R 2,5 N5 X1:5 F5:A 2,5 N6 X1:2 Q1:3 2,5 N7 Q1:4 F2:1 2,5 N8 F2:2 K1:S 2,5 N9 K1:B F5:S 2,5 N10 X1:6 F5:B 2,5 N11 X1:3 Q1:5 2,5 N12 Q1:6 F3:1 2,5 N13 F3:2 K1:T 2,5 N14 K1:C F5:T 2,5 N

posibil în ordinea execuţiei fizice a legăturilor între cleme şi aparate sau între bornele a două aparate. Ordonarea informaţiilor se face grupând legăturile la nodul de care aparţin (fig.1.16). Marcarea nodurilor se efectuează prin numere naturale de la 1 la n, începând cu circuitele de forţă.

Cod de culori pentru identificarea conductoarelor Tabelul 1.9

Felul circuitului Culoarea izolaţieiCircuit principal (de forţă): c.a. sau c.c. Negru (N)Circuit secundar (comandă, semnalizare etc.) c.a. Roşu (R)Circuit secundar (comandă, semnalizare etc.) c.c. Albastru (A)Conductor de protecţie (PE) Verde-galben (V-G)Conductor neutru (N) sau median (M) Albastru deschis (B)

Fig.1.16. Definirea nodurilor în schemele de circuite ca un ansamblu de două borne (nodul 8) sau mai multe borne (nodul 17), interconectate prin conductoare.

Tabelul 1.8 s-a întocmit pe baza schemei desfăşurate din fig.1.12,în care s-au numerotat succesiv 21 de noduri. Numărul nodului se înscrie în prima coloană a tabelului. Următoarele coloane conţin reperul de identificare al clemei şi al bornei de aparat, între care se realizează conexiunile. Spre exemplu, nodul 10 corespunde legăturii între clema X1:6 şi borna F5:B, iar nodul 18 cuprinde conexiunile succesive între bornele S1:9, S2:4 şi K1:2. Diametrul şi culoarea conductoarelor se trec în ultima coloană, iar tipul conductoarelor se specifică într-o NOTĂ de subsol.

2. EXEMPLE DE REDACTARE A SCHEMELOR ELECTRICE

2.1. Scheme de acţionări electrice

Acţionările cu motoare asincrone şi de curent continuu constituie subansamble importante ale instalaţiilor industriale şi se disting prin scheme electrice specifice de pornire, reglare a turaţiei, frânare şi reversare.

Schema uzuală de pornire directă şi inversare a sensului de rotaţie pentru motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit (fig.2.1) este redactată folosind metoda reperării circuitelor.

Fig.2.1. Inversarea sensului de rotaţie a motorului asincron.

Pornirea motorului asincron cu rotorul bobinat (fig.2.2) se realizează cu o treaptă de rezistenţă, iar oprirea are loc prin frânare dinamică. Procesele tranzitorii de pornire şi frânare sunt comandate prin relee de timp cu temporizare la acţionare K4T şi revenire K5T. Reperarea amplasării semnelor convenţionale se face prin metoda grilei.

Comanda motorului asincron cu două turaţii, prezentată în figura 2.3, se distinge de variantele redate în lucrarea 4,p.65-66 prin utilizarea unui comutator rotativ S1 pentru selectarea regimului de viteză. Starea celor două contacte A-B şi C-D ale comutatorului S1 cu trei poziţii ∆/0/YY se explicitează în diagrama de contacte.

Acţionările cu motoare de curent continuu necesită o reţea de alimentare adecvată L+, L- (fig.2.4). Înfăşurarea de excitaţie F1, F2 şi cea a indusului motorului A1, A2 se recunosc în schema desfăşurată prin atribuirea aceluiaşi reper de identificare M1 şi prin notarea bornelor în conformitate cu STAS 3530-71.

În schema din figura 2.5, pornirea şi reglarea turaţiei motorului de curent continuu cu excitaţie independentă M1 se realizează prin modificarea tensiunii rotorice cu ajutorul convertorului miniatură monofazat, în punte semicomandată. Bornele convertorului A1 s-au marcat în schemă prin codul înscris pe echipament.

Fig.2.2. Pornirea reostatică şi frânarea dinamică a motorului asincron cu rotorul bobinat.

Fig.2.3. Reglarea turaţiei motorului asincron prin modificarea numărului de perechi de poli.

Fig.2.4. Pornirea reostatică, reversarea şi frânarea dinamică a motorului de curent continuu.

Fig.2.5. Pornirea şi reglarea turaţiei motorului de curent continuu alimentat prin convertor.

2.2 Scheme electronice

Echipamentele electronice din structura instalaţiilor industriale se reprezintă prin scheme electrice de circuite, ale căror principii de întocmire sunt ilustrate prin zece exemple semnificative.

a. Scheme electronice cu componente discreteSursa de tensiune stabilizată pentru circuitele TTL, realizată cu componente

electronice discrete, este redată în figura 2.6, atât în vechea standardizare cât şi conform actualelor norme de reprezentare grafică şi de simbolizare literal-numerică. Dispozitivele semiconductoare se notează prin litera V, dioda electroluminescentă prin H, iar cercul reprezentând capsula tranzistorului de reglaj serie V3 nu se figurează (fig.2.6,b).

Fig.2.6. Sursă de tensiune stabilizată 5V, pentru circuite TTL: a – simbolizare literal-numerică veche; b – simbolizare literal-numerică nouă.

Desenele din figurile 2.7 a,b,c transpun în noua simbolizare scheme de uz didactic din laboratorul de Electrotehnică şi maşini electrice (4). Următoarele trei scheme (fig.2.7 d,e,f) redau în conformitate cu standardele în vigoare circuitele electronice destinate instruirii practice a studenţilor Facultăţii de Electrotehnică (1).

b. Scheme electronice cu circuite integrate liniareÎn schema sursei de tensiune stabilizată 15 V (fig.2.8), stabilizatoarele A 723 –

circuite integrate liniare – se simbolizează prin A1 şi A2, deoarece se asimilează categoriei „ansamble şi subansamble funcţionale”.

Cu litera A se notează şi amplificatorul operaţional A 741 din schema ohmmetrului electronic (fig.2.9). Reperarea amplasării semnelor convenţionale se realizează prin metoda tabelară.

Fig.2.7. Circuite electronice cu componente discrete.

c. Scheme electronice cu circuite integrate logiceCanalele de intrare şi ieşire ale echipamentelor de comandă numerică sunt realizate,

într-un mare număr de aplicaţii (fig.2.10, 2.11), cu circuite integrate logice notate prin litera D şi optocuploare simbolizate prin litera U (categoria „Modulatoare, convertoare”).

Comanda inversării sensului de rotaţie a unui motor de curent continuu (fig.2.12) este implementată prin porţi logice şi bistabile („elemente binare”, respectiv „dispozitive de memorie” notate cu litera D. Grupurile R1-C1, R2-C2, R3-C3 elimină efectele perturbatoare ale vibraţiilor contactelor mecanice S1, S2, S3, iar trigger-ele Schmitt D1, D2 îmbunătăţesc frontul semnalelor de intrare.

Porţi logice şi bistabile sunt utilizate şi în blocul de comandă a motorului pas cu pas din figura 2.13. Reprezentarea grafică a elementelor D1, D2, D3 corespunde notaţiilor din cataloagele pentru circuite integrate elaborate de I.F.R.S.Băneasa(12) şi Microelectronica(13).

Fig.2.8. Sursă de tensiune stabilizată 15 V / 0,5 A pentru amplificatoare operaţionale.

Fig.2.9. Ohmmetru electronic cu 4 game de măsurare: (0…1)k, (1…10)k, (10…100)k, (0,1…1)M.

Fig.2.10. Canal din modulul de intrare ICD 32 al Automatului programabil AP 101.

Fig.2.11. Canal din modulul de ieşire ETA 80 al Automatului programabil AP 101.

Fig.2.12. Comanda inversării sensului de rotaţie a motorului de curent continuu, utilizând circuite integrate logice.

Fig.2.13. Reglarea turaţiei şi inversarea sensului la motorul pas cu pas, reactiv, tetrafazat.

Fig.2.14. Sistemul de afişare a cotei la maşini unelte (NUMEROM 306).

Fig,2.15. Post de calcul şi afişare a erorii pentru un sistem de automatizare şi verificare a contoarelor industriale (conform proiectului SETACD128 – I.A.E.M.Timişoara).

Sistemul de afişare a cotei la maşinile-unelte româneşti (fig.2.14) este realizat cu circuite logice integrate pe scară medie (numărătoarele D1,...,D7, decodificatoarele D8,...,D14) şi dispozitive de afişare cu 7 segmente H1,…,H7.

Documentaţia tehnică desenată, elaborată de Institutul de Proiectări pentru Automatizări, Întreprinderea de Aparate Electrice de Măsurat din Timişoara, etc., recurge la Recomandarea 617 a Comisiei Electrotehnice Internaţionale (10). Simbolizarea C.E.I. (fig.2.15) prezintă avantajul că evidenţiază relaţiile dintre intrările şi ieşirile unui circuit, fără a detaila schema logică internă.

Circuitele logice se reprezintă printr-un contur (de ex. CDB 447) sau o combinaţie de conturi (de ex. CDB 4192), împreună cu mai multe simboluri. Funcţia logică a circuitului este precizată de simbolul de definire generală (tabelul A.1). Astfel CTRDIV 10 defineşte pe D7 ca un numărător decadic (modulo „10”), SRG 4 indică pentru D4 funcţia de registru de deplasare cu 4 cifre binare, iar BCD/7 SEG ► precizează că D1 este un convertor de cod binar zecimal/afişaj cu 7 segmente, având amplificare la ieşire.

Numărătorul D7 s-a reprezentat evidenţiind cele patru elemente logice constitutive (bistabile), blocul comun de comandă (fig.A.1a) care cuprinde intrările comune (terminalele 11, 4, 14, 5) şi blocul comun de ieşire (fig.A.1b).

Destinaţia fiecărei intrări/ieşiri este precizată de simboluri în interiorul conturului (tabelul A.2). Astfel, pentru D7, borna 14 reprezintă intrarea de ştergere (R), borna 15 este intrarea de informaţie (D), iar 4 şi 5 constituie intrări dinamice de numărare în sens invers (-) şi respectiv în sens direct (+).

Definirea completă a funcţiei logice a unui circuit necesită, în plus, utilizarea unor simboluri grafice pentru intrări/ieşiri (tabelul A.3) şi a unui sistem de simbolizare literal-numerică a relaţiilor de dependenţă logică (tabelul A.4). Simbolul la intrarea 11 a circuitului D7 indică faptul că stării logice externe „0” („1”) îi corespunde în interior o stare logică opusă „1” („0”). Prin simbolul „C3” se precizează relaţia de dependenţă logică între intrarea 11 şi intrarea 15, având numărul de identificare „3”.

În scopul interpretării corecte a schemelor cu circuite logice şi a unor date de catalog (fig.A.2) este necesară examinarea atentă a recomandărilor Comisiei Electrotehnice Internaţionale (10), la care se aliniază şi standardizarea română.

ANEXĂ

Simboluri de definire generală a funcţiei circuitului logic. Tabelul A.1

Simbolul Semnificaţie Multiplicator

COMP Comparator

ALUUnitate aritmetică şi logică (ARITMETIC AND LOGIC UNIT)Monostabil

G Astabil (generator de impulsuri)

SRGmRegistru de deplasare (SHIFT REGISTER); m număr de cifre binare

CTRDIVm

Numărător modulo „m” (COUTER DIVIDER)

ROM*

m1 x m2Memorii; m1număr de cuvinte;m2cifre binare/cuvânt

* ROM=READ ONLY MEMORY. Analog se simbolizează şi celelalte tipuri de memorii: PROM=PROGRAMMABLE READ ONLY MEMORY; RAM=RANDOM ACCES MEMORY; FIFO=FIRST-IN/FIRST-OUT MEMORY.

Simbolul Semnificaţie Element ŞI (AND)1 Element SAU (OR)1 Element SAU EXCLUSIV

(EXCLUSIV OR)1 Registru tampon

Amplificator Trigger Schmitt

X/YConvertor de cod (codificator, decodificator); X,Y pot fi înlocuite prin indicaţii asupra codurilor

MUX MultiplexorDX Demultiplexor Sumator

P-Q Scăzător

Fig.A1. Simboluri compuse pentru circuite logice; a – bloc comun de comandă; b – cu bloc comun de ieşire.

Simboluri în interiorul conturului unui circuit logic Tabelul A.2

Simbolul SemnificaţieSimbol de grupare a cifrelor binare („m” este cea mai mare putere a lui 2 din grup)Intrare/ieşire este permanent la „1” logicIntrările: „mai mic decât” / „mai mare decât” / „egal” ale unui comparator

Intrările/ieşirile de „împru-mut ale unui element aritmetic (BI=BORROW-IN; BC=BORROW-OUT; BG=BORROW-GENERATE)

Simbolul SemnificaţieIntrarea dinamică (o tranziţie între nivelele logice „0” şi „1” produce starea logică tranzitorie internă „1”).Ieşire în gol, cu impedanţă redusă în starea logică „0”Ieşire în gol , cu impedanţă redusă în starea logică „1”Ieşire cu trei stări

Intrare de validare (ENABLE)

R,S,C,TIntrările de comandă ale bistabilelor(R=RESET S=SET C=CLOCK T=TOGGLE)

J,K,R,S,D Intrările de informaţie ale bistabilelor

a,…,g Segmentele unui element de afişareIntrări de numărare („+”- în sens direct;„-„ – în sens invers

Intrarea unui operand P sau Q (reprezintă o cifră binară a unui operand asupra căruia se execută operaţii matematice; „m” este echivalentul zecimal al ponderii cifrei binare).

Intrările/ieşirile de „transport” („CARRY”) ale unui element aritmetic

P-Q

Rezultatul unei multiplică-ri (), adunări () sau scăderi (P-Q)

m

Faza tactului ( „m” este numărul de fază al tactului)

Conexiune pentru un condensator/rezistor exterior

[….] Informaţie suplimentară

Simboluri grafice pentru intrările şi ieşirile circuitelor logice Tabelul A.3

Simbolul SemnificaţieIntrare/ieşire fără informaţie logicăIntrare pentru semnale analogiceIntrare pentru semnale numerice

* Indicatorul de negare se foloseşte în schemele logice de principiu, iar indicatorul de polaritate în schemele de circuite, pentru a preciza ca stării logice externe „0” („1”) la o intrare/ieşire îi corespunde starea logică internă „1” („0”).

Simbolizarea literal-numerică a dependenţei logice. Tabelul A.4

Timpul dependenţei

Simbolul literal-

numeric*

Intrarea/ieşirea marcată printr-un simbol literal-numeric este în starea

„1” logic „0” logic

Adresă(ADRESS)

Am Am selectează adresele notate cu „m”

Adresele „m” nu sunt selectate

Comandă(CONTROL)

Cm Cm validează intrările de date (D, J, K, R, S) notate cu „m”

Cm blochează intrările de date „m”

Validare Enm Enm validează intrările/ieşirile Enm blochează

Simbolul Semnificaţie Negare logică *

Indicator de polaritate *

Indicator de sens al fluxului de informaţie

(ENABLE) „m” intrările/ieşirile „m”ŞI(AND)

Gm Gm efectuează operaţia logică „ŞI” cu intrările/ieşirile „m”

Gm impune starea „0” logic la intrările/ieşirile „m”

Mod(MODE)

Mm Mm selectează modul de lucru notat cu „m”

Modul „m” nu este selectat

Negare(NEGATE)

Nm Nm aduce în stare complementară intrările/ieşirile „m”

Fără efect

Ştergere(RESET)

Rm Rm influenţează ieşirile „m” la fel ca S=”0”, R=”1”

Fără efect

Înscriere(SET)

Sm Sm influenţează ieşirile „m” la fel ca S=”1”, R=„0”

Fără efect

SAU(OR)

Vm Vm impune starea „1” logic intrărilor/ieşirilor „m”

Vm efectuează SAU cu intrările/ieşirile „m”

* Simbolul literal apare la intrarea/ieşirea care influenţează starea logică a altor intrări sau ieşiri şi este însoţit de un număr natural „m”. Fiecare intrare/ieşire influenţată este marcată cu acelaşi număr de identificare „m”.

Fig.A.2. Configuraţia pinilor şi simbolurile logice ale unor circuite integrate (21); a – CDB406; Şase invertoare de putere, ieşiri cu colector în gol (30 V); b – CDB451: Doi operatori ŞI-SAU-NU cu 2x2 intrări; c – CDB474: Două bistabile tip D cu comutare pe front; d – 74LS90: Numărător decadic.