Что представляют собой электрические схемы: ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА — это… Что такое ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА?

Как читать электрические схемы для новичков. Условные обозначения.

Учимся читать электрические схемы

Электрическая схема представляет собой условное графическое изображение компонентов, входящих в состав электрической цепи, связанных между собой проводниками. При этом возле каждого элемента, входящего в схему может указываться обозначение буквенное и цифровое.

Делается такая схема на этапе проектирования разводки электросети на объекте любой сложности, а также при создании электрического или электронного устройства. Электросхемы составляют квалифицированные инженеры. При этом они руководствуются действующими нормативно-техническими документами и ГОСТами.

Главный документ – ПУЭ-7 с дополнениями и изменениями. Именно он является основополагающим при составлении электрических схем, а также при осуществлении монтажа и в период эксплуатации.

Электросхема является официальным документом

Она прикладывается к каждому электротехническому изделию, по ней осуществляют электромонтажные и ремонтные работы. Поэтому очень важно научиться читать электросхемы. Начинать необходимо с условного обозначения элементов, из которых строится электрическая цепь.

Основные устройства, входящие в состав схемы, разделили по функциям:

• вырабатывающие ток, т.е. источники электроэнергии;
• использующие или преобразующие электроток;
• передающие ток и помогающие его передавать.

Для все изделий и комплектующих имеются условные обозначения, которые специалисты чертят с соблюдением размеров и в соответствии с ГОСТами.

Попробуем разобраться на примере разводки электрики в квартире. Готовая схема будет выглядеть следующим образом:

Рис. 1 – Простейшая схема разводки проводов с установочными элементами по помещениям квартиры

На рис. 1 имеется все необходимое для того, чтобы осуществить монтаж электрики в квартире небольшого размера. Условное обозначение составляющих тоже понятно. Ключевыми изделиями являются провода, светильники, выключатели, розетки, автоматы и электрический щит.

Провода, как видно из чертежа, обозначаются прямыми линиями. Они могут пересекаться и, если в этом месте образуется электрическая связь, то ставиться точка, которая свидетельствует о ней. Теперь это соединение является электрическим узлом.

Рис. 2 – Графическое обозначение пересечения и соединения проводов на схемах

Также обозначаются линии электрической связи, шина, кабель. Корпус аппарата, машины или прибора и заземление условно обозначаются следующими знаками:

Более подробно об обозначении проводов на планах указано в ГОСТ 21.614-88. Там же в таблице 3 имеется полная информация об изображении выключателей, переключателей и розеток штепсельных.

Условное обозначение светильников следующее:

Более подробно об условном обозначении светильников на чертежах указано в ГОСТ 21.210 — 2014.

Люстра имеет следующее условное обозначение:

Схема электрическая однолинейная

Такая схема дает представление о подаче электрической энергии на любой объект. Именно ее наличие дает право

получить технические условия и заключить договор на поставку электроэнергии от энергоснабжающей компании.

Для каждого объекта схема однолинейная принципиальная своя. Представляет собой чертеж с указанием последовательности подключения на основную фазу всех составляющих, входящих в цепь, которые показаны условными знаками.

Например, она может выглядеть так:

Рис. 3 – Пример исполнения однолинейной схемы

На чертеже можно увидеть условные обозначения автоматических выключателей, счетчика электроэнергии, УЗО с их техническими характеристиками и сечение проводов. Отсюда вытекают требования к выполнению однолинейной схеме.

Она должна содержать такие данные:

• точку подключения и разграничения ответственности;
• технические данные вводного устройства, прибора коммерческого учета, коммутационных аппаратов, питающего кабеля и другие необходимые данные. Кроме того выполняют расчеты нагрузок и потерь электроэнергии, мощность.

Электрическая однолинейная схема электроснабжения объекта выполняется с учетом требований ГОСТ 2.702-75

Внимание! Основное правило чтения электрических схем – слева направо, двигаясь сверху вниз.

Последовательность изучения, а значит, и чтение выполняют по следующему алгоритму:

• читают название схемы;
• определяют количество контуров и ветвей в них;
• читают условные обозначения возле каждого элемента;
• читают дополнительную информацию, если она имеется на чертеже.

Это поможет понять назначение каждого элемента и принцип работы.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА

   Одним из обязательных умений радиолюбителя, как впрочем и любого человека, непосредственно связанного с ремонтом или обслуживанием электрической и электронной техники, является умение читать принципиальные электрические схемы. Что же такое принципиальная схема? 

   Это схема, в которой каждая деталь обозначается графически, и после изучения которой, нам становится ясно, каким образом они все соединяются между собой. Принципиальные схемы являются важнейшими из схем, так как они позволяют понять, как функционирует устройство в целом. Вы не найдете на принципиальных схемах изображения самого устройства, с клеммами или выводами, к которым паяются или зажимаются под винтовое соединение провода, для этого служат монтажные схемы. На рисунке ниже изображена монтажная схема подключения электросчетчика:

   Как нам известно, из школьного курса физики, соединение на схеме, в месте пересечения проводов обозначается жирной точкой.

   Такое же пересечение проводов без точки означает, что соединения в данном месте нет. Есть ряд правил, по которым составляются принципиальные схемы, например входные части в устройстве, принято располагать в левой части схемы, а выходные в правой части. Это можно видеть на примере простейшего усилителя на одном транзисторе, части входных цепей у нас выделены красным, а выходных зеленым:

   Таким обозначением, как на рисунке ниже обозначается, любой источник питания постоянного тока. Это может быть как батарейки, так и сетевой блок питания. Длинной чертой обозначается при этом положительный полюс источника питания или плюс, а короткой отрицательный полюс или минус. 

   Такое обозначение на схемах обозначает батарею из нескольких соединенных последовательно гальванических элементов (батареек).

   На следующем рисунке мы можем видеть обозначение, которое может, в зависимости от того, в какой схеме используется, означать как кнопку с фиксацией или без фиксации, однополосный тумблер, или клавишный выключатель, так и контакт какого либо устройства, например реле.

   Контакты реле могут быть, как свободно замкнутыми, так и свободно разомкнутыми. Поясню, что свободно разомкнутые контакты, это контакты которые находятся в разомкнутом состоянии при отсутствии напряжения на катушке реле. На рисунке ниже приведены примеры свободно разомкнутого и свободно замкнутого контактов:  

   Следующее обозначение обозначает спаренные контакты, которые механически соединены между собой и включаются или отключаются одновременно. Это могут быть, как контакты реле, так и контакты переключателя или рубильника: 

   Как всем известно, у диода два вывода, катод и анод, обозначение диода можно видеть на рисунке ниже. Вершина треугольника, направленная к черточке, показывает своим направлением прямое включение диода, когда он проводит ток, от анода к катоду, от плюса к минусу. 

   В биполярных транзисторах, которые, как всем известно, имеют три вывода базу, эмиттер, коллектор, выводом со стрелкой обозначают эмиттер, основание транзистора является базой, а оставшийся вывод, обозначающийся просто черточкой будет коллектором. 

   Причем с помощью стрелки обозначающей эмиттер и указывающей внутрь, либо наружу транзистора, обозначают структуру транзистора. Эта стрелка символизирует собой (также, как и в диоде) p-n переход, и направлена также от плюса к минусу или от положительного электрода к отрицательному. 

   Транзистор у нас представляет собой, условно говоря, два диода соединенных между собой либо катодами, либо анодами. Соответственно, если базовый электрод у нас отрицательный, то это будет транзистор p-n-p структуры, а если положительный, то n-p-n структуры.

   В тиристорах есть три электрода, это уже знакомые нам по диоду и имеющие такое же обозначение катод и анод, плюс управляю

Схемы электрические. Типы схем / Хабр

Привет Хабр!
Чаще в статьях приводят вместо электрических схем красочные картинки, из-за этого возникают споры в комментариях.
В связи с этим, решил написать небольшую статью-ликбез по типам электрических схем, классифицируемых в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

На протяжении всей статьи буду опираться на ЕСКД.
Рассмотрим ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

.
Данный ГОСТ вводит понятия:

• вид схемы — классификационная группировка схем, выделяемая по признакам принципа действия, состава изделия и связей между его составными частями;
  
• тип схемы — классификационная группировка, выделяемая по признаку их основного назначения.
  

Сразу договоримся, что вид схем у нас будет единственный —

схема электрическая (Э)

.

Разберемся какие типы схем описаны в данном ГОСТе.

Далее рассмотрим каждый тип схем более подробно применительно для электрических схем.

Основной документ:

ГОСТ 2.702-2011 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Правила выполнения электрических схем

.

Так, что же такое и с чем «едят» эти схемы электрические?

Нам даст ответ ГОСТ 2.702-2011:

Схема электрическая

— документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи

.

Схемы электрические в зависимости от основного назначения подразделяют на следующие типы:

Схема электрическая структурная (Э1)

На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними. Графическое построение схемы должно обеспечивать наилучшее представление о последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии. На линиях взаимосвязей рекомендуется стрелками обозначать направление хода процессов, происходящих в изделии.

Пример схемы электрической структурной:

Схема электрическая функциональная (Э2)

На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемом схемой, и связи между этими частями. Графическое построение схемы должно давать наиболее наглядное представление о последовательности процессов, иллюстрируемых схемой.

Пример схемы электрической функциональной:

Схема электрическая принципиальная (полная) (Э3)

На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии установленных электрических процессов, все электрические взаимосвязи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. На схеме допускается изображать соединительные и монтажные элементы, устанавливаемые в изделии по конструктивным соображениям. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном положении.

Пример схемы электрической принципиальной:

Схема электрическая соединений (монтажная) (Э4)

На схеме соединений следует изображать все устройства и элементы, входящие в состав изделия, их входные и выходные элементы (соединители, платы, зажимы и т.д.), а также соединения между этими устройствами и элементами. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии. Расположение изображений входных и выходных элементов или выводов внутри графических обозначений и устройств или элементов должно примерно соответствовать их действительному размещению в устройстве или элементе.

Пример схемы электрической соединений:

Схема электрическая подключения (Э5)

На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа, около которых помещают данные о подключении изделия (характеристики внешних цепей и (или) адреса). Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно соответствовать их действительному размещению в изделии. На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на принципиальной схеме изделия.

Пример схемы электрической подключений:

Схема электрическая общая (Э6)

На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы. Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме должно примерно соответствовать действительному размещению элементов и устройств в изделии.

Пример схемы электрической общей:

Схема электрическая расположения (Э7)

На схеме расположения изображают составные части изделия, а при необходимости связи между ними — конструкцию, помещение или местность, на которых эти составные части будут расположены.

Пример схемы электрической расположения:

Схема электрическая объединенная (Э0)

На данном виде схем изображают различные типы, которые объединяются между собой на одном чертеже.

Пример схемы электрической объединенной:

PS

Это моя первая статья на Хабре не судите строго.

Как читать электрические схемы. Виды электрических схем

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Любое радиотехническое или электротехническое устройство состоит из определенного количества различных электро- и радиоэлементов (радиодеталей). Возьмем, к примеру, самый обычный утюг: в нем есть регулятор температуры, лампочка, нагревательный элемент, предохранитель, провода и штепсельная вилка.

Утюг представляет собой электротехническое устройство, собранное из специального набора радиоэлементов, обладающих определенными электрическими свойствами, где работа утюга основана на взаимодействии этих элементов между собой.

Для осуществления взаимодействия радиоэлементы (радиодетали) соединяются друг с другом электрически, а в некоторых случаях их размещают на небольшом расстоянии друг от друга и взаимодействие происходит путем образованной между ними индуктивной или емкостной связи.

Самый простой способ разобраться в устройстве утюга — это сделать его точную фотографию или рисунок. А чтобы представление было исчерпывающим можно сделать несколько фотографий внешнего вида крупным планом с разных ракурсов, и несколько фотографий внутреннего устройства.

Однако, как Вы заметили, этот способ представления об устройстве утюга нам вообще ничего не дает, так как на фотографиях видна только общая картинка о деталях утюга. А из каких радиоэлементов он состоит, какое их назначение, что они представляют, какую функцию в работе утюга выполняют и как связаны между собой электрически нам не понятно.

Вот поэтому, чтобы иметь представление, из каких радиоэлементов состоят подобные электрические устройства, разработали условные графические обозначения радиодеталей. А чтобы понимать, из каких деталей составлено устройство, как эти детали взаимодействуют друг с другом и какие при этом протекают процессы, были разработаны специальные электрические схемы.

Электрическая схема представляет собой чертеж, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части (радиоэлементы) электрического устройства и соединения (связи) между ними. То есть электрическая схема показывает, как осуществляется соединение радиоэлементов между собой.

Радиоэлементами электрических устройств могут являться резисторы, лампы, конденсаторы, микросхемы, транзисторы, диоды, выключатели, кнопки, пускатели и т.д., а соединения и связи между ними могут быть выполнены монтажным проводом, кабелем, разъемным соединением, дорожками печатных плат и т.д.

Электрические схемы должны быть понятны всем кому приходится с ними работать, и потому их выполняют в стандартных условных обозначениях и применяют по определенной системе, установленной государственными стандартами: ГОСТ 2.701-2008; ГОСТ 2.710-81; ГОСТ 2.721-74; ГОСТ 2.728-74; ГОСТ 2.730-73.

Различают три основных вида схем: структурные, принципиальные электрические, схемы электрических соединений (монтажные).

Структурная схема (функциональная) разрабатывается на первых этапах проектирования и предназначена для общего ознакомления с принципом работы устройства. На схеме прямоугольниками, треугольниками или символами изображаются основные узлы или блоки устройства, которые между собой связываются линиями со стрелками, указывающими направление и последовательность соединений друг с другом.

Принципиальная электрическая схема определяет, из каких радиоэлементов (радиодеталей) состоит электро- или радиотехническое устройство, как эти радиодетали связаны между собой электрически, и как они взаимодействуют друг с другом. На схеме детали устройства и порядок их соединения изображают условными знаками, символизирующими эти детали. И хотя принципиальная схема не дает представления о габаритах устройства и размещении его деталей на монтажных платах, щитах, панелях и т.п., зато она позволяет детально разобраться в его принципе работы.

Схема электрических соединений или ее еще называют монтажная схема, представляет собой упрощенный конструктивный чертеж, изображающий электрическое устройство в одной или нескольких проекциях, на котором показываются электрические соединения деталей между собой. На схеме изображаются все радиоэлементы, входящие в состав устройства, их точное расположение, способы соединения (провода, кабели, жгуты), места присоединений, а также входные и выходные цепи (соединители, зажимы, платы, разъемы и т.п.). Изображения деталей на схемах даются в виде прямоугольников, условных графических обозначений, или в виде упрощенных рисунков реальных деталей.

Разница между структурной, принципиальной и монтажной схемой будет показана дальше на конкретных примерах, но главный упор мы будем делать на принципиальные электрические схемы.

Если внимательно рассмотреть принципиальную схему любого электрического устройства, то можно заметить, что условные обозначения некоторых радиодеталей часто повторяются. Подобно тому, как слово, фраза или предложение состоят из чередующихся в определенном порядке букв собранных в слова, так и электрическая схема состоит из чередующихся в определенном порядке отдельных условных графических обозначений радиоэлементов и их групп.

Условные графические обозначения радиоэлементов образуются из простейших геометрических фигур: квадратов, прямоугольников, треугольников, окружностей, а также из сплошных и штриховых линий и точек. Их сочетание по системе, предусмотренной стандартом ЕСКД (единая система конструкторской документации), дает возможность легко изобразить радиодетали, приборы, электрические машины, линии электрической связи, виды соединений, род тока, способы измерения параметров и т.п.

В качестве графического обозначения радиоэлементов взято их предельно упрощенное изображение, в котором либо сохранены их наиболее общие и характерные черты, либо подчеркнут их основной принцип действия.

Например. Обычный резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным электрическим сопротивлением. Поэтому на электрических схемах резистор так и обозначают в виде прямоугольника, символизирующего форму трубки.

Благодаря такому принципу построения запоминание условных графических обозначений не представляет особого труда, а составленная схема получается удобной для чтения. И для того, чтобы научиться читать электрические схемы, прежде всего, нужно изучить условные обозначения, так сказать «азбуку» электрических схем.

На этом мы закончим. В следующей части разберем три основных вида электрических схем, с которыми Вам часто придется сталкиваться при разработке или повторении радиоэлектронной или электротехнической аппаратуры.
Удачи!

Чтение принципиальных электрических схем для начинающих

Каждая электрическая схема состоит из множества элементов, которые, в свою очередь, также включают в свою конструкцию различные детали. Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. Даже обычный утюг состоит из нагревательного элемента, температурного регулятора, контрольной лампочки, предохранителя, провода и штепсельной вилки. Другие электроприборы имеют еще более сложную конструкцию, дополненную различными реле, автоматическими выключателями, электродвигателями, трансформаторами и многими другими деталями. Между ними создается электрическое соединение, обеспечивающее полное взаимодействие всех элементов и выполнение каждым устройством своего предназначения.

В связи с этим очень часто возникает вопрос, как научится читать электрические схемы, где все составляющие отображаются в виде условных графических обозначений. Данная проблема имеет большое значение для тех, кто регулярно сталкивается с электромонтажом. Правильное чтение схем дает возможность понять, каким образом элементы взаимодействуют между собой и как протекают все рабочие процессы.

Виды электрических схем

Для того чтобы правильно пользоваться электрическими схемами, нужно заранее ознакомиться с основными понятиями и определениями, затрагивающими эту область.

Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи. Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. В их перечень входят первичные и вторичные цепи, системы сигнализации, защиты, управления и прочие. Кроме того, существуют и широко используются принципиальные и монтажные электрические схемы, однолинейные, полнолинейные и развернутые. Каждая из них имеет свои специфические особенности.

К первичным относятся цепи, по которым подаются основные технологические напряжения непосредственно от источников к потребителям или приемникам электроэнергии. Первичные цепи вырабатывают, преобразовывают, передают и распределяют электрическую энергию. Они состоят из главной схемы и цепей, обеспечивающих собственные нужды. Цепи главной схемы вырабатывают, преобразуют и распределяют основной поток электроэнергии. Цепи для собственных нужд обеспечивают работу основного электрического оборудования. Через них напряжение поступает на электродвигатели установок, в систему освещения и на другие участки.

Вторичными считаются те цепи, в которых подаваемое напряжение не превышает 1 киловатта. Они обеспечивают выполнение функций автоматики, управления, защиты, диспетчерской службы. Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Знание этих свойств поможет научиться читать электрические схемы.

Полнолинейные схемы используются в трехфазных цепях. Они отображают электрооборудование, подключенное ко всем трем фазам. На однолинейных схемах показывается оборудование, размещенное лишь на одной средней фазе. Данное отличие обязательно указывается на схеме.

На принципиальных схемах не указываются второстепенные элементы, которые не выполняют основных функций. За счет этого изображение становится проще, позволяя лучше понять принцип действия всего оборудования. Монтажные схемы, наоборот, выполняются более подробно, поскольку они применяются для практической установки всех элементов электрической сети. К ним относятся однолинейные схемы, отображаемые непосредственно на строительном плане объекта, а также схемы кабельных трасс вместе с трансформаторными подстанциями и распределительными пунктами, нанесенными на упрощенный генеральный план.

В процессе монтажа и наладки широкое распространение получили развернутые схемы с вторичными цепями. На них выделяются дополнительные функциональные подгруппы цепей, связанных с включением и выключением, индивидуальной защитой какого-либо участка и другие.

Обозначения в электрических схемах

В каждой электрической цепи имеются устройства, элементы и детали, которые все вместе образуют путь для электрического тока. Они отличаются наличием электромагнитных процессов, связанных с электродвижущей силой, током и напряжением, и описанных в физических законах.

В электрических цепях все составные части можно условно разделить на несколько групп:

1. В первую группу входят устройства, вырабатывающие электроэнергию или источники питания.
2. Вторая группа элементов преобразует электричество в другие виды энергии. Они выполняют функцию приемников или потребителей.
3. Составляющие третьей группы обеспечивают передачу электричества от одних элементов к другим, то есть, от источника питания – к электроприемникам. Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.

Каждому устройству, элементу или детали соответствует условное обозначение, применяющееся в графических изображениях электрических цепей, называемых электрическими схемами. Кроме основных обозначений, в них отображаются линии электропередачи, соединяющие все эти элементы. Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями. Места их соединений представляют собой узлы, обозначаемые на электрических схемах в виде точек. Существуют замкнутые пути движения тока, охватывающие сразу несколько ветвей и называемые контурами электрических цепей. Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров.

Большинство цепей состоят из различных электротехнических устройств, отличающихся различными режимами работы, в зависимости от значения тока и напряжения. В режиме холостого хода ток в цепи вообще отсутствует. Иногда такие ситуации возникают при разрыве соединений. В номинальном режиме все элементы работают с тем током, напряжением и мощностью, которые указаны в паспорте устройства.

Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически. На рисунках видно, что каждому элементу или прибору соответствует свой условный значок. Например, электрические машины могут изображаться упрощенным или развернутым способом. В зависимости от этого строятся и условные графические схемы. Для показа выводов обмоток используются однолинейные и многолинейные изображения. Количество линий зависит от количества выводов, которые будут разными у различных типов машин. В некоторых случаях для удобства чтения схем могут использоваться смешанные изображения, когда обмотка статора показывается в развернутом виде, а обмотка ротора – в упрощенном. Таким же образом выполняются и другие условные обозначения электрических схем.

Изображения трансформаторов также осуществляются упрощенным и развернутым, однолинейным и многолинейным способами. От этого зависит способ отображения самих устройств, их выводов, соединений обмоток и других составных элементов. Например, в трансформаторах тока для изображения первичной обмотки применяется утолщенная линия, выделенная точками. Для вторичной обмотки может использоваться окружность при упрощенном способе или две полуокружности при развернутом способе изображения.

Графические изображения других элементов:

• Контакты. Применяются в коммутационных устройствах и контактных соединениях, преимущественно в выключателях, контакторах и реле. Они разделяются на замыкающие, размыкающие и переключающие, каждому из которых соответствует свой графический рисунок. В случае необходимости допускается изображение контактов в зеркально-перевернутом виде. Основание подвижной части отмечается специальной незаштрихованной точкой.
• Выключатели. Могут быть однополюсными и многополюсными. Основание подвижного контакта отмечается точкой. У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. Выключатели различаются по типу воздействия, они могут быть кнопочными или путевыми, с размыкающими и замыкающими контактами.
• Плавкие предохранители, резисторы, конденсаторы. Каждому из них соответствуют определенные значки. Плавкие предохранители изображаются в виде прямоугольника с отводами. У постоянных резисторов значок может быть с отводами или без отводов. Подвижный контакт переменного резистора обозначается в виде стрелки. На рисунках конденсаторов отображается постоянная и переменная емкость. Существуют отдельные изображения для полярных и неполярных электролитических конденсаторов.
• Полупроводниковые приборы. Простейшими из них являются диоды с р-п-переходом и односторонней проводимостью. Поэтому они изображаются в виде треугольника и пересекающей его линии электрической связи. Треугольник является анодом, а черточка – катодом. Для других видов полупроводников существуют собственные обозначения, определяемые стандартом. Знание этих графических рисунков существенно облегчает чтение электрических схем для чайников.
• Источники света. Имеются практически на всех электрических схемах. В зависимости от назначения, они отображаются как осветительные и сигнальные лампы с помощью соответствующих значков. При изображении сигнальных ламп возможна заштриховка определенного сектора, соответствующего невысокой мощности и небольшому световому потоку. В системах сигнализации вместе с лампочками применяются акустические устройства – электросирены, электрозвонки, электрогудки и другие аналогичные приборы.

Как правильно читать электрические схемы

Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Она является основой разработок любых электронных устройств и электрических цепей. Поэтому каждый начинающий электрик должен в первую очередь овладеть способностями чтения разнообразных принципиальных схем.

Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат. То есть устройство или цепь должны в полном объеме выполнять назначенные им функции. Для правильного чтения принципиальной схемы необходимо, прежде всего, ознакомиться с условными обозначениями всех ее составных частей. Каждая деталь отмечена собственным условно-графическим обозначением – УГО. Обычно такие условные знаки отображают общую конструкцию, характерные особенности и назначение того или иного элемента. Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали.

Гораздо сложнее работать с полупроводниковыми электронными компонентами, представленными транзисторами, симисторами, микросхемами и т.д. Сложная конструкция таких элементов предполагает и более сложное отображение их на электрических схемах.

Например, в каждом биполярном транзисторе имеется минимум три вывода – база, коллектор и эмиттер. Поэтому для их условного изображения требуются особые графические условные знаки. Это помогает различить между собой детали с индивидуальными базовыми свойствами и характеристиками. Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура – п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами.

Условные изображения очень часто дополняются уточняющей информацией. При внимательном рассмотрении, можно увидеть возле каждого значка латинские буквенные символы. Таким образом обозначается та или иная деталь. Это важно знать, особенно, когда мы только учимся читать электрические схемы. Возле буквенных обозначений расположены еще и цифры. Они указывают на соответствующую нумерацию или технические характеристики элементов.

Многие люди, только начиная свое знакомство с электрикой, задаются вопросом, как читать электрические схемы, какие существуют правила чтения, какие есть условные обозначения и как работает электрическая схема? Об этом и другом далее.

Как научиться читать электрическую схему

Любая радиоаппаратура включает в себя отдельные радиодетали, которые спаяны между собой при помощи определенного способа. Все эти элементы отражаются на электрической схеме условными графическими значениями. Чтобы научиться читать документ, необходимо понимать условное обозначение всех проводниковых элементов электроцепи. Каждая деталь имеет свое графическое обозначение и включает в себя условную конструкцию с характерными особенностями.

Проще всего работать с таким элементом как электронный конденсатор с резисторами, динамиками и другим электрооборудованием с автоматизацией. Как правило, их легко узнать без всякой таблицы с условными обозначениями. Учиться на них проще. Сложнее осуществлять работу с полупроводниками, а именно транзисторами, симисторами и микросхемами. К примеру, каждый биполярный транзистор имеет в себе три вывода, а именно, базу, коллектор и эмиттер. По этой причине необходимы условные изображения и уточняющая информация в виде латинских букв. Изучение их может занять много дней, как и обучение их опознания.

Обратите внимание! Кроме букв на каждой схеме есть цифры. Они говорят о нумерации и технических характеристиках. Стоит указать, что самостоятельно научиться читать документ невозможно, и поэтому нужны уроки и обучающие пособия.

Основные правила

В ответ на вопрос, как читать электросхемы, стоит уточнить, что это нужно делать слева направо, от начала до самого конца. В этом заключается основное правило. Следующее правило заключается в расчленении единого чертежа на небольшие картинки или простые цепи. Она состоит из источника электротока, приемника тока, прямого привода, обратного провода и одного контакта аппарата. Поэтому, начиная изучать документ, нужно разбить его на части. Далее обязательно нужно принимать во внимание все детали, с замечаниями, экспликациями, пояснениями и спецификациями. Если в чертеже находятся ссылки, то нужно изучить и их.

Обратите внимание! Чертежи, которые отражают момент работу электропитания, электрозащиты, управления и сигнализации, должны быть изучены на количество источников питания, взаимодействие, согласованность совместной работы, оценку последствий вероятных неисправностей, нарушение проводной изоляции, проверку схемы с отсутствием ложных цепей, оценку надежности электрического питания, режим работы оборудования и проверку выполнения мер, которые обеспечивают безопасное проведение работ.

Условные обозначения

Согласно нормативным документам, есть стандартные графические условные обозначения в однолинейных и двухлинейных схемах. Далее представлена таблица с подобными символами под названием электрические схемы для начинающих условные обозначения. Стоит указать, что в чертежах используются также цифры и буквы. Подобная маркировка регулируется с помощью нормативных документов, а именно гостов.

Как составлять схему

Составление электрической схемы должно производиться опытным электриком с учетом существующих гостов, поясняющих и уточняющих работу тех или иных проводников. Бывают согласно госту электрические схемы структурными, функциональными, принципиальными, монтажными, общими и объединенными. Сделать любую из приведенного перечня можно, выстраивая простейшие элементы друг с другом.

Описание работы

Если электросхема построена правильно, то и работать она будет исправно. Работает все так. От источника питания идет заряд, который попадает под клеммник в проводник и электромагнитную катушку реле. Через катушку электроток устремляется к контактам. Как только ток попадает в контакты, начинает работать вся сеть, включается диод. Благодаря электродвижущей силе поддерживается первоначальный электроток, и он достигает наибольших значений.

Обратите внимание! Стоит указать, что без электродвижущей самоиндукции поддержание тока в контуре невозможно, поскольку при большом значении амплитуды, радиоэлементы начинают плохо работать. Благодаря этому импульсу, пробиваются полупроводниковые переходы, и выводится аппарат из функционирования. Сегодня диоды уже встраиваются в реле. Это позволяет работать электросхеме правильно.

В целом, в дополнение к теме, как научиться читать электрические принципиальные схемы, стоит отметить, что читать их необходимо с опорой на обучающий материал, в котором указывается информация о том, что значат те или иные условные обозначения. Только после получения полной информации, можно приступать к работе, если производятся соответствующие действия в электропроводке.

Учимся читать принципиальные электрические схемы

О том, как читать принципиальные схемы я уже рассказывал в первой части. Теперь хотелось бы раскрыть данную тему более полно, чтобы даже у новичка в электронике не возникало вопросов. Итак, поехали. Начнём с электрических соединений.

Не секрет, что в схеме какая-либо радиодеталь, например микросхема может соединяться огромным количеством проводников с другими элементами схемы. Для того чтобы высвободить место на принципиальной схеме и убрать «повторяющиеся соединительные линии» их объединяют в своеобразный «виртуальный» жгут — обозначают групповую линию связи. На схемах групповая линия связи обозначается следующим образом.

Вот взгляните на пример.

Как видим, такая групповая линия имеет большую толщину, чем другие проводники в схеме.

Чтобы не запутаться, куда какие проводники идут, их нумеруют.

На рисунке я отметил соединительный провод под номером 8. Он соединяет 30 вывод микросхемы DD2 и 8 контакт разъёма XP5. Кроме этого, обратите внимание, куда идёт 4 провод. У разъёма XP5 он соединяется не со 2 контактом разъёма, а с 1, поэтому и указан с правой стороны соединительного проводника. Ко 2-му же контакту разъёма XP5 подключается 5 проводник, который идёт от 33 вывода микросхемы DD2. Отмечу, что соединительные проводники под разными номерами электрически между собой не связаны, и на реальной печатной плате могут быть разнесены по разным частям платы.

Электронная начинка многих приборов состоит из блоков. А, следовательно, для их соединения применяются разъёмные соединения. Вот так на схемах обозначаются разъёмные соединения.

XP1 — это вилка (он же «Папа»), XS1 — это розетка (она же «Мама»). Всё вместе это «Папа-Мама» или разъём X1 (X2).

Также в электронных устройствах могут быть механически связанные элементы. Поясню, о чём идёт речь.

Например, есть переменные резисторы, в которые встроен выключатель. Об одном из таких я рассказывал в статье про переменные резисторы. Вот так они обозначаются на принципиальной схеме. Где SA1 — выключатель, а R1 — переменный резистор. Пунктирная линия указывает на механическую связь этих элементов.

Ранее такие переменные резисторы очень часто применялись в портативных радиоприёмниках. При повороте ручки регулятора громкости (нашего переменного резистора) сначала замыкались контакты встроенного выключателя. Таким образом, мы включали приёмник и сразу той же ручкой регулировали громкость. Отмечу, что электрического контакта переменный резистор и выключатель не имеют. Они лишь связаны механически.

Такая же ситуация обстоит и с электромагнитными реле. Сама обмотка реле и его контакты не имеют электрического соединения, но механически они связаны. Подаём ток на обмотку реле — контакты замыкаются или размыкаются.

Так как управляющая часть (обмотка реле) и исполнительная (контакты реле) могут быть разнесены на принципиальной схеме, то их связь обозначают пунктирной линией. Иногда пунктирную линию вообще не рисуют, а у контактов просто указывают принадлежность к реле (K1.1) и номер контактной группы (К1.1) и (К1.2).

Ещё довольно наглядный пример — это регулятор громкости стереоусилителя. Для регулировки громкости требуется два переменных резистора. Но регулировать громкость в каждом канале по отдельности нецелесообразно. Поэтому применяются сдвоенные переменные резисторы, где два переменных резистора имеют один регулирующий вал. Вот пример из реальной схемы.

На рисунке я выделил красным две параллельные линии — именно они указывают на механическую связь этих резисторов, а именно на то, что у них один общий регулирующий вал. Возможно, вы уже заметили, что эти резисторы имеют особое позиционное обозначение R4.1 и R4.2. Где R4 — это резистор и его порядковый номер в схеме, а 1 и 2 указывают на секции этого сдвоенного резистора.

Также механическая связь двух и более переменных резисторов может указываться пунктирной линией, а не двумя сплошными.

Отмечу, что электрически эти переменные резисторы не имеют контакта между собой. Их выводы могут быть соединены только в схеме.

Не секрет, что многие узлы радиоаппаратуры чувствительны к воздействию внешних или «соседствующих» электромагнитных полей. Особенно это актуально в приёмопередающей аппаратуре. Чтобы защитить такие узлы от воздействия нежелательных электромагнитных воздействий их помещают в экран, экранируют. Как правило, экран соединяют с общим проводом схемы. На схемах это отображается вот таким образом.

Здесь экранируется контур 1T1, а сам экран изображается штрих-пунктирной линией, который соединён с общим проводом. Экранирующим материалом может быть алюминий, металлический корпус, фольга, медная пластина и т.д.

А вот таким образом обозначают экранированные линии связи. На рисунке в правом нижнем углу показана группа из трёх экранированных проводников.

Похожим образом обозначается и коаксиальный кабель. Вот взгляните на его обозначение.

В реальности экранированый провод (коаксиальный) представляет собой проводник в изоляции, который снаружи покрыт или обмотан экраном из проводящего материала. Это может быть медная оплётка или покрытие из фольги. Экран, как правило, соединяют с общим проводом и тем самым отводят электромагнитные помехи и наводки.

Бывают нередкие случаи, когда в электронном устройстве применяются абсолютно одинаковые элементы и загромождать ими принципиальную схему нецелесообразно. Вот, взгляните на такой пример.

Здесь мы видим, что в схеме присутствуют одинаковые по номиналу и мощности резисторы R8 — R15. Всего 8 штук. Каждый из них соединяет соответствующий вывод микросхемы и четырёхразрядный семисегментный индикатор. Чтобы не указывать эти повторяющиеся резисторы на схеме их просто заменили жирными точками.

Ещё один пример. Схема кроссовера (фильтра) для акустической колонки. Обратите внимание на то, как вместо трёх одинаковых конденсаторов C1 — C3 на схеме указан лишь один конденсатор, а рядом отмечено количество этих конденсаторов. Как видно из схемы, данные конденсаторы необходимо соединить параллельно, чтобы получить общую ёмкость 3 мкФ.

Аналогично и с конденсаторами C6 — C15 (10 мкФ) и C16 — C18 (11,7 мкФ). Их необходимо соединить параллельно и установить на место обозначенных конденсаторов.

Следует отметить, что правила обозначения радиодеталей и элементов на схемах в зарубежной документации несколько иные. Но, человеку, получившему хотя бы базовые знания по данной теме разобраться в них будет гораздо проще.

Проектирования схемы электрической принципиальной

Видеоуроки AutoCAD Electrical >>>

Создавать электрическую принципиальную схему (Э3) в системе AutoCAD Electrical можно тремя способами:

1. Способ «точка-точка» — этот метод, при котором сначала из библиотеки графических образов вставляются компоненты, а затем с помощью инструмента «Вставить провод» компоненты соединяются между собой.
2. Способ «Многозвенная цепь» — метод, при котором сначала используется инструмент «многозвенная цепь», а затем добавляются компоненты на схему. На рисунке 1 показ пример цепи, которую удобнее создавать при помощи этого способа.

Рис. 1 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

1. Третий способ основан на использовании инструмента «Много проводная шина», инструмент позволяющий рисовать одновременно несколько проводов. Можно сначала начертить провода, а затем вставить компонент на схему, но иногда удобнее сначала вставить компонент, а затем выбрать инструмент «Многопроводная шина», который сам определит требуемое количество проводов для присоединения компонента.

Во вкладке «Схема» выбираем инструмент «Многопроводная шина», после выбора появится окно, показанное на рисунке 2.

Рис. 2

В окне «Шина, содержащая несколько проводов», установим шаги по вертикали и горизонтали — 10 мм, затем необходимо указать «Компонент (несколько проводов)». После этого нужно нажать кнопку «ОК» и нарисовать горизонтальные 4 провода, идущие от клеммы ХТ1. Затем необходимо повторно выбрать инструмент «Много проводная шина» и выбрать «Другая шина (несколько проводов)» и указать количество проводов – 3, затем нажать кнопку «ОК» и нарисовать две шины, как показано на рисунке 3.

Рис. 3 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

Затем во вкладке «Схема» выбираем инструмент «Графическое меню», в нем содержатся компоненты условно графических обозначений. Компоненты представляют собой блоки с атрибутами. Графическое меню представлено на рисунке 4.

Рис. 4 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

В «Графическом меню» нужно выбрать компонент и подвести его к проводам,  в том месте, где необходимо его расположить на схеме. Компонент автоматически обрежет провода, и подключиться к ним. Все это произойдет из-за наличия в нем атрибутов точек подключения. Подключив элементы на схеме, обрежем лишние провода, используя инструмент «Обрезать провод». Результат показан на рисунке 5.

Рис.5 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

После создания первого листа проекта, по аналогии создается второй лист проекта. Стоит обратить внимание, что поскольку в раздел описания проекта заполнен, то штамп у нового листа заполнился автоматически.

После создания второго листа проекта расположим компоненты и соединим их проводами, как показано на рисунке 6.

Рис. 6 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

После создания второго листа необходимо соединить провода между собой. Для этого во вкладке «Схема» необходимо выбрать инструмент «Стрелка с адресом источника цепи», это позволит AutoCAD Electrical соединить провода находящиеся на разных листах проекта и считать их единым проводом. После выбора инструмента «Стрелка с адресом источника цепи» появляется окно, представленное на рисунке 7.

Рис. 7 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

В поле «Код» нужно задать уникальное имя для стрелки источника, в поле описание можно задать описание для этой стрелки.

Необходимо расставить стрелки источников цепи, на все провода идущие на лист №2. Пример стрелки с адресом источника показан на рисунке 8.

Рис. 8 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

Переходим на второй лист проекта и во вкладке «Схема» выбираем инструмент «Стрелка с адресом назначения», которая позволит соединить провода между первым и вторым листами проекта. После выбора инструмента «Стрелка с адресом назначения», появляется окно «Вставка кода приемника». Поскольку стрелки с адресом источника находятся на другом чертеже необходимо нажать кнопку «Проект» в окне «Вставка кода приемника». Появилось окно «Коды цепей в рамках проекта» показанное на рисунке 9.

Рис. 9 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

В этом окне содержится вся информация о стрелках источников и приемников цепей. Поскольку нас интересуют стрелку с адресом источников, то необходимо поставить флаг в графе «Показать коды стрелок с адресом источника». Затем нужно выбрать соответствующий источник цепи, к которому необходимо подключить провод и нажать кнопку «ОК». Этим способом расставим все стрелки приемников на втором листе проекта, как показано на рисунке 10.

Рис. 10 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

Проделав вышеперечисленные действия, мы соединили первый и второй лист проекта.

После этого переходим во вкладку «Схема» и выбираем инструмент «Изменить / преобразовать тип провода» и назначаем слои проводам.

Рис. 11 (Кликните на картинку для увеличения изображения)

Найти все ближайшие запланированные курсы обучения по AutoCAD Electrical и зарегистрироваться на них можно, перейдя по этой ссылке.

Если Вы желаете пройти курс обучения или у Вас возникли вопросы по продукту  AutoCAD Electrical, пожалуйста, свяжитесь с нами:

— по телефону/факсу: +7 (812) 321-0055 (Максим Козлов, Курочкин Андрей)

— отправив e-mail: [email protected]

Мы будем рады ответить на Ваши вопросы!

С уважением, Максим Козлов

Инженер электротехнических САПР

 

 

 

Ключевые слова: AutoCAD Electrical, AutoCAD, AutoCAD для электротехников, AE, AutoCAD E, Autodesk, проектирование схем, принципиальные схемы, сборочный чертеж, таблица соединений, перечень элементов, схема соединений, проектирование, ПЭ, ТС, Э3, Э4, автокад электрикал, 2014, AutoCAD 2014, конструкторская документаци, электро

Электронные схемы, как научится их читать

Электронная схема — изделие, сочетание отдельных электронных компонентов, таких как резисторы, конденсаторы, индуктивности, диоды, транзисторы и интегральные микросхемы, соединённых между собой, для выполнения каких либо задач или схема (рисунок) с условными знаками.

Для начинающих электронщиков важно понимать, как работают детали, как их рисуют на схеме и как разобраться в схеме электрической принципиальной. Для этого нужно сперва ознакомиться с принципом работы элементов, а как читать схемы электроники я расскажу в этой статье на примерах популярных устройств для начинающих.

Схема настольной лампы и фонарика на светодиоде

Схема – это рисунок на которых с помощью определенных символов изображаются детали схемы, линиями – их соединения. При этом, если линии пересекаются – то контакта между этими проводниками нет, а если в месте пересечения присутствует точка – это узел соединения нескольких проводников.

Кроме значков и линий на схеме изображены буквенные обозначения. Все обозначения стандартизированы, в каждой стране свои стандарты, например в России придерживаются стандарта ГОСТ 2.710-81.

Начнем изучение с простейшего – схемы настольной лампы.

Схемы не всегда читают слева направо и сверху вниз, лучше идти от источника питания. Что мы можем узнать из схемы, посмотрите в правую её часть. ~ — значит питание переменным током.

Рядом написано «220» — напряжением в 220 В. X1 и X2 – предполагается подключение в розетку с помощью вилки. SW1 – так изображается ключ, тумблер или кнопка в разомкнутом состоянии. L – условное изображение лампочки накаливания.

Краткие выводы:

На схеме изображено устройство, которое подключается к сети 220 В переменного тока с помощью вилки в розетку или других разъёмных соединений. Есть возможность отключения с помощью переключателя или кнопки. Нужно для питания лампы накаливания.

С первого взгляда кажется очевидным, но специалист должен уметь сделать такие выводы глядя на схему без пояснений, это умение даст возможность выносить диагноз неисправности и устранять её или же собирать устройства с нуля.

Перейдем к следующей схеме. Это фонарик с питанием от батарейки, в качестве излучателя в нём установлен светодиод.

Взгляните на схему, возможно, вы увидите новые для себя изображения. Справа изображен источник питания, так выглядит батарейка или аккумулятор, длинный вывод это плюс другое название – Катод, короткий – минус или Анод. У светодиода к аноду (треугольная часть обозначения) подключается плюс, а к катоду (на УГО выглядит как полоска) – минус.

Это нужно запомнить, что у источников питания и потребителей названия электродов наоборот. Две исходящие от светодиода стрелки дают вам понять, что этот прибор ИЗЛУЧАЕТ свет, если бы стрелки наоборот указывали на него – это был бы фотоприемник. Диоды имеют буквенное обозначение VDx, где х- порядковый номер.

Важно:

Нумерация деталей на схемах идет столбцами сверху вниз, слева направо.

Резистор – это сопротивление. Преобразует электрический ток в тепло, препятствую его движению, выглядит как прямоугольник, обычно на схемах имеет буквенное обозначение «R».

Как читать электронные схемы: увеличиваем уровень сложности

Когда вы уже разобрались с базовым набором элементов, пора ознакомится с более сложными схемами, давайте рассмотрим схему трансформаторного блока питания.

Главным средством преобразователя на схеме является трансформатор TV1, это новый для вас элемент. Предлагаю рассмотреть ряд подобных изделий.

Трансформаторы используются повсеместно, либо в сетевом (50 гц), либо в импульсном (десятки кГц) исполнении. Катушки индуктивности используются в генераторах, радиопередающих устройствах, фильтрах частот, сглаживающих и стабилизирующих приборах. Она выглядит следующим образом.

Второй незнакомый элемент на схеме – это конденсатор, здесь используется для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения. Вообще основная его функция – это накапливать энергию в качестве заряда на его обкладках. Изображается следующим образом.

В центре схеме изображен мостовой диодный выпрямитель.

Если к схеме добавить узел стабилизации, построенный по схеме параметрического стабилизатора, напряжение блока питания будет стабилизировано. При этом только от повышения питающего напряжения, при просадках ниже, чем Uстабилизации напряжение будет пульсирующем в такт с просадками. VD1 – это стабилитрон, они включаются в обратном смещении (катодом к точке с положительным потенциалом). Различаются по величине тока стабилизации (Iстаб) и напряжения стабилизации (Uстаб).

Краткие итоги:

Что мы можем понять из этой схемы? То, что блок питания состоит из трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра на конденсаторе. Подключается первичной стороной (входом) к сети переменного тока с напряжением 220 Вольт. На его выходе имеет два разъёмных соединения – «+» и «-» и напряжение 12 В, нестабилизорванное.

Давайте перейдем еще более сложным схемам и познакомимся с другими элементами электрических цепей.

Как читать схемы с транзисторами?

Транзисторы – это управляемые ключи, вы можете закрыть их и открыть, а если нужно открыть не полностью. Данные свойства позволяют их применять, как в ключевом, так и линейном режимах, что позволяет их использовать в огромном спектре схемных решений.

Давайте рассмотрим популярную среди новичков схему – симметричный мультивибратор. Это по сути генератор, который на своих выходах выдаёт симметричные импульсы. Может применяться, как основа для простых мигалок, в качестве источника частоты для пищалки, в качестве генератора для импульсного преобразователя и во многих других цепях.

Пройдемся по знакомым деталям сверху вниз. Вверху мы видим 4 резистора, средние два – времязадающие, а крайние – задают ток резистора, также влияют на характер выходных импульсов.

Далее HL – это светодиоды, а ниже два электролита – это полярные конденсаторы, когда будете их монтировать оставайтесь внимательны – неправильное подключение электролитического конденсатора чревато выходом его из строя вплоть до взрыва с выделением тепла.

Интересно:

На графическом обозначении электролитического конденсатора всегда помечается «положительная» обкладка конденсатора, а на настоящих элементах – чаще всего есть пометка отрицательной ножки, не перепутайте!

VT1-VT2 – это новые для вас элементы, таким образом обознаются биполярные транзисторы обратной проводимости (NPN), ниже указана модель транзистора – «КТ315». У них обычно 3 ножки:

1. База.

2. Эмиттер.

3. Коллектор.

При этом на корпусе их назначение не указывается. Чтобы определить назначение выводов, нужно воспользоваться одним из поисковых запросов:

1. «Название элемента» — цоколевка.

2. «Название элемента» — распиновка.

3. «Название элемента» datsheet.

Это справедливо, как для радиоламп, так и для современных микросхем. Запросы имеют почти одинаковый смысл. Вот таким образом я нашел цоколевку транзистора КТ315.

На изображении с распиновкой должно быть четко видно: с какой стороны считать ножки, где находится ключ, срез или метка, чтобы вы правильно определили необходимый вывод.

Интересно:

У биполярных транзисторов стрелка на эмиттере обозначается направление протекания тока (от плюса к минусу), если стрелка ОТ базы – это транзистор обратной проводимости (NPN), а если К базе то прямой проводимости (PNP), часто вы можете заменить все NPN транзисторы на PNP, как в схеме мультивибратора, тогда нужно будет и поменять полярность источника питания (плюс и минус местами) ведь, повторюсь, стрелка на эмиттере указывает направление протекания тока.

На приведенной схеме положительный контакт источника питания подключен к верхней части схемы, а отрицательный к нижней. Так и на транзисторе стрелка указывает сверх-вниз – по направлению протекания тока!

В элементах с большим количеством ног имеет значение куда подключать, так же, как и в диодах и светодиодах, если вы перепутаете ножки – в лучшем случае схема не заработает, а в худшем – убьете детали.

Что мы смогли узнать, прочитав схему мультивибратора:

В этой схеме используются транзисторы и электролитические конденсаторы, питается она напряжением в 9 В (хотя может и больше, и меньше, например 12 В не повредят схеме, как и 5 В).

Стало ясно о способе соединения деталей и включения транзисторов. А также о том, что схема представляет собой прибор, работающий на принципе автогенератора основанного на процессе перезаряда транзисторов, которое вызвано попеременным открытием и закрытием транзисторов каждого по очереди, когда первый открыт, второй закрыт.

Проследив пути протекания тока (от плюса к минусу) и использовав знания о том, как работает биполярный транзистор мы делаем выводы о характере работы.

Тиристоры – полууправляемые ключи, учимся читать схемы

Давайте рассмотрим схему с не менее важным и распространенным элементом – тиристором. Я выбрал слово «полууправляемый» потому что, в отличие от транзистора, вы можете только открыть его, ток в нем прервется либо при прерывании питания, либо при смене полярности приложенного к нему напряжения. Открывается с помощью подачи на управляющий электрод напряжения.

Симисторы – содержат два тиристора соединённых встречно-параллельно. Таким образом, одним компонентом можно коммутировать переменный ток, при прохождении верхней части (положительной) полуволны синусоиды, при условии наличия сигнала на управляющем, электроде откроется один из внутренних тиристоров. Когда полуволна сменит свой знак на отрицательный – он закроется и в работу вступит второй тиристор.

Динисторы – разновидность тиристора, без управляющего электрода, а открываются они, подобно стабилитронам, по преодолению определенного уровня напряжения. Часто используются в импульсных блоках питания, как пороговый элемент для запуска автогенераторов и в устройствах для регулировки напряжения.

Вот так, собственно это выглядит на схеме.

Внимательно смотрим на подключение. Схема предназначена для подключения к сети переменного тока, например 220 В, в разрыв одного из питающих проводов, например фазного (L). Симистор VS1 – основной силовой элемент цепи, справа внизу дана его распиновка из даташита, 3 вывод – управляющий. На него через двунаправленный динистор VD1 модели DB3 рассчитанный на напряжение включения порядка 30 вольт, подаётся управляющий сигнал.

Так как все полупроводниковые приборы в этой конкретной схеме двунаправленные, регулировка осуществляется по обеим полуволнам синусоиды. Динистор открывается, когда на конденсаторе C1 появляется необходимой величины потенциал (напряжение), а скорость его заряда, следовательно, момент открытия ключей, задаётся RC цепью, состоящей из R1, переменного резистора (потенциометра) R2 и С1.

Эта простая схем имеет огромное значение и прикладное применение.

Выводы

Благодаря умению читать схемы электрические принципиальные, вы можете определить:

1. Что делает это устройство, для чего оно предназначено.

2. При ремонте – номинал вышедшей из строя детали.

3. Чем питать это устройство, каким напряжением и родом тока.

4. Примерную мощность электронного устройства, исходя из номиналов компонентов силовых цепей.

Важно не только знать условные графические обозначения элементов, но и принцип их работы. Дело в том, то не всегда те или иные детали могут использоваться в привычной роли. Но в пределах сегодняшней статьи рассмотреть все распространенные элементы довольно сложно, так как это займет очень большой объем.

Ранее ЭлектроВести писали, что Министерство развития экономики, торговли и сельского хозяйства передало госпредприятие, мощного производителя электрогенерирующего оборудования, завод «Электротяжмаш» на приватизацию в Фонд государственного имущества Украины.

По материалам: electrik.info.

Что такое электрические схемы? | Основные понятия электричества

Вы, возможно, задавались вопросом, как заряды могут непрерывно течь в одинаковом направлении по проводам без использования этих гипотетических Источников и Назначений. Чтобы схема источника и назначения работала, оба должны иметь бесконечную емкость для зарядов, чтобы поддерживать непрерывный поток!

Используя аналогию с мрамором и трубкой из предыдущей страницы о проводниках, изоляторах и потоке электронов, мраморный источник и мраморные приемные ведра должны быть бесконечно большими, чтобы вместить достаточно мрамора для поддержания «потока» мрамора. .

Что такое цепь?

Ответ на этот парадокс можно найти в концепции схемы : бесконечный петлевой путь для носителей заряда. Если мы возьмем провод или несколько проводов, соединенных встык, и закольтим его так, чтобы он образовал непрерывный путь, у нас есть средства для поддержки равномерного потока заряда без необходимости прибегать к бесконечным источникам и назначениям:

Каждый носитель заряда, движущийся по часовой стрелке в этой цепи, толкает того, что находится перед ним, который толкает тот, который находится перед ним, и так далее, и так далее, точно так же, как хула-хуп, наполненный шариками.Теперь у нас есть возможность поддерживать непрерывный поток заряда бесконечно без необходимости в бесконечных запасах и свалках. Все, что нам нужно для поддержания этого потока, — это постоянные средства мотивации для этих носителей заряда, о которых мы поговорим в следующем разделе этой главы, посвященном напряжению и току.

Что означает обрыв цепи?

Непрерывность в цепи так же важна, как и в прямом проводе. Как и в примере с прямым отрезком провода между Источником и Назначением, любой разрыв в этой цепи предотвратит прохождение заряда через нее:

Здесь важно понимать, что не имеет значения, где происходит разрыв .Любое нарушение непрерывности в цепи предотвратит поток заряда по всей цепи. Если не существует непрерывной непрерывной петли из проводящего материала, через которую проходят носители заряда, устойчивый поток просто не может поддерживаться.

ОБЗОР:

• Схема представляет собой непрерывную петлю из проводящего материала, которая позволяет носителям заряда непрерывно проходить через нее без начала и конца.
• Если цепь «разорвана», это означает, что ее проводящие элементы больше не образуют законченный путь, и в ней не может происходить непрерывный поток заряда.
• Местоположение разрыва цепи не имеет отношения к ее неспособности поддерживать непрерывный поток заряда. Любой разрыв , где-нибудь в цепи предотвращает поток носителей заряда по цепи.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Схема — это замкнутый контур , который состоит из компонентов схемы, в которых могут течь электроны от источника напряжения или тока.Если схема состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. Д., То она будет называться Электрическая цепь , и если схема состоит из любых компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. Д., Тогда она будет называться Электронная схема . Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических компонентов , так и из электронных схем , но электрическая схема будет иметь только электрические компоненты.

Точка, где электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов.Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратной» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, такой как нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC). Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Чертеж соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как соединяются компоненты схемы.Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами». Чертежи электрических цепей называются «электрическими схемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуют чертежники, а затем распечатывают. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи.Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить, как течет электричество. Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электричества — от отрицательной клеммы к положительной.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как соединяются между собой такие компоненты, как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно возрасти при выходе из строя какого-либо компонента. Это может вызвать серьезное повреждение других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком высоким, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный возврат для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током и возможность поражения электрическим током, устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи заземления G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепей.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и на выходе.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Это может привести к возгоранию электрического тока.

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Схема — это замкнутый контур , который состоит из компонентов схемы, в которых могут течь электроны от источника напряжения или тока. Если схема состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. Д., То она будет называться Электрическая цепь , и если схема состоит из любых компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. Д.тогда она будет называться Электронная схема . Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических компонентов , так и из электронных схем , но электрическая схема будет иметь только электрические компоненты.

Точка, где электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратной» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, такой как нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Чертеж соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как соединяются компоненты схемы.Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами». Чертежи электрических цепей называются «электрическими схемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуют чертежники, а затем распечатывают. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи.Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить, как течет электричество. Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электричества — от отрицательной клеммы к положительной.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как соединяются между собой такие компоненты, как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно возрасти при выходе из строя какого-либо компонента. Это может вызвать серьезное повреждение других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком высоким, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный возврат для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током и возможность поражения электрическим током, устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи заземления G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепей.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и на выходе.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Это может привести к возгоранию электрического тока.

Электрическая цепь — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Схема — это замкнутый контур , который состоит из компонентов схемы, в которых могут течь электроны от источника напряжения или тока. Если схема состоит из электрических компонентов, таких как резистор, конденсатор, катушка индуктивности и т. Д., То она будет называться Электрическая цепь , и если схема состоит из любых компонентов электронной схемы, таких как диод, транзистор и т. Д.тогда она будет называться Электронная схема . Таким образом, электронные схемы могут состоять как из электрических компонентов , так и из электронных схем , но электрическая схема будет иметь только электрические компоненты.

Точка, где электроны входят в электрическую цепь, называется «источником» электронов. Точка, в которой электроны покидают электрическую цепь, называется «возвратной» или «землей». Точка выхода называется «возвращением», потому что электроны всегда попадают в источник, когда они завершают свой путь в электрической цепи.

Часть электрической цепи, которая находится между начальной точкой электронов и точкой, где они возвращаются к источнику, называется «нагрузкой» электрической цепи. Нагрузка электрической цепи может быть такой же простой, как нагрузка на бытовые приборы, такие как холодильники, телевизоры или лампы, или более сложной, такой как нагрузка на выходе гидроэлектростанции.

В цепях используется два вида электроэнергии: переменный ток (AC) и постоянный ток (DC).Переменный ток часто питает большие приборы и двигатели и вырабатывается электростанциями. Постоянный ток питает автомобили, работающие от батарей, а также другие машины и электронику. Преобразователи могут преобразовывать переменный ток в постоянный и наоборот. Для передачи постоянного тока высокого напряжения используются большие преобразователи.

Экспериментальная электронная схема

В электронных схемах обычно используются источники постоянного тока. Нагрузка электронной схемы может быть такой же простой, как несколько резисторов, конденсаторов и лампы, соединенных вместе, чтобы создать вспышку в камере.Или электронная схема может быть сложной, соединяя тысячи резисторов, конденсаторов и транзисторов. Это может быть интегральная схема, такая как микропроцессор в компьютере.

Резисторы и другие элементы схемы можно подключать последовательно или параллельно. Сопротивление в последовательной цепи — это сумма сопротивлений.

Цепь или электрическая схема — это визуальное отображение электрической цепи. Электрические и электронные схемы могут быть сложными. Чертеж соединений всех компонентов в нагрузке схемы упрощает понимание того, как соединяются компоненты схемы.Чертежи электронных схем называются «принципиальными схемами». Чертежи электрических цепей называются «электрическими схемами». Как и другие схемы, эти схемы обычно рисуют чертежники, а затем распечатывают. Диаграммы также могут быть созданы в цифровом виде с использованием специализированного программного обеспечения.

Схема — это схема электрической цепи. Схемы — это графические изображения основных соединений в цепи, но они не являются реалистичными изображениями цепи. На схемах используются символы для обозначения компонентов в цепи.Условные обозначения используются в схеме, чтобы обозначить, как течет электричество. Мы используем обычное соглашение: от положительной клеммы к отрицательной. Реальный путь перетока электричества — от отрицательной клеммы к положительной.

На принципиальных схемах используются специальные символы. Символы на чертежах показывают, как соединяются между собой такие компоненты, как резисторы, конденсаторы, изоляторы, двигатели, розетки, фонари, переключатели и другие электрические и электронные компоненты. Диаграммы очень помогают, когда рабочие пытаются выяснить, почему схема работает некорректно.

Ток, протекающий в электрической или электронной цепи, может внезапно возрасти при выходе из строя какого-либо компонента. Это может вызвать серьезное повреждение других компонентов цепи или создать опасность возгорания. Для защиты от этого в цепь можно подключить предохранитель или устройство, называемое «автоматический выключатель». Автоматический выключатель размыкает или «разрывает» цепь, когда ток в этой цепи становится слишком высоким, или предохранитель «перегорает». Это дает защиту.

Прерывание от замыкания на землю (G.F.I.) устройства [изменить | изменить источник]

Стандартный возврат для электрических и электронных цепей — заземление. Когда электрическое или электронное устройство выходит из строя, оно может размыкать обратную цепь на землю. Пользователь устройства может стать частью электрической цепи устройства, обеспечив обратный путь для электронов через тело пользователя вместо заземления цепи. Когда наше тело становится частью электрической цепи, пользователь может быть серьезно шокирован или даже убит электрическим током.

Чтобы предотвратить опасность поражения электрическим током и возможность поражения электрическим током, устройства прерывания замыкания на землю обнаруживают обрыв цепи на землю в подключенных электрических или электронных устройствах. При обнаружении обрыва цепи заземления G.F.I. устройство немедленно открывает источник напряжения для устройства. G.F.I. устройства похожи на автоматические выключатели, но предназначены для защиты людей, а не компонентов цепей.

Короткие замыкания — это цепи, которые возвращаются к источнику питания неиспользованным или с той же мощностью, что и на выходе.Обычно они перегорают, но иногда этого не происходит. Это может привести к возгоранию электрического тока.

Что такое электрическая цепь?

Электрическая схема представляет собой соединение электрических компонентов. Электрическая цепь состоит из батарей, резисторов, катушек индуктивности, конденсаторов, переключателей или транзисторов. Электрическая сеть состоит из замкнутого контура. Цепь — это замкнутый путь, по которому электроны текут по проволоке. Пока медная проволока находится в свободном доступе, электроны дрейфуют между атомами, но никогда не покидают медь.

Однако, когда мы подключаем этот медный провод к батарее, свободные электроны будут двигаться к положительному полюсу батареи. Эта толкающая сила называется Электродвижущая сила (E.M.F). E.M.F. выражается в вольтах. И обычно это называется напряжением. В результате этого напряжения происходит движение электронов. Это движение известно как электронный ток или электрический ток . Мы можем измерить ток, подключив амперметр между медным проводом и источником напряжения.

Полная цепь — это бесконечный цикл электронов. Если мы возьмем провод и закрутим его, он образует непрерывный путь, по которому электроны могут течь вечно. Это основная концепция схемы.

Электрическая цепь в основном состоит из

• Электрические источники, обеспечивающие напряжение и ток, такие как батареи. Они источник электронов.
• Переключатели, резисторы, потенциометры, конденсаторы, которые используются для управления электричеством.
• Устройства защиты в цепях высокого напряжения. Это автоматический выключатель, предохранитель и т. Д.
• Провода, по которым проходит электрический ток из одной точки в другую в цепи.
• Нагрузкой в ​​цепи может быть двигатель, светодиод, лампа и т. Д.

Вот некоторые основные свойства электрических цепей, а именно:

• Цепь всегда замкнута.
• Цепь всегда состоит из источника энергии,
• Направление потока тока — от положительной клеммы к отрицательной клемме источника.
• Направление потока электронов от отрицательной клеммы к положительной клемме источника.

Принципиальная схема

Принципиальная схема — это визуальное отображение электрической цепи. В основном есть два типа принципиальных схем:

1. Иллюстрированное изображение: Иллюстрированное изображение выполнено с использованием базовых изображений. Диаграмма этого типа дает аудитории менее техническое представление.

Наглядная принципиальная схема

2. Схема: На этих схемах используются стандартные промышленные символы.Эти диаграммы используются для представления схемы электрику или любой другой технической аудитории.

Схема

Обозначения принципиальных схем

На принципиальной схеме есть сотни символов. Некоторые основные символы:

Предположим, мы хотим нарисовать простую схему, в которой батарея подключена к светодиоду таким образом, что положительная клемма батареи подключена к положительной клемме светодиода, а отрицательная клемма батареи подключена к отрицательной клемме светодиода.Тогда это можно представить как:

Типы цепей

В основном существует три типа цепей:

1. Обрыв цепи

Если в простой цепи отключена одна клемма, ток через эту цепь не протекает. Это состояние называется обрывом цепи или отсутствием нагрузки.

Обрыв цепи

2. Замкнутый контур

Электрическая цепь имеет источник электродвижущей силы и нагрузку.Эта нагрузка действует как токопроводящий путь. Если ток протекает через нагрузку, это считается замкнутой цепью. Если в простой цепи ток может течь от одного вывода батареи к другому без какого-либо прерывания, это называется замкнутой цепью.

Замкнутый контур

3. Короткое замыкание

Если положительная клемма аккумулятора напрямую соединена с отрицательной клеммой без какого-либо сопротивления между ними, это называется коротким замыканием.

Короткое замыкание

Помимо вышеуказанных схем, компоненты в электрической цепи могут быть расположены двумя различными способами: последовательно и параллельно.

Цепь серии

Если в цепи компоненты соединены последовательно, тогда цепь называется последовательной схемой. В последовательной цепи ток через каждый компонент одинаков, а подаваемое напряжение представляет собой сумму напряжений на каждом компоненте. Если провод соединяет батарею с одной лампой, со следующей лампой, а затем обратно с батареей, говорят, что лампы соединены последовательно.

Последовательное соединение двух ламп

Параллельная цепь

Если в цепи компоненты соединены параллельно, тогда цепь называется параллельной цепью. В параллельной цепи напряжение на каждом компоненте будет одинаковым, а общий приложенный ток представляет собой сумму тока, протекающего через каждый компонент. Если лампа подключена к батарее, а другая лампа подключена в отдельном шлейфе с первой лампой, то лампа подключается параллельно.

Параллельное соединение двух ламп

Здесь напряжение на каждой лампочке будет таким же, как напряжение, подаваемое батареей.Ток через каждую лампу будет разделен, значит, если мы приложим к цепи 5А, 5А будет током, протекающим через каждую лампу.

Таким образом работают последовательные и параллельные цепи, и у них есть свои собственные свойства деления тока и напряжения.

Электрические цепи есть повсюду вокруг нас, в наших мобильных телефонах, в наших компьютерах, в вентиляторах и фонариках. Трудно предположить практическое использование электричества без электрических цепей. Мы все зависим от этих сложных цепей вокруг нас.

Что такое электрическая цепь?

В Уроке 1 обсуждалась концепция разности электрических потенциалов. Электрический потенциал — это количество электрической потенциальной энергии на единицу заряда, которым обладал бы заряженный объект, если бы он был помещен в электрическое поле в заданном месте. Концепция потенциала — это величина, зависящая от местоположения — она ​​выражает количество потенциальной энергии на основе заряда, так что оно не зависит от количества заряда, фактически присутствующего на объекте, обладающем электрическим потенциалом.Разность электрических потенциалов — это просто разница в электрических потенциалах между двумя разными точками в пределах электрического поля.

Чтобы проиллюстрировать концепцию разности электрических потенциалов и природу электрической цепи, рассмотрим следующую ситуацию. Предположим, что есть две металлические пластины, ориентированные параллельно друг другу, и каждая заряжена зарядом противоположного типа — одна положительная, а другая отрицательная. Такое расположение заряженных пластин создаст электрическое поле в области между пластинами, которое направлено от положительной пластины к отрицательной пластине.Положительный тестовый заряд, помещенный между пластинами, будет двигаться от положительной пластины к отрицательной пластине. Это движение положительного испытательного заряда от положительной пластины к отрицательной могло бы происходить без необходимости подвода энергии в виде работы; это произошло бы естественным образом и, таким образом, снизило бы потенциальную энергию заряда. Положительная пластина будет местом с высоким потенциалом, а отрицательная пластина — местом с низким потенциалом. Между этими двумя точками будет разница в электрическом потенциале.

Теперь предположим, что две противоположно заряженные пластины соединены металлической проволокой. Что случилось бы? Проволока служит своего рода зарядной трубой, по которой может течь заряд. Со временем можно было представить себе положительные заряды, перемещающиеся от положительной пластины через зарядную трубку (провод) к отрицательной пластине. То есть положительный заряд естественным образом двигался бы в направлении электрического поля, созданного расположением двух противоположно заряженных пластин.Когда положительный заряд покидает верхнюю пластину, пластина станет менее заряженной, как показано на анимации справа. Когда положительный заряд достигнет отрицательной пластины, эта пластина станет менее отрицательно заряженной. Со временем количество положительного и отрицательного заряда на двух пластинах будет постепенно уменьшаться. Поскольку электрическое поле зависит от количества заряда, присутствующего на объекте, создающем электрическое поле, электрическое поле, создаваемое двумя пластинами, будет постепенно уменьшаться в силе с течением времени.В конце концов, электрическое поле между пластинами станет настолько маленьким, что не будет наблюдаемого движения заряда между двумя пластинами. Пластины в конечном итоге теряют заряд и достигают того же электрического потенциала. При отсутствии разности электрических потенциалов не будет потока заряда.

Приведенная выше иллюстрация приближается к демонстрации значения электрической цепи. Однако, чтобы быть истинной цепью, заряды должны постоянно проходить через полный цикл, возвращаясь в свое исходное положение и снова циклически проходя через него.Если бы существовало средство перемещения положительного заряда от отрицательной пластины обратно вверх на положительную пластину, то движение положительного заряда вниз через зарядную трубку (то есть провод) происходило бы непрерывно. В таком случае будет установлена ​​цепь или петля.

Обычное лабораторное занятие, которое иллюстрирует необходимость полного цикла, использует аккумуляторный блок (набор D-элементов), лампочку и несколько соединительных проводов. Это упражнение включает наблюдение за эффектом подключения и отключения провода при простом расположении аккумуляторной батареи, лампочек и проводов.Когда все подключения к аккумуляторной батарее выполнены, лампочка загорится. Фактически, зажигание лампочки происходит сразу после окончательного подключения. Нет заметной временной задержки между тем, когда было выполнено последнее подключение, и моментом, когда кажется, что лампочка загорелась.

Тот факт, что лампочка горит и продолжает гореть, свидетельствует о том, что заряд проходит через нить накала лампочки и что электрическая цепь была установлена.Цепь — это просто замкнутый контур, по которому могут непрерывно перемещаться заряды. Чтобы продемонстрировать, что заряды движутся не только через нить накаливания лампочки, но и через провода, соединяющие аккумуляторную батарею и лампочку, мы изменили описанное выше действие. Компас помещают под проволоку в любом месте так, чтобы его стрелка совпадала с проволокой. После окончательного подключения к аккумуляторной батарее загорается лампочка, и стрелка компаса отклоняется. Игла служит детектором движущихся зарядов внутри проволоки.Когда он отклоняется, заряды движутся по проводу. А если отсоединить провод от аккумуляторной батареи, лампочка больше не горит, а стрелка компаса вернется в исходное положение. Когда лампочка загорается, заряд проходит через электрохимические элементы батареи, провода и нити накаливания лампочки; стрелка компаса определяет движение этого заряда. Можно сказать, что есть ток , — поток заряда в цепи.

Электрическая цепь, представленная комбинацией батареи, лампочки и проводов, состоит из двух отдельных частей: внутренней цепи и внешней цепи.Часть схемы, содержащая электрохимические элементы батареи, является внутренней схемой. Часть схемы, в которой заряд перемещается за пределы аккумуляторной батареи через провода и лампочку, является внешней схемой. В Уроке 2 мы сосредоточимся на движении заряда по внешней цепи. В следующей части Урока 2 мы исследуем требования, которые должны быть выполнены, чтобы заряд протекал через внешнюю цепь.

Электрические цепи

Эта основная идея исследована через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт студентов

Студенты имеют большой опыт использования бытовой техники, в работе которой используются электрические цепи (фонарики, мобильные телефоны, плееры iPod).Скорее всего, у них появилось ощущение, что вам нужно включить аккумулятор или выключатель питания, чтобы все «работало», и что батареи могут «разрядиться». Они склонны думать об электрических цепях как о том, что они называют «током», «энергией», «электричеством» или «напряжением», причем все эти названия они часто используют как синонимы. Это неудивительно, учитывая, что все эти ярлыки часто используются в повседневном языке с неясным значением. Какой бы ярлык ни использовали учащиеся, они, вероятно, увидят в электрических цепях «поток» и что-то «хранимое», «израсходованное» или и то, и другое.Некоторые повседневные выражения, например о «зарядке батарей», также могут быть источником концептуальной путаницы для учащихся.

В частности, студенты часто видят, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, такую ​​как свет или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Они были описаны исследователями как:

В частности, студенты часто считают, что ток равен напряжению, и думают, что ток может храниться в батарее, и этот ток может быть использован или преобразован в форму энергии, например свет. или тепло.

Есть четыре модели, которые обычно используются учениками для объяснения поведения простой схемы, содержащей батарею и лампочку. Исследователи описали их как:

Четыре модели простых схем
«униполярная модель» — точка зрения, согласно которой на самом деле нужен только один провод между батареей и лампочкой, чтобы в цепи был ток.
«модель сталкивающихся токов». — вид, согласно которому ток «течет» с обеих клемм батареи и «сталкивается» в лампочке.
«модель потребляемого тока». — представление о том, что ток «расходуется», поскольку он «проходит по цепи», поэтому ток, «текущий по направлению» к лампочке, больше, чем ток, «уходящий» от нее обратно к лампочке. аккумулятор.
«научная модель» — точка зрения, что ток одинаков в обоих проводах.

Ежедневный опыт учеников с электрическими цепями часто приводит к путанице в мышлении. Студенты, которые знают, что вы можете получить удар электрическим током, если дотронетесь до клемм пустой розетки домашнего освещения, если выключатель включен, поэтому иногда считают, что в розетке есть ток, независимо от того, касаются ли они ее или нет. (Точно так же они могут полагать, что есть ток в любых проводах, подключенных к батарее или розетке, независимо от того, замкнут ли переключатель.)

Некоторые студенты думают, что пластиковая изоляция проводов, используемых в электрических цепях, содержит и направляет электрический ток так же, как водопроводные трубы удерживают и регулируют поток воды.

Исследования: Осборн (1980), Осборн и Фрейберг (1985), Шипстоун (1985), Шипстоун и Ганстон (1985), Уайт и Ганстон (1980)

Научная точка зрения

Термин «электричество» (например, «химия») ) относится к области науки.

Модели играют важную роль в понимании того, чего мы не видим, и поэтому они особенно полезны при попытке разобраться в электрических цепях.Модели ценятся как за их объяснительную способность, так и за их способность к прогнозированию. Однако модели также имеют ограничения.

Модель, используемая сегодня учеными для электрических цепей, использует идею о том, что все вещества содержат электрически заряженные частицы (см. Макроскопические свойства в сравнении с микроскопическими). Согласно этой модели, электрические проводники, такие как металлы, содержат заряженные частицы, которые могут относительно легко перемещаться от атома к атому, тогда как в плохих проводниках, изоляторах, таких как керамика, заряженные частицы перемещать гораздо труднее.

В научной модели электрический ток — это общее движение заряженных частиц в одном направлении. Причина этого движения — источник энергии, такой как батарея, который выталкивает заряженные частицы. Заряженные частицы могут перемещаться только при наличии полного проводящего пути (называемого «контуром» или «петлей») от одного вывода батареи к другому.

Простая электрическая цепь может состоять из батареи (или другого источника энергии), лампочки (или другого устройства, использующего энергию) и проводящих проводов, соединяющих две клеммы батареи с двумя концами лампочки.В научной модели такой простой схемы движущиеся заряженные частицы, которые уже присутствуют в проводах и в нити накала лампочки, являются электронами.

Электроны заряжены отрицательно. Батарея отталкивает электроны в цепи от отрицательной клеммы и притягивает их к положительной клемме (см. Электростатика — бесконтактная сила). Любой отдельный электрон перемещается только на небольшое расстояние. (Эти идеи получили дальнейшее развитие в основной идее «Разобраться в напряжении»).Хотя фактическое направление движения электронов — от отрицательного к положительному полюсу батареи, по историческим причинам обычно описывают направление тока как от положительного к отрицательному полюсу (так называемый « обычный ток ‘).

Энергия батареи хранится в виде химической энергии (см. Главную идею преобразования энергии). Когда он подключен к полной цепи, электроны перемещаются, и энергия передается от батареи к компонентам цепи.Большая часть энергии передается световому шару (или другому пользователю энергии), где она преобразуется в тепло и свет или в какую-либо другую форму энергии (например, звук в iPod). В соединительных проводах очень небольшое количество преобразуется в тепло.

Напряжение батареи говорит нам, сколько энергии она передает компонентам схемы. Это также говорит нам кое-что о том, насколько сильно батарея подталкивает электроны в цепи: чем больше напряжение, тем больше толчок (см. Идею фокусировки Использование энергии).

Критические идеи обучения

• Электрический ток — это общее движение заряженных частиц в одном направлении.
• Для получения электрического тока необходима непрерывная цепь от одного вывода батареи к другому.
• Электрический ток в цепи передает энергию от батареи к компонентам цепи. В этом процессе ток не «расходуется».
• В большинстве схем движущиеся заряженные частицы представляют собой отрицательно заряженные электроны, которые всегда присутствуют в проводах и других компонентах схемы.
• Батарея выталкивает электроны по цепи.

Исследование: Loughran, Berry & Mulhall (2006)

Количественные подходы к обучению (например, с использованием закона Ома) могут препятствовать развитию концептуального понимания, и их лучше избегать на этом уровне.

Язык, на котором говорят учителя, очень важен. Использование слова «электричество» следует ограничить, поскольку его значение неоднозначно. Говоря о «текущем» токе вместо движения заряженных частиц, можно усилить неверное представление о том, что ток — это то же самое, что и электрический заряд; поскольку «заряд» — это свойство веществ, например масса, лучше называть «заряженные частицы», чем «заряды».

Идея фокуса Введение в научный язык дает дополнительную информацию о развитии научного языка со студентами.

Использование моделей, метафор и аналогий жизненно важно для развития понимания учащимися электрических цепей, потому что для объяснения того, что мы наблюдаем в цепи (например, зажигание лампочки), необходимо использовать научные идеи о вещах, которые мы не можем видеть, например об энергии. и электроны. Поскольку все модели / метафоры / аналогии имеют свои ограничения, важно использовать их множество.Не менее важно четко понимать сходства и различия между любой используемой моделью / метафорой / аналогией и рассматриваемым явлением. Общее ограничение физических моделей (в том числе приведенных ниже) состоит в том, что они подразумевают, что любой заданный электрон перемещается по всей цепи.

Изучите взаимосвязь между идеями об электричестве и преимуществами и ограничениями моделей в Карты развития концепции — Электричество и магнетизм и модели

Вот некоторые полезные модели и аналогии:

• аналог велосипедной цепи — это полезно для развития идеи потока энергии, для отличия этого потока энергии от тока и для демонстрации постоянства тока в данной цепи.Движение велосипедной цепи аналогично движению тока в замкнутой цепи. Движущаяся цепь передает энергию от педали (т. Е. «Аккумулятор») к заднему колесу (т. Е. «Компоненты схемы»), где энергия преобразуется. Эта модель имеет лишь ограниченную полезность и требует от учащегося осознать, что заднее колесо — это компонент, выполняющий преобразование энергии.

• модель мармелада — это помогает развить идею о том, что движение электронов в цепи сопровождается передачей энергии.Студенты играют роль «электронов» в цепи. Каждый из них собирает фиксированное количество мармеладов, представляющих энергию, когда они проходят через «батарею», и отдают эту «энергию», когда достигают / проходят через «лампочку». Эти студенческие «электроны» затем возвращаются в «батарею» за дополнительной «энергией», которая включает в себя получение большего количества мармеладов.

Еще одно описание этого вида деятельности представлено в виньетке PEEL. Ролевая игра с мармеладом. Эта модель может быть очень мощной, но важным ограничением является представление энергии как субстанции, а не как изобретенной человеческой конструкции.

• модель веревки — эта модель помогает объяснить, почему в электрической цепи происходит нагрев. Учащиеся образуют круг и свободно держат непрерывную петлю из тонкой веревки горизонтально. Один ученик действует как «батарея» и тянет веревку так, чтобы она скользила через руки других учеников, «компоненты схемы». Студенты чувствуют, как их пальцы становятся более горячими, поскольку энергия преобразуется, когда веревка тянется студенческой батареей.

Для получения дополнительной информации о развитии идей об энергии см. Фокусную идею Использование энергии.

• модель водяного контура — это часто используется в учебниках и на первый взгляд кажется моделью, которая легко понятна учащимся; однако важно, чтобы учителя знали о его ограничениях.

В этой модели используется насос для обозначения батареи, турбина для обозначения лампочки и водопроводные трубы для обозначения соединительных проводов. Важно указать учащимся, что этот водяной контур на самом деле отличается от бытового водоснабжения, потому что в противном случае они могут, опираясь на свой повседневный опыт, сделать неправильный вывод, например, что электрический ток может вытекать из проводов контура таким же образом, как и вода может вытечь из труб.

Исследование: Лофран, Берри и Малхолл (2006)

Преподавательская деятельность

Открытое обсуждение через общий опыт

Упражнение POE (прогнозировать-наблюдать-объяснять) — полезный способ начать обсуждение. Дайте ученикам батарейку, лампочку фонарика (или другую лампочку с нитью накала) и соединительный провод. Попросите их угадать, как следует подключить цепь, чтобы лампочка загорелась. Примечание: НЕ предоставляйте патрон лампы. Это должно спровоцировать обсуждение необходимости создания полного контура для тока и пути тока в лампочке.Это задание можно расширить, поощряя студентов использовать другие материалы вместо проводов.

Испытайте некоторые существующие идеи

Ряд POE (Прогноз-Наблюдение-Объяснение) можно построить, изменив элементы существующей схемы и попросив учащихся дать прогноз и их обоснование этого прогноза. Например, попросите учащихся предсказать изменения, которые могут произойти в яркости лампочки, когда она подключена к батареям с разным напряжением.

Разъяснение и объединение идей для / путем общения с другими

Попросите учащихся изучить модели и аналогии для электрических цепей, представленных выше.Студенты должны оценить каждую модель на предмет ее полезности для разъяснения представлений об электрических цепях.