Електрична схема - це креслення, на якому показано спрощене і наочне зображення зв'язку між окремими елементами електричного кола, виконаної з застосуванням умовних графічних позначень, і дозволяє зрозуміти принцип дії пристрою. На відміну від машинобудівних і будівельних креслень електричні схеми виконують без дотримання масштабу, а дійсне просторове розташування складових частин установки не враховують або враховують наближено.
Нагадаємо, що будь-яка електрична ланцюг складається з джерел енергії та її споживачів. Крім того, в електричний ланцюг входять апарати для включення і відключення всього ланцюга або окремих її ділянок і споживачів, вимірювальні прилади, пристрої захисту та інші апарати.
Електричні кола сучасних електровозів містять багато електричних машин, апаратів і приладів. Ці ланцюги настільки складні, що ні виготовити, ні налагодити, ні експлуатувати, ні ремонтувати електрообладнання електровоза неможливо, не маючи відповідних креслень - схем.
Графічні позначення елементів пристрою і що з'єднують їх лінії розташовують на схемі таким чином, щоб забезпечити найкраще уявлення про структуру вироби і взаємодії його складових частин. ГОСТ 2.701-84 "Схеми. Види і типи. Загальні вимоги до виконання" встановлює види і типи схем виробів всіх галузей промисловості і поділяє схеми на електричні, пневматичні і кінематичні. Нас цікавлять електричні схеми і в деякій мірі пневматичні і кінематичні. Відповідно до ГОСТ 2.701-84 залежно від призначення електричні схеми поділяють на такі: структурні, функціональні, принципові (повні), з'єднань (монтажні), розташування і деякі інші. Далі будуть розглядатися в основному принципові схеми і іноді структурні.
Структурні схеми визначають основні функціональні частини виробу (установки), їх призначення та взаємозв'язку. Структурні схеми розробляють при проектуванні виробів. Вони передують розробці схем інших типів; користуються структурними схемами для загального ознайомлення з виробом.
Функціональні схеми дозволяють зрозуміти певні процеси, що протікають в окремих функціональних колах виробу або у виробі в цілому. Вони служать для більш поглибленого ознайомлення з електричним обладнанням. Функціональними схемами користуються для вивчення принципів роботи установки при її налагодження, контроль і ремонті.
На принциповій (повної) схемою показують всі елементи, що входять в установку, зв'язку між ними; схема дає детальне уявлення про роботу установки. Елементом схеми називається складова частина її, яка не може бути розділена на інші частини, що мають самостійне функціональне значення (резистор, конденсатор, трансформатор і т. Д.). Принциповими схемами користуються для вивчення принципів роботи електроустановки, при її налагодження, контроль і ремонті. Ці схеми служать підставою для розробки інших конструкторських документів, наприклад схем з'єднань (монтажних) і креслень.
Схемами з'єднань (монтажними) користуються при монтажі електротехнічних виробів, коли необхідно точно знати, як розмістити все обладнання, як прокласти і підключити дроти, джгути, кабелі, а також місця їх приєднання.
Познайомимося докладніше з загальними правилами виконання принципових схем. На принциповій схемі показують умовними графічними позначеннями всі електричні елементи (додаток 3) електроустановки, а також всі електричні зв'язки між ними. Зв'язки по можливості зображують прямими лініями з найменшим числом перетинів. Лінії зв'язку повинні бути, як правило, показані повністю, обривати їх допускається лише в схемах дуже великого розміру.
Стосовно до електровозів розрізняють наступні принципові схеми:
тягових силових ланцюгів, які містять пристрої, призначені для реалізації тягової потужності; в ці ланцюги входять тягові електричні двигуни, пусковий обладнання, силова комутаційна апаратура, різні реле і т. д .;
електричних ланцюгів управління, до яких відносяться ланцюга управління електричними апаратами, сигналізації, автоматики та ін .;
допоміжних ланцюгів, в які входять допоміжні машини і пристрої опалення, т. е. обладнання, призначене для забезпечення власних потреб електричного рухомого складу.
За виконання принципові схеми можуть бути суміщеними і рознесеними.
Мал. 7. Схема, виконана рознесеним способом
У рознесених схемах контакти і обмотки всіх апаратів, машин і приладів, показаних в конкретній схемі, зображені окремо і з'єднані один з одним в послідовності, відповідної проходженню струму. На схемах з рознесеним зображенням все елементи одного і того ж апарату повинні мати однакове позначення.
Наприклад, на рис. 7 дана спрощена принципова схема управління швидкодіючим вимикачем БВ силового ланцюга електровоза постійного струму (призначення і принцип роботи БВ будуть розглянуті в розділі 4, а дія цього ланцюга - в розділі 7).
Всі елементи, що належать БВ, мають однакове позначення: 51-1. На рис. 7 зображені контакти апарату, що відносяться тільки до ланцюга управління, а силові контакти БВ зазвичай показують на схемі тягових силових ланцюгів. Розташування контактів і котушок в схемі обумовлено електричними з'єднаннями з елементами інших апаратів, наприклад диференціального реле (див. С. 133), позначеного 52-1. Неважко помітити, що елементи диференціального реле показані в схемі рознесеними. Кнопкові вимикачі з пояснювальними написами Повернення БВ і БВ служать для включення цього апарату, але не є його складовою частиною. Вони розташовуються на пульті управління машиніста і кожна пара має свій номер 81-1 і 82-2.
Електровози конструктивно виконані в двох і більш секціях і остання відділена межею цифра показує, в який з них розташоване обладнання. Як випливає з умовних позначень швидкодіючого вимикача і диференціального реле, апарати перебувають в першій секції електровоза по одному на одиницю електрорухомого складу, а управління ними здійснюється з кабін машиніста, обладнаних кнопковими вимикачами 81-1 (82-2) і контролерами 95-1 (96 -2), мова про які піде в главі 7.
Рознесеним способом допускається викреслювати як всю схему, так і її окремі частини. Окремі ланцюга повинні бути розташовані одна під інший і утворювати паралельні рядки (рядковий спосіб виконання рознесеною схеми). Допускається розташовувати рядки на схемі і вертикально. При виконанні схеми рядковим способом рекомендується паралельні рядки нумерувати. На рис. 7 кожен рядок має свій номер: К62, К50, 47 і т. Д.
Для правильного читання схеми нумерують і окремі ділянки проводів. Так, на одній з рядків малюнка є наступні елементи з номерами: провід та контакт 47 головного валу 95-1, провід Н130, кнопкові вимикачі 81-1 (Повернення БВ і БВ), міжсекційних роз'єм, дріт К50, кнопкові вимикачі 82-2, провід Н131, провід і контакт 47 головного валу 96-2.
Кожен елемент, що входить в схему, має буквено-цифрове позначення. Таке позначення є скорочене умовне найменування як окремого елемента, так і пристрої в цілому. Відповідно до ГОСТ 2.710-81 "Позначення буквено-цифрові в електричних схемах" встановлені літерні коди найбільш поширених видів елементів: С - конденсатори; L - котушки індуктивності, дроселі; G - генератори, джерела живлення; М - двигуни; Т - трансформатори, автотрансформатори; Р - прилади засоби вимірювальної техніки; V - прилади напівпровідникові; К - реле, контактори і т. Д.
Для уточнення призначення деяких елементів рекомендуються позначення, що складаються з поєднання кількох літер. Так, трансформатор струму позначається ТА, трансформатор напруги - TV, діод - VD, тиристор - VS, реле напруги - KV, вимірювальні прилади амперметр, вольтметр, ватметр - відповідно PA, PV, PW.
Цифри, як правило, необхідні для позначення одного з декількох однотипних елементів, наявних у схемі; їх ставлять за літерним позначенням (наприклад, Rl, R2. Ml, М2.).
До введення ГОСТ 2.710-81 в електричних схемах електровозів застосовували інші буквено-цифрові позначення, які до сих пір залишилися в схемах діючих електровозів. До них звикли локомотивні бригади, працівники депо і т. Д. Тому в даній книзі застосовані позначення і по ГОСТ 2.710-81 (в принципових схемах вузлів і пристроїв) і прийняті заводами-виробниками (в схемах конкретних електровозів, як, наприклад, на рис . 7).
Принципові схеми відповідають відключеному положенню вироби. Це дуже важлива умова, так як одні контакти апаратів, якщо обмотки їх знеструмлені, за умовами роботи електровоза повинні бути розімкнуті, а інші замкнуті. Якщо ж струм проходить по обмотках апарату, то розімкнуті контакти, навпаки, будуть замкнені, замкнуті - розімкнуті. Контакти, які замикають ті чи інші електричні ланцюги при проходженні струму по обмотках апаратів, називаються замикаючими. Якщо контакти апаратів при проходженні струму по їх обмоток розмикають електричні ланцюги, їх називають розмикаючими. На схемах контакти зображують в положеннях при відсутності зовнішніх примусових сил, що впливають на рухливі контакти.
Мал. 8. Схема електропостачання електрифікованої залізниці постійного струму
Перш за все визначають шляхи проходження струму, встановлюють, як при цьому працюють машини і апарати, що входять в ланцюг. Відправною точкою при визначенні шляхів струму в схемах установок постійного струму найчастіше служить позитивний полюс джерела живлення, а кінцевою - його негативний полюс. В установках змінного струму початком ланцюга зазвичай вважають одну з фаз мережі живлення, а кінцем - будь-яку іншу фазу або нульовий провід.
Повернемося до рис. 2, на якому показані основні споруди та обладнання, що забезпечують електропостачання електрифікованої дороги. Виготовлення такого малюнка пов'язане з багатьма незручностями: складністю зображення, труднощами розміщення окремих елементів і т. П. Крім того, в даному випадку не вирішена головна задача - наочно показати шлях струму від тягової підстанції до споживача (електровозу) і назад до підстанції.
Використовуючи відповідні умовні графічні позначення, можна той же малюнок показати у вигляді структурної схеми (рис. 8). Схема дає наочне уявлення про електричних зв'язках і обладнанні системи електропостачання електрифікованої залізниці постійного струму. При цьому на рис. 8, а дані повні назви елементів, показаних на рис. 2, для більш чіткого розуміння їх умовних графічних зображень. На рис. 8, б застосовані умовні позначення елементів відповідно до ГОСТ 2.710-81.
Мал. 9. Спрощена силова схема електровоза постійного струму
Мал. 10. Спрощена силова схема електровоза змінного струму
Принципові схеми виконують в багатолінійні і однолінійному зображеннях (див. Додаток 3). При багатолінійні способі кожну ланцюг однієї і тієї ж системи зображують окремою лінією (див. Рис. 8, а), а елементи апаратів в їх умовному зображенні дають окремо для кожного ланцюга (фази). У разі однолинейного способу все ланцюга однієї і тієї ж системи (наприклад, три фази трифазного ланцюга) зображують однією лінією (див. Рис. 8, б), все три ножа вимикача або роз'єднувача та багатофазну лінію зв'язку позначають однією лінією. Число поперечних рисок на лініях електричного зв'язку однолінійної схеми вказує число фаз.
Найпростіше зображення силового ланцюга електровоза постійного струму наведено на рис. 9, електровози змінного струму - на рис. 10. Ці дуже спрощені схеми силових ланцюгів виконані з використанням умовних графічних (див. Додаток 3) і літерних позначень, передбачених відповідними стандартами.
Для визначення шляхів проходження струму в силових ланцюгах електровозів за відправну приймають точку дотику струмоприймача і контактного проводу. Це справедливо для електровозів постійного і змінного струму. Однак які апарати в силовому ланцюзі будуть спрацьовувати при проходженні струму і до чого це призведе, не можна сказати, не знаючи призначення і влаштування цих апаратів.
Засоби для миття