O schema electrica reprezinta grafic, prin semnele conventionale si
notatiile corespunzatoare, inlantuirea normala dintre diferitele elemente
ale unei instalatii electrice (cum sunt aparatele electrice sau parti ale
acestora, diverse traductoare si masini electrice, etc) cu ajutorul carora
să se poate realiza intregul complex de deservire al instalatiei respective
(montarea, exploatarea, intretinerea, reglarea si depanarea).
Planurile şi sectiunile prin cladiri, incaperi, etc in care sunt
amplasate instalatiile electrice (diverse aparataje, tablouri electrice,
etc) trebuie sa fie executate conform standardelor in vigoare pentru
desenele in constructii. Diversele piese metalice de fixare si montaj,
unele constructii metalice si detaliile lor pentru tablourile electrice,
sistemele de sustinere a barelor de curent etc, se deseneaza conform cu
standardele pentru constructii de masinii.
In ceea ce priveste schemele electrice ele trebuie sa reprezinte un
limbaj comun pentru proiectant, monteur, operatorul de exploatare si
intretinere, cat si pentru operatorul reglor si cel depanator.
Dupa scopul urmarit schemele electrice se impart in 3 grupe mari:
- scheme explicative care la randul lor pot fi:
scheme funtionale (uneori denumite structurale);
scheme de circuite;
scheme echivalente.
- scheme de conexiuni care la randul lor se subimpart in:
scheme de conexiuni exterioare;
scheme de conexiuni interioare;
scheme de conexiuni la bornre.
- scheme de amplasare in care, de regula, se arata amplasarea elementelor
instalatiilor electrice in cadrul unor elemente de alt tip (de
constructie, tehnologice, etc).
1. Schemele explicative – permit, de regula, o intelegere in mare"
sau in detaliu (depinde ce se urmareste) a functionarii unei
instalatii electrice sau se realizeaza in scopul efectuarii unor
calcule de proiectare a instalatiei.
Schema functionala, de regula, reda printr-o reperezentare grafica
cat mai simpla, principiul de functionare al unei instalatii electrice.
Astfel in fig 3.1 este prezentata schema functionala pentru sistemul de
reglare a turatiei unui motor de c.c. Ea cuprinde elementele de baza ale
unei instalatii de baza automatizata sintetizate prin blocuri distincte cu
legaturile lor functionale, din care se intelege principiul de functionare
al ansamblului dat. Elementele de functionare se prezinta sub forma unor
figuri geometrice (patrate, dreptunghiuri, cercuri, - vezi paragraful
1.2.2.) notate literal. Pentru a executa citirea schemei functionale
(denumita uneori schema structurala, iar daca este mai simplificata i se
spune schema bloc) este necesar sa se identifice fiecare element al schemei
ceea ce se face cel mai adesea utilizand lista (blocurilor) precizata in
desen (acest lucru nu este facut in fig 3.1). Apoi, trebuie sa se
stabileasca de unde" trebuie inceputa citirea schemei ceea ce se face, de
regula, prin citirea denumirii instalatiei si scopul acesteia. Schema din
fig 3.1 are titlul Reglarea automata a vitezei unui motor de c.c. cu
excitatie separata, alimentat la un convertor cu tiristoare". Scopul
schemei este deci acela al reglajului de viteza la un motor cu excitatie
separata. Cum urmeaza sa se realizeze aceasta? Cu ajutorul unui convertor
comandabil ( cu tiristoare).
Urmarind apoi lista elementelor si interactiunea dintre ele reprezentata
prin sageti se ajunge la concluzia ca citirea" schemei trebuie sa inceapa
de la rezistorul R utilizat in montaj potentiometric (alimentat intre + si
– unei surse si o tensiune culeasa cu ajutorul cursorului); il reprezinta
de fapt dispozitivul de prescriere a turatiei sub forma unui semnal de
tensiune botezat n". Acest semnal ajunge la dispozitivul de comparatie –
sumatorul 1 – care il compara cu semnalul turatiei reale (semnal de reactie
inversa) provenit de la tahogeneratorul TG. Semnalul rezultat este trimis
spre regulatorul de turatie A1, care il prelucreaza dupa o anumita lege
interna a regulatorului si se emite in continuare un semnal de curent
rotoric prescris ia (dar semnalul este tot de tensiune). Acesta este
comparat cu cel de – al doilea dispozitiv de comparatie – sumatorul 2 – cu
un curent rotoric real ia, provenit de la traductorul de curent TC (de
regula de forma unui sunt, care la bornele sale de şunt produce un semnal
de tensiune). Semnalul rezultat din sumatorul 2 este aplicat regulatorului
de curent(se regleaza turatia motorului dar nici curentul rotoric nu poate
depasi o anumita valoare si apoi regland curentul rotoric se regleaza de
fapt cuplul electromagnetic al motorului M=kΦIa, care pentru Φ=ct este
M=cIa si care echilibreaza deci Mr la o anumita turatie a motorului), care
la randul sau il prelucreaza dupa legea ce ii este stabilita. Semnalul de
iesire ajunge in final la blocul A3, care este un generator de impulsuri;
el stabileste de fapt un unghi α convenabil de intarzaiere la aprinderea
tiristoarelor redreserolui (convertorului) comandabil U alimentat de la o
retea trifazata. Acesta reprezinta sursa de c.c a motorului si deci cu el
se realizeaza modificarea (acum se poate spune reglarea") turatiei
motorului de c.c. M; acesta din urma este legat mecanic cu tahogeneratorul
TG (care de regula este un mic generator de c.c. cu magneti permanenti)
care este defapt traductorul de turatie (traduce marimea mecanica a
turatiei intr-un semnal electric, in acest caz de tensiune).
In figura 3.3 a este data schema echivalenta a unor rezistoare montate in
triunghi prin conexiunea lor in stea sau invers (transfigurarea stea-
triunghi), iar in fig 3.3.b. este data schema echivalenta a unei bobine
reprezentate printr-un rezistor ideal si o inductivitate ideala inseriate
intre ele.
2. Schemele de conexiuni – sunt de regula, destinate executiei si
verificarii conexiunilor la o instalatie electrica.
Schemele de conexiuni exterioare redau legaturile dintre diferitele
parti mai mari ale unei instalatii electrice cum sunt: tablouri electrice,
tablouri de comanda, motoare electrice, unele aparate electrice amplasate
pe elemente tehnologice (conducte, vase, coloane, etc).
Schemele de conexiuni interioare – reproduc grafic legaturile interne
dintre aparatele dispuse in interiorul" unui subansamblu al instalatiei
electrice cum sunt: panou de comanda, dulap de actionare, etc, astfel in
fig 3.4.b. se redeau conexiunile intre sigurantele fuzibile f1, f,2 f,3 si
contactorul K1; sunt precizate deasemenea clemele de sir X1, X2 si X3 care
fac legatura cu exteriorul panoului A1 (este defapt panoul A1 din fig
3.4.a.). In schemele interioare mai simple se reprezinta prin linii chiar
legaturile dintre diversele borne ale aparatelor dar si in cazul schemelor
mai complexe la bornele aparatelor se mentioneaza numai unde duce
legatura". Astfel, la borna 2 a sigurantei fuzibile f3 sunt prevazute 2
plecari: una la contactorul K1 borna O, iar cealalata tot la contactorul
K1, borna T. Desigur la bornele O si T ale contactorului K1 se regasesc
legaturile care provin de la siguranta fuzibila F3 borna 2.
Schema de conexiuni la borne – reprezinta bornele de circuit si
conductoarele conectate la acestea, fiind precizate de unde vin" acestea.
Astfel in figura 3.4.c. este redata schema de conexiuni la bornele
sigurantei fuzibile F1.
Schemele electrice se mai clasifica si dupa metoda de reprezentare a
acestora. Astfel avem:
1. Dupa numarul de conductoare si aparate similare reprezentate prin
acelas semn conventional sunt schemele monofilare, respectiv
multifilare; reprezentarea monofilara se foloseste mai ales pentru
compactarea" schemelor trifazate – elementul multiplu este taiat" in
schema cu 2 sau 3 linii oblice; in fig 3.5.a. si b sunt redate
variantele monofilare si multifilare (trifilare) pentru circuitul de
forta al unui (MA);
2. Dupa dispunerea relativa a semnelor conventionale corespunzatoare unui
anumit aparat exista reprezentarea asamblata, semiasamblata si
desfasurata;
3. Dupa corespondenta dintre pozitiile relative ale semnalelor
convetionale de pe schema si dispunerea fizica a aparatelor in
instalatie se obtine reprezentarea topografica.
In fig 3.6.a. este prezentata o reprezentare asamblata pentru
circuitul de forta al unui (MA). Aceasta reprezentare consta in
desemnarea grupata a tuturor elementelor componente (necesare in schema)
ale unui aparat si eventual cuprinderea lor in blocuri realizate prin
linii punctate. Astfel in fig 3.6.a. se prezinta grupat toate elementele
contactorului K1 si a releului termic trifazat F4. Reprezentarea
asamblata este posibila numai schemelor mai simple.
La o reprezentare semiasamblata – fig 3.6.b. – elementele aparatelor
sunt dispersate in schema dar se mentioneaza legaturile lor mecanice (prin
linii punctate – se recomanda sa nu se intersecteze intre ele). La scheme
complexe insa se produce intersectarea liniilor de legatura mecanica" cu
liniile de legatura electrica ceea ce reduce claritatea schemelor. La o
reprezentare desfasurata – 3.6.c. – figurarea elementelor ale aceluiasi
aparat se face dispersat in zone diferite ale desenului urmarindu-se in
primul rand o logica a diverselor circuite din schema si o intelegere cat
mai usoara a functionarii intregii scheme. Pentru recunoasterea elementelor
unui aparat, ori care ele se noteaza in schema toate cu acelasi simbol
literar numeric.
3. SEMNELE CONVENTIONALE SI SIMBOLIZAREA
LITERAL NUMERICA
Tot echipamentul electric se reprezintă în diverse tipuri de scheme
prin semne conventionale puse în acord cu recomandările Comisiei
Electrotehnice Internationale (C.I.E.) si care sunt aplicate într-un mare
numar de tari puternic industrializate fapt care permite ca proiectele
executate in diverse tari sa fie usor descifrate" in toata lumea.
Racordarea tarii noastre la normele internationale, din acest punct de
vedere, nu poate fi deci decat profitabila. Simbolurile grafice sunt redate
in tabelul 3.1.
Utilizarea unei simbolizari literal numerice unitare are ca scop
evident acela al uniformizari diverselor documentatii tehnice mai ales in
cazul proiectelor de executiei. Simbolizarea adaptata este deasemenea
racordata la recomandarile C.E.I. Literele reper utilizate pentru
simbolizarile literale sunt date in tabelul 3.2.
Dar orice element din schema (deci orice simbol grafic din schema)
isi are marca" sa reprezentata prin reperul de identificare al
elementului, care in cazul cel mai general este format din 4 blocuri ce
ofera informatiile absolut complete asupra elementului dat. Schema generala
pentru un reper de identificare este data in fig 3.7.
Fiecare bloc al reperului de identificare este precedat printr-un
separator" (un semn distinctiv) specific blocului:
- pentru blocul 1 este semnul egal =" ;
- pentru blocul 2 este semnul plus +" ;
- pentru blocul 3 este semnul minus - ;
- pentru blocul 4 este semnul 2 puncte : ".
Blocul 1 ofera informatii asupra unităţii constructive sau functionale
in care este integrat elementul separat;
blocul 2 ofera pozitia fizica ocupata in cadrul unui ansamblu sau
subansamblu; blocul 3 este format din 3 subblocuri: 3A, arata din ce
categorie face parte elementul; 3B, arata care este numarul său de ordine
in cadrul categoriei respective; 3C, arata functia pe care o indeplineste
elementul in schema; blocul 4 reprezinta de fapt codul de marcare al
bornei. Toate aceste elemente sunt sintetizate in tabelul 3.3 in care se
prezinta de fapt structura pe blocuri a unui reper de identificare.
De exemplu, un reper de identificare complet poate aparea astfel:
= SO16 + 3A2 – Q1 : 2.
(3.1)
Descifrarea" reperului poate fi luata de la dreapta la stanga – este
deci vorba de borna 2 (informatia blocului 4) a intrerupatorului Q1
(informatia blocului 3 : 3A – categoria intrerupatoare – Q ; 3B numarul de
ordine – 1; 3C – functia – nu este precizata ), din subansamblul A2 a
ansamblului 3 (informatia blocului 2) din sala SO16 (informatia blocului
1).
La majoritatea schemelor este suficienta numai o parte din informatia
ce se cuprinde intr-un reper de indentificare intreg. De altfel acest lucru
apare si la indentificatorul din (3.1): lipseste blocul 3C ( s-a considerat
nesemnificativa precizarea functiei elementului respectiv) si chiar se
recomanda folosirea reperelor de identificare de extindere minima, care
insa sa ofere toate informatiile strict necesare.
In legatura cu blocul 3 al unui reper de identificare sunt necesare
unele precizari.
Elementele ce intervin in schemele electrice se grupeaza in 23 de
categorii, iar fiecare categorie este notata printr-o litera reper din
alfabetul latin (vezi tabelul 3.2). Aceste litere reprezinta codul
categoriei si se refera la blocul 3A. Distinctia intre mai multe elemente
din aceeasi categorie (vezi exemplu, distinctia dintre mai multe
contactoare pentru care avem codul categoriei litera K) se face printr-un
numar de ordine care reprezinta blocul 3B din reperul de identificare.
Astfel, in fig. 3.6 se identifica F1, F2, F3 sigurantele fuzibile numarul
1, 2 respectiv 3, iar prin F4 se identifica releul termic; este interesant
de observat ca in acest exemplu toate elementele mentionate poarta acelasi
cod de categorie: litera F, care conform cu tabelul 3.2 se refera la
dispozitivele de protectie" iar distinctia dintre sigurantele fuzibile si
releul termic se face prin simbolul grafic (vezi tabelul 3.1) langa care
este atasat repreul de identificare.
Blocul 3C codifica functia pe care o are elementul respectiv in
cadrul schemei. Acest cod poate fi format arbitrar, dar el trebuie sa
inceapa cu o litera urmata eventual de alta combinatie de litere si cifre
(precizate intr-o legenda la schema). Cel mai adesea se precizeaza (daca
este cazul) numai functia generala printr-o litera majuscula conform cu
tabelul 3.4.
De exemplu prin K1M – reprezentam contactorul (litera K – tabelul
3.2) principal (litera M – tabelul 3.4) nr. 1 (cifra 1 dispusa dupa litera
K); tot la fel prin K1T reprezentă releul de timp nr. 1 etc.
In schemele relativ simple este suficienta indicarea categoriei
(blocului 3A) si a numarului de ordine (blocul 3B), uneori se precizeaza si
functia (blocului 3C), iar celelalte blocuri pot lipsi. La schemele de
conexiuni nu poate lipsi insa blocul 4 pentru ca trebuie precizate bornele
– de exemplu K1M : 2 (borna 2 a contactorului principal numarul 1). La
schemele instalatiilor electrice foarte complexe trebuie sa apara blocul 2
(informatia privind amplasarea) si eventual chiar si blocul 1 (informatia
privind nivelul superior).
Unele documentatii mai vechi sunt intocmite dupa vechiul sistem de
simbolizare in schemele electrice si pentru reperarea mai usoara a
simbolisticii noi in raport cu cea veche in tabelul 3.5 se dau comparatiile
respective, iar in figura 3.8 este redata schema desfasurata pentru
pornirea Y/D a unui (MA) in simbolistica veche si cea noua.
ÎNTREBĂRI DE VERIFICARE.
1.- Ce se poate înţelege, în general, printr-o schemă electrică
?
2.- Cum se execută desenele pentru planurile clădirilor, terenurilor,
etc, resptiv desenele pentru diversele elemente de montaj de tip
metalic necesare pentru execuţia instalţiilor electrice de forţă. ?
3.- Detaliaţi toate tipurile de scheme electrice folosite la execuţia
instalaţiilor electrice, în general, respec-
la execuţia celor de forţă.
4.- Ce reprezintă schemele explicative şi de ce li se mai
spune scheme structurale sau scheme bloc.?
5.- Sa se dea un exemplu de schemă explicativă cu
toateexplicaţiile corespunzătoare.
6.- Ce se înţelege printr-o schemă de circuit şi cum se
poate prezenta aceasta printr-un exemplu.
7.- Ce se înţelege printr-o schemă echivalentă, care este
rolul acesteia şi cum poate prezentată printr-un exemplu.
8.- Ce reprezintă schemele de conexiuni, de câte variante
pot fi şi cum se justifică folosirea acestora ?
9.- Sa se dea un exemplu un exemplu de schemeă de conexiuni
de interior sau de exterior.
10.- Dar schema de conexiuni la borne ce reprezintă ? Să se
prezinte un exemplu. La ce ajută o astfel de schemă ?
11.- La ce folosesc simbolurile grafice şi semnificaţiile
literal-numerice ?
12.- Ce reprezintă reperul de identificare al unui element
şi ce structură are ? Să se prezinte un exemplu de reper de
identificare în varianta cea mai complexă şi eventual într-o variantă
mai simplificată.
13.- Care sunt literele pricipale pentru identificare
funcţiei generale ? Daţi 5…6 exemple.
14.- Puteţi face o distincţie între o documentaţie de tip
vechi, în raport cu o documentaţie de tip nou ?
Prezentaţi câteva aspecte esenţiale de deosebire.
15.- Încercaţi să reţineti simbolurile (grafice şi
literale) cele mai importante (prezentaţi-vă circa 15…20) de simboluri
şi notaţii din cele mai principale.
-----------------------
Schema de circuit – fig 3.2 – reprezinta prin semne conventionale
toate circuitele unei instalatii si permite o intelegere in detaliu a
functionarii acesteia. In figura 3.2 este reprezentat circuitul trifazat al
unui motor asincron trifazat cu rotorul in s.c. protejat la scurtcircuit cu
sigurante fuzibile F1, F2, F3 . Conectarea la retea se face cu ajutorul
contactorului K1 a carui bobina este comandata cu butonul de comanda S1
sunt precizate bornele elementelor din schema si aratate legaturile dintre
ele.
Schema echivalenta a unui circuit sau a unui element de circuit
reprezinta o modificare convenabila a legaturilor electrice si magnetice
ale elementului respectiv, cu conservarea marimilor sale de intrare si
iesire, astfel incat calculul circuitului sa fie mai usor.
Tot la fel din teoria masinilor electrice se cunosc schemele electrice
echivalente ale unui transformator electric sau motor asincron.
Astfel schema din fig 3.4.a. prezinta conexiunile exerioare realizate intre
tabloul A1 si reteaua de alimentare ( L1, L2, L3) motorul M1 respectiv
butonul de comanda S1. Legaturile exterioare respective se realizeaza aici,
prin cablurile trifazate W1,W2, respectiv prin cablul bifilar W3.