Grafički simboli u crtežima i shemama

Simbol kao dogovoreni znak

Električna shema nije slika ormarića. Na njoj se ne vidi kako relej izgleda, koliko je širok ni koje je boje, nego samo što radi: ima svitak i kontakte, uklapa ili isklapa, pretvara ili štiti. Za to služe grafički simboli. Zbirka simbola za elektrotehničke dokumente vodi se u normi IEC 60617, koja se danas održava kao baza podataka simbola; pravila za izradu samih dokumenata, u koje se simboli ugrađuju, daje IEC 61082. Primjenjuje se važeće izdanje.

Simbol je uvijek samo jedan od tri podatka o elementu. Uz njega se na shemi piše referentna oznaka (npr. -K1, jedinica 7.1) i oznake priključaka (A1, A2, 13, 14). Tek sva tri zajedno omogućuju da se iz sheme ožiči ormar: simbol kaže što je element, oznaka koji je to element, a priključci kamo idu vodiči.

Većina simbola sastavljena je od manjeg broja osnovnih znakova. Kontakt je uvijek isti, a vrsta pogona dodaje se kao kvalifikacijski znak: ručno tipkalo, zakretna ručica, položajni pogon, pogon blizinom, toplinski ili elektromagnetski okidač. Tko razumije sastavne dijelove, pročitat će i simbol koji nikad prije nije vidio. Simboli se smiju povećavati i smanjivati proporcionalno te zakretati i zrcaliti, ali samo ako se time ne mijenja značenje — na primjer, strelice koje pokazuju smjer toka ne smiju promijeniti smisao.

U EDA alatima simboli se slažu na mrežu (raster) tako da njihovi priključci padnu točno na čvorove mreže. Tada se vod koji se crta od priključka do priključka stvarno spaja, a alat iz spojeva automatski gradi popis vodova i stezaljki. Simbol nacrtan „od oka”, izvan mreže, na ispisu može izgledati spojeno, a u bazi podataka projekta biti nespojen.

Kontakti: radni, mirni i preklopni

Kontakt je osnovni element svake upravljačke sheme. Razlikuju se tri vrste, a svaka se crta uvijek u mirnom položaju — onom u kojem je element bez napona i bez ikakvog vanjskog djelovanja.

• Radni kontakt (NO, zatvarač) u mirnom je položaju otvoren; zatvara se kad se relej uključi ili tipkalo pritisne. Na slici je pokretni dio nagnut i ne dodiruje nepomični.
• Mirni kontakt (NC, otvarač) u mirnom je položaju zatvoren; otvara se pri djelovanju. Nepomični dio ima kratku poprečnu crtu na koju naliježe pokretni dio.
• Preklopni kontakt ima zajednički priključak i dva nepomična: u mirnom položaju spojen je s mirnim, a pri djelovanju prelazi na radni. Na priključcima releja označava se npr. 11 (zajednički), 12 (mirni) i 14 (radni).

Oznake NO i NC dolaze od engleskih naziva normally open i normally closed, a u domaćoj praksi uobičajeni su nazivi zatvarač i otvarač. „Normalno” ovdje znači mirni položaj simbola, a ne stanje u kojem se uređaj najčešće nalazi u pogonu. Granična sklopka -S1 osi PS-1 najveći je dio vremena nepritisnuta i njezin je mirni kontakt zatvoren; kad klizač dođe na kraj hoda, kontakt se otvara i upravljač -A1 gubi signal na ulazu. Tako i prekid kabela -W4 izgleda kao dosegnut krajnji položaj — os se zaustavlja, što je sigurnije od stanja u kojem bi prekinuti kabel ostao nezamijećen.

Vrste pogona: tipkala, sklopke, granične sklopke i senzori

Isti kontakt može se aktivirati na različite načine, a način aktiviranja crta se kao pogonski znak spojen s pokretnim dijelom kontakta iscrtkanom crtom (mehanička veza). Iscrtkana crta ne nosi struju — ona samo kaže da se dijelovi gibaju zajedno.

Za zaustavljanje u nuždi i za sigurnosne položajne sklopke koriste se kontakti s prisilnim (pozitivnim) otvaranjem: pokretni dio mehanički razdvaja kontakte i kad bi se oni zavarili. Simbol takvog kontakta nosi dodatni kvalifikacijski znak (strelicu u krugu), a na shemi je to važan podatak za svakoga tko uređaj zamjenjuje: zamjenski uređaj mora imati istu osobinu.

Elektronički senzor, kao -B1, na shemi se često crta kao pravokutnik s rombom i s tri priključka — dva za napajanje (+24 V i M) i jedan za izlazni signal. Izlaz PNP znači da senzor pri djelovanju spaja izlaz na +24 V, pa se spaja na ulaz upravljača koji očekuje pozitivni signal. Na shemi se uz simbol piše vrsta izlaza (PNP ili NPN) i funkcija (NO ili NC), jer se izvana isti senzori ne razlikuju.

Svici, sklopni i zaštitni uređaji, izvori i trošila

Druga velika skupina simbola prikazuje uređaje koji troše, pretvaraju, uklapaju ili štite energiju. Na slici 7.4 prikazani su simboli koji se pojavljuju u shemama PS-1.

• Svitak releja ili kontaktora crta se kao pravokutnik s priključcima A1 i A2. Kontakti tog releja crtaju se odvojeno, na mjestima u shemi gdje djeluju, a povezuje ih ista referentna oznaka (-K1). Za posebne svitke (s kašnjenjem pri uklapanju ili isklapanju, zadržni) pravokutniku se dodaje kvalifikacijski znak.
• Zaštitni prekidač crta se kao sklopni kontakt s križićem na nepomičnom dijelu; križić znači da uređaj može prekinuti struju kratkog spoja. Uz simbol se piše karakteristika i nazivna struja, npr. C6 A za -Q1.
• Osigurač je uski pravokutnik kroz čiju sredinu prolazi vod; uz njega se piše nazivna struja umetka.
• Motor je krug sa slovom M; uz njega se dodaje vrsta struje i broj faza (npr. M s oznakom 3~ za trofazni izmjenični motor). Koračni motor -M1 crta se istim krugom s kvalifikatorom za koračni motor ili s napomenom, a uz simbol se navodi broj faza, kut koraka 1,8° i nazivna struja iz podataka proizvođača.
• Transformator je prikazan dvjema kružnicama koje se dodiruju ili sijeku, po jedna za svaki namot.
• Napajanje (ispravljač, pretvarač AC/DC) crta se kao kvadrat s dijagonalom; s jedne strane dijagonale je znak izmjenične (~), a s druge istosmjerne struje (=). Uz -G1 piše se 230 V~ / 24 V=, 5 A.
• Signalna žarulja je krug s dijagonalnim križem; uz nju se piše boja, jer boja nosi značenje: zelena za rad, crvena za smetnju ili opasnost.
• Stezaljka je mali krug na vodu; u shemi stezaljki uz nju se piše broj (-X1:3).
• Uzemljenje i zaštitni vodič: opći simbol uzemljenja su tri vodoravne crte koje se smanjuju; zaštitno uzemljenje (PE) ima isti znak u krugu. Zaštitni vodič u instalaciji ima zeleno-žutu izolaciju, a neutralni vodič plavu.

Pravila crtanja

Pravila crtanja služe tome da dva čitatelja s istom shemom dođu do istog zaključka. Neka su propisana normom, a neka su ustaljena dobra praksa koju slijede svi ozbiljni projektanti.

U strujnim shemama s tračnicama pozitivni potencijal (L+) crta se gore, a nulti (M) dolje. Kontakti su u gornjem dijelu staze, a trošila — svici, žarulje, ulazi upravljača — u donjem, uz tračnicu M. Tako se na prvi pogled vidi koji uvjeti moraju biti ispunjeni da bi trošilo dobilo napon. Tekst uz simbole piše se tako da se čita odozdo ili zdesna, a ne naglavačke.

Od simbola do vodiča

Simbol trošila na shemi nosi i podatke iz kojih se određuju vodiči: snagu ili struju, napon i vrstu struje. Iz njih se izračuna radna struja, a zatim odabere presjek vodiča koji tu struju trajno podnosi bez nedopuštenog zagrijavanja. Za struju u istosmjernom krugu vrijedi

I = P / U

a za jednofazno izmjenično trošilo

I = P / (U · cos φ)

gdje je cos φ faktor snage trošila. Uz radnu struju dodaje se rezerva za proširenja ili za vršna opterećenja. Dopuštena trajna struja vodiča ne ovisi samo o presjeku, nego i o načinu polaganja (u kanalu, u snopu, u zraku), temperaturi okoline i broju opterećenih vodiča. Mjerodavne vrijednosti daju norme za niskonaponske instalacije (niz IEC 60364) i proizvođač kabela. Tablica u nastavku služi samo kao orijentacijski primjer za savitljive bakrene vodiče u upravljačkim krugovima i ne zamjenjuje proračun.

Zaštita voda uvijek se usklađuje s presjekom: osigurač ili zaštitni prekidač ne smije imati nazivnu struju veću od one koju vodič koji štiti smije trajno voditi. Zato se na shemi uz -F1 piše nazivna struja, a uz vod koji iza njega slijedi presjek.

Struja trošila i presjek vodiča

Računski prikaz računa radnu struju trošila iz snage i napona, dodaje rezervu i predlaže najmanji presjek iz orijentacijske tablice.

Za zadane vrijednosti — puna izlazna snaga napajanja -G1 od 120 W na 24 V DC — radna struja iznosi 120 / 24 = 5 A, što je upravo nazivna struja napajanja. S rezervom od 25 % dobiva se 6,25 A, pa presjek 0,75 mm² (6 A) više nije dovoljan i predlaže se 1,0 mm² za glavni razvod 24 V od -G1 preko -F1 do razdiobe. Prikaz ujedno upozorava da napajanje od 5 A pri punom opterećenju nema rezerve za proširenje. Pojedinačni izvodi prema senzorima i tipkalima nose tek desetke miliampera i izvode se tanjim vodičima. Na strani 230 V ista snaga daje mnogo manju struju: uz stupanj djelovanja napajanja od oko 0,88 ulazna snaga je oko 136 W, a uz faktor snage 0,6 struja iznosi oko 0,99 A — zato je za -Q1 dovoljan prekidač C6 A i presjek 1,5 mm² koji se na toj strani uobičajeno koristi.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.

Vježbe uz jedinicu

Gradivo ove jedinice priprema za sljedeće vježbe:

• V14 Shema upravljanja strujnim stazama i označavanje · 2 sata