Функциональные электрические схемы широко используются при проектировании различных электротехнических устройств и систем. Они позволяют наглядно представить работу отдельных функциональных узлов и всего устройства в целом.
Определение и назначение функциональных электрических схем
Функциональная электрическая схема предназначена для пояснения процессов, протекающих в функциональных цепях устройства или системы. На таких схемах изображают:
- функциональные части устройства (элементы, узлы, группы)
- связи между этими частями
Графическое построение функциональных электрических схем должно наглядно отражать последовательность функциональных процессов. Расположение элементов может не соответствовать их реальному местоположению в устройстве.
Основные задачи функциональных электрических схем:
- Объяснить принцип работы устройства или отдельных функциональных узлов
- Показать взаимодействие между различными частями устройства
- Продемонстрировать функционирование системы в разных режимах
Такие схемы активно применяются:
- При обучении и изучении принципов работы электрооборудования
- В процессе наладки и диагностики неисправностей
- При проектировании новых устройств и модернизации существующих
Требования ГОСТ по оформлению функциональных электрических схем
Схемы электрические принципиальные функциональные должны оформляться в соответствии с требованиями ГОСТ:
ГОСТ 2.702-2011 «Правила выполнения электрических схем» устанавливает общие требования к выполнению схем различных видов, в том числе и функциональных.
В частности, в стандарте оговариваются такие моменты:
- применение условных графических обозначений элементов;
- правила изображения элементов и их соединений;
- требования к расположению и компоновке схем;
- нанесение пояснительных надписей и технических характеристик.
Кроме того, существуют отраслевые стандарты, детализирующие требования применительно к конкретным видам электрооборудования и систем.
Например, при разработке функциональных схем цифровой вычислительной техники следует руководствоваться ГОСТ 2.708-81.
Условные графические обозначения на функциональных электрических схемах
Для изображения элементов и функциональных частей устройств на схемах используются стандартизированные условно-графические обозначения (УГО). Они устанавливаются рядом нормативных документов:
- ГОСТ 2.710-81 (общие правила)
- ГОСТ 2.721-74 (электровакуумные и газоразрядные приборы)
- ГОСТ 2.728-74 (резисторы, конденсаторы)
- ГОСТ 2.759-82 (электротехнические устройства)
При отсутствии стандартизированного УГО допускается разрабатывать оригинальные условные изображения элементов и функциональных групп. В этом случае их следует пояснять соответствующими надписями.
Особенности графического построения функциональных электрических схем
При разработке функциональных схем важно грамотно выстроить графическое изображение, чтобы максимально наглядно продемонстрировать работу системы.
Основные требования к построению:
- Элементы располагаются таким образом, чтобы наглядно отобразить последовательность функциональных процессов;
- Схемы могут строиться как в однолинейном, так и в многолинейном варианте в зависимости от сложности устройства;
- Допускается применять различную толщину линий для обозначения разных цепей (не более трех размеров);
- Для связанных функциональных групп можно использовать линии механической связи.
Преимущества и недостатки функциональных электрических схем
К достоинствам функциональных схем можно отнести:
- Наглядность и доступность для понимания принципов работы системы
- Возможность детально раскрыть процессы в отдельных функциональных узлах
- Простота ориентирования при эксплуатации и ремонте оборудования
В качестве недостатков можно указать:
- Большая трудоемкость разработки по сравнению со структурными схемами
- Значительные габариты и сложность восприятия для очень больших многофункциональных систем
Рекомендации по практическому применению функциональных электрических схем
Для получения максимальной пользы от функциональных схем рекомендуется:
- Сопровождать схемы детальными пояснениями и комментариями в текстовом виде
- Давать наименования функциональным узлам и соединениям между ними
- Использовать разнообразные приемы графического выделения отдельных цепей и элементов
Кроме того, для сложных многофункциональных систем имеет смысл разрабатывать серию упрощенных функциональных схем, раскрывающих работу отдельных подсистем и режимов.
Тенденции и перспективы развития функциональных электрических схем
С развитием систем автоматизированного проектирования (САПР) функциональные схемы могут:
- Разрабатываться в интерактивном режиме с возможностью 3D-визуализации;
- Дополняться ссылками на конструкторскую и технологическую документацию;
- Использоваться как исходные данные для математического моделирования и прочностных расчетов.
Это повысит их полезность на всех этапах жизненного цикла изделий - от проектирования до утилизации.
Программные средства разработки функциональных электрических схем
Создание функциональных схем может выполняться с использованием специализированных программных продуктов:
- Системы автоматизированного проектирования (Autodesk AutoCAD, КОМПАС и др.)
- Отраслевые редакторы схем (Elcad, E3.Series, Visio и др.)
- Универсальные векторные графические пакеты (CorelDRAW, Adobe Illustrator, Inkscape)
Их применение дает ряд преимуществ:
- Большая скорость и удобство редактирования схем
- Обширные библиотеки условных графических обозначений
- Возможность экспорта и импорта в различные форматы данных
- Автоматизация оформления в соответствии со стандартами
Проблемы и ошибки при разработке функциональных схем
Наиболее типичными проблемами при создании функциональных электрических схем являются:
- Неправильный выбор степени детализации схемы
- Отсутствие связности и логической последовательности изображения процессов
- Перегруженность схемы излишними элементами
- Несоответствие принятых условных обозначений стандартам
Для решения этих проблем рекомендуется привлекать опытных специалистов-схемотехников и проверять соответствие схем стандартам.
