Условные обозначения в электрических схемах
Если для обычного человека восприятие информации происходит при чтении слов и букв, то для слесарей и монтажников их заменяют буквенные, цифровые или графические обозначения. Сложность в том, что пока электрик закончит обучение, устроится на работу, научится чему-то на практике, как появляются новые СНиПы и ГОСТы, согласно которым вносятся коррективы. Поэтому не стоит пытаться выучить всю документацию и сразу же. Достаточно почерпнуть базовые познания, а по ходу трудовых будней добавлять актуальные данные.
Введение
Для конструкторов цепей, слесарей КИПиА, электромонтеров, умение прочитать электросхему – ключевое качество и показатель квалификации. Без специальных знаний сходу разобраться в тонкостях проектирования приборов, цепей и способах соединения электроузлов невозможно.
Условные обозначения можно считать особым криптографическим кодом, поясняющим работу и принцип действия конкретной схемы. В Японии, США и Европе значки существенно отличаются от отечественной маркировки, что необходимо учитывать.
Виды и типы электрических схем
Перед тем, как начать изучать существующие обозначения электрооборудования и его соединения, необходимо разобраться с типологией схем. На территории нашей страны введена стандартизация по ГОСТ 2.701-2008 от 1.07.2009 года, согласно «ЕСКД. Схемы. Типы и виды. Общие требования».
Исходя из этого норматива, все схемы разделены на 8 типов:
- Объединенные.
- Расположенные.
- Общие.
- Подключения.
- Монтажные соединений.
- Полные принципиальные.
- Функциональные.
- Структурные.
Среди существующих 10 видов, указанных в данном документе, выделяют:
- Комбинированные.
- Деления.
- Энергетические.
- Оптические.
- Вакуумные.
- Кинематические.
- Газовые.
- Пневматические.
- Гидравлические.
- Электрические.
Для электриков представляет наибольший интерес среди всех вышеперечисленных типов и видов схем, а также самая востребованная и часто используемая в работе – электрическая схема.
Последний ГОСТ, который вышел, дополнен многими новыми обознвачениями, актуальный на сегодня с шифром 2.702-2011 от 1.01.2012 года. Называется документ «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем», ссылается на другие ГОСТы, среди которых упомянутый выше.
В тексте норматива изложены четкие требования в подробностях к электросхемам всех видов. Поэтому руководствоваться при монтажных работах с электрическими схемами следует именно данным документом. Определение понятия электрической схемы, согласно ГОСТ 2.702-2011 следующее:
«Под электрической схемой следует понимать документ, содержащий условные обозначения частей изделия и/или отдельных деталей с описанием взаимосвязи между ними, принципов действия от электрической энергии».
После определения в документе содержатся правила реализации на бумаге и в программных средах обозначений контактных соединений, маркировки проводов, буквенных обозначений и графического изображения электрических элементов.
Следует заметить, что чаще в домашней практике используются всего три типа электросхем:
- Монтажные – для прибора изображается печатная плата с расположением элементов при четком указании места, номинала, принципа крепления и подведения к другим деталям. В схемах электропроводки для жилых помещений указывается количество, место расположения, номинал, способ подключения и другие точные указания для монтажа проводов, выключателей, светильников, розеток и т.п.
- Принципиальные – на них указываются подробно связи, контакты и характеристика каждого элемента для сетей или приборов. Различают полные и линейные принципиальные схемы. В первом случае изображается контроль, управление элементами и сама силовая цепь; в линейной схеме ограничиваются только цепью с изображением остальных элементов на отдельных листах.
- Функциональные – здесь без детализации физических габаритов и других параметров указывается основные узлы прибора или цепи. Любая деталь может изображаться в виде блока с буквенным обозначением, дополненного связями с другими элементами устройства.
Графические обозначения в электрических схемах
Документация, в которой указываются правила и способы графического обозначения элементов схемы, представлена тремя ГОСТами:
- 2.755-87 – графические условные обозначения контактных и коммутационных соединений.
- 2.721-74 – графические условные обозначения деталей и узлов общего применения.
- 2.709-89 – графические условные обозначения в электросхемах участков цепей, оборудования, контактных соединений проводов, электроэлементов.
В нормативе с шифром 2.755-87 применяется для схем однолинейных электрощитов, условные графические изображения (УГО) тепловых реле, контакторов, рубильников, автоматических выключателей, иного коммутационного оборудования. Отсутствует обозначение в нормативах дифавтоматов и УЗО.
На страницах ГОСТ 2.702-2011 допускается изображение этих элементов в произвольном порядке, с приведением пояснений, расшифровки УГО и самой схемы дифавтоматов и УЗО.
В ГОСТ 2.721-74 содержатся УГО, применяемые для вторичных электрических цепей.
ВАЖНО: Для обозначения коммутационного оборудования существует:
4 базовых изображения УГО
УГО | Наименование |
Замыкающий | |
Размыкающий | |
Переключающий | |
Переключающий с наличием нейтрального положения |
9 функциональных признаков УГО
ВАЖНО: Обозначения 1 – 3 и 6 – 9 наносятся на неподвижные контакты, 4 и 5 – помещаются на подвижные контакты.
Основные УГО для однолинейных схем электрощитов
УГО | Наименование |
Тепловое реле | |
Контакт контактора | |
Рубильник – выключатель нагрузки | |
Автомат – автоматический выключатель | |
Предохранитель | |
Дифференциальный автоматический выключатель | |
УЗО | |
Трансформатор напряжения | |
Трансформатор тока | |
Рубильник (выключатель нагрузки) с предохранителем | |
Автомат для защиты двигателя (со встроенным тепловым реле) | |
Частотный преобразователь | |
Электросчетчик | |
Замыкающий контакт с кнопкой «сброс» или другим нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством специального привода элемента управления | |
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством втягивания кнопки элемента управления | |
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием посредством повторного нажатия на кнопку элемента управления | |
Замыкающий контакт с нажимным кнопочным выключателем, с возвратом и размыканием автоматически элемента управления | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который инициируется при возврате и срабатывании | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который срабатывает только при возврате | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который инициируется только при срабатывании | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который приводится в работу при возврате и срабатывании | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который срабатывает только при возврате | |
Замыкающий контакт с замедленным действием, который включается только при срабатывании | |
Катушка временного реле | |
Катушка фотореле | |
Катушка реле импульсного | |
Общее обозначение катушки реле или катушки контактора | |
Лампочка индикационная (световая), осветительная | |
Мотор-привод | |
Клемма (разборное соединение) | |
Варистор, ОПН (ограничитель перенапряжения) | |
Разрядник | |
Розетка (разъемное соединение): | |
Нагревательный элемент |
Обозначение измерительных электроприборов для характеристики параметров цепи
УГО | Наименование |
PF | Частотомер |
PW | Ваттметр |
PV | Вольтметр |
PA | Амперметр |
ГОСТ 2. 271-74 приняты следующие обозначения в электрощитах для шин и проводов:
Буквенные обозначения в электрических схемах
Нормативы буквенного обозначения элементов на электрических схемах описываются в нормативе ГОСТ 2.710-81 с названием текста «ЕСКД. Буквенно-цифровые обозначения в электрических схемах». Здесь не указывается отметка для дифавтоматов и УЗО, что в п. 2.2.12 этого норматива прописывается, как обозначение многобуквенными кодами. Для основных элементов электрощитов приняты следующие буквенные кодировки:
Наименование | Обозначение |
Выключатель автоматический в силовой цепи | QF |
Выключатель автоматический в управляющей цепи | SF |
Выключатель автоматический с дифференциальной защитой или дифавтомат | QFD |
Рубильник или выключатель нагрузки | QS |
УЗО (устройство защитного отключения) | QSD |
Контактор | KM |
Реле тепловое | F, KK |
Временное реле | KT |
Реле напряжения | KV |
Импульсное реле | KI |
Фотореле | KL |
ОПН, разрядник | FV |
Предохранитель плавкий | FU |
Трансформатор напряжения | TV |
Трансформатор тока | TA |
Частотный преобразователь | UZ |
Амперметр | PA |
Ваттметр | PW |
Частотомер | PF |
Вольтметр | PV |
Счетчик энергии активной | PI |
Счетчик энергии реактивной | PK |
Элемент нагревания | EK |
Фотоэлемент | BL |
Осветительная лампа | EL |
Лампочка или прибор индикации световой | HL |
Разъем штепсельный или розетка | XS |
Переключатель или выключатель в управляющих цепях | SA |
Кнопочный выключатель в управляющих цепях | SB |
Клеммы | XT |
Изображение электрооборудования на планах
Несмотря на то, что ГОСТ 2. 702-2011 и ГОСТ 2.701-2008 учитывает такой вид электросхемы как «схема расположения» для проектирования сооружений и зданий, при этом нужно руководствоваться нормативами ГОСТ 21.210-2014, в которых указывается «СПДС.
Изображения на планах условных графических проводок и электрооборудования». В документе установлено УГО на планах прокладки электросетей электрооборудования (светильников, выключателей, розеток, электрощитов, трансформаторов), кабельных линий, шинопроводов, шин.
Применение этих условных обозначений используется для составления чертежей электрического освещения, силового электрооборудования, электроснабжения и других планов. Использование данных обозначений применяется также в принципиальных однолинейных схемах электрощитов.
Условные графические изображения электрооборудования, электротехнических устройств и электроприемников
Контуры всех изображаемых устройств, в зависимости от информационной насыщенности и сложности конфигурации, принимаются согласно ГОСТ 2. 302 в масштабе чертежа по фактическим габаритам.
Условные графические обозначения линий проводок и токопроводов
Условные графические изображения шин и шинопроводов
ВАЖНО: Проектное положение шинопровода должно точно совпадать на схеме с местом его крепления.
Условные графические изображения коробок, шкафов, щитов и пультов
Условные графические обозначения выключателей, переключателей
На страницах документации ГОСТ 21.210-2014 для кнопочных выключателей, диммеров (светорегуляторов) отдельно отведенного обозначения не предусмотрено. В некоторых схемах, согласно п. 4.7. нормативного акта используются произвольные обозначения.
Условные графические обозначения штепсельных розеток
Условные графические обозначения светильников и прожекторов
Обновленная версия ГОСТ содержит изображения светильников с лампами люминесцентными и светодиодными.
Условные графические обозначения аппаратов контроля и управления
Заключение
Приведенные графические и буквенные изображения электродеталей и электрических цепей являются не полным списком, поскольку в нормативах содержится много специальных знаков и шифров, которые в быту практически не применяются. Для чтения электрических схем потребуется учитывать много факторов, прежде всего – страну производителя прибора или электрооборудования, проводки и кабелей. Существует разница в маркировке и условном обозначении на схемах, что может изрядно сбить с толку.
Во-вторых, следует внимательно рассматривать такие участки, как пересечение или отсутствие общей сети для расположенных с накладкой проводов. На зарубежных схемах при отсутствии у шины или кабеля общего питания с пересекающими объектами, рисуется полукруговое продолжение в месте соприкосновения. В отечественных схемах это не используется.
Если схема изображается без соблюдения установленных ГОСТами нормативов, то ее называют эскизом. Но для этой категории также есть определенные требования, согласно которым по приведенному эскизу должно составляться примерное понимание будущей электропроводки или конструкции прибора. Рисунки могут использоваться для составления по ним более точных чертежей и схем, с нужными обозначениями, маркировкой и соблюдением масштабов.
Однобук- венный код | Группы видов элементов | Примеры видов элементов | Двухбук- венный код |
A | Устройства (общее обозначение) | — | — |
B | Преобразователи неэлектрических величин в электрические (кроме генераторов и источников питания) или наоборот | Сельсин — приемник | BE |
Сельсин — датчик | BC | ||
Тепловой датчик | BK | ||
Фотоэлемент | BL | ||
Датчик давления | BP | ||
Тахогенератор | BR | ||
Датчик скорости | BV | ||
C | Конденсаторы | — | — |
D | Схемы интегральные, микросборки | Схема интегральная,аналоговая | DA |
Схема интегральная,цифровая, логический элемент | DD | ||
Устройство задержки | DT | ||
Устройство хранения информации | DS | ||
E | Элементы разные | Нагревательный элемент | EK |
Лампа осветительная | EL | ||
F | Разрядники,предохранители, устройства защитные | Дискретный элемент защиты по току мгновенного действия | FA |
Дискретный элемент защиты по току инерционного действия | FP | ||
Дискретный элемент защиты по напряжению | FV | ||
Предохранитель | FU | ||
G | Генераторы, источники питания | Батарея | GB |
H | Элементы индикаторные и сигнальные | Прибор звуковой сигнализации | HA |
Индикатор символьный | HG | ||
Прибор световой сигнализации | HL | ||
K | Реле, контакторы, пускатели | Реле указательное | KH |
Реле токовое | KA | ||
Реле электротепловое | KK | ||
Контактор, магнитный пускатель | KM | ||
Реле поляризованное | KP | ||
Реле времени | KT | ||
Реле напряжения | KV | ||
L | Катушки индуктивности,дроссели | Дроссель люминисцентного освещения | LL |
M | Двигатели | — | — |
P | Приборы, измерительное оборудование | Амперметр | PA |
Счётчик импульсов | PC | ||
Частотометр | PF | ||
Счётчик реактивной энергии | PK | ||
Счётчик активной энергии | PI | ||
Омметр | PR | ||
Регистрирующий прибор | PS | ||
Измеритель времени, часы | PT | ||
Вольтметр | PV | ||
Ваттметр | PW | ||
Q | Выключатели и разъединители в силовых цепях | Выключатель автоматический | QF |
Разъединитель | QS | ||
R | Резисторы | Термистор | RK |
Потенциометр | RP | ||
Шунт измерительный | RS | ||
Варистор | RU | ||
S | Устройства коммутационные в цепях управления, сигнализации и измерительных Примечание.
| Выключатель или переключатель | SA |
Выключатель кнопочный | SB | ||
Выключатель автоматический | SF | ||
Выключатели, срабатывающие от различных воздействий: -от уровня | SL | ||
-от давления | SP | ||
-от положения | SQ | ||
-от частоты вращения | SR | ||
-от температуры | SK | ||
T | Трансформаторы, автотрансформаторы | Трансформатор тока | TA |
Трансформатор напряжения | TV | ||
Стабилизатор | TS | ||
U | Преобразователи электрических величин в электрические | Преобразователь частоты, инвертор, выпрямитель | UZ |
V | Приборы электровакуумные и полупроводниковые | Диод, стабилитрон | VD |
Приборы электровакуумные | VL | ||
Транзистор | VT | ||
Тиристор | VS | ||
X | Соединения контактные | Токосъёмник | XA |
Штырь | XP | ||
Гнездо | XS | ||
Соединения разборные | XT | ||
Y | Устройства механические с электромагнитным приводом | Электромагнит | YA |
Тормоз с электромагнитным приводом | YB | ||
Электромагнитная плита | YH |
Схемы по электрике.
Виды и типы. Некоторые обозначения
Во время работ по электротехнике человек может столкнуться с обозначениями элементов, которые условно обозначены на электромонтажных схемах. Разнообразия схемы по электрике очень широки. Они имеют разные функции и классификацию. Но все графические обозначения в условном виде приводятся к одним формам, и для всех схем элементы соответствуют друг другу.
Электромонтажная схема – это документ, в котором обозначены связи составных элементов разных устройств, потребляющих электроэнергию, между собой по определенным стандартным правилам. Такое изображение в виде чертежа призвано научить специалистов по электрическому монтажу, чтобы они поняли из схемы принцип действия устройства, и из каких составных частей и элементов она собрана.
Главное предназначение электромонтажной схемы – оказать помощь в монтаже электроустройств и приборов, простом и легком обнаружении неисправности в электрической цепи. Далее разберемся в видах и типах электромонтажных схем, выясним их свойства и характеристики каждого типа.
Схемы по электрике: классификация
Все электрические схемы, как документы, разделяются на виды и типы. По соответствующим стандартам можно найти разделение этих документов по видам схем и типам. Разберем их подробную классификацию.
Виды электромонтажных схем следующие:
- Электрические.
- Газовые.
- Гидравлические.
- Энергетические.
- Деления.
- Пневматические.
- Кинематические.
- Комбинированные.
- Вакуумные.
- Оптические.
Основные типы:
- Структурные.
- Монтажные.
- Объединенные.
- Расположения.
- Общие.
- Функциональные.
- Принципиальные.
- Подключения.
Рассматривая схемы по электрике, перечисленные обозначения, по названию электросхемы определяют тип и вид.
Обозначения в электросхемах
В современный период в электромонтажных работах используются как отечественные, так и импортные элементы. Зарубежные детали можно представить широким ассортиментом. На схемах и чертежах они также обозначаются условно. Описывается не только размер параметров, но и список элементов, входящих в устройство, их взаимосвязь.
Теперь следует разобраться, для чего предназначена каждая конкретная электросхема, и из чего она состоит.
Принципиальная схема
Такой тип используется в распределительных сетях. Он обеспечивает полное раскрытие работы электрооборудования. На чертеже обязательно обозначают функциональные узлы, их связь. Схема имеет два вида: однолинейная, полная. На однолинейной схеме изображены первичные сети (силовые). Вот ее пример:
Полный вариант схемы по электрике изображается в элементном или развернутом виде. Если устройство простое, и на чертеже входят все пояснения, то хватит развернутого плана. При сложном устройстве с цепью управления, измерения и т. д., оптимальным решением будет изобразить все узлы на отдельных листах, во избежание путаницы.
Бывает также принципиальная электросхема, на которой изображена выкопировка плана с обозначением отдельного узла, его состав и работа.
Монтажная схема
Такие схемы по электрике применяются для разъяснения монтажа какой-либо проводки. На них можно изобразить точное положение элементов, их соединение, характеристики установок. На схеме проводки квартиры будет видно размещение розеток, светильников и т.д.
Эта схема руководит электромонтажными работами, дает понимание всех подключений. Для монтажа бытовых устройств такая схема лучше подходит для работы.
Объединенная схема
Этот тип схемы включает в себя разные виды и типы документов. Ее применяют для того, чтобы не загромождать чертеж, обозначить важные цепи, особенности. Чаще объединенные схемы применяют на предприятиях промышленности. Для домашнего применения она вряд ли имеет смысл.
Изучив условные обозначения, подготовив необходимую документацию, не трудно разобраться в работе любой электроустановке.
Порядок сборки по электрической схеме
Самым сложным делом для электрика является понимание взаимодействия элементов в схеме. Нужно знать, как читать и собирать схему. Сборка предполагает определенные правила:
- Во время сборки необходимо руководствоваться одним направлением, например, по часовой стрелке.
- Лучше для начала разделить схему на части, если много элементов и схема сложная.
- Начинают сборку от фазы.
- При каждом выполненном шаге по сборке нужно предположить, что будет происходить, если в данный момент подать напряжение.
После окончания сборки обязательно должна образоваться замкнутая цепь. Для примера разберем подключение в домашних условиях люстры, состоящей из 3-х плафонов, с применением двойного выключателя.
Сначала определим порядок работы люстры. При включении 1-й клавиши должна загораться одна лампочка, если включить 2-ю клавишу, то другие две. По схеме на выключатель и люстру идут по 3 провода. От сети идут два провода, фаза и ноль.
Индикатором определяем и находим фазу, соединяем ее с выключателем, не прерывая ноль. Провод присоединяем к общей клемме выключателя. От него пойдут 2 провода на 2 цепи. Один из проводов соединим с патроном лампы. От патрона выводим второй проводник, соединяем с нулем. Одна цепь готова. Для проверки щелкаем первой клавишей выключателя, лампа горит.
2-й провод от выключателя подключаем к патрону другой лампы. От патрона провод соединяем с нулем. Если по очереди щелкать клавишами выключателя, то будут светиться разные лампы.
Теперь подключим третью лампу. Соединяем ее параллельно к любой лампе. В люстре один провод стал общим. Его делают отличительным по цвету. Если у вас провода все одинаковые по цвету, то во избежание путаницы необходимо при монтаже пользоваться индикатором. Для подключения люстры обычно не требуется особого труда, так как эта схема не особо сложная.
Похожие темы:
Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов
Задумайтесь: что вам прежде всего хотелось бы понять, когда вы смотрите на измерительный прибор? Скорее всего, это будет его назначение. «Если оно похоже на утку, двигается как утка и крякает как утка, то это, должно быть, и есть утка». Но с техническими приборами задача резко усложняется. Легко по внешнему виду узнать весы, какими бы они ни были: рычажными, пружинными, или электронными. Можно прикинуть, что если измерительный прибор круглый и расположен вертикально, то, наверное, он измеряет какие-то параметры жидкости или газа, из которых первыми приходят в голову расход и давление. Конечно, мы так или иначе представляем счетчики электрической энергии. Но что, если мы зайдем в электротехническую лабораторию или трансформаторную будку?
Электричество – вещь необыкновенная. Оно невидимо, но может совершать колоссальную работу и обладает рядом параметров со своими единицами измерения:
- Напряжение: В или V – вольт
- Ток: А — ампер
- Мощность:
- Активная: Вт или W – ватт
- Реактивная: вар или var
- Полная: В·А или VA – вольт-ампер
- Коэффициент активной и реактивной мощности: безразмерная величина
- Энергия: кВт·ч или kWh – киловатт-час, реже – Дж или J — джоуль
- Угол сдвига фаз между током и напряжением: ° — градусы, от -90° до +90°
- Количество фаз: в квартирах – 1, в трансформаторных подстанциях и электрощитах – 3, в некоторых электроприемниках (например, компьютерах) количество фаз может доходить до 24
- Частота: Гц или Hz – герц.
Электричество передается по проводникам и преобразовывается различными электроустановками, у которых есть свои характеристики:
- Сопротивление: активное и реактивное, а также полное, называемое импедансом — Ом
- Емкость: Ф или F — фарад
- Индуктивность: Гн или H — генри
- Магнитная индукция: Тл или T — тесла
Соответственно, каждый параметр требует своего измерительного прибора. Например, прибор для измерения постоянного тока может не подходить для измерения переменного. Или прибор может не выдержать прикладываемого напряжения, хотя может выдержать измеряемый ток. Для этого рядом со шкалой наносят условные обозначения, которые зафиксированы в ГОСТ 23217-78. Приведем некоторые из них. Начнем с тока:
Рис.1 — Условные обозначения тока
Перейдем к классам испытательного напряжения: это напряжение, которое может выдержать изоляция данного прибора. Если измеряется в кВ – киловольтах, т. е. тысячах вольт, то значение указывается внутри звездочки.
Рис.2 — Условные обозначения классов испытательного напряжения
Далее посмотрим на условные обозначения принципа действия аналоговых измерительных приборов, то есть приборов, в которых значение измерения может принять любое значение в пределах шкалы, грубо говоря, это «стрелочные» приборы. О том, каким образом происходит преобразование электрической величины в показания прибора, говорилось в этой статье.
Надо обращать внимание на приведенные ниже символы, когда дело касается рода тока или напряжения: постоянные они или переменные. Например, магнитоэлектрическим прибором измеряют постоянные величины. Если этими приборами измерять переменный ток, стрелка начнет дрожать около нулевого показания шкалы. Электромагнитными приборами могут измеряться как постоянные, так и переменные величины. Ферродинамические приборы менее точны, но зато просты и могут использоваться в щитах, расположенных в местах с повышенной тряской и вибрациями. Индукционные приборы применялись во времена СССР как счетчики электрической энергии. Электростатические приборы имеют высочайшие классы точности (0.005) и выпускаются на напряжения в милливольты и киловольты.
Рис.3 — Обозначение приборов
Класс точности прибора помещают в круг на циферблате, записывают перед ГОСТом или через дробную черту вроде 0,02/0,01. Для определения погрешности с помощью значений класса точности используют определенные формулы, которые находятся в справочниках или ГОСТ 8.401-80. И, конечно, надо отметить знаки и ⊥, что означает соответственно положение (шкалы) прибора горизонтально и вертикально.
Рис.4,5 — Панель приборов
Огромное количество производителей и колоссальное разнообразие моделей цифровых электроизмерительных приборов не позволяет в этой статье охватить весь спектр их обозначений, но общие принципы просты: главное – правильно выбрать род тока или напряжения и предел измерения, и, разумеется, соблюдать технику безопасности. О цифровых приборах, которыми мы пользуемся в «ТМРсила-М», читайте здесь.
Как видно, электрические измерения – ответственная работа, требующая понимания метрологии, электротехники, а также электроники и магнитных систем. Если вы хотите провести качественные электрофизические измерения, обращайтесь к специалистам в «ТМРсила-М».
Как читать электрические схемы. Соединительные провода и линии электрической связи
Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В предыдущей статье мы рассмотрели три основных вида электрических схем применяемых в радио- и электротехнике, и в продолжение темы как читать электрические схемы приступим к изучению условных графических обозначений элементов, с помощью которых строятся электрические схемы. Начнем с самого простого — соединительных проводов и линии электрической связи.
Если взглянуть на принципиальную схему, то в глаза бросается обилие параллельных и пересекающихся прямых линий. Все эти линии обозначают соединительные провода или линии электрической связи, которыми соединяются между собой детали любого электрического устройства. Места соединения, символизирующие электрическое соединение в виде пайки, скрутки, сварки и т.п., изображают зачерненной точкой, а если линии пересекаются без соединения, то в месте их пересечения точка не ставится.
Иногда еще можно встретить старые принципиальные схемы, где при пересечении линий электрической связи отсутствие соединения обозначали специальным обводом, от применения которого в настоящее время отказались, так как он усложнял чертежную работу. Обводы применяли из-за опасения, что в месте пересечения человеческий глаз по ошибке может увидеть точку и тем самым создать ошибочное представление о соединении.
Для удобства чтения линии связи и соединения между деталями на схемах принято изображать горизонтальными и вертикальными линиями. Ответвления соединительных проводов и линий изображают под углом 90°, однако в некоторых случаях допускается изображение ответвлений под углами, кратными 45°.
Длина и расположение соединительных линий на схеме ни как не отображают натуральную длину провода или его расположение в реальном устройстве. Может получиться так, что самая длинная соединительная линия, изображенная на схеме, в реальном устройстве будет представлять короткий проводник или его полное отсутствие, потому что детали между собой соединены выводами.
А может оказаться и так, что самая короткая линия на схеме будет являться изображением самого длинного проводника в реальном устройстве. Тут главное понимать, что на схемах соединительная линия показывает только то, что определенный вывод одной детали электрически соединен с другим определенным выводом другой детали.
Иногда на принципиальных схемах с целью сокращения количества соединительных линий, имеющих общее функциональное назначение, применяют однолинейное изображение, представляющее собой одну общую соединительную линию, в которую сливаются, а в нужном месте разветвляются одиночные линии. При этом каждой одиночной линии на входе и выходе присваивается одинаковый номер, по которому ее определяют в схеме. Допускается как обычное, так и утолщенное изображение общей линии.
В качестве примера рассмотрим часть схемы узла индикации.
На схеме видно, что вывод 2 микроконтроллера DD2 PIC16F84 заходит в общую линию под номером 4 (красная стрелка) и, выходя из общей линии, соединяется с выводом 22 индикатора HG1 CA58-11SR. Или вывод 6 микроконтроллера DD2 заходит в общую линию под номером 1 (темная стрелка) и, выходя из общей линии, соединяется с выводом 7 дешифратора DD1 К514ИД2.
При сборке сложных электрических устройств, состоящих из самостоятельных блоков, в общую схему устройства блоки включают при помощи соединительных проводов, которые в процессе монтажа увязывают в жгуты, что делает монтаж красивым и аккуратным.
На принципиальных и монтажных схемах жгут изображают линией нормальной толщины, ну а то, что это именно жгут, указывают ответвления одиночных линий.
Чтобы легче было искать, в каком направлении находится второй конец одиночной линии, линию изображают с коротким изломом под углом 45°. ГОСТ также допускает и более упрощенный вариант, хотя и менее удобный, это когда разветвление проводов жгута осуществляется без излома.
В электрических устройствах, например, аудиотехнике или измерительной аппаратуре, между отдельными элементами или узлами часто используют соединения экранированным проводником. Это связано с тем, что при определенных условиях обычный проводник может возбуждать электромагнитное поле в окружающем пространстве или, наоборот, в нем может наводиться э.д.с под влиянием внешнего магнитного поля, например, фон переменного тока.
Для устранения такого эффекта провод заключают в заземляющую металлическую оболочку, исключающую распространение магнитного поля, как по проводу, так и от него. Такую оболочку называют экраном, а сам способ защиты – экранированием.
Как правило, экран выполняют из тонких медных проволок сплетенных таким образом, что они образуют своеобразную «рубашку» или оплетку поверх изоляции провода. Экранирование осуществляется соединением одного конца оплетки с общим полюсом питания или с корпусом устройства.
Экранированный проводник обозначается штриховой линией и на принципиальных схемах его изображают либо штриховой окружностью, либо обычной соединительной линией, по обе стороны которой расположены две параллельные штриховые линии, условно изображающие продольное сечение экранирующей оболочки.
Когда хотят показать, что линия экранирована на всем протяжении от одного элемента схемы до другого, то экранирование обозначают штриховой окружностью. Когда же необходимо показать только часть экранированного участка, экранирование показывается не по всей линии связи, а на ее отдельных участках.
Штриховые линии, изображающие экран, рассматриваются как условное изображение элементов, и поэтому к ним допускается присоединение других соединительных линий, показывающих подключение, например, соединение экрана с корпусом электрического устройства.
В электрических устройствах, работающих на сверхвысоких частотах, для передачи энергии электромагнитных волн применяют коаксиальный кабель, обладающий достаточно высокой помехозащищенностью.
Коаксиальный кабель имеет круглое сечение и представляет собой центральный и внешний проводники, которые закрыты внешней защитной оболочкой, защищающей кабель от механических повреждений.
Центральный проводник выполняется целиком из меди или из стали с медным покрытием, и располагается точно по оси внешнего проводника, чем и объясняется название «коаксиальный».
Внешний проводник представляет собой гибкую токопроводящую оплетку (экран) из медной проволоки или алюминиевой фольги с оплеткой из омедненного алюминия.
Благодаря экранирующему действию внешнего проводника электромагнитное поле в коаксиальном кабеле сосредоточено в пространстве между двумя проводниками, что обеспечивает абсолютную защиту от влияния внешних электромагнитных волн и исключает потери электромагнитного поля. Получается, что кабель практически не излучает радиоволн.
Широкое применение коаксиальный кабель получил в системах эфирного, кабельного и спутникового телевидения, в системах видеонаблюдения, в компьютерных сетях, в системах связи и т.п.
На принципиальных схемах коаксиальный кабель изображают сплошным кружком с касательным к нему отрезком линии. Сплошной кружок подчеркивает, что внешняя оболочка является непроницаемой для электромагнитных волн.
К коаксиальному кабелю также как и к экранирующему проводнику допускается электрическое присоединение других линий, показывающих подключение, например, с заземлением или с общим проводом.
Если линия электрической связи выполнена кабелем лишь частично, то знак видоизменяют: касательную линию к кружку направляют только в одну сторону. В примере на рисунке ниже показано, что с правой стороны знака коаксиальная линия отсутствует.
Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать про соединительные провода и линии электрической связи.
Удачи!
Литература:
1. ГОСТ 2.721-74 Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения.
2. Згут М.А. Условные обозначения и радиосхемы.
3. Клюев А.С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля.
Цветовые обозначения фазы L, нуля N и заземления
Любой электрический кабель для удобства монтажа изготавливается с разноцветной изоляцией на жилах. При монтаже стандартной электропроводки обычно используются трехжильные кабели (фаза, ноль, заземление).
Фаза («L», «Line»)
Основным проводом в кабеле всегда является фаза. Само по себе слово «фаза» означает «провод под напряжением», «активный провод» и «линия». Чаще всего он бывает строго определенных цветов. В распределительном щитке фазовый провод, перед тем как идти к потребителю, подключается через устройство защитного отключения (УЗО, предохранитель), в нем происходит коммутация фазы. Внимание! С голой фазой шутки плохи, по этому, чтобы не спутать фазу с чем-либо еще — запомните: контакты фазы всегда маркируются латинским символом «L», а провод фазы бывает красным, коричневым, белым или черным! Если же вы не уверены в этом или проводка устроена иначе, то приобретите отвертку с простым индикатором фазы. Прикоснувшись его жалом к голому проводнику, всегда можно узнать — фаза это или нет по характерному свечению индикатора. А лучше сразу обратитесь к квалифицированному специалисту.
Ноль («N», «Neutre», «Neutral», «Нейтраль» «Нуль»)
Вторым немаловажным проводом является ноль, известный в народе как «провод без тока», «пассивный провод» и «нейтраль». Он бывает только синим. В квартирных распределительных щитках его нужно подключать к нулевой шине, она помечена символом «N». К розетке провод нуля подключается к контактам, также обозначенным знаком «N».
Заземление («G», «T», «Terre» «Ground», «gnd» и «Земля»)
Изоляция заземляющего провода бывает только желтого цвета с зеленой полоской. В распределительном щитке он подключается к шине заземления, к дверце и корпусу щитка. В розетках заземление подключается к контактам, обозначенным латинским символом «G» или с знаком в виде перевернутой и коротко подчеркнутой буквой «Т». Обычно заземлительные контакты на виду и могут выступать из розеток, становясь доступными детям, что порой вызывает у многих родителей шок, тем не менее эти контакты не опасны, хотя совать пальцы туда все же не рекомендуется.
Внимание! При работе с электрическими сетями под напряжением всегда велика вероятность поражения человека электрическим током или пожара. Если даже установлено УЗО, настоятельно рекомендуется соблюдать все меры предосторожности! Известно, что специальная конструкция такого выключателя сверяет синхронность работы фазы и нуля, и в случае, если УЗО обнаружит утечку тока фазы без возвращения каких-то его процентов по нулю, то немедленно разорвет контакт, что спасет человеку жизнь; однако если прикоснуться не только к фазе, но еще и к нулю — то УЗО не спасет. Прикосновение к обоим проводам смертельно опасно!!!
Обозначения выключателей и переключателей на электрических схемах
Условные графические обозначения коммутационных изделий — выключателей, переключателей, электромагнитных реле построены на основе символов контактов: замыкающих (рис. 1, б), размыкающих (в, г) и переключающих (г, е). Контакты, одновременно замыкающие или размыкающие две цепи, обозначают, как показано на рис. 1, (ж, и и).
За исходное положение замыкающих контактов на электрических схемах принято разомкнутое состояние коммутируемой электрической цепи, размыкающих — замкнутое, переключающих — положение, в котором одна из цепей замкнута, другая разомкнута (исключение составляет контакт с нейтральным положением). УГО всех контактов допускается изображать только в зеркальном или повернутом на 90° положениях.
Стандартизованная система УГО предусматривает отражение и таких конструктивных особенностей, как неодновременность срабатывания одного или нескольких контактов в группе, отсутствие или наличие фиксации их в одном из положений.
Рис. 1
Рис. 2
Так, если необходимо показать, что контакт замыкается или размыкается раньше других, символ его подвижной части дополняют коротким штрихом, направленным в сторону срабатывания (рис. 2, а, б), а если позже, — штрихом, направленным в обратную сторону (рис. 2, в, г).
Отсутствие фиксации в замкнутом или разомкнутом положениях (самовозврат) обозначают небольшим треугольником, вершина которого направлена в сторону исходного положения подвижкой части контакта (рис. 2, д, е), а фиксацию — кружком на символе его неподвижной части (рис. 2, ж, и).
Последние два УГО на электрических схемах используют в тех случаях, если необходимо показать разновидность коммутационного изделия, контакты которого этими свойствами обычно не обладают.
Условное графическое обозначение выключателей на электрических схемах (рис. 3) строят на основе символов замыкающих и размыкающих контактов. При этом имеется в виду, что контакты фиксируются в обоих положениях, т. е. не имеют самовозврата.
Рис. 3.
Буквенный код изделий этой группы определяется коммутируемой цепью и конструктивным исполнением выключателя. Если последний помещен в цепь управления, сигнализации, измерения, его обозначают латинской буквой S, а если в цепь питания — буквой Q. Способ управления находит отражение во второй букве кода: кнопочные выключатели и переключатели обозначают буквой В (SB), автоматические — буквой F (SF), все остальные — буквой А (SA).
Если в выключателе несколько контактов, символы их подвижных частей на электрических схемах располагают параллельно и соединяют линией механической связи. В качестве примера на рис. 3 показано условное графическое обозначение выключателя SA2, содержащего один размыкающий и два замыкающих контакта, и SA3, состоящего из двух замыкающих контактов, причём один из которых (на рисунке — правый) замыкается позже другого.
Выключатели Q1 и Q2 служат для коммутации цепей питания. Контакты Q2 механически связаны с каким-либо органом управления, о чем свидетельствует отрезок штриховой линии. При изображении контактов в разных участках схемы принадлежность их одному коммутационному изделию традиционно отражают вбуквенно-цифровом позиционном обозначении (SА 4. 1, SA4.2, SA4.3).
Рис. 4.
Аналогично, на основе символа переключающего контакта, строят на электричсеких схемах условные графические обозначения двухпозиционных переключателей (рис. 4, SA1, SA4). Если же переключатель фиксируется не только в крайних, но и в среднем (нейтральном) положении, символ подвижной части контакта помешают между символами неподвижных частей, возможность поворота его в обе стороны показывают точкой (SA2 на рис. 4). Так же поступают и в том случае, если необходимо показать на схеме переключатель, фиксируемый только в среднем положении (см. рис. 4, SA3).
Отличительный признак УГО кнопочных выключателей и переключателей — символ кнопки, соединенный с обозначением подвижной части контакта линией механической связи (рис. 5). При этом если условное графическое обозначение построено на базе основного символа контакта (см. рис. 1), то это означает, что выключатель (переключатель) не фиксируется в нажатом положении (при отпускании кнопки возвращается в исходное положение).
Рис. 5.
Рис. 6.
Если же необходимо показать фиксацию, используют специально предназначенные для этой цели символы контактов с фиксацией (рис. 6). Возврат в исходное положение при нажатии другой кнопки переключателя показывают в этом случае знаком фиксирующего механизма, присоединяя его к символу подвижной части контакта со стороны, противоположной символу кнопки (см. рис. 6, SB1.1, SB 1.2). Если же возврат происходит при повторном нажатии кнопки, знак фиксирующего механизма изображают взамен линии механической связи (SB2).
Многопозиционные переключатели (например, галетные) обозначают, как показано на рис. 7. Здесь SA1 (на 6 положений и 1 направление) и SA2 (на 4 положения и 2 направления) — переключатели с выводами от подвижных контактов, SA3 (на 3 положения и 3 направления) — без выводов от них. Условное графическое обозначение отдельных контактных групп изображают на схемах в одинаковом положении, принадлежность к одному переключателю традиционно показывают в позиционном обозначении (см. рис. 7, SA1.1, SA1.2).
Рис. 7.
Рис. 8
Для изображения многопозиционных переключателей со сложной коммутацией ГОСТ предусматривает несколько способов. Два из них показаны на рис. 8. Переключатель SA1 — на 5 положений (они обозначены цифрами; буквы а—д введены только для пояснения). В положении 1 соединяются одна с другой цепи а и б, г и д, в положениях 2, 3, 4 — соответственно цепи б и г, а и в, а и д, в положении 5 — цепи а и б, в и г.
Переключатель SA2 — на 4 положения. В первом из них замыкаются цепи а и б (об этом говорят расположенные под ними точки), во втором — цепи в и г, в третьем — в и г, в четвертом — б и г.
Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление: Закон Ома
Том I — Округ Колумбия »ЗАКОН ОМА»
Электрическая цепь образуется, когда создается токопроводящий путь для
позволяют свободным электронам непрерывно двигаться. Это непрерывное движение
свободные электроны, проходящие через проводники цепи, называют током , и его часто называют «потоком», как поток жидкости через полую трубу.
Сила, побуждающая электроны «течь» в цепи, называется напряжением .Напряжение — это особая мера потенциальной энергии, которая всегда
относительный между двумя точками. Когда мы говорим об определенном количестве
напряжение, присутствующее в цепи, мы имеем в виду измерение
о том, сколько потенциальной энергии существует для перемещения электронов из одной конкретной точки в этой цепи в другую конкретную точку. Без ссылки на две конкретные точки термин «напряжение» не имеет значения.
Свободные электроны имеют тенденцию перемещаться по проводникам с некоторой степенью
трение или противодействие движению.Это противодействие движению больше
правильно называется сопротивление . Количество тока
в цепи зависит от количества доступного напряжения, чтобы мотивировать
электронов, а также количество сопротивления в цепи, чтобы противостоять
электронный поток. Как и напряжение, сопротивление — величина относительная.
между двумя точками. По этой причине величины напряжения и
сопротивление часто указывается как «между» или «поперек» двух точек
в цепи.
Чтобы иметь возможность делать значимые заявления об этих количествах в
цепей, мы должны иметь возможность описывать их количество в одном и том же
способ, которым мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любой другой
другой вид физической величины.Для массы мы можем использовать единицы
«фунт» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или
градусов Цельсия. Вот стандартные единицы измерения для
электрический ток, напряжение и сопротивление:
«Символ», указанный для каждого количества, является стандартным буквенным обозначением.
буква, используемая для обозначения этой величины в алгебраическом уравнении.
Подобные стандартизированные буквы распространены в дисциплинах
физика и техника, и признаны во всем мире. Единица
аббревиатура «для каждого количества представляет собой используемый алфавитный символ.
как сокращенное обозначение его конкретной единицы измерения. А также,
да, этот странный на вид символ «подкова» — заглавная греческая
буква Ω, просто символ в иностранном алфавите (извинения перед любыми греческими читателями здесь).
Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: amp в честь француза Андре М.Ампер, вольт после итальянца Алессандро Вольта и Ом после немца Георга Симона Ома.
Математический символ для каждой величины также имеет значение. В
«R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя,
тогда как «I» для тока
кажется немного странным. Считается, что «я» должно было представлять
«Интенсивность» (потока электронов) и другой символ напряжения, «E».
расшифровывается как «Электродвижущая сила.»Из каких исследований мне удалось
Да, похоже, есть некоторые споры о значении «я». Символы
«E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя некоторые тексты
зарезервируйте «E» для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или
генератор) и «V» для обозначения напряжения на любом другом элементе.
Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток)
описывается в терминах короткого периода времени (называемого
«мгновенное» значение).Например, напряжение батареи, которое
стабильный в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой
буква «Е», а пик напряжения удара молнии в самом
момент, когда он попадет в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначен
строчная буква «е» (или строчная буква «v») для обозначения этого значения как
находясь в один момент времени. Это же соглашение о нижнем регистре выполняется
верно и для тока, строчная буква «i» обозначает ток в некоторый момент времени.Однако большинство измерений постоянного тока (DC), которые стабильны во времени, будут обозначены заглавными буквами.
Одна основополагающая единица электрического измерения, которой часто учат в
начало курсов электроники, но впоследствии редко используемое,
блок кулон ,
который является мерой электрического заряда, пропорциональной количеству
электроны в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда равен
6 250 000 000 000 000 000 электронов.Символ электрического заряда
количество — это заглавная буква «Q» с единицей измерения кулоны.
сокращенно заглавной буквой «C». Так получилось, что агрегат для
поток электронов, amp, равен 1 кулону электронов, проходящих через
данный момент в цепи за 1 секунду времени. В этих терминах ток — это скорость движения электрического заряда по проводнику.
Как указывалось ранее, напряжение — это мера потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для перемещения электронов из одной точки в другую.Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт»
то есть, мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциал
энергия ». Общая единица измерения энергии любого вида — джоуль ,
равно количеству работы, выполненной приложенной силой в 1 ньютон
через движение на 1 метр (в том же направлении). В британских частях
это чуть меньше 3/4 фунта силы, приложенной на расстоянии
1 фут. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии для
поднимите гирю 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащите что-нибудь
расстояние в 1 фут с использованием параллельного тягового усилия 3/4 фунта.Определенный
в этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоуля электрической потенциальной энергии на (деленный на) 1 кулон заряда. Таким образом, батарея на 9 вольт выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон электронов, перемещаемых по цепи.
Эти единицы и символы электрических величин станут очень
важно знать, когда мы начинаем исследовать отношения между ними
в схемах. Первые и, пожалуй, самые важные отношения
Между током, напряжением и сопротивлением называется закон Ома, открытый Георгом Саймоном Омом и опубликованный в его статье 1827 года . Математические исследования гальванической цепи .Главное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока
через металлический проводник в цепи прямо пропорционально
напряжение, приложенное к нему, для любой заданной температуры. Ом выражен
его открытие в виде простого уравнения, описывающего, как напряжение,
ток и сопротивление взаимосвязаны:
В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току
(I) умноженное на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем
преобразовать это уравнение в два варианта, решая для I и R,
соответственно:
Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:
В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (аккумулятор слева) и только один источник сопротивления току.
(лампа справа).Это позволяет очень легко применять закон Ома.
Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.
В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):
Какая величина тока (I) в этой цепи?
В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):
Какое сопротивление (R) предлагает лампа?
В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):
Какое напряжение обеспечивает аккумулятор?
Закон Ома — очень простой и полезный инструмент для анализа электрических
схемы.Он так часто используется при изучении электричества и
электроники, которую нужно сохранить в памяти серьезными
ученик. Для тех, кто еще не знаком с алгеброй, есть
трюк с запоминанием того, как решить для любого одного количества, учитывая другое
два. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:
Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:
Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:
Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:
В конце концов, вам придется познакомиться с алгеброй, чтобы серьезно
изучать электричество и электронику, но этот совет может сделать ваш первый
расчеты запомнить немного легче. Если тебе комфортно с
алгебры, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и получить
другие две формулы из того, когда они вам понадобятся!
- ОБЗОР:
- Напряжение измеряется в вольтах , обозначается буквами «E» или «V».
- Ток измеряется в ампер , обозначается буквой «I».
- Сопротивление измеряется в Ом , обозначается буквой «R».
- Закон Ома: E = IR; I = E / R; R = E / I
Правила и примеры научной записи
Цель этого модуля — предоставить студентам инструменты, необходимые для использования научных обозначений для представления величин, применения электрических единиц измерения, преобразования метрических единиц и выражения измеренных данных с помощью надлежащего количества значащих цифр.
Объектив
Обучающийся сможет:
- Используйте экспоненциальную нотацию для представления величин
- Преобразование одной метрической электрической единицы в другую метрическую единицу
- Преобразование из одной единицы с метрическим префиксом в другую в экспоненциальном представлении
- Экспресс-измерения с правильным количеством значащих цифр.
Ориентировочные вопросы
- Как представить чрезвычайно большие или малые количества в экспоненциальной системе счисления?
- Каковы процессы выполнения арифметических операций с использованием экспоненциальной записи?
- Как преобразовать измерения, содержащие метрические префиксы?
Введение
При работе с очень большими или малыми количествами ученые и инженеры используют научную нотацию как форму представления.В электронике научная нотация — важный инструмент для представления электрических величин. Важные навыки включают в себя умение выполнять арифметические операции (сложение, вычитание, умножение и деление), используя научную запись, и умение конвертировать единицы измерения в метрические единицы.
Количества, представленные в научной нотации
Очень большие и очень маленькие количества часто встречаются в электронике. Вместо огромного количества цифр используется научная нотация.
Научная запись — это удобный способ выражения больших или малых чисел для выполнения арифметических и других функций. Он использует базовое число от 1 до 10 и степень от десяти . Степень десяти — это представление десятичного базового числа и показателя степени, указывающего, сколько раз базовое число увеличивается. Степень десяти представлена символом, написанным сверху и справа от цифры, или показателем степени .
Например, если бы мы представили 230 000 в экспоненциальной системе счисления, мы бы переместили десятичную точку влево до тех пор, пока не получим число от 1 до 10 в левой части десятичной дроби.
В этом случае мы переместим десятичную точку между 2 и 3.
Затем мы посчитаем количество цифр справа от десятичной дроби. В нашем примере их 5. Таким образом, 230 000 будут представлены как 2,3 X 10 5 .
В экспоненциальном представлении слева от десятичной дроби может быть только число меньше 10. Любые числа справа от десятичной дроби, больше нуля, должны оставаться в базовом числе. Как и в приведенном выше примере, мы оставили 3 в базовом числе, так как оно больше нуля.
Чтобы преобразовать число, представленное в научном представлении, в десятичное, мы просто переместим десятичную дробь вправо на количество разрядов, указанное экспонентой.
Пример
Давайте возьмем следующее число и переведем его в научное представление:
2,500,000 Наш номер
2.5 Мы помещаем десятичную дробь между 2 и 5, что дает нам базовое число от 1 до 10.
2.5 X 10 6 Мы переместили десятичную запятую на 6 разрядов влево.
Маленькие числа
При работе с маленькими числами десятичная дробь перемещается вправо. Вместо положительной экспоненты (степени десяти) она отрицательная. Это не означает, что число отрицательное.
Например, если мы хотим представить количество 0,00000362, мы бы переместили десятичную дробь вправо, пока не получим число от 1 до 10. В этом случае наша десятичная дробь будет между 3 и 6.
Затем мы посчитаем, сколько цифр находится слева от десятичной дроби. В нашем примере мы переместили десятичную запятую на 6 разрядов. В нашем примере будет 3,62 X 10 -6 .
Обратите внимание, мы оставили 2, потому что это число больше нуля.
Чтобы преобразовать небольшое число, представленное научным представлением, в десятичное число, мы перемещаем десятичную дробь влево на количество разрядов, указанное экспонентой.
Пример
Представим следующее десятичное число в экспоненциальном формате:
0.000 000 025 наш номер.
2,5 Мы переместили десятичную запятую вправо, чтобы получить нашу базу 2,5, которая находится между 1 и 10.
2,5 X 10 -8 Мы переместили десятичную запятую на 8 разрядов вправо, получив показатель степени (-8).
Другие примеры
516,570,000,000,000 = 5,1657 X 10 14
0,000100972 = 1,00972 X 10 -4
4683. 8 = 4,6838 Х 10 3
0,05871 = 5,871 X 10 -2
7,55 х 10 2 = 755
190 X 10 6 = 190 000 000
1,23 Х 10 -6 = 0,00000123
9 Х 10 -3 = 0,009
Просмотрите видео ниже, прежде чем переходить к следующему разделу.
Видео с научной нотацией
Арифметика с экспоненциальным представлением
Научная нотация упрощает выполнение арифметических операций при работе с очень большими и очень маленькими числами.Это оставляет меньше места для ошибок.
Дополнение
Мы складываем числа в экспоненциальном представлении, используя следующий метод:
- Выразите оба числа с одинаковой степенью десяти.
- Сложите основные числа.
- Опустите степень десяти, чтобы представить новую степень десяти для суммы.
- Упростите так, чтобы базовое число было от 1 до 10.
Пример
Как сложить 3 X 10 5 плюс 6 X 10 4 ?
Нам нужно сначала выразить числа, используя ту же степень десяти:
(3 х 10 5 ) + (60 х 10 5 )
Добавьте основные числа:
3 + 60 = 63
Опустите силу десяти:
63 Х 10 5
Упростите так, чтобы в основе лежало число от 1 до 10:
6. 3 Х 10 6
Вычитание
При вычитании степеней десяти используется следующий метод:
- Выразите оба числа с одинаковой степенью десяти.
- Вычтите основные числа без их степени десяти.
- Опустите степень десяти, чтобы обозначить разницу.
- Упростите так, чтобы базовое число было от 1 до 10.
Пример
Вот пример вычитания чисел, выраженных в степени десяти:
Вычтем 3.5 X 10 -12 из 9,5 X 10 -11
Сначала представим оба числа в одной и той же степени десяти:
(9,5 X 10 -11 ) — (0,35 X 10 -11 )
Вычтите основные числа:
9,5 — 0,35 = 9,15
Обрушьте силу десяти:
9,15 х 10 -11
Научная запись: сложение и вычитание
Умножение
Для умножения чисел, выраженных в экспоненциальном представлении, используйте следующий метод:
- Умножайте основные числа без десятичной степени.
- Сложите степени десяти, используя алгебраические правила сложения чисел (степени не обязательно должны быть одинаковыми).
Пример
Умножить 6 X 10 3 на 4 X 10 -5
Умножьте основные числа: (6) (4) = 24
Сложите показатели: 3 + (-5) = -2
Товар: 24 X 10 -2
Упрощенное: 2,4 X 10 -1
Отдел
Для деления чисел, выраженных в экспоненциальном представлении, используйте следующий метод:
- Запишите задачу в виде дроби с числителем и знаменателем.{4}}}
долларов США
Разделите основные числа:
7 / 3,5 = 2
Вычтите экспоненты:
9–4 = 5
Частное: 2 X 10 5
Научная запись: умножение и деление
Преобразование мер с метрическими префиксами
В области электроники вы будете иметь дело с измеряемыми величинами.Вы будете измерять напряжение, ток и сопротивление, а также многие другие электрические величины. Все эти измерения имеют определенные единицы и символы, которые используются в сочетании с техническими обозначениями.
Инженерное обозначение
Подобно научной нотации, инженерная нотация использует ту же концепцию «степени десяти». Разница в том, что инженерная нотация может содержать до трех цифр слева от десятичной дроби. Кроме того, инженерная нотация может иметь только экспоненты, кратные трем (3, 6, 9 и т. Д.).).
Пример
Ниже приведены несколько примеров чисел, представленных как в научных, так и в инженерных обозначениях:
Номер Научная нотация Инженерная нотация
23000 2,3 х 10 4 23 х 10 3
500 5 X 10 2 500 или.5 Х 10 3
0,000052 5,2 х 10 -5 52 х 10 -6
Электрооборудование
Электрические единицы и количества представлены буквенным обозначением. Ниже приведена таблица некоторых общих электрических величин: SI (международный стандарт), и символы:
.
КОЛИЧЕСТВО СИМВОЛ СИСТЕМА СИ СИМВОЛ Напряжение В Вольт В Текущий я Ампер (А) А Заряд Q Кулон С Сопротивление R Ом Ом Емкость С Фарад F Индуктивность л Генри H Мощность P Вт Вт Энергия Вт Джоуль Дж Время Т секунд S Частота F Гц Гц
Праймер по электрическим блокам, сокращения и символы 1-2Метрические префиксы
Метрические префиксы представляют собой некоторые из наиболее распространенных степеней десяти в инженерной нотации.Ниже представлена таблица с наиболее распространенными префиксами метрики:
Префикс Префикс
СимволЗначение Пико P 10 -12 = 0,000 000 000 001 нано n 10 -9 = 0,000 000 001 микро мкм 10 -6 = 0.000 001 милли м 10 -3 = 0,001 килограмм к 10 3 = 1000 Мега M 10 6 = 1000000 Гига G 10 9 = 1000000000 Тера Т 10 12 = 1 000 000 000 000 Пример
Покажите следующий номер с префиксом и символами единиц:
0.005 Volts Наш номер
5 X 10 -3 Вольт в экспоненциальном представлении
5 м Вольт В нашей таблице мы видим 10 -3 представлено м
5 мВ Обозначение для вольт: В
Преобразование в метрические единицы
Для выполнения некоторых расчетов с использованием метрических единиц удобнее преобразовывать префиксы метрики. При преобразовании префиксов необходимо соблюдать несколько основных правил:
- Переместите десятичную запятую вправо при преобразовании больших единиц в меньшие.
- Переместите десятичную точку влево при преобразовании малых единиц в большие.
- Найдите разность степеней десяти, чтобы решить, на сколько позиций переместить десятичную запятую.
Пример
- Преобразовать 3 миллифарада в микрофарады.
Используя приведенную выше таблицу, мы видим, что mF — это миллифарады (10 -3 ). Микрофарад 10 -6 . Поскольку микрофарады меньше миллифарадов, мы бы переместили десятичную запятую на три позиции вправо.Это даст 300 мкФ.
- Перевести 4000 наноампер в микроампер.
Мы переместим десятичную запятую на три позиции влево.
4000 нА = 4000 X 10 -9 A = 4 X 10 -6 = 4 мкА
- Преобразовать 1600 килоом в мегаом
Мы переместим десятичную запятую на три разряда влево.
1600 кОм = 1600 X 10 3 = 1,6 X 10 6 = 1.6 МОм
Обозначения цепей
| Electronics Club
Условные обозначения схем | Клуб электроники
Провода | Принадлежности |
Устройства вывода | Переключатели |
Резисторы | Конденсаторы |
Диоды | Транзисторы |
Аудио и радио | Метры |
Датчики | Логические воротаСледующая страница: Электричество и электрон
См. Также: Схемы соединений
Условные обозначения на схемах
Обозначения цепей используются в принципиальных схемах, показывающих, как
соединены вместе.Фактическое расположение компонентов обычно сильно отличается от принципиальной схемы.Для построения схемы вам понадобится другая диаграмма, показывающая расположение частей на
макетная (для временных схем), стрипборд
или печатная плата.Принципиальная схема
Символы проводов и подключений
Провод
Соединяет компоненты и легко передает ток от одной части цепи к другой.
Провода соединены
«Клякса» должна быть нарисована в месте соединения (стыковки) проводов, но иногда ее не показывают.Провода, подключенные на «перекрестке», должны быть слегка смещены в шахматном порядке для образования двух Т-образных переходов.
как показано справа.Провода не соединены
В сложных схемах часто необходимо провести пересечение проводов, даже если они не
связанный. Простое пересечение слева правильное, но может быть ошибочно прочитано как соединение, где
о «капле» забыли. Символ моста справа не оставляет сомнений!Символы источника питания
Ячейка
Поставляет электрическую энергию.Большая линия — положительный знак (+).
Единичный элемент часто называют аккумулятором, но, строго говоря, аккумулятор — это два или более элемента, соединенных вместе.Аккумулятор
Поставляет электрическую энергию. Батарея состоит из более чем одной ячейки. Большая линия — положительный знак (+).
Солнечный элемент
Преобразует свет в электрическую энергию.
Большая линия положительная (+).Источник постоянного тока
Поставляет электрическую энергию.
DC = постоянный ток, всегда протекающий в одном направлении.Электропитание переменного тока
Поставляет электрическую энергию.
AC = переменный ток, постоянно меняющий направление.Предохранитель
Устройство безопасности, которое «взорвется» (расплавится), если ток, протекающий через него, превысит указанное значение.
Трансформатор
Две катушки проволоки, соединенные железным сердечником. Трансформаторы используются для усиления
(увеличение) и понижение (уменьшение) переменного напряжения. Энергия передается между
катушки магнитным полем в сердечнике, между катушками нет электрического соединения.Земля (Земля)
Подключение к земле. В некоторых электронных схемах этот символ используется для обозначения 0 В (ноль вольт) источника питания,
но для электросети и некоторых радиосхем это действительно означает землю. Он также известен как земля.Обозначения устройства вывода
Лампа (осветительная)
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет.
Этот символ используется для лампы, обеспечивающей освещение, например, автомобильной фары или лампы фонарика.Лампа (индикатор)
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет.
Этот символ используется для лампы, которая является индикатором, например, сигнальной лампой на приборной панели автомобиля.Нагреватель
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в тепло.
Двигатель
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в кинетическую энергию (движение).
Белл
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.
Зуммер
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.
Индуктор, катушка, соленоид
Катушка с проволокой, которая создает магнитное поле, когда через нее проходит ток.
Внутри катушки может быть железный сердечник. Может использоваться как преобразователь
преобразование электрической энергии в механическую, притягивая что-либо магнитным путем.Символы переключения
Двухпозиционный выключатель
Кнопочный переключатель позволяет току течь только при нажатии кнопки.
Это переключатель, используемый для управления дверным звонком.Автоматический выключатель
Этот тип нажимного переключателя нормально замкнут = включен, он разомкнут = выключен только при нажатии кнопки.
SPST, двухпозиционный переключатель
SPST = однополюсный, односторонний.
Ток протекает только тогда, когда переключатель находится в положении «замкнуто = включено».SPDT, 2-позиционный переключатель
SPDT = однополюсный, двусторонний.
Двухпозиционный переключатель направляет поток тока по одному из двух путей в зависимости от его положения.
Некоторые переключатели SPDT имеют центральное выключенное положение и описываются как «включено-выключено-включено».Переключатель DPST
DPST = двухполюсный, одинарный.
Двойной двухпозиционный выключатель, который часто используется для включения электросети, поскольку он может
изолируйте как токоведущие, так и нейтральные соединения.Переключатель DPDT
DPDT = двойной полюс, двойной бросок.
Этот переключатель можно подключить как реверсивный переключатель двигателя.
Некоторые переключатели DPDT имеют центральное положение выключения.Реле
Переключатель с электрическим приводом, например, цепь батареи 9 В, подключенная к
катушка может переключать сеть переменного тока. Прямоугольник представляет катушку.
NO = нормально открытый, COM = общий, NC = нормально закрытый.Условные обозначения резисторов
Резистор
Резистор ограничивает поток заряда.Использование включает ограничение тока, проходящего через светодиод,
и медленно заряжают конденсатор в цепи синхронизации.
В некоторых публикациях используется старый символ резистора:Реостат переменный резистор
Реостат имеет 2 контакта и обычно используется для контроля тока.
Использование включает в себя управление яркостью лампы или скоростью двигателя и изменение скорости потока заряда в конденсатор в схеме синхронизации.Потенциометр переменного резистора
Потенциометр имеет 3 контакта и обычно используется для контроля напряжения.Его можно использовать таким образом как преобразователь положения (угла управляющего шпинделя) в электрический сигнал.
Предустановленный переменный резистор
Для работы с предустановкой используется небольшая отвертка или аналогичный инструмент.
Он предназначен для настройки при замыкании цепи, а затем для оставления без дальнейшей регулировки.
Пресеты дешевле стандартных переменных резисторов, поэтому их иногда используют в проектах для снижения стоимости.Обозначения конденсаторов
Конденсатор неполяризованный
Конденсатор накапливает электрический заряд.Его можно использовать с резистором в цепи синхронизации,
для сглаживания подачи (обеспечивает резервуар заряда) и может использоваться как фильтр
(блокирует сигналы постоянного тока, но пропускает сигналы переменного тока). Неполяризованные конденсаторы обычно имеют небольшие значения, менее 1 мкФ.Конденсатор поляризованный
Конденсатор накапливает электрический заряд. Поляризованные конденсаторы должны быть подключены правильно.
Обычно они имеют большие значения, 1 мкФ и больше. См. Использование выше.Конденсатор переменной емкости
В радиотюнере используется переменный конденсатор.
Подстроечный конденсатор переменного тока
Этот тип переменного конденсатора предназначен для установки при замыкании цепи, а затем оставления без дальнейшей регулировки.
Диодные символы
Диод
Устройство, позволяющее току течь только в одном направлении.
Светоизлучающий диод
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в свет. Обычно сокращается до LED.
Стабилитрон
Для поддержания постоянного напряжения можно использовать стабилитрон.
Фотодиод
Светочувствительный диод.
Обозначения транзисторов
Транзистор NPN
Транзистор усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения.
Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип, который вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.Транзистор PNP
Транзистор усиливает ток и может использоваться с другими компонентами для создания усилителя или схемы переключения.Этот символ обозначает биполярный переходной транзистор (BJT), тип, который вы, скорее всего, будете использовать в первую очередь.
Фототранзистор
Транзистор светочувствительный.
Звуковые и радио символы
Микрофон
Преобразователь, преобразующий звук в электрическую энергию.
Наушники
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.
Громкоговоритель
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.
Пьезоэлектрический преобразователь
Преобразователь, преобразующий электрическую энергию в звук.
Усилитель (общее обозначение)
Схема усилителя с одним входом. На самом деле это символ блок-схемы
потому что он представляет собой схему, а не только один компонент.Антенна (антенна)
Устройство для приема и передачи радиосигналов. Он также известен как антенна.
Измерители и осциллографы
Вольтметр
Измеряет напряжение.Правильное название напряжения — «разность потенциалов», но более широко используется напряжение.
Амперметр
Измеряет ток.
Гальванометр
Очень чувствительный измеритель, используемый для измерения крошечных токов, обычно 1 мА или меньше.
Омметр
Измеряет сопротивление. Большинство мультиметров имеют настройку омметра.
Осциллограф
Осциллограф используется для отображения «формы» электрических сигналов, показывая, как они меняются со временем.Его можно использовать для измерения напряжения и временных периодов.
Датчики (устройства ввода)
LDR
Преобразователь, преобразующий яркость (свет) в сопротивление (электрическое свойство).
LDR = светозависимый резисторТермистор
Преобразователь, преобразующий температуру (тепло) в сопротивление (электрическое свойство).
Символы логических вентилей
Логические вентили обрабатывают сигналы, которые представляют истинных (1, высокий, + Vs, вкл.) Или ложных (0, низкий, 0В, выкл.).Для получения дополнительной информации см. Страницу о логических вентилях.
Есть два набора символов: традиционный и IEC (Международная электротехническая комиссия).НЕ
Элемент НЕ может иметь только один вход. «О» на выходе означает «нет». Выход логического элемента НЕ является обратным.
(напротив) его входа, поэтому выход истинен, когда вход ложен. Вентиль НЕ также называется инвертором.Традиционный
МЭК
И
Логический элемент И может иметь два или более входов.Выход логического элемента И истинен, когда все его входы истинны.
Традиционный
МЭК
NAND
Логический элемент И-НЕ может иметь два или более входов. ‘O’ на выходе означает ‘не’, показывая, что это
N от И ворота. Выход логического элемента И-НЕ истинен, если все его входы не верны.Традиционный
МЭК
ИЛИ
Логический элемент ИЛИ может иметь два или более входов.Выход логического элемента ИЛИ истинен, когда хотя бы один из его входов истинен.
Традиционный
МЭК
НОР
Логический элемент ИЛИ-НЕ может иметь два или более входов. ‘O’ на выходе означает ‘не’, показывая, что это
N от OR вентиль. Выход логического элемента ИЛИ-НЕ является истиной, когда ни один из его входов не является истиной.Традиционный
МЭК
EX-OR
Элемент EX-OR может иметь только два входа.Выход логического элемента EX-OR истинен, когда его входы различны (один истинный, один ложный).
Традиционный
МЭК
EX-NOR
Гейт EX-NOR может иметь только два входа. ‘O’ на выходе означает ‘not’, показывая, что это N ot
EX-OR ворота. Выход элемента EX-NOR является истинным, когда его входы одинаковы (оба истинны или оба ложны).Традиционный
МЭК
Политика конфиденциальности и файлы cookie
Этот сайт не собирает личную информацию.Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет
используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому.
На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на
рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.
Рекламодателям не передается никакая личная информация.
Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации.Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов.
(включая этот), как объяснил Google.
Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста,
посетите AboutCookies.org.
electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.
Специальные символы — гипертекст по физике
Это условные обозначения, используемые в этой книге.
Пространство и время символ количество символ шт. r , r положение, отрыв, радиус, радиус кривизны м метр с , с перемещение, расстояние м метр θ , φ , θ, φ Угол
, угловое перемещение, угловое разделение, угол поворота рад радиан x , y , z декартовых координат м метр î , ĵ , k̂ декартовых единичных векторов без агрегата r , θ, φ сферические координаты м, рад метр, радиан r̂, θ̂, φ̂ сферических единичных векторов без агрегата ρ, φ, z цилиндрические координаты м, рад метр, радиан ρ̂, φ̂, ẑ цилиндрических единичных векторов без агрегата № нормальный единичный вектор без агрегата т̂ тангенциальный единичный вектор без агрегата ч высота, глубина м метр ℓ, л длина м метр д расстояние, отрыв, толщина м метр т толщина м метр D диаметр м метр К окружность м метр A , A площадь, площадь поперечного сечения, площадь проекции, площадь поверхности м 2 квадратных метров В том м 3 куб.м. т раз, продолжительность с второй Т Период
, периодическое время с второй τ постоянная времени с второй ф частота Гц герц ω угловая частота рад / с радиан в секунду Механика символ количество символ шт. v , v скорость, скорость м / с метров в секунду а , а ускорение м / с 2 метров в секунду в квадрате a c , a c центростремительное ускорение, центробежное ускорение м / с 2 метров в секунду в квадрате г , г гравитационное поле, ускорение свободного падения м / с 2 метров в секунду в квадрате м масса кг килограмм Факс , Факс сила N ньютон F г , Вт , Вт сила тяжести, вес N ньютон Ф n , N , N нормальная сила, нормальная N ньютон F f , f s , f k сила трения (статическая, кинетическая) N ньютон μ s , μ k коэффициент трения (статический, кинетический) без агрегата п. , п. импульс кг м / с килограмм-метр в секунду Дж , Дж импульс Н с ньютон секунда Вт работа Дж джоуль E энергия, общая энергия Дж джоуль K , K т , K r кинетическая энергия (поступательная, вращательная) Дж джоуль U , U g , U s потенциальная энергия (гравитационная, пружинная) Дж джоуль V г гравитационный потенциал Дж / кг джоуль на килограмм η КПД без агрегата п. мощность Вт ватт ω , ω скорость вращения, частота вращения рад / с радиан в секунду α , α ускорение вращения рад / с 2 радиан на секунду в квадрате τ , τ крутящий момент Н · м Ньютон-метр Я момент инерции кг м 2 килограмм метр в квадрате л , л угловой момент кг м 2 / с килограмм-метр в секунду H , H угловой импульс Н м Ньютон-метр секунда к жесткость пружины Н / м ньютон на метр п. давление Па паскаль σ нормальное напряжение Па паскаль τ напряжение сдвига Па паскаль ρ плотность, объемно-массовая плотность кг / м 3 килограмм на кубический метр σ поверхностная массовая плотность, поверхностная массовая плотность кг / м 2 килограмм на квадратный метр λ линейная массовая плотность кг / м килограмм на метр Ф B , B , B плавучесть, подъемная сила N ньютон q м массовый расход кг / с килограмм в секунду q V объемный расход м 3 / с кубометров в секунду Ф D , R , R сопротивление, аэродинамическое сопротивление, сопротивление воздуха N ньютон C , C D Коэффициент аэродинамического сопротивления
, коэффициент аэродинамического сопротивления без агрегата η Вязкость
, динамическая вязкость Па с паскаль-секунда ν кинематическая вязкость м 2 / с квадратных метров в секунду млн лет номер станка без агрегата Re число Рейнольдса без агрегата Fr номер без агрегата E Модуль Юнга, модуль упругости Па паскаль G Модуль сдвига, модуль жесткости Па паскаль К Модуль объемной упругости, модуль сжатия Па паскаль ε линейная деформация без агрегата γ деформация сдвига без агрегата θ объемная деформация без агрегата γ поверхностное натяжение Н / м ньютон на метр Теплофизика символ количество символ шт. Т температура К кельвин α линейное расширение, коэффициент линейного теплового расширения К -1 обратный кельвин β объемное расширение, коэффициент объемного теплового расширения К -1 обратный кельвин тепло Дж джоуль c удельная теплоемкость, удельная теплоемкость Дж / кг K джоуль на килограмм кельвина л скрытая теплота, удельная скрытая теплота Дж / кг джоуль на килограмм № количество вещества моль N количество частиц без агрегата п. тепловой поток Вт ватт к теплопроводность Вт / м K ватт на метр кельвин ε излучательная способность без агрегата U внутренняя энергия Дж джоуль S энтропия Дж / К джоуль на кельвин w путей, количество одинаковых микросостояний без агрегата COP КПД без агрегата Электричество и магнетизм символ количество символ шт. кв , кв заряд, электрический заряд С кулон ρ Плотность заряда
, объемная плотность заряда С / м 3 кулонов на кубический метр σ поверхностная плотность заряда, поверхностная плотность заряда С / м 2 кулонов на квадратный метр λ линейная плотность заряда C / м кулонов на метр Факс E , Факс E электрическая сила, электростатическая сила N ньютон E , E электрическое поле Н / З, В / м ньютон на кулон, вольт на метр Φ E электрический поток Н · м 2 / C, В · м Ньютон-метр в квадрате на кулон, вольт-метр U , U E потенциальная энергия, электрическая потенциальная энергия Дж джоуль В, В E напряжение, потенциал, электрический потенциал В вольт ℰ электродвижущая сила, ЭДС В вольт К емкость F фарад κ диэлектрическая постоянная без агрегата Я ток, электрический ток А ампер R , R Сопротивление
, электрическое сопротивление, внутреннее сопротивление Ом Ом ρ сопротивление Ом · м омметр G проводимость S siemens σ проводимость См / м сименс на метр Факс B , Факс B магнитная сила N ньютон B , B магнитное поле Т тесла Φ B магнитный поток Wb Вебер N количество витков без агрегата № витков на единицу длины, плотность витков м −1 счетчик обратный η плотность энергии Дж / м 3 джоуль на кубический метр S , S вектор пойнтинга, интенсивность Вт / м 2 Вт на квадратный метр Математические обозначения и обозначения символ описание + плюс, сложение, плюс – минус, вычесть, отрицательное значение ± неопределенность, погрешность, плюс-минус · умножение, точка, скалярное произведение, скалярное произведение × умножение, крест, векторное произведение, векторное произведение ÷, / разделить x 2 квадрат x 3 куб √ корень квадратный, корень, корень ∛ кубический корень 1 x , x -1 обратное, обратное = равно, равенство ≈ примерно равно ∝ пропорционально ≠ не равно, неравенство ~ по заказу, тильда < менее > больше ≤ меньше или равно ≥ больше или равно ⇒, логическое следствие ⇔ логическая эквивалентность … и так далее, многоточие ∴ следовательно f ( x ) функция грех синус cos косинус желто-коричневый касательная sinh гиперболический синус куш гиперболический косинус танх гиперболический тангенс x единичный вектор, шляпа, циркумфлекс ∥ параллельно ⟂ перпендикуляр x среднее, среднее, античастица, столбец, линия над чертой x медиана, суперсимметричная частица, тильда ⟨⟩ среднее по времени, среднее по ансамблю, брекет p ( x ) распределение вероятностей, функция плотности вероятности ∆ приращение, изменение, дельта д дифференциал, d ∂ частичный дифференциал, d частичный ∇ градиент, дель ∇ · расхождение, div, del dot ∇ × локон, дель-крест ∇ 2 лапласиан, дель-квадрат ∑ суммирование, сигма ∫ интегральный ∬ двойной интегральный ∭ тройной интеграл ∮ контур интегральный ∯ поверхность интегральная ∰ объемный интегральный ∞ бесконечность ℵ 0 Трансфинитное число
, алеф ноль Номера в электротехнике | Прядильные номера
Инженеры-электрики используют очень большие и очень маленькие числа по сравнению с нашим повседневным опытом.В этой статье рассказывается о больших и малых числах с примерами того, как они отображаются в инженерных приложениях.
Инженерные числа записываются в инженерной нотации , аналогично научной нотации. Это помогает освоить инженерные обозначения и широкий динамический диапазон чисел, с которым мы, инженеры, имеем дело каждый день.
Содержание
Научная нотация
Если вы изучали математику или естественные науки, вы, вероятно, встречали научную нотацию.{18} $ электроны.
Инженерное обозначение
Инженерная нотация лишь немного отличается от научной. Инженеры любят показатели, кратные трем. Это означает, что цифры слева от десятичной точки находятся в диапазоне от 1 до 999 долларов. Наш разум довольно хорошо воображает и сравнивает числа до 1000 долларов. Приведем пример.
Свету требуется 0,0000333564095 \, \ text {секунд} $, чтобы пройти 10 \, \ text {километров} $ в вакууме.Преобразуем это небольшое число в инженерное обозначение:
.
- Найдите десятичную точку.
- Перескакивает через три цифр за раз, двигаясь вправо, пока вы не перескочите через одну, две или три ненулевые цифры. Мы хотим, чтобы число слева от десятичной точки находилось в диапазоне от 1 до 999 долларов. В этом случае сделайте два прыжка вправо, пока не превысите 33 доллара.
- Запишите 33 доллара.
- Добавьте десятичную точку: 33 доллара.
- Запишите оставшиеся цифры: 33 доллара.{-3} \, \ text s $
долларов.
Правила формата чисел не жесткие. Пока то, что вы пытаетесь изложить, является ясным и недвусмысленным, вы можете делать исключения. Вы можете выразить мгновение ока как 0,350 секунды, если хотите, чтобы читатель сравнил значение с одной секундой.
Один недостаток инженерной системы обозначений состоит в том, что они могут ввести в заблуждение относительно количества значащих цифр. Инженеры обычно имеют дело с большими допусками изготавливаемых компонентов, поэтому количество значащих цифр в схемах обычно невелико: от двух до трех.6 \, \ Omega \, \ pm1 \% $.
Со временем вы разовьете чувство числовой точности и округления в различных ситуациях. Когда все сделано правильно, округление до нескольких цифр — это не признак лени, а осознание того, что реальные компоненты не все одинаковы — и все же ваш дизайн все равно должен работать каждый раз. Бывают и другие случаи, например, при длительных вычислениях с использованием компьютерной арифметики, когда даже крошечные ошибки округления важно предвидеть и контролировать. Все зависит от ситуации.Это инженерное искусство.
Префиксы номеров
Многие числа имеют имена, полученные из греческого или латинского языков. Инженеры и ученые используют префиксы номеров, определенные в Système International d’Unités (SI). Вот список наиболее распространенных префиксов, которые мы используем в инженерии. Обратите внимание, как показатель степени кратен трем.
Номер Префикс Символ Примечание $ 10 ^ {\, + 12} $ тера- $ \ text T $ 10 долларов ^ {\, + 9} долларов
гига- $ \ text G $ 10 долларов ^ {\, + 6} долларов
мега- $ \ text M $ 10 долларов ^ {\, + 3} долларов
килограмм — $ \ text k $ $ \ text k $ — единственный префикс> 1 в нижнем регистре $ 10 ^ {\, 0} $ $ 10 ^ {\, — 3} $ милли- $ \ text m $ $ 10 ^ {\, — 6} $ микро- $ \ mu $ будьте осторожны, $ \ mu $ (mu) не превращается в m $ 10 ^ {\, — 9} $ нано- $ \ text n $ $ 10 ^ {\, — 12} $ пико- $ \ text p $ Как сказать «гига»?
Латинское слово гига дает нам префикс номера гига — .Это также источник английского слова Giant . В английском языке буква «g» может быть жесткой (коза) или мягкой (гигантская). Итак, как следует произносить «гига-»?
Большую часть времени я слышу жесткое «g», но мягкое «g» — это нормально. Вы можете встретить кого-то, кто это так говорит. Одним из таких людей является Док Браун из фильма «Назад в будущее
».
Большие и малые инженерные номера
Вот несколько примеров больших, средних и малых чисел, используемых в реальных электрических системах.Эти примеры встречаются каждый день, но всегда можно найти более серьезные крайности. Здесь много электрических слов. Не волнуйтесь, если некоторые из них новые, вам не обязательно знать их прямо сейчас.
Частота: Частота подсчитывает, сколько раз что-то происходит за определенный промежуток времени. Единицей измерения частоты в системе СИ является герц $ (\ text {Hz}) $, который совпадает с $ 1 / s $ ( обратных секунд или секунд ). {9} \, \ text {Hz}) $.{6} \, \ Omega) $ в схемах.
Напряжение: Единицей измерения электрического потенциала является вольт $ (\ text V) $. Батарея, которую вы покупаете в магазине, стоит 1,5 $ \, \ text {volts} $. Вы можете держать эту батарею в руке, не опасаясь поражения электрическим током. Внутри компьютера микросхемы обычно работают с $ 3,3 $ или $ 5 \, \ text {volts} $. Автомобильный аккумулятор стоит 12 $ \, \ text {volts} $. В зависимости от того, в какой стране вы живете, розетка стоит 110 $ или 220 $ \, \ text {VAC} $ (вольт переменного тока). Это высокое напряжение может быть смертельным при прикосновении к нему.{-9} \, \ text {meter}) $. Следовательно, элемент шириной $ 15 \, \ text {nm} $ находится на $ 28 $ атомах кремния в поперечнике. Удивительный!
Грамматика единиц
Есть два грамматических правила для названий единиц и символов единиц.
- Имена всех единиц начинаются со строчной буквы, даже если единица названа в честь человека.
- Символы пишутся прописными буквами, если единица названа в честь человека, в противном случае — строчными.
Название агрегата пример Условное обозначение пример Названо для второй 1 миллисекунда $ \ text {s} $
$ 2 \ text {ns} $
метр 300 км $ \ text {m} $
$ 35 \ text {nm} $
герц 10 килогерц $ \ text {Hz} $
$ 100 \ text {MHz} $
Гц Ом 2 МОм $ \ Омега $
$ 47 \ text {k} \ Omega $ Ом фарад 10 пикофарад $ \ text {F} $
$ 220 \ text {pF} $
Фарадей ампер 35 микроампер $ \ text {A} $
65 долларов США \ text {mA} 90 518 долларов США ампер вольт 11 кВ $ \ text {V} $
$ 5 \, \ mu \ text {V} $ Вольта Я думаю, это круто, как Ом получил свой собственный греческий символ: $ \ Omega $, «Ом-эга.”
Сокращенная форма «amp» — вполне приемлемый способ сокращения «ампер».
Мы рассмотрели некоторые числа, с которыми вы сталкиваетесь, когда изучаете электротехнику. Они охватывают огромный диапазон. Со временем это станет второй натурой.
Определение электрического тока
Электрический ток — это мера количества электрического заряда, передаваемого за единицу времени. Он представляет собой поток электронов через проводящий материал, например металлическую проволоку.Измеряется в амперах.
Единицы и обозначения для электрического тока
Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер, равный 1 кулону в секунду. Ток — это величина, то есть это одно и то же число независимо от направления потока, без положительного или отрицательного числа. Однако при анализе цепей важно направление тока.
Условное обозначение тока — I , которое происходит от французской фразы интенсивность куранта , что означает сила тока .Сила тока часто обозначается просто как , сила тока .
Символ I использовал Андре-Мари Ампер, в честь которого названа единица измерения электрического тока. Он использовал символ I при формулировании закона силы Ампера в 1820 году. Нотация перешла из Франции в Великобританию, где стала стандартной, хотя по крайней мере один журнал не изменился с C на I до 1896 года.
Закон Ома, регулирующий электрический ток
Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов в этих двух точках.Вводя константу пропорциональности, сопротивление, приходим к обычному математическому уравнению, описывающему эту взаимосвязь:
I = V / R
В этом соотношении I — это ток через проводник в единицах ампер, В, — это разность потенциалов, измеренная на проводнике в единицах вольт, а R — сопротивление проводника в единицах Ом. . Более конкретно, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока.Закон Ома используется в электротехнике для решения схем.
Аббревиатуры AC и DC часто используются для обозначения просто переменного и постоянного , когда они изменяют ток или напряжение . Это два основных типа электрического тока.
Постоянный ток
Постоянный ток (DC) — это однонаправленный поток электрического заряда. Электрический заряд течет в постоянном направлении, что отличает его от переменного тока.Термин, ранее использовавшийся для постоянного тока , был гальваническим током.
Постоянный ток вырабатывается такими источниками, как батареи, термопары, солнечные элементы и электрические машины коммутаторного типа динамо-типа. Постоянный ток может течь в проводнике, таком как провод, но также может течь через полупроводники, изоляторы или даже через вакуум, как в электронных или ионных пучках.
Переменный ток
В переменном токе (AC, также AC) движение электрического заряда периодически меняет направление.В постоянном токе электрический заряд идет только в одном направлении.
Переменный ток — это форма подачи электроэнергии на предприятия и жилые дома. Обычная форма волны в цепи питания переменного тока — синусоидальная волна. В некоторых приложениях используются сигналы различной формы, например треугольные или прямоугольные.
Аудио- и радиосигналы, передаваемые по электрическим проводам, также являются примерами переменного тока. Важной целью в этих приложениях является восстановление информации, закодированной (или модулированной ), в сигнал переменного тока.
электричества | Определение, факты и типы
Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, которые происходят при отсутствии движущихся зарядов, то есть после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов.И наоборот, имея набор проводников с известными потенциалами, можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы, можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этой сборкой зарядов. Наконец, энергия может храниться в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, хранится в нем как электростатическая энергия электрического поля.
Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных объектов, тренных друг о друга в сухой среде.
Объяснение статического электричества и его проявлений в повседневной жизни.
Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье
Статическое электричество — это знакомое электрическое явление, при котором заряженные частицы передаются от одного тела к другому. Например, если два предмета трутся друг о друга, особенно если они являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают одинаковые и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения.Объект, теряющий электроны, становится заряженным положительно, а другой — отрицательно. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила, действующая на заряд Q 1 в этих условиях из-за заряда Q 2 на расстоянии r , определяется законом Кулона,
. характер силы, а единичный вектор r̂ — это вектор, размер которого равен единице, и который направлен от заряда Q 2 к заряду Q 1 .Константа пропорциональности k равна 10 −7 c 2 , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 9 ньютонов на квадратный метр на квадратный кулон (Нм 2 / C 2 ). На рисунке 1 показано усилие на Q 1 из-за Q 2 . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. И Q 1 , и Q 2 произвольно выбраны в качестве положительных зарядов, каждый с величиной 10 −6 кулонов.Заряд Q 1 расположен в координатах x , y , z со значениями 0,03, 0, 0 соответственно, а Q 2 имеет координаты 0, 0,04, 0. Все координаты даны в метрах. Таким образом, расстояние между Q 1 и Q 2 составляет 0,05 метра.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчасВеличина силы F на заряде Q 1 , рассчитанная по уравнению (1), равна 3.6 ньютонов; его направление показано на рисунке 1. Сила, действующая на Q 2 из-за Q 1 , составляет — F , что также имеет величину 3,6 ньютона; его направление, однако, противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через ее компоненты по осям x и y , поскольку вектор силы лежит в плоскости x y . Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, а результаты показаны на рисунке 2.Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрической силы между зарядами в состоянии покоя. Если заряды имеют противоположные знаки, сила будет притягивающей; притяжение будет указано в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора r̂. Таким образом, электрическая сила на Q 1 будет иметь направление, противоположное единичному вектору r̂ , и будет указывать от Q 1 к Q 2 .В декартовых координатах это привело бы к изменению знаков компонентов силы x и y в уравнении (2).
компоненты кулоновской силы
Рисунок 2: Компоненты силы x и y F на рисунке 4 (см. Текст).
Предоставлено Департаментом физики и астрономии Университета штата Мичиган
Как можно понять эту электрическую силу на Q 1 ? По сути, сила обусловлена наличием электрического поля в позиции Q 1 .Поле создается вторым зарядом Q 2 и имеет величину, пропорциональную размеру Q 2 . При взаимодействии с этим полем первый заряд на некотором расстоянии либо притягивается, либо отталкивается от второго заряда, в зависимости от знака первого заряда.