Cách đọc bản vẽ sơ đồ điện: Giải thích các ký hiệu, đường dây và mạch điện

Bất cứ ai mở bản vẽ dự án thiết bị lần đầu tiên đều gặp phải một bức tường giống nhau: các trang có ký hiệu nhỏ, các đường giao nhau theo mọi hướng và các nhãn như K1-2 hoặc TH1 không giải thích được gì. Tin tốt là việc đọc bản vẽ sơ đồ điện không phải là tài năng dành riêng cho các kỹ sư điện. Nó bao gồm bốn thói quen: xây dựng vốn từ vựng về ký hiệu cốt lõi, hiểu cách các đường và điểm nối thể hiện các kết nối, giải mã các giá trị và chỉ định tham chiếu cũng như tuân theo quy trình truy tìm nhất quán. Khi những thói quen đó đã hình thành, sơ đồ sẽ không còn trông giống như tiếng ồn và bắt đầu đọc giống như một câu chuyện, trong đó nguồn điện đi vào mạch điện, được bảo vệ và chuyển đổi, thực hiện công việc hữu ích trong tải và quay trở lại nguồn.

Kỹ năng này còn quan trọng hơn cả bộ phận kỹ thuật. Các nhóm mua sắm xem xét bản vẽ của nhà cung cấp, nhân viên chất lượng theo dõi báo cáo lỗi và kỹ thuật viên bảo trì chẩn đoán thiết bị bị lỗi, tất cả đều đọc sơ đồ nhanh hơn và ít lỗi hơn khi áp dụng các nguyên tắc cơ bản giống nhau.

Sơ đồ thể hiện điều gì và nó cố tình bỏ đi những gì

Bắt đầu với kết luận quan trọng nhất: sơ đồ mô tả logic điện chứ không phải địa lý vật lý. Hai thành phần được vẽ ở các góc đối diện của một tờ giấy có thể mắc nối tiếp về mặt điện, trong khi hai biểu tượng nằm cạnh nhau có thể thuộc về các mạch điện hoàn toàn riêng biệt. Nhiệm vụ của bản vẽ là thể hiện dòng điện chạy như thế nào và tín hiệu tương tác như thế nào, chứ không phải vị trí các bộ phận nằm trên PCB hoặc bên trong vỏ.

Tài liệu về điện thường bao gồm ba loại bản vẽ có liên quan nhưng khác nhau. A sơ đồ hiển thị chức năng mạch với các ký hiệu được tiêu chuẩn hóa. A sơ đồ nối dây hiển thị định tuyến vật lý và kết nối giữa các thành phần thực, bao gồm đường dẫn cáp và vị trí đầu nối. A sơ đồ đường đơn đơn giản hóa hệ thống nhiều pha thành một đường dây trên mỗi nhóm dây dẫn, điều này phổ biến trong phân phối điện hơn là thiết kế thiết bị. Về phía thiết bị, sơ đồ xác định mạch điện, sơ đồ nối dây ánh xạ nó lên các dây cáp và thiết bị đầu cuối thực, và phần hoàn thiện được xây dựng từ sơ đồ đó là dây nịt thực sự là gì . Biết bạn đang cầm tài liệu nào là bước đầu tiên để đọc nó một cách chính xác.

Từ vựng biểu tượng thực hiện hầu hết công việc

Đây là phần đáng khích lệ: khoảng 20 ký hiệu bao gồm phần lớn sơ đồ thiết bị gia dụng. Bạn không cần phải ghi nhớ toàn bộ thư viện trước khi đọc lần đầu tiên. Tập trung vào sáu nhóm chức năng được tóm tắt dưới đây.

Các nhóm ký hiệu phổ biến trên sơ đồ thiết bị và manh mối mà mỗi nhóm cung cấp cho bạn khi đọc.
Nhóm ký hiệu	Thành viên tiêu biểu	Những gì cần kiểm tra khi đọc
Sức mạnh và tài liệu tham khảo	Nguồn AC, pin, mặt đất và các nút trung tính	Nơi nguồn cung cấp vào bảng và nút nào đóng vai trò tham chiếu điện áp
thành phần thụ động	Điện trở, tụ điện, cuộn cảm, máy biến áp	Giá trị, đánh giá và cực tính được in bên cạnh mỗi ký hiệu
Công tắc và rơle	Công tắc chuyển đổi, nút ấn, tiếp điểm rơle	Danh bạ được rút ra ở trạng thái nghỉ chứ không phải trạng thái làm việc
Thiết bị bảo vệ	Cầu chì, thiết bị cắt nhiệt, điện trở, nhiệt điện trở	Vị trí dòng hiển thị chính xác những gì mỗi thiết bị bảo vệ
tải	Động cơ, bộ phận làm nóng, đèn, máy bơm	Điểm cuối của mọi đường dẫn điện và thành phần tiêu thụ dòng điện
Kết nối	Điểm nối, thiết bị đầu cuối, đầu nối ngoài trang	Một dấu chấm xác nhận khớp; băng qua đường không một dấu chấm không bao giờ chạm vào

Một biểu tượng đáng được quan tâm đặc biệt trong lĩnh vực thiết bị: nhiệt điện trở. Trên sơ đồ của ấm đun nước, lò nướng, máy sưởi và máy pha cà phê, nhiệt điện trở NTC xuất hiện dưới dạng biểu tượng điện trở với một đường uốn cong xuyên qua, thường được gắn cờ bằng điểm đánh dấu nhiệt độ và được dán nhãn TH hoặc RT. Điện trở của nó giảm khi nhiệt độ tăng, đó chính xác là cách bảng điều khiển biết khi nào nước sôi hoặc khi nào buồng gia nhiệt đã đạt đến điểm đặt. Hiểu biết cảm biến nhiệt độ NTC hoạt động như thế nào trong mạch biến một biểu tượng nhỏ đó thành một điểm neo đọc đáng tin cậy, bởi vì bạn có thể xác định ngay nhánh cảm biến của bất kỳ thiết bị sưởi nào.

NTC Temperature Sensors for Heating Appliances

Cảm biến nhiệt độ NTC cho thiết bị sưởi ấm Biểu tượng nhiệt điện trở NTC đánh dấu nhánh cảm biến của ấm đun nước, lò nướng và máy sưởi, nơi điện trở giảm khi nhiệt độ tăng. Những cảm biến này cung cấp cho bảng điều khiển phản hồi nhiệt độ cần thiết để phát hiện các điều kiện sôi hoặc điểm đặt. Xem sản phẩm →

Mối nối, lưới và quy tắc chấm

Đọc sai các kết nối là lỗi phổ biến nhất của người mới bắt đầu và một quy ước đã ngăn chặn hầu hết lỗi đó. Bất cứ nơi nào một dấu chấm đầy màu sắc xuất hiện ở giao điểm của hai đường, các dây đó được nối bằng điện. Khi hai đường thẳng giao nhau mà không có dấu chấm, chúng lướt qua nhau mà không có mối liên hệ nào. Các điểm nối hình chữ T thường được kết nối ngay cả khi không có dấu chấm, nhưng cách thực hành khác nhau giữa các công cụ soạn thảo, vì vậy hãy coi chú giải là cơ quan có thẩm quyền.

Các bản vẽ lớn cũng sử dụng nhãn lưới để giữ cho đường nét gọn gàng. Thay vì kéo một dây qua ba tấm, người soạn thảo đặt cùng một tên, chẳng hạn như GND, L, N hoặc VCC, ở cả hai đầu và mọi thứ có chung tên là một nút điện. Trình kết nối ngoài trang hoạt động theo cách tương tự, báo hiệu rằng một đường dẫn tiếp tục trên một trang tính khác, thường được đánh dấu bằng số trang hoặc mũi tên. Hãy coi những nhãn này như một sợi dây thật: nếu bạn nhìn thấy cùng một nhãn hai lần, thì các điểm đó sẽ được kết nối cho dù có đường thẳng nào được vẽ giữa chúng hay không.

Chỉ định và giá trị tham chiếu

Mỗi ký hiệu trên bản vẽ chuyên nghiệp đều mang một ký hiệu tham chiếu, một mã ngắn đặt tên cho lớp thành phần và số hiệu của nó. Các tiền tố phổ biến đáng để học theo bộ:

R đối với điện trở, C đối với tụ điện, L cho cuộn cảm
D cho điốt và đèn LED, Q cho các bóng bán dẫn, U cho mạch tích hợp
K cho rơle và công tắc tơ, F cho cầu chì, T cho máy biến áp
M cho động cơ, SW hoặc S cho các công tắc, TH hoặc RT cho nhiệt điện trở

Các giá trị nằm bên cạnh người chỉ định. Điện trở được đánh dấu 10k là 10 kilohms; một tụ điện được đánh dấu 470uF/16V mang điện dung và định mức điện áp mà bạn phải tôn trọng. Hãy chú ý đến cực tính trên các tụ điện và điốt điện phân, vì bản thân biểu tượng này mã hóa hướng và việc lắp đặt bộ phận ngược là một chế độ hỏng hóc thực sự.

Có hai sự tinh tế tách biệt độc giả mới với những người có kinh nghiệm. Đầu tiên, các thành phần cha-con: cuộn dây rơle có nhãn K1 trên trang điều khiển có thể vận hành các tiếp điểm có nhãn K1-1 và K1-2 ở nơi khác, do đó, cùng một rơle xuất hiện ở một số vị trí. Thứ hai, tiêu chuẩn biểu tượng khác nhau. Các quy ước của IEC và Bắc Mỹ vẽ các phần tử tiếp điểm, nối đất và logic khác nhau, vì vậy hãy kiểm tra xem bản vẽ sử dụng tiêu chuẩn nào trước khi diễn giải bất kỳ ký hiệu nào.

Thói quen đọc phù hợp với mọi bản vẽ

Thứ tự đọc quan trọng hơn tốc độ đọc. Các kỹ sư giàu kinh nghiệm hiếm khi bắt đầu từ ký hiệu đầu tiên; họ bắt đầu với cấu trúc. Trình tự sau đây hoạt động trên sơ đồ từ ấm đun nước nhỏ đến bộ điều khiển công nghiệp.

Trước tiên hãy đọc khối tiêu đề và chú giải: số bản vẽ, bản sửa đổi, tiêu chuẩn ký hiệu và chỉ mục trang tính. Một bản sửa đổi lỗi thời là một rủi ro an toàn thực sự.
Xác định vị trí đầu vào nguồn: đường dây và trung tính, hoặc DC dương và âm, cộng với cầu chì hoặc cầu dao chính ở đầu bảng điện.
Chia bản vẽ thành các khối chức năng: cấp nguồn, điều khiển, bảo vệ, cảm biến và tải.
Theo dõi đường dẫn điện từ nguồn đến tải và ngược lại, xác nhận mọi thiết bị bảo vệ nối tiếp.
Theo dõi đường dẫn điều khiển: xác định yếu tố nào sẽ chuyển tải và phản hồi nào, chẳng hạn như điện trở nhiệt hoặc công tắc giới hạn, ảnh hưởng đến quyết định đó.
Theo dõi những người chỉ định trên các trang, luôn theo dõi các mối quan hệ cha-con như cuộn dây rơ-le và địa chỉ liên hệ của chúng.
Chú thích khi bạn thực hiện và kiểm tra bất kỳ điều gì lạ đối với biểu dữ liệu thành phần thay vì đoán mò.

Ví dụ đã thực hiện: Truy tìm mạch thiết bị sưởi ấm

Áp dụng quy trình này cho một chiếc lò nướng điện đơn giản và phương pháp này sẽ trở nên cụ thể. Nguồn điện đi vào L và N. Đầu tiên, đường dây đi qua cầu chì F1 và bộ phận cắt nhiệt, sau đó qua công tắc chính đến bộ phận làm nóng, công tắc này quay trở lại N. Đó là đường dẫn điện và bạn có thể nêu rõ chuỗi bảo vệ của nó: quá dòng ở F1, quá nhiệt độ ở điểm cắt.

Nhánh điều khiển bổ sung thêm thông tin tình báo. Bảng điều khiển U1 lấy nguồn điện áp thấp từ nguồn điện lưới, một nhiệt điện trở NTC TH1 nằm trong khoang lò và cấp bộ chia điện áp vào bảng và bảng điều khiển cuộn dây rơle K1. Khi TH1 báo cáo khoang dưới điểm đặt, U1 cấp điện cho K1 và tiếp điểm K1-1 đóng để cấp nguồn cho phần tử. Đọc theo thứ tự đó, sơ đồ sẽ cho bạn biết chính xác lý do tại sao một lò nướng không bao giờ nóng có thể bị hỏng: cầu chì hở, bộ ngắt nhiệt hở, tiếp điểm K1 bị kẹt hoặc chỉ số nhiệt điện trở nằm ngoài phạm vi.

Bước tinh thần cuối cùng là dịch các ký hiệu thành phần cứng. Các cực của phần tử, các tiếp điểm rơle, thiết bị cắt và điện trở nhiệt đều kết nối thông qua các dây dẫn và đầu nối đi kèm, đồng thời bộ bản vẽ tham chiếu chéo các tuyến đường đó. Trong sản xuất, việc chuyển từ lưới sơ đồ sang cáp được định tuyến, cách điện, kết nối chính xác là những gì mà bộ dây lò chuyên dụng mang lại.

Dây nịt dây điện cho lò nướng điện Sau khi các ký hiệu sơ đồ được chuyển thành dây dẫn định tuyến, bộ dây của lò sẽ mang các kết nối phần tử, rơle, thiết bị cắt và điện trở nhiệt. Việc xem xét các tùy chọn khai thác ở đây cho thấy các lưới sơ đồ trở thành cụm cáp được kết nối, cách điện như thế nào. Xem sản phẩm →

Những sai lầm thu hút người đọc mới

Hầu hết các lỗi đọc sai sơ đồ đều rơi vào một số bẫy lặp lại. Việc kiểm tra chúng có chủ ý sẽ rút ngắn đáng kể thời gian học tập.

Giả sử vị trí ký hiệu phản ánh vị trí thực tế, điều này không bao giờ xảy ra trên sơ đồ.
Bỏ qua quy tắc dấu chấm và phát minh ra các kết nối ở mỗi đường giao nhau.
Đọc các tiếp điểm rơ-le ở trạng thái có điện, khi bản vẽ hiển thị trạng thái nghỉ theo quy ước.
Kết hợp các quy ước ký hiệu IEC và ANSI trong một cách diễn giải.
Bỏ qua phần chú giải và khối sửa đổi, sau đó phân tích bản vẽ được thay thế.
Nhìn vào dấu phân cực trên điốt và tụ điện.

Từ bản vẽ đến lắp ráp hoàn thiện

Việc hiểu biết về sơ đồ mang lại hiệu quả rõ ràng nhất trong quá trình tìm nguồn cung ứng linh kiện. Người mua có thể đọc bản vẽ có thể báo giá chính xác dây nịt: thước đo dây tính theo dòng điện tải, lớp cách điện tính theo nhiệt độ gần bộ phát nhiệt, lựa chọn đầu nối đến từ các điểm cuối của sơ đồ và nhánh nhiệt điện trở phải phù hợp với đường cong điện trở dự kiến của bảng điều khiển. Những chi tiết đó chính xác là nơi các nhà sản xuất thiết bị mất thời gian khi bản vẽ và nhà cung cấp không nói cùng một ngôn ngữ.

Nó cũng thay đổi chất lượng cuộc trò chuyện với nhà sản xuất dây nịt và cảm biến. Thay vì mô tả một bộ phận bằng hình thức bên ngoài, bạn có thể tham khảo trực tiếp các mạng, người chỉ định và xếp hạng và nhà cung cấp có thể xác nhận tính khả thi đối với cùng một tài liệu. Nếu bạn đang chuẩn bị một dự án thiết bị mới và muốn chuyển sơ đồ thành giải pháp đi dây sẵn sàng sản xuất, thì nhóm kỹ thuật phụ trách các cụm thiết bị nhà bếp và môi trường này sẽ xem xét bản vẽ và cung cấp báo giá thông qua kênh yêu cầu tiêu chuẩn.