Vysoká škola báňská TU Ostrava Fakulta elektrotechniky a informatiky Katedra obecné elektrotechniky TECHNICKÁ DOKUMENTACE V ELEKTROTECHNICE 1. Úvod 2. Značky pro elektrotechnická schémata 3. Pravidla pro kreslení a tvorbu elektrotechnických schémat 4. Označování a popisy na schématech 5. Písmenové značky veličin a jednotek 6. Odborná terminologie (názvosloví) v elektrotechnice Ostrava, srpen 2006 Doc. Ing. Václav Vrána, CSc., Ing. Ctirad Koudelka
1. Úvod Elektrotechnická dokumentace - prostředek sdělování výsledku určité činnosti širokému okruhu pracovníků vývoje, výzkumu, projekce a konstrukce, výroby, užití včetně řadových uživatelů elektrických zařízení. Spojovacími články umožňujícími její pochopení tomuto širokému okruhu pracovníků jsou: dohodnuté značky, označení, popisy pravidla pro používání, tvorbu a kreslení schémat odborná terminologie obsažené v normách. Je to vlastně dokumentace informací a činností pro všechny účastníky realizovaného projektu ( uvedení určitého záměru do realizace). Důvodem zavedení jednotné odborné terminologie (názvosloví) je srozumitelnost a jednoznačnost ve výkladu. Prostředkem k její zavádění jsou mezinárodní normy, obsahující odborné termíny a definice v několika jazycích, které bývají rovněž zařazovány do úvodních kapitol předmětových norem Je to jakási obdoba gramatiky a abecedy v písemném a grafickém projevu a proto je nutno s ohledem na její srozumitelnost pro široký okruh jejich uživatelů dodržovat terminologii v textovém i grafickém vyjádření. 2. Značky pro elektrotechnická schémata Problematika vlastních značek pro elektrotechnická schémata je u nás řešena převzatým souborem norem s označením ČSN EN 60617- N ((01 3390), který je velmi obsáhlý a sestává ze třinácti částí : Část 1 - Všeobecné informace ( názvosloví značek, informace o jejich možném znázornění, použití včetně viditelného uvedení rastru jak pro klasické kreslení, tak i pro jejich použití v podpůrných systémech tvorby výkresové dokumentace za podpory výpočetní techniky - CAD (CAE) ). Část 2 - Prvky značek, doplňkové značky a značky pro všeobecné použití (prvky značek - obrysy a pouzdra, doplňkové značky jako např. pro druhy proudu a napětí, proměnnost, směry síly, pohybu atd., další značky pro všeobecné použití jako např. mechanické ovládání, ovládací zařízení, uzemnění, prvky ideálních obvodů atd., národní příloha k jednotlivým oddílům), Část 3 - Vodiče a způsoby jejich spojování (znázornění vodičů, kabelů, vývodů a způsobů jejich spojování, značky spojovacích součástí) Části 4 až 13 obsahují zobrazení jednotlivých značek členěné dle druhu prvku a oblastí jeho použití. Za zmínku zde stojí, že v normě uvedený obsáhlý soubor značek neobsahuje všechny značky které uživatel potřebuje a musí si je proto vytvořit sám jako kombinaci z uvedených značek (všeobecné, doplňkové a konkrétní značky V normě je dále odlišnost v posledních dvou částech (12 a 13), které mají jinou filosofii tvorby značek pro analogové a logické obvody. Vybrané značky viz. (http//fei.vsb.cz/kat452/csnen617.htm) 2
3. Pravidla pro kreslení a tvorbu elektrotechnických schémat Dobrá znalost značek včetně možností jejich používání je pro jednotnou a přehlednou tvorbu elektrotechnických schémat velmi prospěšná, ale nestačí pro jejich přehledné a jednoznačné vytváření. Vlastní tvorba elektrotechnických schémat a ostatní elektrotechnické dokumentace se proto řídí u nás novými pravidly obsaženými v převzaté evropské normě označené ČSN EN 61082 (01 3380) - Zhotovování dokumentů používaných v elektrotechnice. Tato norma má v současné době čtyři částí s obsahem Část 1 (včetně změn A1,A2) -Všeobecné požadavky (společná pravidla tvorby schémat, popisu a zobrazení komponentů a jejich prvků, druhy dokumentů, označování přípojných míst, kreslení spojů atd.) Část 2 - Pravidla pro funkčně orientovaná schémata (přehled o zapojení ve funkční jednotce, rozložení komponentů atd.) Část 3 - Zapojovací schémata, tabulky a seznamy (pravidla pro zapojení funkčních jednotek do vyšších celků, znázornění kabelových svazků atd.) Část 4 - Instalační dokumenty (schémata v topografickém uspořádání) Připravuje se vydání dalších částí této normy jako např Rejstřík, Seznamy komponentů, Seznamy náhradních dílů. Pro tvorbu a správné čtení schémat je důležitá znalost metod a způsobů zobrazení jednotlivých komponentů a spojů (rozložené, nerozložené, opakované, skupinové, vícepólové, jednopólové), včetně jejich uspořádání a rozdělení dokumentů na následující typy: Dokumenty vyjadřující funkci (Přehledové -, Blokové -, Funkční -, Logické -, Ekvivalentní -, Obvodové -, Programové schéma, Tabulky) Dokumenty o umístění (Situační plán, Montážní schéma-výkres, apod.) Dokumenty pro zapojování (Zapojovací schéma-tabulka, Kabelové schéma-tabulka) Seznamy a ostatní dokumenty (Soupisy instalaci, uvádění do provozu, provoz apod.) Seznamy náhradních dílů položek, náhradních dílů, Dokumenty pro Norma ČSN EN 61082-1 (01 3380) Zhotovování dokumentů používaných v elektrotechnice - Část 1. Všeobecné požadavky Základní pojmy Medium - materiál na kterém je zaznamenána informace (papír, disk a pod.) Dokument - medium obsahující informace v podobě, které může snímat člověk (bývá označen dle typu informace a způsobu jejího uvedení např. jednopólové schéma) Výkres - dokument v grafické formě - požadavky na druh dokumentu jsou v ČSN 01 3106 (Všeobecné požadavky na jednotlivé druhy dokumentu) Dokumentace - 1. Souhrn dokumentů vztažených k danému subjektu 2. Způsob pracování dokumentu (ručně, s podporou VT, rozmnožování, archivace a pod.) Komponent - Obecný výraz pro průmyslový produkt použitý ke kompletaci produktu vyššího řádu. 3
Způsoby uvádění informace Zobrazení - graf. vyjádření tvaru v měřítku Půdorys - výkres obsahující pohled zhora Schéma (diagram) - grafické vyjádření vztahů mezi jednotlivými komponenty, součástkami a částmi systému včetně spojů s využitím značek (obvykle normalizovaných) Mapa - graf. vyjádření instalace na topograf. mapě Diagram, graf - graf. vyjádření popisující chování systému (vývojový, signálový, časový a pod.) Tabulka, seznam - způsob vyjádření instrukce popř. popisu seřazeného ve sloupcích a řádcích pomocí textu Textová forma - textový způsob vyjádření informací (návody, popisy, technické zprávy a pod.) Metody zobrazení komponentů a spojů ve schematech: Znázornění: - nerozložené, - polorozložené, - rozložené, - opakované, -skupinové, -rozptýlené, - vícepólové, - jednopólové Způsoby uspořádání schématu - funkční - topografické Dokumenty vyjadřující funkci (funkční dokumentace). Přehledové schéma - zobrazuje hlavní vzájemné vztahy, často jednopólové s využitím blokových značek Blokové schéma - přehledové schéma s použitím převážně blokových značek zobrazující funkci Funkční schéma (diagram) - zobrazuje detaily činností Logické schéma - pro obvody s binárně logickými prvky Ekvivalentní obvodové schéma - pro rozbor a výpočet charakteristik a chování (náhradní schéma) Funkční diagram - popisuje funkce s použitím kroků a čas. posloupnosti Tabulka spínání - sled operací nebo stav kontaktů v návaznosti na následné kroky (např. polohy u spínačů) Časová tabulka spínaní - spínání v závislosti na čase (čas. diagram) Obvodové schéma - znázorňuje skutečné provedení obvodů systému, instalace, zařízení s vyjádřením funkce (bez zřetele na rozměry, umístění a pod.). Zásady pro kreslení: - veškeré komponenty se kreslí v klidové poloze (bez U) 4
- využití výkresů s vyznačenými rastry (popis řádků) - označení komponentů (např. kontaktů a cívek, potenciálů a pod. obsahuje odkazy pro jejich vyhledávání Schéma funkčních svorek - schéma funkční jednotky - rozhraní spojení Programové schéma (tabulka) - propojení a uspořádání programových modulů Dokumenty o umístění Situační plán Montážní výkres (plán) - rozmístění komponentů včetně montážního předpisu (prostorové požadavky, montážní rozměry a pod.) Montážní schéma - montážní propojení mezi jednotlivými elektrickými předměty Výkres, sestavení, uspořádání - např. sestava rozváděče, rozmístění ovládacích.a signálních prvků na čelních dveřích a pod. (s dodržením pravidel strojnického kreslení). Dokumenty pro zapojování Zapojovací schéma (tabulka) - znázorňující nebo uvádějící seznam spojů instalace nebo zařízení Schéma (tabulka) vnitřního zapojení - seznam nebo znázornění spojů uvnitř konstrukční jednotky (rozváděče, pultu a pod.) Propojovací schéma (tabulka) - (schéma vnějších spojů) - montážní propojení vnějších obvodů zohledňující prostorové rozmístění Zapojovací schéma (tabulka) svorek - vnitřní event. vnější spoje ke svorkám Kabelové schéma (tabulka, seznam) - informace o označení, druhu, uložení, délce, zakončení vodičů a kabelů Seznamy Seznam - obecný pojem pro vyjádření obsahu dokumentu (kusovník, soupis položek, specifikace, rozpiska) Ostatní dokumenty - pro instalaci - pro uvádění do chodu - provozní (návody na použití) - pro údržbu - o spolehlivosti a udržovatelnosti - jiné např.: - seznamy výkresů v dokumentaci - předpisy (navíjecí, balící, skladovací) - záruční list - osvědčení o jakosti a kompletnosti, - soupisy náhradních dílů (pro zkušební,jednoletý a víceletý provoz) - bezpečnostní směrnice s vymezením rizik - rozložení součástek na plošném spoji 5
Vlastní tvorba elektrotechnických schémat a ostatní elektrotechnické dokumentace se tedy řídí pravidly obsaženými v souboru převzatých evropských norem ČSN EN 61082 1,2 6 (01 3380) - Zhotovování dokumentů používaných v elektrotechnice. 4. Označování a popisy na schématech Soubor ČSN EN 61346-N (01 3710) :1/98, Průmyslové systémy, instalace a zařízení, průmyslové produkty Zásady strukturování a referenčního označování- Část N Část 1.- Základní pravidla., určuje nově systém označování. Norma stanovuje všeobecné zásady popisu struktury informací o systémech, které jsou základem pro pravidla a návody na formulaci jednoznačných referenčních označení identifikujících předměty v jakémkoliv systému Referenční označení identifikuje předměty s cílem uvést do vzájemného vztahu informaci o předmětu v rámci různých druhů dokumentů a produktů tvořících systém. Pro výrobu, montáž a údržbu může být referenční označení nebo jeho část, uvedeno také na, nebo vedle fyzické části daného předmětu. V normě uvedené zásady jsou všeobecné a jsou zaměřeny na použitelnost ve všech technických odvětvích. Mohou být použity pro systémy založené na různých technologiích nebo pro systémy slučující několik technologií. Norma dále obsahuje ještě tyto kapitoly: kapitolu 2 - Normativní odkazy, kapitolu 3 - Definice, kapitolu 4 - Zásady strukturování, kapitolu 5 - Sestavení referenčního označení, kapitolu 6 - Označení umístění a nakonec informativní Přílohu A, B, C, D, E, F, G a normativní Přílohu ZA. Za pozornost stojí informativní příloha E, které obsahuje písmenné kódy mezinárodní normy IEC 750. ČSN EN 61346-1 (01 3710) byla vydána v lednu 1998. Nahradila ČSN IEC 750 (01 3382) ze srpna 1994. Část 2 - Třídění předmětů a kódy tříd stanovuje třídy předmětů a písmenné kódy přidružené těmto třídám. Tyto písmenné kódy jsou určeny k použití v referenčních označeních. Záměrem normy je stanovit schémata třídění předmětů/objektů aplikovatelná ve všech technických oborech. Proto se existující písmenné kódy, stejně jako v dřívější IEC 60750 (ČSN IEC 61346-1, Příloha E), použijí, pokud nejsou v rozporu s obecným pojetím. Bylo navrženo řešení, které si vyžádá co nejméně změn. Příloha A uvádí základní požadavky pro definice písmenných kódů znázorňujících typy předmětů. Příloha B ukazuje možnosti třídění předmětů dle jejich účelu nebo úkolu ve vztahu ke generickému procesu. Příloha C ukazuje, jak mohou být předměty tříděny v souladu s jejich zařazením v infrastruktuře. Příloha D ukazuje výtah z tabulky v ISO/DIS 14617-6. Schémata třídění jsou použitelná pro předměty ve všech technických oblastech a mohou být použita na libovolné pozici stromové struktury ustavené v souladu s IEC 61346-1. Část 4: Diskuse pojmů a jejich souvislostí česká verze technické zprávy IEC TR 61346-4:1998, která má status české technické normy. Tato technická zpráva pojednává o základních pojmech používaných v IEC 61346-1: Norma obsahuje tyto kapitoly: Kap. 1 - Rozsah platnosti, kap. 2 - Normativní odkazy, kap. 3 - Všeobecně, kap. 4 - Scénář cyklu životnosti, kap. 5 - Cyklus životnosti předmětu, kap. 6 - Diskuse pojmu "předmět", kap. 7 - Diskuse různých cyklů životnosti, kap. 8 - Diskuse o pojmu "aspekt", kap. 9 - Diskuse o rozkladu a strukturování, kap. 10 - Diskuse o charakteru referenčního označení, kap. 11 - Diskuse o souborech referenčního označení a kap. 12 - Diskuse k přechodům. 6
Norma umožňuje pro všechny obory a odvětví náhled na systém z určitých aspektů včetně odpovídajícího označení. Nově je zde zavedeno tzv. strukturování (dělení na části včetně jejich uspořádání), které je možno orientovat na funkci (=), na produkt (-) nebo na umístění (+). Referenční označení sestává z předznamenání ( ) určující orientaci, za nimiž následuje vlastní označení sestávající z možných kombinací písmenových kódů a čísel. Sestava úplného označení: = BLOK 1 ; + BLOK 2 ; - BLOK 3 ; : BLOK 4 BLOK 1 OZNAČENÍ VYŠŠÍ ÚROVNĚ (usnadní návaznosti na jiné oblasti jako např. funkční celek, přístroj, budova, závod apod.) BLOK 2 UMÍSTĚNÍ PŘEDMĚTU (rozváděč, sekce, pult apod.) BLOK 3 IDENTIFIKACE PŘEDMĚTU (písmenočíslicové označení) sestávající z kombinace označení 3A 3B 3C, kde 3A... označení druhu přístroje - prvku (písmenový kód - viz.dále) 3B... pořadové číslo prvku 3C... funkce (není povinně vyžadováno) BLOK 4 OZNAČENÍ PŘÍPOJNÉHO MÍSTA (např. svorky, pořadové číslo vývodu) =, +, -, : identifikační znaky (předznamenání bloku) Mezinárodní systém označování rozděluje jednotlivé komponenty podle jejich funkce a přiřazuje jim písmenový kód (A až Z s výjimkou písmene O a J). K tomuto kódu se obvykle přidává číslo přidělované pro každý druh komponentu. Tato sestava tvoří základ celého systému označování. Písmenné kódy mezinárodní normy IEC 750 označování druhů předmětů Tabulka E.1 - Písmenné kódy pro Písmenný kód A B Druh předmětu Sestavy, podsestavy Převodníky neelektrických veličin na elektrické a naopak Příklady Zesilovač složený z diskrétních komponentů (součástek), magnetický zesilovač, laser, maser, deska plošných spojů Termoelektrické čidlo, termočlánek, fotobuňka, dynamometr, piezzoelektrický měnič, mikrofon, přenoska, reproduktor, C Kondenzátory Číslicové IO a zařízení, zpožďovací linky, bistabilní D Binární prvky, zpožďovací prvky, monostabilní prvky, feritové paměti, zařízení, paměťové prvky registry, zapisovač na magnetickou pásku, zapisovač na disky E Různé Osvětlovací těleso, topné zařízení, ostatní zařízení F Jistící a ochranná zařízení Pojistka, přepěťová doutnavka, bleskojistka G Generátory, napájecí zdroje Rotační generátor, rotační měnič kmitočtu, baterie, oscilátor, krystalem řízený oscilátor H Signalizační zařízení Optický indikátor, akustický indikátor K Relé, stykače L Tlumivky, reaktory Indukční cívka, závěrná tlumivka, 7
M Motory N Analogové prvky Operační zesilovač, hybridní analogo/ číslicové zařízení P Měřící přístroje a zařízení, Indikační, záznamové a integrační měřící přístroje a zkušební zařízení zařízení, signální generátor, hodiny Q Spínací zařízení pro silové obvody Vypínač, odpojovač R Rezistory Nastavitelný rezistor, potenciometr, reostat, bočník, termistor S Spínače pro řídící obvody Ovládací spínač, tlačítko, mezní vypínač, volič, řadič, T Transformátory Napěťový transformátor, proudový transformátor U Modulátory, měniče Diskriminátor, demodulátor, měnič kmitočtu, kodér, invertor, konvertor, telegrafní translátor V Elektronky, polovodiče Elektronka, výbojka, dioda, tranzistor, tyristor W Vedení, vlnovody, antény Vodič, kabel, přípojnice, vlnovod, vlnovodový směrový vazební člen, dipól, parabolická anténa X Svorky, zdířky, zástrčky, zásuvky Spojovací zástrčka a zásuvka, krokosvorka, zkušební hrot, svorkovnice, spojka, kabelová koncovka a spojka Y Elektricky ovládaná mechanická zařízení Brzda, spojka, vzduchový ventil Z Zakončovací články, hybridní transformátory, filtry,. Krystalový filtr, přenosový článek (síť) Blíže viz: (http//fei.vsb.cz/kat452/vsb.cz/oznacovani.doc) 5. Písmenové značky veličin a jednotek Další důležitou oblastí jsou písmenové značky pro veličiny a jednotky používané v elektrotechnice a v příbuzných oborech (jako např. matematika, fyzika, mechanika ), jejichž používání by mělo být i u nás v souladu s mezinárodními normami. Jedná se o následující převzaté normy: Soubor norem ČSN ISO 31- (01 1300) Veličiny a jednotky ČSN ISO 31-0, Část 0, Všeobecné zásady ČSN ISO 31-1: Část 1:, Prostor a čas ČSN ISO 31-1: Část 2: Periodické a příbuzné jevy ČSN ISO 31-3: Část 3 : Mechanika ČSN ISO 31-4: Část 4: Tepelná technika ČSN ISO 31-5:) -: Část 5: Elektřina a magnetismus ČSN ISO 31-7:) -: Část 7: Akustika ČSN ISO 31-11, Část 11 Matematická znaménka a znaky používané.. Soubor norem ČSN IEC 27- (33 0100) Písmenové značky používané v elektrotechnice Základem všech částí normy ČSN IEC 27 je Mezinárodní soustava jednotek SI a všeobecné zásady pro normování veličin uvedené v normě ISO 31-0. Vybrané části normy viz: (http//fei.vsb.cz/kat452/vsb.cz/znacky.doc) 8
6. Odborná terminologie (názvosloví) v elektrotechnice Důvod zavedení: - srozumitelnost a jednoznačnost Prostředky: Mezinárodní elektrotechnický slovník IEV - IEC 50 obsahuje termíny a definice ve stanovených jazycích - angličtina, francouština, rušťina. a termíny v dodatkových jazycích (němčina., španělština., italština, holandština, polština a švédština), které jsou převáděny postupně do rozsáhlého souboru norem soustavy ČSN pod označením ČSN IEC 60050-xxx,nebo ČSN 33 0050-xxx, nebo, ČSN IEC 50 (xxx), nebo ČSN IEC 50 xxx, zařazeným ve většině případů pod tř. znak 33 0050. Pod ozn. xxx je uvedena kapitola normy (oborové číslo) pro danou oblast jako např.: ČSN IEC 60050-101 Matematika ČSN IEC 60050-131 Teorie obvodů ČSN IEC 60050-151 Elektrická a magnetická zařízení ČSN IEC 60050-195 Uzemnění a ochrana před úrazem elektrickým proudem ČSN IEC 60050-300 Část 311: Všeobecné termíny měření - Část 312: Všeobecné termíny elektrického měření - Část 313: Typy elektrických měřicích přístrojů - Část 314: Zvláštní termíny podle typu přístroje ČSN IEC 60050-351 Automatické řízení ČSN IEC 60050-442 Elektrická příslušenství ČSN IEC 60050-521 Polovodičové součástky a integrované obvody ČSN IEC 60050-651 Práce pod napětím ČSN 33 0050-601..605) - Výroba, přenos a rozvod elektrické energie (mod. IEC 50 (601 605)) ČSN 33 0050-826 - Elektrické zařízení a instalace v budovách (mod. IEC (826)) ČSN IEC 50 (411) - Mezinárodní elektrotechnický slovník, - Točivé stroje (421) - Výkonové transformátory a tlumivky (441) - Spínací a řídící zařízení, pojistky., (841) Průmyslový elektroohřev (845) Osvětlení (901) - Magnetismus nebo jsou tyto normy zařazeny jinde jako např. ČSN IEC 50 (161), (33 4201 - Mezinárodní elektrotechnický slovník, Elektromagnetická kompatibilita - EMC Dále je to existence zatím platných samostatných norem pro terminologii jako např.: ČSN 34 5101 - Základní názvosloví v elektrotechnice ; ČSN ISO/IEC 2382- (36 9001) - Systém zpracování informací. Slovník (soubor názvoslovných norem z oblasti počítačů a zpracování informací), obsahujících mj. v cizojazyčném provedení základní názvy používané v daném oboru včetně jejich definic. Přínosem v dané oblasti je zařazování úvodních kapitol s termíny a definicemi do nově vydávaných předmětových norem Cíl : Vytvoření přesných termínů včetně jejich definic 9
Citát: "Odborné názvosloví neboli terminologie je nezbytnou podmínkou ke zvládnutí a využití všech zkušeností a myšlenek ve všech oborech. Vyspělá terminologie je nutná nejen k jejich dokumentování, ale i k jejich překládání a k pohotovému tlumočení, k jejich využívání při výuce na odborných školách jakož i k vyučování cizím jazykům". 10