Как правильно читать электросхемы автомобиля

Основы автоэлектрики. Часть1. Основные законы

При диагностике автомобиля у многих начинает возникать вопрос по электрической части. К сожалению, не все прониклись в школе, техникуме или университете основными законами электродинамики, что привело к пробелам в матчасти. Более того, немногие постигли прелести радиолюбительства, что расширяет познания в области электроники. Поэтому я решил начать цикл, посвящённый автоэлектрике (да и вообще электрики в целом), чтобы помочь тем, кто гулял во время лекций с девочками и глотал каждый день юности, а теперь мучается в гараже.

Итак, с чего следует начать?

Думаю, с основных законов электротехники, а именно:
1. Основные понятия
2. Сила тока, напряжение, сопротивление
3. Закон Ома для участка цепи
4. Первое правило Кирхгофа
5. Второе правило Кирхгофа
6. Методы измерения

1. Основные понятия

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц (электроны, ионы).
Постоянный электрический ток — ток, направление движения частиц в котором постоянно.
Переменный электрический ток — ток, направление заряженных частиц в котором изменяется.
Проводник — материал, вещество или среда, хорошо проводящие электрический ток.
Диэлектрик — материал, вещество или среда, которые практически не проводят электрический ток.
Источник электрического тока — некий преобразователь любого вида энергии (механической, химической, ядерной и так далее) в электрический ток.

2. Сила тока, напряжение, сопротивление

Сила тока (I) — это скорость прохождения количества заряда через попереченое сечение проводника. Если мы говорим о движении электронов, как носителей заряда, то фактически — это сколько электронов проходит через сечение проводника за единицу времени.

Измеряется сила тока в единицах «Ампер», А:
0,000001 А = 0,001мА = 1мкА (микроампер)
0,001 А = 1 мА (миллиампер)
1000 А = 1 кА (килоампер)

Электрическое напряжение (U) — это разность электрических потенциалов между двумя точками электрической цепи, проводника или чего бы то ни было ещё. Если значение напряжения отлично от нуля, то при замыкании этих двух точек проводником, в последнем будет возникать электрический ток до тех пор, пока потенциалы не уровняются, иными словами, пока напряжение на станет равно нулю.

Измеряется напряжение в единицах «Вольт», В:
0,001 В = 1 мВ (милливольт)
1000 В = 1 кВ (киловольт)
1000000 В = 1000 кВ = 1 МВ (мегавольт)

Электрическое сопротивление ® — это физическое свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Чем сопротивление выше, тем меньше электрического заряда может через него проходить при всех прочих равных условиях.
Зависит сопротивление от длины проводника (l), площади поперечного сечения проводника (S) и физического свойства материала, из которого сделан проводник, называемого удельным сопротивлением (p):

Значения удельных сопротивлений некоторых материалов:

Измеряется сопротивление в единицах «Ом», Ом:
0,001 Ом = 1 мОм (миллиом)
1000 Ом = 1 кОм (килоом)
1000000 Ом = 1000 кОм = 1 МОм (мегаом)

3. Закон Ома для участка цепи

В определённых кругах часто можно услышать фразу: «Не знаешь закон Ома, сиди дома».
И не напрасно, ибо в наш век, когда и минуты без какого-либо электронного устройства рядом уже не представить, такой простой закон полезно было бы знать каждому.

Выглядит он следующим образом:

Т.е. сила тока, проходящего через участок цепи, равен отношению напряжения между концами этой цепи к сопротивлению этой же цепи.

Тут важно понять, что сила тока зависит от напряжения и сопротивления, а никак не наоборот. Т.е. имея источник постоянного напряжения 14 В и подключив к его клеммам нагрузку определённым сопротивлением (лампочку, резистор, прибор с неким внутренним сопротивлением и так далее), Вы определите значение тока.
Даже в общении с радиолюбителями можно услышать ошибочное мнение, что не меняя напряжение и не меняя сопротивление цепи, можно увеличить силу тока. Увы, это недостаток понимания элементарного закона.
Сила электрического тока — это лишь следствие, а не причина.

4. Первое правило Кирхгофа

Сумма всех токов в узле любой цепи равна нулю. Тут важно понимать, что учитывается направление движения тока: то значение силы тока, что подходит к узлу (точке) цепи, имеет знак плюс, тот ток, что отходит, — имеет знак минус.

Простым примером является любая точка на проводнике: сколько зарядов за единицу времени (читай сила тока) подошло к этой точке, столько же и отошло от неё. Так как значение этих токов равны по модулю, но имеют разные знаки, то алгебраическая сумма будет равна нулю.

Более сложные узлы выглядят так:

5. Второе правило Кирхгофа

Сумма напряжений на любом замкнутом контуре равна нулю. Тут опять же важно понимать, что источник ЭДС имеет значение напряжение со знаком минус, потребители — со знаком плюс. Или наоборот — кому как удобно. Эти значения сохраняют полярность по направлению движения тока.

Простым проявлением 2-го правило является следствие, что напряжение всех параллельных цепей равно между собой. Именно благодаря этому закону во всех розетках квартиры одинаковое напряжение и все лампочки в Вашем автомобиле питаются от напряжения аккумуляторной батареи. Ибо каждое параллельное соединение можно рассматривать как единый замкнутый контур с источником ЭДС.

6. Методы измерения

Согласитесь, знание вышеописанного не имеет никакой ценности, кроме как способности блеснуть им за кружкой пива перед товарищами, если Вы не можете их хоть как-то пощупать.

Поэтому нужно уметь правильно измерять интересующие нас значения.
Для измерения силы тока служит прибор Амперметр:

Для измерения напряжения — Вольтметр:

Для измерения сопротивления — Омметр:

Как правило, эти приборы имеют такие немаловажные параметры, как предел измерения (до какого значения может мерить), цена деления (с точностью до какого значения можно определить значение), погрешность измерения (насколько допускается производителем отклонение полученных измерением данных от реальных) и для амперметра и вольтметра — для какого тока (переменный или постоянный).

К радости радиолюбителей, инженеров, автоэлектриков и всех остальных, кому необходимо измерять немаловажные величины участка цепи, современный рынок предлагает широкий выбор так называемых АВОметров (Ампер-Вольт-Ом-метры). Часто можно услышать и второе название — мультиметр. Ну, а в народе прижились понятия тестер, цешка и просто прибор.

Пользоваться мультиметром достаточно просто, но нужно знать некоторые правила:

1) Сила тока измеряется в разрыва цепи. Т.е. для измерения этой величины нам необходимо воткнуть измерительный прибор в цепь.
К примеру, нам необходимо измерить, сколько тока потребляет электрическая лампочка. Для этого необходимо отсоединить любой из проводов, питающих лампочку, и вставить в полученный разрыв прибор, затем запитать цепь. Почему любой провод? Да потому что работает первое правило Кирхгофа. В зависимости от того, каким образом вы подключите щупы, будет меняться только знак значения — плюс или минус.

2) Напряжение измеряется параллельно исследуемой цепи. Т.е. для этого измерения нам не нужно ничего разъединять. Просто подключаем щупы к нужным точкам.
К примеру, нам нужно измерить напряжение на аккумуляторной батарее. Мы просто подцепляем щупы к её плюсу и минусу. Если нарушить полярность, опять же просто изменится знак значения.

3) Сопротивление измеряется на обесточенном участке аналогично напряжению. Т.е. мы просто подключаемся к узлам цепи. Тут есть немаловажный момент: если в цепи несколько параллельных узлов, Вы измерите результирующее сопротивление всей цепи.
К примеру, если Вы хотите измерение нити накала лампочки, то измерение лучше производить с её извлечением из патрона. Если же Вам важно понять общее сопротивление цепи — мерьте прямо на автомобиле. Вообще о самих значениях сопротивлений мы поговорим более детально в следующих частях.
И еще раз повторюсь: сопротивление следует измерять лишь на обесточенных цепях, т.е. нельзя измерить сопротивление на горящей лампочке. Это связано с самим методом измерения, который основан на подаче тока на измеряемую цепь прибором, а значит побочные токи внесут погрешность, причем солидную.

4) Перед измерением необходимо правильно выставить единицу и предел измерения на приборе, а при необходимости — переподключить щупы на самом приборе.
Во-первых, щупы: на большинстве авометров для измерения сопротивления и напряжения служат одни клеммы для подключения, а для измерения силы тока — другие. Если неправильно подключить перед измерением, имеется высокая вероятность как минимум спалить предохранитель прибора. Как максимум — вывести из строя прибор или цепь измерения. Поэтому будьте внимательны!
Во-вторых, единицы:
— если нужно измерять напряжение постоянного тока, то переключатель следует перевести в сторону V=,
— если напряжение переменного тока, то V

.
— если силу постоянного тока, то A=,
— если силу переменного тока, то A

.
— если сопротивление (помним: тока быть вообще не должно), то греческая буква Ω.
Неправильное подключение также может вывести прибор из строя.
В-третьих, предел измерения:
Если Вы заведомо не знаете, какое значение получите, устанавливайте максимальный предел. Если увиденное значение близко к нулю, то переключайте то того значение, которое позволит Вам увидеть более точное значение, которое не должно быть выше установленного предела.
Если же Вы знаете порядок значений (например, сеть переменного тока в розетке — 160…250 В), то предварительно установите требуемый предел, который выше измеряемой величины (на большинстве мультиметров для розетки — это

Как можно понять из вышесказанного, любое нарушений правил может привести к нежелательным последствиям. Поэтому будьте внимательны и соблюдайте требования до включения прибора в цепь, и вам не придётся лишний раз тратиться;)

Буду закругляться. Надеюсь, писал всё это не зря, и кому-то будет очень полезно.

Если есть пожелания что-то рассмотреть в рамках данного цикла, пишите в комментариях.

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Символы электрических схем автомобилей

Электрические системы автомобилей со­держат большое количество электрических и электронных устройств для управления двигателем и для систем обеспечения безо­пасности и комфорта. Обзор сложных цепей автомобильных электрических систем воз­можен только при наличии понятных сим­волов и электрических схем. Вот о том, какими бывают символы электрических схем автомобилей, мы и поговорим в этой статье.

Электрические схемы — принципиальные схемы и схемы контактов — помогают при диагностике, упро­щают монтаж дополнительных устройств и обеспечивают надежное подключение при модификации автомобильного электрообо­рудования.

Символы электрических схем автомобилей

Символы электрических схем автомобилей, показанные в табл. «Схематические символы по EN 60617«, представляют собой подборку стан­дартизированных символов, подходящих для автомобильной электрики. Но, за редким ис­ключением, они соответствуют стандартам Международной электротехнической комис­сии (IEC).

Таблица схематических символов электрических схем автомобилей по EN 60617

Европейский стандарт «Графические сим­волы для схем» EN 60617 соответствует международному стандарту IEC 617. Он из­дан в трех официальных версиях (английской, французской и немецкой). Стандарт содержит элементы символов, указательные символы и, самое главное, символы электрических схем для следующих областей:

Требования к символам электрических схем

Символы электрических схем-это мельчайшие элементы для упрощенного графического представления электрического устройства или его части. Символы электрических схем показывают принцип работы устройства и функциональные связи технического порядка. Символы электрических схем не учитывают форму и размеры устройства, и положение соединений на нем. Обособленное представление на принципиальной схеме возможно лишь абстрактно.

Символы электрических схем должны об­ладать следующими свойствами: они должны легко запоминаться, быть легко понятными, несложными в графическом отображении и логично вписываться в классификационную группу.

Символы электрических схем состоят из элементов и указательных символов. Вот не­сколько примеров указательных символов: буквы, цифры, символы, математические знаки и символы, символы единиц измерения и характеристические кривые.

Если электрическая схема становится слишком детальной из-за представления вну­тренних схем устройства (рис. а, «Электрическая схема и схематический символ генератора с регулятором» ) или если не все детали цепи нужны для идентифика­ции функции устройства, то электрическую схему для этого особого устройства можно заменить одним символом (без внутренней схемы) (рис. Ь, «Электрическая схема и схематический символ генератора с регулятором» ).

В случае интегральных схем, обеспечиваю­щих высокую степень экономии пространства (это синонимично высокому уровню интегра­ции функций в компоненте) предпочтительно упрощенное изображение схемы.

Изображение символов электрических схем

Символы схем отображаются без эффекта физического количества, т.е. в обесточенном и механически не активированном состоянии. Рабочее состояние символа схемы, отличаю­щееся от этого стандартного изображения (базового состояния), обозначается двойной стрелкой (рис. «Рабочее состояние схематического символа отличное от базового» ).

Символы схем и соединительные линии (электрические провода и механические со­единения) имеют одинаковую ширину линии.

Во избежание ненужных изгибов и пере­сечений соединительных линий, можно по­ворачивать символы схем с шагом 90° или отображать их в зеркально отраженном виде, при условии, что их значение от этого не из­менится. Направление непрерывных линий можно выбирать произвольно. Исключе­ниями являются символы схем для резисто­ров (там символы соединения разрешаются только на узких сторонах) и соединения для электромеханических приводов (где сим­волы соединения разрешаются только на широких сторонах, рис. «Оконечные нагрузки» ).

Соединения могут изображаться и с точ­кой, и без точки. Если в месте пересечения нет точки, значит нет электрического соеди­нения. Точки соединения на устройствах большей частью не отображаются специфи­чески. Точка соединения, штекер, гнездо или резьбовые соединения обозначаются симво­лами схем лишь в точках, необходимых для монтажа и снятия. Другие места соединения стандартно обозначаются точками.

Электрические схемы

Электрические схемы — это идеализи­рованные представления электрических устройств в виде символов. К таким схемам также относятся иллюстрации и упрощен­ные чертежи. С помощью схемы показыва­ются связи между отдельными различными устройствами и способ их подсоединения друг к другу. Электрические схемы могут дополняться таблицами, графиками или описаниями. Вид электрической схемы и ее использование обычно определяются в со­ответствии с конкретной целью (например, показ работы системы) (рис. «Классификация электрических схем» ).

Чтобы электрическая схема была «читае­мой», она должна удовлетворять следующим требованиям:

В автомобильной электрике блок-схемы без отдельных входов/выходов и внутренних схем позволяют оперативно понять принцип работы системы или устройства. Схематиче­ское отображение различными способами (расположение символов схем) является подробным представлением для определе­ния функции и выполнения ремонта. Схема контактов (с указанием мест расположения контактов устройств) используется службами послепродажного обслуживания при замене или модификации устройств.

В зависимости от способа отображения различают:

Блок-схема

Блок-схема — это упрощенное представление электрической схемы, где учитываются только существенные детали (рис. «Блок-схема на примере ЭБУ Motronic» ). Она служит быстрым ориентиром для более под­робной документации (схематичного пред­ставления).

Устройства отображаются в виде квадратов, прямоугольников и кругов с отмеченными на них указательными символами, аналогично EN 60617, часть 2. Линии в большинстве слу­чаев чертятся в виде одиночных линий.

Принципиальная схема

Принципиальная схема является подробной схемой цепи. Четко отображая отдельные пути прохождения тока, она также показы­вает, как именно работает электрическая схема. В принципиальной схеме, которая упрощает чтение и дает ясное представление о работе цепи, не должно быть противоре­чий между отдельными компонентами цепи и их пространственными связями. На рис. «Принципиальная схема электродвигателя стартера типа KB для параллельной работы в двух вариантах представления» изображена принципиальная схема стартера в смонтированном и обособленном виде.

Принципиальная схема должна содержать:

Принципиальная схема может содержать:

Отображение электрической цепи

В принципиальных схемах в основном ис­пользуется многолинейное представление. Для символов схем стандарт EN 61346 часть 1 предусматривает следующие способы отображения, которые могут сочетаться в одной и той же схеме.

Монтажная схема

Все детали устройства непосредственно ото­бражаются вместе в смонтированном и под­ключенном виде двойной косой чертой или пунктирными линиями, определяющими ме­ханическую связь. Это отображение можно использовать для достаточно простых схем (рис. а, «Принципиальная схема электродвигателя стартера типа KB для параллельной работы в двух вариантах представления» ).

Представление в обособленном виде Символы схем для деталей электрических устройств отображаются отдельно и рас­полагаются таким образом, чтобы каждый путь протекания тока можно было отследить как можно проще (рис. Ь, «Принципиальная схема электродвигателя стартера типа KB для параллельной работы в двух вариантах представления» ). Пространствен­ное расположение отдельных устройств или их деталей не учитывается. Пути протекания тока должны располагаться как можно более линейно, четко и по возможности без пере­сечений. Главная цель этого представления — определить функцию электрической цепи.

Связь отдельных деталей должна опреде­ляться с помощью системы идентификации, согласно EN 61346, часть 2. Идентификатор устройства располагается на каждом от­дельно отображаемом символе схемы для этого устройства. Устройства, отображаемые обособленно, после сборки должны быть обозначены в какой-либо точке на электри­ческой схеме, если это необходимо для по­нимания электрической схемы.

Топографическое представление В этом представлении положение символов схемы полностью или частично соответствует пространственному расположению в устрой­стве или детали.

Обозначение массы

Для большинства автомобилей в силу своей простоты предпочитается однопроводная система, в которой масса (металлические детали автомобиля) служит возвратным проводником. Если идеально проводящее соединение отдельных деталей заземления не гарантируется или если имеет место на­пряжение более 42 В, то возвратный прово­дник также прокладывается изолированно от массы.

Все отображаемые на электрической схеме символы массы электрически соединяются между собой через массу устройства или автомобиля.

Все устройства, содержащие символ массы, должны подключаться к массе авто­мобиля и быть электрически проводимыми.

На рис. «Представление массы» показаны различные возможно­сти отображения массы.

Пути протекания тока и провода

Электрические схемы изображаются таким образом, чтобы они читались как можно проще. Отдельные пути протекания тока, предпочтительно в направлении слева на­право или сверху вниз, должны проходить параллельно краю электрической схемы, как можно более линейно, по возможности без пересечений и изменения направления.

При наличии нескольких параллельных линий они группируются в пучки по три ли­нии, с промежутками между пучками.

Разделительные и рамочные линии

Разделительные и рамочные линии из точек и тире ограничивают детали электрических схем, чтобы отобразить функциональную или конструктивную связь устройств или деталей.

Линия из точек и тире в автомобильной электрике обозначает непроводящее ограни­чение устройств или деталей. Она не всегда соответствует корпусу и не используется в качестве массы. В силовых системах эта ограничительная линия часто соединяется с линией, также из точек и тире, обозначающей провод защитного заземления.

Точки разрыва, идентификатор, обозначение пунктов назначения

Соединительные линии (провода и механиче­ские связи), занимающие большую длину на принципиальной схеме, для большей ясности можно прерывать. Отображаются только на­чало и конец соединительной линии. Связь этих точек разрыва должна легко опреде­ляться. Для этого используются идентифи­катор и обозначение пунктов назначения.

Идентификатор в связанных точках раз­рыва совпадает. Идентификатором слу­жат обозначения контактов по DIN 72552 (рис. а, «Обозначение точек разрыва» ), спецификация концепции работы и спецификации в виде буквенно-цифровых символов.

Обозначение пунктов назначения указы­вается в скобках, чтобы его нельзя было перепутать с идентификатором; оно со­стоит из номера раздела пункта назначения (рис. Ь, «Обозначение точек разрыва» ).

Код раздела (путь тока)

Код раздела, указанный в верхней части схемы (раньше он назывался «путь тока») ис­пользуется для определения местоположе­ния деталей электрической схемы. Это обо­значение может принимать три разных формы:

Маркировка устройств, деталей и символов

Устройства, детали и символы схем иденти­фицируются на электрических схемах буквой и числом в соответствии с EN 61346, часть 2. Эта маркировка размещается слева от сим­вола схемы или под ним.

Указательный символ, стандартно указы­ваемый для типа устройств, можно опустить, если это не вызовет путаницы.

В случае со встроенными устройствами, одно устройство является составной частью другого, например, стартер со встроенным сцепляющим реле Кб. В этом случае обозна­чение устройства будет таким: — М1 — Кб.

Обозначение связанных символов схем при обособленном отображении: каждому отдельно отображаемому символу схемы для того или иного устройства дается обозначе­ние, привычное для этого устройства.

Обозначения штырьковых контактов (на­пример, по DIN 72552) должны наноситься снаружи символа схемы, а при наличии огра­ничительной рамочной линии — предпочти­тельно с выносом за эту линию.

Там, где пути тока проходят горизон­тально: спецификации, относящиеся к от­дельным символам схемы, наносятся под ними. Обозначение контактов располагается непосредственно за символами схемы, над соединительной линией.

Там, где пути тока проходят вертикально: спецификации, относящиеся к отдельным символам схемы, наносятся слева от них. Обозначение контактов располагается не­посредственно за символом схемы, справа, если формат горизонтальный, и слева рядом с соединительной линией, если формат вер­тикальный.

Схема выводов

Схема выводов показывает расположение выводов электрических устройств и под­ключенные внешние и при необходимости внутренние проводные соединения (линии).

Отображение выводов

Отдельные устройства показываются в виде квадратов, прямоугольников, кругов или символов и даже в виде схем с монтажным изображением деталей и могут быть распо­ложены топографически. Для изображения точек вывода используются круг, точка, ште­керное соединение или просто линия вывода.

В автомобильной электрике обычно ис­пользуются следующие способы отображе­ния:

Маркировка выводов

Устройства маркируются согласно стандарту EN 61346, часть 2. Выводы и штекерные сое­динители маркируются теми же обозначени­ями, что нанесены на устройство (рис. «Пример схемы выводов» ).

В раздельном методе представления мон­тажной схемы сплошные соединительные линии отдельных устройств опускаются. Все проводные выводы устройства маркируются обозначением пункта назначения (EN 61346, часть 2), состоящим из идентификатора устройства, к которому идет вывод, и обозна­чения контакта, при необходимости провод получает цветовую маркировку (рис. «Обозначение генератора» ).

Монтажная схема

Фирмой Bosch разработаны специальные принципиальные схемы для диагностики сложных и сильно разветвленных систем с функцией самодиагностики. Монтажные схемы Bosch для различных систем в боль­шом количестве легковых автомобилей можно найти в ESI [tronic] (Bosch Electronic Service Information). Это позволяет авторе­монтникам быстро диагностировать неис­правности и подключать модифицированное оборудование. На рис. «Пример монтажной схемы системы запирания дверей» показан пример монтажной схемы системы запирания две­рей.

В отличие от обычных принципиальных схем, монтажные схемы требуют определенных символьных обозначений (рис. «Дополнительные описания на монтажных схемах» ). Они включают в себя коды компонентов — напри­мер, А28 (противоугонная система), и расшифровку цветовых маркировок (табл. «Расшифровка цветов проводов» ). Обе таблицы можно от­крыть в ESI [tronic].

Монтажные схемы делятся на схемы систем (см. табл. «Системные схемы» ), Классификация электрических схем отражает стандартную практику ESI [tronic], используемую для других систем, согласно которой они относятся к одной из четырех монтажных групп:

Важно знать точки заземления, особенно при установке дополнительных аксессуаров. По этой причине в ESI [tronic], помимо монтаж­ных схем, содержится схема точек заземле­ния в автомобиле (рис. «Точки заземления» ).

Обозначения для электрических устройств

Обозначения в соответствии с EN 61346 часть 2 (таблица «Кодовые буквы для обозначения электрических устройств» ) используются для обеспечения ясной и всем понятной идентификации систем, деталей и пр., изображаемых символами на электрических схемах. Они отображаются рядом с символами схем и состоят из серии определенных указательных символов, букв и цифр (рис. «Обозначение устройств» ).

Обозначения выводов

Цель применения выводов в автомобильных системах электрооборудования, перечислен­ных в DIN 72552, — обеспечение простого и правильного подсоединения проводников к различным устройствам во время ремонта или замены оборудования. Обозначения вы­водов (табл. «Обозначения выводов» ) не идентифицируют провода, так как с двух концов каждого провода могут быть подключены устройства с разными обо­значениями выводов. По этой причине их не нужно наносить на провода.

Дополнительно могут, использоваться обозначения выводов, соответствующие стандартам DIN-VDE для электрического обо­рудования. Множественные соединители, для которых уже недостаточно количества обозначений выводов по DIN 72552, нумеру­ются порядковыми номерами или буквами, для которых стандарты не регламентируют распределения функций.

Источник