Site Loader

Содержание

Как обозначается рубильник на однолинейной схеме

Условные графические обозначения (УГО) элементов электрических схем проектов электроснабжения необходимы для упрощения понимания содержания документации. Символы и УГО на однолинейных схемах электроснабжения помогают проектировщикам и монтажникам без применения дополнительных манипуляций правильно читать графические чертежи.

Умение понимать обозначения на электрических схемах – одна из ключевых составляющих, без которой невозможно стать грамотным специалистом. На начальном этапе все проектировщики, монтажники, а также инженеры сектора ПТО и сметчики должны изучить техническую документацию, ознакомиться с действующими ГОСТами для составления и понимания содержания проектов. Главный документ ГОСТ 2.702-2011 – правила составления электросхем в единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

Однолинейная схема электроснабжения

Условно-графические обозначения в электросхемах ГОСТ незаменимы при проектировании вводно-распределительных устройств, распределительных подстанций, шкафов управления и учета, этажных щитов, блок-схем и схем замещения.

Полные данные по условно-графическим и буквенным обозначениям можно скачать в файле.

Обозначения розеток и выключателей на чертежах

Проект внутреннего электроснабжения – совокупность схем и чертежей силовых розеточных сетей и сети освещения. В электропроводках используют однополюсные, двухполюсные и трехполюсные выключатели. Бывают для открытой и скрытой проводки, с различными степенями защиты – для нормальных условий эксплуатации, влаго- пылезащищенные и т.д. Трех- и двухклавишные устройства также имеют визуальные различия на электросхемах. что важно при составлении ведомостей потребности материалов. В противном случае из-за невнимательности инженера повышается риск закупки неподходящего либо более дорогостоящего оборудования.

Также узел может быть совмещенным – одна розетка и несколько бытовых выключателей, сдвоенные включатели или розетки. УГО переключателя схоже на обычный выключатель, имеет два направления действия, что отображено на схемах.

Обозначение выключателей на схемах

Распределительные коробки на схеме обозначаются аналогично.

Обозначения выключателей на схемах

Выключатели – самое распространенное устройство в электротехнике, т.к. выполняет главные функции – включения и выключения цепей.

На электросхемах подстанций всегда указываются, какие цепи в нормальном режиме должны быть разомкнуты (резервные), а какие запитаны – основные линии.

Магнитные контакторы имеет схожее с автоматическим выключателем изображение. Ввиду различий принципа действия и более широко функционала имеет соответствующее УГО.

Предохранители конструктивно и технически отличаются от автоматических выключателей. Имеют более широкий спектр применения – чаще используются для электроснабжения промышленных объектов ввиду более высокой надежности и меньшей рыночной стоимости. На однолинейных схемах выполнены в виде прямоугольника с продольной чертой посреди – изображение плавкой вставки.

Обозначение трехполюсного рубильника на однолинейной схеме имеет кардинальные отличия от однополюсных моделей.

На принципиальных электросхемах содержится другая информация и содержат другую элементную базу. Для правильного чтения технической документации необходимо помнит разницу между однолинейной и принципиальной электросхемами: последняя содержит информацию о наличии элементов, без указания их физического расположения.

Как обозначаются трансформаторы на схемах

Для каждого вида трансформатора есть отдельное УГО. Используются на первичных, однолинейных схемах, опросных листах, листах расчетов токов короткого замыкания и т.д.

Обозначение заземлений на схемах

Заземление на электросхемах выполняют в зависимости от типа. Заземляющие контуры используются абсолютно на всех электрических схемах, т.к. главным свойством нормальной работы электросети является ее безопасность.

Общее заземление
Чистое (бесшумное) заземление
Защитное заземление

Буквенные обозначения на электрических схемах

На электросхемах применяется буквенная аббревиатура на латинице, где виды элементов указывают одной буквой. Многобуквенная кодировка используется для уточнения кода конкретного элемента. Первая буква в таких обозначениях всегда указывает на тип устройства.

Устройства общего назначения имеют код A. К ним относят мазеры усилители различного рода и т.д.

Буквой B на электросхемах выполняют преобразователи неэлектрической величины в электрическую (микрофоны, фотоэлементы, тепловые датчики, пьезоэлементы, датчики давления, датчики скорости, звукосниматели, детекторы).

Схемы интегральные, микросборки обозначают символом D. К ним относят логические элементы, интегральные схемы аналоговые и цифровые, устройства задержки и хранения информации.

Элементы различного назначения (электрические лампочки, пиропатроны, элементы нагрева) идентифицируют символом E.

Предохранители, разрядники, дискретные элементы защиты по току мгновенного и инерционного действия, по напряжению и др. кодируются буквой F.

G – батареи и другие источники питания.

H – индикаторы и сигнальные элементы (приборы световой, символьной и звуковой сигнализации).

Буквой K обозначают реле на схеме (токовые, электротепловые, указательные) времени и напряжения, магнитные пускатели.

Дроссели и катушки индуктивности имеют обозначение L.

M – буквенное обозначение двигателей постоянного и переменного тока.

Измерительные приборы (измерители импульсов, амперметры, счетчики активной и реактивной электроэнергии, вольтметры, фиксаторы времени, омметры, ваттметры) идентифицируют буквой P, за исключением аббревиатуры PE.

Q – обозначения в электротехнике короткозамыкателей, разъединителей и автоматов в силовых цепях.

На однолинейных схемах резисторы обозначают символом R (шунты, варисторы, терморезисторы, потенциометры).

S – обозначение на схеме автоматических выключателей без контактов силовых цепей, коммутационных устройств (кнопочные выключатели, пакетные переключатели).

T – трансформаторы (тока, напряжения), автотрансформаторы, электромагнитные стабилизаторы.

U – преобразователи (модуляторы и демодуляторы), устройства связи, выпрямители, инверторы, генераторы частоты.

V – полупроводники (диоды, тиристоры, транзисторы), электровакуумные приборы.

Антенны, элементы сверх высоких частот (ответвители, короткозамыкатели, вентили, фазовращатели, трансформаторы) имеют условный символ W.

X – контактные соединения и соединители (гнезда, штыри, токосъемники).

Устройства механические с электромагнитным приводом (электромагниты, тормоза, муфты, электромагнитные плиты и патроны) идентифицируются символом Y.

Z – фильтры, ограничители.

Символьное обозначение применяется на равне с графическим, на узкопрофильных электросхемах используются оба типа одновременно. Буквенные обозначения элементов на зарубежных схемах аналогичны. Для лучшего запоминания каждому специалисту необходима своя таблица электрика, с описаниями именно тех элементов, которые используются в работе.

Условные обозначения элементов электрических схем

Стандартные условные графические и буквенные обозначения элементов электрических схем

Таблица. Условные обозначения в электрических схемах

Резистор, активное сопротивление

Генератор переменного тока, питающая система

Электродвигатель переменного тока

Силовой выключатель (на напряжение выше 1 кВ)

Сборные шины с присоединениями

Автоматический выключатель на напряжение до 1 кВ

Контактор, магнитный пускатель

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трехфазный или три однофазных трансформатора напряжения

КА, KV, KT, KL
КА, KV, KT, KL

Контакт замыкающий реле

КА, KV, KT, KL

Контакт размыкающий реле

Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на срабатывание

Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на возврат

Прибор измерительный показывающий

Прибор измерительный регистрирующий

Выше представлены условные обозначения в электрических схемах.

2007-2019 © baurum.ru

All rights reserved.

Строительство и ремонт

О строительстве – для строителей, застройщиков,
заказчиков, проектировщиков, архитекторов

Каждый специалист-электротехник должен обладать навыками чтения электрических схем. При помощи специальных условных знаков легко отображаются любые типы розеток, выключателей, коммутационной аппаратуры, электроприборов и оборудования. В нормативных документах предусмотрено и обозначение перекидного рубильника на схеме. Отечественные и зарубежные стандарты практически не отличаются, поэтому данные устройства свободно идентифицируются в проектной документации.

Нормативные документы и типы электрических схем

Электрические схемы являются наиболее востребованными при составлении проектов и выполнении практических работ. Их основой служат многочисленные варианты условного – графического обозначения – УГО, определяемые ГОСТ 2.702-2011. Этот документ известен среди специалистов под названием «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. Он создан на основе нескольких норм и правил, определяемых другими видами ГОСТ.

Все представленные нормативы отображаются в виде четких требований, касающихся подробностей всех типов электрических схем. Документ содержит не только перечень обозначений, касающийся приборов и изделий, но и отображает взаимные связи между ними, а также основные принципы работы каждого устройства, использующего электроэнергию. Здесь же определяются правила, в соответствии с которыми можно узнать, как обозначается то или иной вид контактных соединений, особенности в маркировке проводников, буквенные и графические отображения используемых элементов.

В практической деятельности электротехники пользуются тремя основными видами электрических схем.

Монтажная схема. Как правило отображается в виде печатной платы с точным указанием мест расположения деталей и элементов. С помощью специальных знаков указываются их номинальные значения, принципы соединений, креплений и подводки к соседним компонентам. В электрических схемах, отображающих проводку жилого помещения, точно показываются места установки розеток и выключателей, осветительных и других приборов. Здесь же наносятся линии кабелей и проводников, с указанием их технических характеристик.

На принципиальных схемах (рис. 1), наносятся подробные обозначения всех контактных соединений и других связей, а также параметры элементов и сетей. Полная схема отображает процессы управления и контроля над компонентами и всю силовую цепь. Линейная схема отображает только цепь, детали которой наносятся на отдельные листы.

Функциональные схемы (рис. 2) составляются в виде основных узлов, используемых во всей цепи или в отдельно взятом приборе. В этом случае не указываются в деталях физические размеры и прочие параметры деталей. Они обозначаются как отдельные блоки с необходимой маркировкой, дополненные связями с другими составляющими цепи или устройства.

Отображение электрических сетей на разных схемах

Перекидные рубильники отображаются на разных электрических схемах, в том числе и на однолинейной схеме, каждая из которых имеет свои специфические особенности. Знание этих отличий позволит правильно прочитать и расшифровать нанесенные изображения, безошибочно определить то или иное устройство. Подобные схемы могут быть многолинейными и однолинейными.

Наиболее подробно состояние электрической цепи отображается в виде графического чертежа на многолинейных схемах. Поскольку передача электричества осуществляется по трехфазной сети, то и на чертежах фиксируется каждая фаза со всеми подключенными устройствами и оборудованием. Такие схемы получили название трехлинейных.

В четырехлинейных схемах, используемых в сетях с низким напряжением, к фазным проводам добавляется нулевой проводник PEN или N. При наличии провода защитного заземления РЕ, схема превращается в пятилинейную.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок, однофазные сети оборудуются фазным, нулевым и заземляющим проводником. Эти три провода составляют трехлинейную схему. При отсутствии заземления нередко обходятся двумя проводами – фазным и нулевым, собранными в двухлинейную схему. Такая же схема используется в сетях постоянного тока, где используется два провода – плюс и минус.

В случае слишком разветвленных сетей, использование подробных многолинейных схем становится не совсем удобным. Для этого предусмотрены однолинейные схемы, на которых трехфазная электрическая сеть отображается в виде одного общего проводника.

Основные виды рубильников

Согласно электротехнической терминологии, рубильник относится к устройствам, обеспечивающим течение по цепи электрического тока. Его отличительной особенностью является уникальная система, действие которой направлено на быстрый разрыв контакта. Все функции устройства осуществляются ручным приводом, надежно отключающим напряжение во время выполнения ремонтных и профилактических работ.

Существует несколько типов рубильников, среди которых можно выделить следующие:

  • Перекидные (рис. 1). С помощью этих устройств напряжение перекидывается с одной цепи на другую. В основном они используются, когда возникает необходимость переключить подачу тока с аварийного участка цепи на рабочий. Для установки приборов предусматриваются специальные щитовые помещения. Данный тип рубильников имеет высокие эксплуатационные и технические показатели.
  • Разрывные (рис. 2). Подключается к общим выходным цепям, идеально подходят для частных домов, квартир, офисных зданий. С помощью этого прибора осуществляется подключение какого-либо объекта к общей сети. Устанавливаются в электрическом щите с выводом наружу переключающего рычага. На рынке представлены широким модельным рядом.
  • Реверсивные (рис. 3). Используются в трехфазных электрических сетях, обеспечивая их нормальное функционирование. С помощью этих приборов нагрузка распределяется между линиями, а ток бесперебойно поступает потребителям. Установка рубильников выполняется в горизонтальном или вертикальном положении, все переключения производятся вручную. Отдельные виды приборов могут управляться дистанционно.

Основной деталью рубильника является поворотная контактная система. Конструкция подвижного контакта представляет собой нож или подпружиненную вилку, а неподвижного – нож или две пластины, подпружиненные посредством стального рассеченного кольца. Кроме того, рубильник оборудуется рукояткой или ручным приводом, контактными выводами для подключения проводов. Разрывной рубильник на 1 направление с тремя полюсами оборудуется тремя входными и тремя выходными контактами, а у перекидного изделия на 2 направления – шесть входных и шесть выходных контактов. Для каждого полюса предусмотрены 1 или 2 дугогасительные камеры, в соответствии с количеством направлений.

Конструкция контактной группы не позволяет подвижному контакту самопроизвольно выпадать под действием вибрации или под собственным весом. Для всех переключений требуется только физическая сила персонала.

Перекидные рубильники на электрических схемах

Существуют различные варианты отображения перекидных и других рубильников. Разница между ними зависит от параметров электрической сети и конкретного места в схеме каждого из них. При использовании однолинейной схемы, обозначение на схеме прибора выполняется так, как это показано на рисунке 1. Такой же вариант используется в многолинейной схеме, когда рубильник устанавливается на какую-то одну фазу.

На рисунке 2 отображается трехфазный рубильник, обеспечивающий поочередное включение и отключение фаз. Точно такие же рубильники (рис. 3) оборудуются специальной планкой, позволяющей одновременно замыкать все три фазы. Эта важная деталь обязательно отображается на трехлинейных схемах и вариантах с большим количеством линий. Данная схема подходит и для двухфазных рубильников, когда отображается два прибора, соединяемых общей планкой. На рисунке 4 хорошо просматривается обозначение перекидного рубильника на схеме в однолинейном варианте. В этом случае вместо трех фаз указана всего лишь одна, которая называется условно средней.

Существуют варианты (рис. 5), обозначений рубильника на однолинейной схеме, в которой она превращается в многолинейную. Такое изображение используется при необходимости более подробного рассмотрения некоторых участков цепи.

Отдельное обозначение предусмотрено для реверсивных рубильников перекидного типа, устанавливаемых вместе с трехфазными асинхронными двигателями. Данные приборы характеризуются наличием трех положений, в том числе – 2 положения на включение и 1 – на отключение. Эти обозначения применяются чаще всего, но при использовании редких видов сетевых соединений, в нормативной документации вполне возможно подобрать УГО или скомбинировать наиболее подходящий вариант.

Обозначение перекидного рубильника на схеме

Каждый специалист-электротехник должен обладать навыками чтения электрических схем. При помощи специальных условных знаков легко отображаются любые типы розеток, выключателей, коммутационной аппаратуры, электроприборов и оборудования. В нормативных документах предусмотрено и обозначение перекидного рубильника на схеме. Отечественные и зарубежные стандарты практически не отличаются, поэтому данные устройства свободно идентифицируются в проектной документации.

Нормативные документы и типы электрических схем

Электрические схемы являются наиболее востребованными при составлении проектов и выполнении практических работ. Их основой служат многочисленные варианты условного – графического обозначения – УГО, определяемые ГОСТ 2.702-2011. Этот документ известен среди специалистов под названием «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. Он создан на основе нескольких норм и правил, определяемых другими видами ГОСТ.

Все представленные нормативы отображаются в виде четких требований, касающихся подробностей всех типов электрических схем. Документ содержит не только перечень обозначений, касающийся приборов и изделий, но и отображает взаимные связи между ними, а также основные принципы работы каждого устройства, использующего электроэнергию. Здесь же определяются правила, в соответствии с которыми можно узнать, как обозначается то или иной вид контактных соединений, особенности в маркировке проводников, буквенные и графические отображения используемых элементов.

В практической деятельности электротехники пользуются тремя основными видами электрических схем.

Монтажная схема. Как правило отображается в виде печатной платы с точным указанием мест расположения деталей и элементов. С помощью специальных знаков указываются их номинальные значения, принципы соединений, креплений и подводки к соседним компонентам. В электрических схемах, отображающих проводку жилого помещения, точно показываются места установки розеток и выключателей, осветительных и других приборов. Здесь же наносятся линии кабелей и проводников, с указанием их технических характеристик.

На принципиальных схемах (рис. 1), наносятся подробные обозначения всех контактных соединений и других связей, а также параметры элементов и сетей. Полная схема отображает процессы управления и контроля над компонентами и всю силовую цепь. Линейная схема отображает только цепь, детали которой наносятся на отдельные листы.

Функциональные схемы (рис. 2) составляются в виде основных узлов, используемых во всей цепи или в отдельно взятом приборе. В этом случае не указываются в деталях физические размеры и прочие параметры деталей. Они обозначаются как отдельные блоки с необходимой маркировкой, дополненные связями с другими составляющими цепи или устройства.

Отображение электрических сетей на разных схемах

Перекидные рубильники отображаются на разных электрических схемах, в том числе и на однолинейной схеме, каждая из которых имеет свои специфические особенности. Знание этих отличий позволит правильно прочитать и расшифровать нанесенные изображения, безошибочно определить то или иное устройство. Подобные схемы могут быть многолинейными и однолинейными.

Наиболее подробно состояние электрической цепи отображается в виде графического чертежа на многолинейных схемах. Поскольку передача электричества осуществляется по трехфазной сети, то и на чертежах фиксируется каждая фаза со всеми подключенными устройствами и оборудованием. Такие схемы получили название трехлинейных.

В четырехлинейных схемах, используемых в сетях с низким напряжением, к фазным проводам добавляется нулевой проводник PEN или N. При наличии провода защитного заземления РЕ, схема превращается в пятилинейную.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок, однофазные сети оборудуются фазным, нулевым и заземляющим проводником. Эти три провода составляют трехлинейную схему. При отсутствии заземления нередко обходятся двумя проводами – фазным и нулевым, собранными в двухлинейную схему. Такая же схема используется в сетях постоянного тока, где используется два провода – плюс и минус.

В случае слишком разветвленных сетей, использование подробных многолинейных схем становится не совсем удобным. Для этого предусмотрены однолинейные схемы, на которых трехфазная электрическая сеть отображается в виде одного общего проводника.

Основные виды рубильников

Согласно электротехнической терминологии, рубильник относится к устройствам, обеспечивающим течение по цепи электрического тока. Его отличительной особенностью является уникальная система, действие которой направлено на быстрый разрыв контакта. Все функции устройства осуществляются ручным приводом, надежно отключающим напряжение во время выполнения ремонтных и профилактических работ.

Существует несколько типов рубильников, среди которых можно выделить следующие:

  • Перекидные (рис. 1). С помощью этих устройств напряжение перекидывается с одной цепи на другую. В основном они используются, когда возникает необходимость переключить подачу тока с аварийного участка цепи на рабочий. Для установки приборов предусматриваются специальные щитовые помещения. Данный тип рубильников имеет высокие эксплуатационные и технические показатели.
  • Разрывные (рис. 2). Подключается к общим выходным цепям, идеально подходят для частных домов, квартир, офисных зданий. С помощью этого прибора осуществляется подключение какого-либо объекта к общей сети. Устанавливаются в электрическом щите с выводом наружу переключающего рычага. На рынке представлены широким модельным рядом.
  • Реверсивные (рис. 3). Используются в трехфазных электрических сетях, обеспечивая их нормальное функционирование. С помощью этих приборов нагрузка распределяется между линиями, а ток бесперебойно поступает потребителям. Установка рубильников выполняется в горизонтальном или вертикальном положении, все переключения производятся вручную. Отдельные виды приборов могут управляться дистанционно.

Основной деталью рубильника является поворотная контактная система. Конструкция подвижного контакта представляет собой нож или подпружиненную вилку, а неподвижного – нож или две пластины, подпружиненные посредством стального рассеченного кольца. Кроме того, рубильник оборудуется рукояткой или ручным приводом, контактными выводами для подключения проводов. Разрывной рубильник на 1 направление с тремя полюсами оборудуется тремя входными и тремя выходными контактами, а у перекидного изделия на 2 направления – шесть входных и шесть выходных контактов. Для каждого полюса предусмотрены 1 или 2 дугогасительные камеры, в соответствии с количеством направлений.

Конструкция контактной группы не позволяет подвижному контакту самопроизвольно выпадать под действием вибрации или под собственным весом. Для всех переключений требуется только физическая сила персонала.

Перекидные рубильники на электрических схемах

Существуют различные варианты отображения перекидных и других рубильников. Разница между ними зависит от параметров электрической сети и конкретного места в схеме каждого из них. При использовании однолинейной схемы, обозначение на схеме прибора выполняется так, как это показано на рисунке 1. Такой же вариант используется в многолинейной схеме, когда рубильник устанавливается на какую-то одну фазу.

На рисунке 2 отображается трехфазный рубильник, обеспечивающий поочередное включение и отключение фаз. Точно такие же рубильники (рис. 3) оборудуются специальной планкой, позволяющей одновременно замыкать все три фазы. Эта важная деталь обязательно отображается на трехлинейных схемах и вариантах с большим количеством линий. Данная схема подходит и для двухфазных рубильников, когда отображается два прибора, соединяемых общей планкой. На рисунке 4 хорошо просматривается обозначение перекидного рубильника на схеме в однолинейном варианте. В этом случае вместо трех фаз указана всего лишь одна, которая называется условно средней.

Существуют варианты (рис. 5), обозначений рубильника на однолинейной схеме, в которой она превращается в многолинейную. Такое изображение используется при необходимости более подробного рассмотрения некоторых участков цепи.

Отдельное обозначение предусмотрено для реверсивных рубильников перекидного типа, устанавливаемых вместе с трехфазными асинхронными двигателями. Данные приборы характеризуются наличием трех положений, в том числе – 2 положения на включение и 1 – на отключение. Эти обозначения применяются чаще всего, но при использовании редких видов сетевых соединений, в нормативной документации вполне возможно подобрать УГО или скомбинировать наиболее подходящий вариант.

Реверсивный рубильник обозначение на схеме

Любые электрические цепи могут быть представлены в виде чертежей (принципиальных и монтажных схем), оформление которых должно соответствовать стандартам ЕСКД. Эти нормы распространяются как на схемы электропроводки или силовых цепей, так и электронные приборы. Соответственно, чтобы «читать» такие документы, необходимо понимать условные обозначения в электрических схемах.

Нормативные документы

Учитывая большое количество электроэлементов, для их буквенно-цифровых (далее БО) и условно графических обозначений (УГО) был разработан ряд нормативных документов исключающих разночтение. Ниже представлена таблица, в которой представлены основные стандарты.

Таблица 1. Нормативы графического обозначения отдельных элементов в монтажных и принципиальных электрических схемах.

Номер ГОСТаКраткое описание
2.710 81В данном документе собраны требования ГОСТа к БО различных типов электроэлементов, включая электроприборы.
2.747 68Требования к размерам отображения элементов в графическом виде.
21.614 88Принятые нормы для планов электрооборудования и проводки.
2.755 87Отображение на схемах коммутационных устройств и контактных соединений
2.756 76Нормы для воспринимающих частей электромеханического оборудования.
2.709 89Настоящий стандарт регулирует нормы, в соответствии с которыми на схемах обозначаются контактные соединения и провода.
21.404 85Схематические обозначения для оборудования, используемого в системах автоматизации

Следует учитывать, что элементная база со временем меняется, соответственно вносятся изменения и в нормативные документы, правда это процесс более инертен. Приведем простой пример, УЗО и дифавтоматы широко эксплуатируются в России уже более десятка лет, но единого стандарта по нормам ГОСТ 2.755-87 для этих устройств до сих пор нет, в отличие от автоматических выключателей. Вполне возможно, в ближайшее время это вопрос будет урегулирован. Чтобы быть в курсе подобных нововведений, профессионалы отслеживают изменения в нормативных документах, любителям это делать не обязательно, достаточно знать расшифровку основных обозначений.

Виды электрических схем

В соответствии с нормами ЕСКД под схемами подразумеваются графические документы, на которых при помощи принятых обозначений отображаются основные элементы или узлы конструкции, а также объединяющие их связи. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три:

  • Функциональная, на ней представлены узловые элементы (изображаются как прямоугольники), а также соединяющие их линии связи. Характерная особенность такой схемы – минимальная детализация. Для описания основных функций узлов, отображающие их прямоугольники, подписываются стандартными буквенными обозначениями. Это могут быть различные части изделия, отличающиеся функциональным назначением, например, автоматический диммер с фотореле в качестве датчика или обычный телевизор. Пример такой схемы представлен ниже. Пример функциональной схемы телевизионного приемника
  • Принципиальная. Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Электрические параметры некоторых элементов могут быть отображены, непосредственно в документе, или представлены отдельно в виде таблицы. Пример принципиальной схемы фрезерного станка

Если на схеме отображается только силовая часть установки, то она называется однолинейной, если приведены все элементы, то – полной.

Пример однолинейной схемы

  • Монтажные электрические схемы. В данных документах применяются позиционные обозначения элементов, то есть указывается их место расположения на плате, способ и очередность монтажа. Монтажная схема стационарного сигнализатора горючих газов

Если на чертеже отображается проводка квартиры, то места расположения осветительных приборов, розеток и другого оборудования указываются на плане. Иногда можно услышать, как такой документ называют схемой электроснабжения, это неверно, поскольку последняя отображает способ подключения потребителей к подстанции или другому источнику питания.

Разобравшись с электрическими схемами, можем переходить к обозначениям указанных на них элементов.

Графические обозначения

Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Приведем в качестве примера основные графические обозначения для разных видов электрических схем.

Примеры УГО в функциональных схемах

Ниже представлен рисунок с изображением основных узлов систем автоматизации.

Примеры условных обозначений электроприборов и средств автоматизации в соответствии с ГОСТом 21.404-85

Описание обозначений:

  • А – Основные (1) и допускаемые (2) изображения приборов, которые устанавливаются за пределами электрощита или распределительной коробки.
  • В – Тоже самое, что и пункт А, за исключением того, что элементы располагаются на пульте или электрощите.
  • С – Отображение исполнительных механизмов (ИМ).
  • D – Влияние ИМ на регулирующий орган (далее РО) при отключении питания:
  1. Происходит открытие РО
  2. Закрытие РО
  3. Положение РО остается неизменным.
  • Е – ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод. Данный символ может использоваться для любых положений РО, указанных в пункте D.
  • F- Принятые отображения линий связи:
  1. Общее.
  2. Отсутствует соединение при пересечении.
  3. Наличие соединения при пересечении.

УГО в однолинейных и полных электросхемах

Для данных схем существует несколько групп условных обозначений, приведем наиболее распространенные из них. Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Источники питания.

Для их обозначения приняты символы, приведенные на рисунке ниже.

УГО источников питания на принципиальных схемах (ГОСТ 2.742-68 и ГОСТ 2.750.68)

Описание обозначений:

  • A – источник с постоянным напряжением, его полярность обозначается символами «+» и «-».
  • В – значок электричества, отображающий переменное напряжение.
  • С – символ переменного и постоянного напряжения, используется в тех случаях, когда устройство может быть запитано от любого из этих источников.
  • D – Отображение аккумуляторного или гальванического источника питания.
  • E- Символ батареи, состоящей из нескольких элементов питания.

Линии связи

Базовые элементы электрических соединителей представлены ниже.

Обозначение линий связи на принципиальных схемах (ГОСТ 2.721-74 и ГОСТ 2.751.73)

Описание обозначений:

  • А – Общее отображение, принятое для различных видов электрических связей.
  • В – Токоведущая или заземляющая шина.
  • С – Обозначение экранирования, может быть электростатическим (помечается символом «Е») или электромагнитным («М»).
  • D – Символ заземления.
  • E – Электрическая связь с корпусом прибора.
  • F – На сложных схемах, из нескольких составных частей, таким образом обозначается обрыв связи, в таких случаях «Х» это информация о том, где будет продолжена линия (как правило, указывается номер элемента).
  • G – Пересечение с отсутствием соединения.
  • H – Соединение в месте пересечения.
  • I – Ответвления.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений

Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже.

УГО, принятые для электромеханических устройств и контакторов (ГОСТы 2.756-76, 2.755-74, 2.755-87)

Описание обозначений:

  • А – символ катушки электромеханического прибора (реле, магнитный пускатель и т.д.).
  • В – УГО воспринимающей части электротепловой защиты.
  • С – отображение катушки устройства с механической блокировкой.
  • D – контакты коммутационных приборов:
  1. Замыкающие.
  2. Размыкающие.
  3. Переключающие.
  • Е – Символ для обозначения ручных выключателей (кнопок).
  • F – Групповой выключатель (рубильник).

УГО электромашин

Приведем несколько примеров, отображения электрических машин (далее ЭМ) в соответствии с действующим стандартом.

Обозначение электродвигателей и генераторов на принципиальных схемах (ГОСТ 2.722-68)

Описание обозначений:

  • A – трехфазные ЭМ:
  1. Асинхронные (ротор короткозамкнутый).
  2. Тоже, что и пункт 1, только в двухскоростном исполнении.
  3. Асинхронные ЭМ с фазным исполнением ротора.
  4. Синхронные двигатели и генераторы.
  • B – Коллекторные, с питанием от постоянного тока:
  1. ЭМ с возбуждением на постоянном магните.
  2. ЭМ с катушкой возбуждения.

Обозначение электродвигателей на схемах

УГО трансформаторов и дросселей

С примерами графических обозначений данных устройств можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

Правильные обозначения трансформаторов, катушек индуктивности и дросселей (ГОСТ 2.723-78)

Описание обозначений:

  • А – Данным графическим символом могут быть обозначены катушки индуктивности или обмотки трансформаторов.
  • В – Дроссель, у которого имеется ферримагнитный сердечник (магнитопровод).
  • С – Отображение двухкатушечного трансформатора.
  • D – Устройство с тремя катушками.
  • Е – Символ автотрансформатора.
  • F – Графическое отображение ТТ (трансформатора тока).

Обозначение измерительных приборов и радиодеталей

Краткий обзор УГО данных электронных компонентов показан ниже. Тем, кто хочет более широко ознакомиться с этой информацией рекомендуем просмотреть ГОСТы 2.729 68 и 2.730 73.

Примеры условных графических обозначений электронных компонентов и измерительных приборов

Описание обозначений:

  1. Счетчик электроэнергии.
  2. Изображение амперметра.
  3. Прибор для измерения напряжения сети.
  4. Термодатчик.
  5. Резистор с постоянным номиналом.
  6. Переменный резистор.
  7. Конденсатор (общее обозначение).
  8. Электролитическая емкость.
  9. Обозначение диода.
  10. Светодиод.
  11. Изображение диодной оптопары.
  12. УГО транзистора (в данном случае npn).
  13. Обозначение предохранителя.

УГО осветительных приборов

Рассмотрим, как на принципиальной схеме отображаются электрические лампы.

Пример того, как указываются лампочки на схемах (ГОСТ 2.732-68)

Описание обозначений:

  • А – Общее изображение ламп накаливания (ЛН).
  • В – ЛН в качестве сигнализатора.
  • С – Типовое обозначение газоразрядных ламп.
  • D – Газоразрядный источник света повышенного давления (на рисунке приведен пример исполнения с двумя электродами)

Обозначение элементов в монтажной схеме электропроводки

Завершая тему графических обозначений, приведем примеры отображения розеток и выключателей.

Пример изображения на монтажных схемах розеток скрытой установки

Как изображаются розетки других типов, несложной найти в нормативных документах, которые доступны в сети.

Обозначение выключатели скрытой установки Обозначение розеток и выключателей

Буквенные обозначения

В электрических схемах помимо графических обозначений также используются буквенные, поскольку без последних чтение чертежей будет довольно проблематичным. Буквенно-цифровая маркировка так же, как и УГО регулируется нормативными документами, для электро это ГОСТ 7624 55. Ниже представлена таблица с БО для основных компонентов электросхем.

Буквенные обозначения основных элементов

К сожалению, размеры данной статьи не позволяют привести все правильные графические и буквенные обозначения, но мы указали нормативные документы, из которых можно получить всю недостающую информацию. Следует учитывать, что действующие стандарты могут меняться в зависимости от модернизации технической базы, поэтому, рекомендуем отслеживать выход новых дополнений к нормативным актам.

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».

  1. Объединенные.
  2. Расположенные.
  3. Общие.
  4. Подключения.
  5. Монтажные соединений.
  6. Полные принципиальные.
  7. Функциональные.
  8. Структурные.

Среди существующих 10 видов, указанных в данном документе, выделяют:

  1. Комбинированные.
  2. Деления.
  3. Энергетические.
  4. Оптические.
  5. Вакуумные.
  6. Кинематические.
  7. Газовые.
  8. Пневматические.
  9. Гидравлические.
  10. 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

  • 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

УГОНаименование
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

УГОНаименование
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

УГОНаименование
PFЧастотомер
PWВаттметр
PVВольтметр
PAАмперметр

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:

НаименованиеОбозначение
Выключатель автоматический в силовой цепиQF
Выключатель автоматический в управляющей цепиSF
Выключатель автоматический с дифференциальной защитой или дифавтоматQFD
Рубильник или выключатель нагрузкиQS
УЗО (устройство защитного отключения)QSD
КонтакторKM
Реле тепловоеF, KK
Временное релеKT
Реле напряженияKV
Импульсное релеKI
ФоторелеKL
ОПН, разрядникFV
Предохранитель плавкийFU
Трансформатор напряженияTV
Трансформатор токаTA
Частотный преобразовательUZ
АмперметрPA
ВаттметрPW
ЧастотомерPF
ВольтметрPV
Счетчик энергии активнойPI
Счетчик энергии реактивнойPK
Элемент нагреванияEK
ФотоэлементBL
Осветительная лампаEL
Лампочка или прибор индикации световойHL
Разъем штепсельный или розеткаXS
Переключатель или выключатель в управляющих цепяхSA
Кнопочный выключатель в управляющих цепяхSB
КлеммыXT

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.

Условные обозначения элементов электрических схем

Стандартные условные графические и буквенные обозначения элементов электрических схем

Таблица. Условные обозначения в электрических схемах

Резистор, активное сопротивление

Генератор переменного тока, питающая система

Электродвигатель переменного тока

Силовой выключатель (на напряжение выше 1 кВ)

Сборные шины с присоединениями

Автоматический выключатель на напряжение до 1 кВ

Контактор, магнитный пускатель

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трехфазный или три однофазных трансформатора напряжения

КА, KV, KT, KL
КА, KV, KT, KL

Контакт замыкающий реле

КА, KV, KT, KL

Контакт размыкающий реле

Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на срабатывание

Контакт реле времени, замыкающий с выдержкой на возврат

Прибор измерительный показывающий

Прибор измерительный регистрирующий

Выше представлены условные обозначения в электрических схемах.

2007-2019 © baurum.ru
All rights reserved.

Строительство и ремонт

О строительстве – для строителей, застройщиков,
заказчиков, проектировщиков, архитекторов

Рубильник условное обозначение на схеме — Мастер Фломастер

2. Контакт импульсный замыкающий при срабатывании и возврате

3. Переключатель двухполюсный шестипозиционный, в котором третий контакт верхнего полюса срабатывает раньше, а пятый контакт — позже, чем соответствующие контакты нижнего полюса

4. Искатель с двумя движениями с возвратом в исходное положение и многократным соединением контактных полей несколькими искателями, например двумя

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственным комитетом СССР по стандартам

П.А. Шалаев, С.С. Борушек, С.Л. Таллер, Ю.Н. Ачкасов

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27.10.87 № 4033

3. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 5720-86

4. ВЗАМЕН ГОСТ 2.738-68 (кроме подпункта 7 табл. 1) и ГОСТ 2.755-74

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Каждый специалист-электротехник должен обладать навыками чтения электрических схем. При помощи специальных условных знаков легко отображаются любые типы розеток, выключателей, коммутационной аппаратуры, электроприборов и оборудования. В нормативных документах предусмотрено и обозначение перекидного рубильника на схеме. Отечественные и зарубежные стандарты практически не отличаются, поэтому данные устройства свободно идентифицируются в проектной документации.

Нормативные документы и типы электрических схем

Электрические схемы являются наиболее востребованными при составлении проектов и выполнении практических работ. Их основой служат многочисленные варианты условного — графического обозначения – УГО, определяемые ГОСТ 2.702-2011. Этот документ известен среди специалистов под названием «ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. Он создан на основе нескольких норм и правил, определяемых другими видами ГОСТ.

Все представленные нормативы отображаются в виде четких требований, касающихся подробностей всех типов электрических схем. Документ содержит не только перечень обозначений, касающийся приборов и изделий, но и отображает взаимные связи между ними, а также основные принципы работы каждого устройства, использующего электроэнергию. Здесь же определяются правила, в соответствии с которыми можно узнать, как обозначается то или иной вид контактных соединений, особенности в маркировке проводников, буквенные и графические отображения используемых элементов.

В практической деятельности электротехники пользуются тремя основными видами электрических схем.

Монтажная схема. Как правило отображается в виде печатной платы с точным указанием мест расположения деталей и элементов. С помощью специальных знаков указываются их номинальные значения, принципы соединений, креплений и подводки к соседним компонентам. В электрических схемах, отображающих проводку жилого помещения, точно показываются места установки розеток и выключателей, осветительных и других приборов. Здесь же наносятся линии кабелей и проводников, с указанием их технических характеристик.

На принципиальных схемах (рис. 1), наносятся подробные обозначения всех контактных соединений и других связей, а также параметры элементов и сетей. Полная схема отображает процессы управления и контроля над компонентами и всю силовую цепь. Линейная схема отображает только цепь, детали которой наносятся на отдельные листы.

Функциональные схемы (рис. 2) составляются в виде основных узлов, используемых во всей цепи или в отдельно взятом приборе. В этом случае не указываются в деталях физические размеры и прочие параметры деталей. Они обозначаются как отдельные блоки с необходимой маркировкой, дополненные связями с другими составляющими цепи или устройства.

Отображение электрических сетей на разных схемах

Перекидные рубильники отображаются на разных электрических схемах, в том числе и на однолинейной схеме, каждая из которых имеет свои специфические особенности. Знание этих отличий позволит правильно прочитать и расшифровать нанесенные изображения, безошибочно определить то или иное устройство. Подобные схемы могут быть многолинейными и однолинейными.

Наиболее подробно состояние электрической цепи отображается в виде графического чертежа на многолинейных схемах. Поскольку передача электричества осуществляется по трехфазной сети, то и на чертежах фиксируется каждая фаза со всеми подключенными устройствами и оборудованием. Такие схемы получили название трехлинейных.

В четырехлинейных схемах, используемых в сетях с низким напряжением, к фазным проводам добавляется нулевой проводник PEN или N. При наличии провода защитного заземления РЕ, схема превращается в пятилинейную.

В соответствии с Правилами устройства электроустановок, однофазные сети оборудуются фазным, нулевым и заземляющим проводником. Эти три провода составляют трехлинейную схему. При отсутствии заземления нередко обходятся двумя проводами – фазным и нулевым, собранными в двухлинейную схему. Такая же схема используется в сетях постоянного тока, где используется два провода – плюс и минус.

В случае слишком разветвленных сетей, использование подробных многолинейных схем становится не совсем удобным. Для этого предусмотрены однолинейные схемы, на которых трехфазная электрическая сеть отображается в виде одного общего проводника.

Основные виды рубильников

Согласно электротехнической терминологии, рубильник относится к устройствам, обеспечивающим течение по цепи электрического тока. Его отличительной особенностью является уникальная система, действие которой направлено на быстрый разрыв контакта. Все функции устройства осуществляются ручным приводом, надежно отключающим напряжение во время выполнения ремонтных и профилактических работ.

Существует несколько типов рубильников, среди которых можно выделить следующие:

  • Перекидные (рис. 1). С помощью этих устройств напряжение перекидывается с одной цепи на другую. В основном они используются, когда возникает необходимость переключить подачу тока с аварийного участка цепи на рабочий. Для установки приборов предусматриваются специальные щитовые помещения. Данный тип рубильников имеет высокие эксплуатационные и технические показатели.
  • Разрывные (рис. 2). Подключается к общим выходным цепям, идеально подходят для частных домов, квартир, офисных зданий. С помощью этого прибора осуществляется подключение какого-либо объекта к общей сети. Устанавливаются в электрическом щите с выводом наружу переключающего рычага. На рынке представлены широким модельным рядом.
  • Реверсивные (рис. 3). Используются в трехфазных электрических сетях, обеспечивая их нормальное функционирование. С помощью этих приборов нагрузка распределяется между линиями, а ток бесперебойно поступает потребителям. Установка рубильников выполняется в горизонтальном или вертикальном положении, все переключения производятся вручную. Отдельные виды приборов могут управляться дистанционно.

Основной деталью рубильника является поворотная контактная система. Конструкция подвижного контакта представляет собой нож или подпружиненную вилку, а неподвижного – нож или две пластины, подпружиненные посредством стального рассеченного кольца. Кроме того, рубильник оборудуется рукояткой или ручным приводом, контактными выводами для подключения проводов. Разрывной рубильник на 1 направление с тремя полюсами оборудуется тремя входными и тремя выходными контактами, а у перекидного изделия на 2 направления – шесть входных и шесть выходных контактов. Для каждого полюса предусмотрены 1 или 2 дугогасительные камеры, в соответствии с количеством направлений.

Конструкция контактной группы не позволяет подвижному контакту самопроизвольно выпадать под действием вибрации или под собственным весом. Для всех переключений требуется только физическая сила персонала.

Перекидные рубильники на электрических схемах

Существуют различные варианты отображения перекидных и других рубильников. Разница между ними зависит от параметров электрической сети и конкретного места в схеме каждого из них. При использовании однолинейной схемы, обозначение на схеме прибора выполняется так, как это показано на рисунке 1. Такой же вариант используется в многолинейной схеме, когда рубильник устанавливается на какую-то одну фазу.

На рисунке 2 отображается трехфазный рубильник, обеспечивающий поочередное включение и отключение фаз. Точно такие же рубильники (рис. 3) оборудуются специальной планкой, позволяющей одновременно замыкать все три фазы. Эта важная деталь обязательно отображается на трехлинейных схемах и вариантах с большим количеством линий. Данная схема подходит и для двухфазных рубильников, когда отображается два прибора, соединяемых общей планкой. На рисунке 4 хорошо просматривается обозначение перекидного рубильника на схеме в однолинейном варианте. В этом случае вместо трех фаз указана всего лишь одна, которая называется условно средней.

Существуют варианты (рис. 5), обозначений рубильника на однолинейной схеме, в которой она превращается в многолинейную. Такое изображение используется при необходимости более подробного рассмотрения некоторых участков цепи.

Отдельное обозначение предусмотрено для реверсивных рубильников перекидного типа, устанавливаемых вместе с трехфазными асинхронными двигателями. Данные приборы характеризуются наличием трех положений, в том числе – 2 положения на включение и 1 – на отключение. Эти обозначения применяются чаще всего, но при использовании редких видов сетевых соединений, в нормативной документации вполне возможно подобрать УГО или скомбинировать наиболее подходящий вариант.

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».

  1. Объединенные.
  2. Расположенные.
  3. Общие.
  4. Подключения.
  5. Монтажные соединений.
  6. Полные принципиальные.
  7. Функциональные.
  8. Структурные.

Среди существующих 10 видов, указанных в данном документе, выделяют:

  1. Комбинированные.
  2. Деления.
  3. Энергетические.
  4. Оптические.
  5. Вакуумные.
  6. Кинематические.
  7. Газовые.
  8. Пневматические.
  9. Гидравлические.
  10. 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

  • 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

УГО Наименование
Дугогашение
Без самовозврата
С самовозвратом
Концевой или путевой выключатель
С автоматическим срабатыванием
Выключатель-разъединитель
Разъединитель
Выключатель
Контактор

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.

Изображение рубильника на однолинейной схеме. Секреты зарубежных радиосхем

Наряду с выключателями и переключателями в радиоэлектронной технике для дистанционного управления и различных развязок широко применяют электромагнитные реле (от французского слова relais ). Электромагнитное реле состоит из электромагнита и одной или нескольких контактных групп. Символы этих обязательных элементов конструкции реле и образуют его условное графическое обозначение .

Электромагнит (точнее, его обмотку) изображают на схемах в виде прямоугольника с присоединенными к нему линиями электрической связи, символизирующими выводы. Условное графическое обозначение контактов располагают напротив одной из узких сторон символа обмотки и соединяют с ним линией механической связи (пунктирной линией). Буквенный код реле — буква K (K1 на рис.6.1 )

Выводы обмотки для удобства допускается изображать с одной стороны (см. рис. 6.1 , К2), а символы контактов — в разных частях схемы (рядом с УГО коммутируемых элементов). В этом случае принадлежность контактов тому или иному реле указывают обычным образом в позиционном обозначении условным номером контактной группы (К2.1, К2.2, K2.3).

Внутри условного графического обозначения обмотки стандарт допускает указывать ее параметры (см. рис. 6.1 , КЗ) или конструктивные особенности. Например, две наклонные линии в символе обмотки реле К4 означают, что она состоит из двух обмоток.

Поляризованные реле (они обычно управляются изменением направления тока в одной или двух обмотках) выделяют на схемах латинской буквой Р, вписываемой в дополнительное графическое поле УГО и двумя жирными точками (см. рис. 6.1 , К5). Эти точки возле одного из выводов обмотки и одного из контактов такого реле означают следующее: контакт, отмеченный точкой, замыкается при подаче напряжения, положительный полюс которого приложен к выделенному таким же образом выводу обмотки. Если необходимо показать, что контакты поляризованного реле остаются замкнутыми и после снятия управляющего напряжения, поступают так же, как и в случае с кнопочными переключателями (см. ): на символе замыкающего (или размыкающего) контакта изображают небольшой кружок. Существуют так же реле, в которых магнитное поле, создаваемое управляющим током обмотки, воздействует непосредственно на чувствительные к нему (магнитоуправляемые) контакты, заключенные в герметичный корпус (отсюда и название геркон — ГЕРметизированный КОНтакт). Чтобы отличить контакты геркона от других коммутационных изделий в его УГО иногда вводят символ герметичного корпуса — окружность. Принадлежность к конкретному реле указывают в позиционном обозначении (см. рис. 6.1 , К6.1). Если же геркон не является частью реле, а управляется постоянным магнитом, его обозначают кодом автоматического выключателя — буквами SF (рис. 6.1, SF1).

Большую группу коммутационных изделий образуют всевозможные соединители. Наиболее широко используют разъемные соединители (штепсельные разъемы, см. рис. 6.2 ). Код разъемного соединителя — латинская буква X. При изображении штырей и гнезд в разных частях схемы в позиционное обозначение первых вводят букву Р (см. рис. 6.2 , ХР1), вторых — S (XS1).

Высокочастотные (коаксиальные) соединители и их части обозначают буквами XW (см. рис. 6.2 , соединитель XW1, гнезда XW2, ХW3). Отличительный признак высокочастотного соединителя — окружность с отрезком касательной линии, параллельной линии электрической связи и направленной в сторону соединения (XW1). Если же с другими элементами устройства штырь или гнездо» соединены коаксиальным кабелем, касательную продляют и в другую сторону (XW2, XW3). Соединение корпуса соединителя и оплетки коаксиального кабеля с общим проводом (корпусом) устройства показывают присоединением к касательной (без точки!) линии электрической связи со знаком корпуса на конце (XW3).

Разборные соединения (с помощью винта или шпильки с гайкой и т. п.) обозначают на схемах буквами XT, а изображают — небольшим кружком (см. рис. 6.2; ХТ1, ХТ2, диаметр окружности — 2 мм). Это же условное графическое обозначение используют и в том случае, если необходимо показать контрольную точку.

Передача сигналов на подвижные узлы механизмов часто осуществляется с помощью соединения, состоящего из подвижного контакта (его изображают в виде стрелки) и токопроводящей поверхности, по которой он скользит. Если эта поверхность линейная, ее показывают отрезком прямой линии с выводом в виде ответвления у одного из концов (см. рис. 6.2 , X1), а если кольцевая или цилиндрическая — окружностью {X2).

Принадлежность штырей или гнезд к одному многоконтактному соединителю показывают на схемах линией механической связи и нумерацией в соответствии с нумерацией на самих соединителях (рис. 6.3 , XS1, ХР1). При изображении разнесенным способом условное буквенно-цифровое позиционное обозначение контакта составляют из обозначения, присвоенного соответствующей части соединителя и его номера (XS1.1 — первое гнездо розетки XS1; ХР5,4 — четвертый штырь вилки ХР6 и т. д.).

Для упрощения графических работ стандарт допускает заменять условное графическое обозначение контактов розеток и вилок многоконтактных соединителей небольшими пронумерованными прямоугольниками с соответствующими символами (гнезда или штыря) над ними (см. рис. 6.3 , XS2, ХР2). Расположение контактов в символах разъемных соединителей может быть любым — здесь все определяется начертанием схемы; неиспользуемые контакты на схемах обычно не показывают.
Аналогично строятся условные графические обозначения многоконтактных разъемных соединителей, изображаемых в состыкованном виде (рис. 6.4 ). На схемах разъемные соединители в таком виде независимо от числа контактов обозначают одной буквой X (исключение — высокочастотные соединители). В целях еще большего упрощения графики стандарт допускает обозначать многоконтактный соединитель одним прямоугольником с соответствующими числом линий электрической связи и нумерацией (см. рис. 6.4 , X4).

Для коммутации редко переключаемых цепей (делителей напряжения с подборными элементами, первичных обмоток трансформаторов сетевого питания и т. п.) в электронных устройствах применяют перемычки и вставки. Перемычку, предназначенную для замыкания или размыкания цепи, обозначают отрезком линии электрической связи с символами разъемного соединения на концах (рис. 6.5 , X1), для переключения — П-образной скобой (X3). Наличие на перемычке контрольного гнезда (или штыря) показывают соответствующим символом {X2).

При обозначении вставок-переключателей, обеспечивающих более сложную коммутацию, используют способ для изображения переключателей. Например, вставка на рис. 6.5 , состоящая из розетки XS1 и вилки XP1, работает следующим образом: в положении 1 замыкатели вилки соединяют гнезда 1 и 2, 3 и 4, в положении 2 — гнезда 2 и 3, 1 и 4, в положении 3 — гнезда 2 и 4. 1 и 3.

Ни один человек, каким бы талантливым и смекалистым он не был, не сможет научиться понимать электрические чертежи без предварительного знакомства с условными обозначениями, которые используются в электромонтаже практически на каждом шагу. Опытные специалисты утверждают, что шанс стать настоящим профессионалом своего дела может быть только у того электрика, которые досконально изучил и усвоил все общепринятые обозначения, используемые в проектной документации.

Приветствую всех друзья на сайте «Электрик в доме». Сегодня я бы хотел уделить внимание одному из первоначальным вопросов, с которым сталкиваются все электрики перед монтажом — это проектная документация объекта.

Кто то составляет ее сам, кому то предоставляет заказчик. Среди множества этой документации можно встретить экземпляры, в которых встречаются различия между условными обозначениями тех или иных элементов. Например в разных проектах один и тот же коммутационный аппарат графически может отображаться по разному. Встречалось такое?

Понятно, что обсудить обозначение всех элементов в пределах одной статьи невозможно, поэтому тема данного урока будет сужена, и сегодня обсудим и рассмотрим, как выполняется .


Каждый начинающий мастер обязан внимательно ознакомиться с общепринятыми ГОСТами и правилами маркировки электрических элементов и оборудования на план-схемах и чертежах. Многие пользователи могут со мной не согласится, аргументируя это тем, что зачем мне знать ГОСТ, я всего лишь занимаюсь установкой розеток и выключателей в квартирах. Схемы должны знать инженера проектировщики и профессора в университетах.

Уверяю вас это не так. Любой уважающий себя специалист обязан не только понимать и уметь читать электрические схемы , но и должен знать, как графически отображаются на схемах различные коммуникационные аппараты, защитные устройства, приборы учета, розетки и выключатели. В общем, активно применять проектную документацию в своей повседневной работе.

Обозначение узо на однолинейной схеме

Основные группы обозначений УЗО (графические и буквенные) используются электромонтерами очень часто. Работа по составлению рабочих схем, графиков и планов требует очень большой внимательности и аккуратности, так как одно-единственное неточное указание или пометка могу привести к серьезной ошибке в дальнейшей работе и стать причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования.

Кроме того, неверные данные могут ввести в заблуждение сторонних специалистов, привлеченных для электромонтажа и стать причиной возникновения сложностей при монтаже электрических коммуникаций.

В настоящее время любое обозначение узо на схеме может быть представлено двумя способами: графическим и буквенным .

На какие нормативные документы следует ссылаться?

Из основных документов для электрических схем, которые ссылаются на графическое и буквенное обозначение коммутационных устройств можно выделить следующие:

  1. — ГОСТ 2.755-87 ЕСКД «Обозначения условные графические в электрических схемах устройства коммутационные и контактные соединения»;
  2. — ГОСТ 2.710-81 ЕСКД «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах».

Графическое обозначение УЗО на схеме

Итак, выше я представил основные документы, по которым регулируется обозначения в электрических схемах. Что нам дают указанные ГОСТы по изучению нашего вопроса? Мне стыдно признаться, но абсолютно ничего. Дело в том, что на сегодняшний день в данных документах отсутствует информация о том, как должно выполняться обозначение узо на однолинейной схеме.

Действующий на сегодня ГОСТ никаких особых требований к правилам составления и использования графических обозначений УЗО не выдвигает. Именно поэтому некоторые электромонтеры предпочитают использовать для маркировки определенных узлов и устройств свои собственные наборы значений и меток, каждая из которых может несколько отличаться от привычных нашему взгляду значений.

Для примера давайте рассмотрим, какие обозначения наносятся на корпусе самих устройств. Устройство защитного отключения фирмы hager:


Или к примеру УЗО от Schneider Electric:


Чтобы избежать путаницы, предлагаю Вам совместно разработать универсальный вариант обозначений УЗО, которым можно руководствоваться практически в любой рабочей ситуации.

По своему функциональному назначению устройство защитного отключения можно описать так – это выключатель, который при нормальной работе способен включать/отключать свои контакты и автоматически размыкать контакты при появлении тока утечки. Ток утечки это дифференциальный ток, возникающий при ненормальной работе электроустановки. Какой орган реагирует на дифференциальный ток? Специальный датчик — трансформатор тока нулевой последовательности.

Если представить все вышеописанное в графической форме, то получается что условное обозначение УЗО на схеме можно представить в виде двух второстепенных обозначений — выключателя и датчика реагирующего на дифференциальный ток (трансформатора тока нулевой последовательности) который воздействует на механизм отключения контактов.

В этом случае графическое обозначение узо на однолинейной схеме будет выглядеть так.




Как обозначается дифавтомат на схеме?

По поводу обозначений дифавтоматов в ГОСТ на данный момент тоже нет данных. Но, исходя из вышеизложенной схемы, дифавтомат графически также можно представить в виде двух элементов — УЗО и автоматического выключателя. В этом случае графическое обозначение дифавтомата на схеме будет выглядеть так.




Буквенное обозначение узо на электрических схемах

Любому элементу на электрических схемах присваивается не только графическое обозначение, но и буквенное с указанием позиционного номера. Такой стандарт регулируется ГОСТ 2.710-81 «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах» и обязателен для применения ко всем элементам в электрических схемах.

Так, например, согласно ГОСТ 2.710-81 автоматические выключатели принято обозначать путем специальногобуквенно-цифрового позиционного обозначения таким образом: QF1, QF2, QF3 и т.д. Рубильники (разъединители) обозначаются как QS1, QS2, QS3 и т.д. Предохранители на схемах обозначаются как FU с соответствующим порядковым номером.

Аналогично, как и с графическими обозначениями, в ГОСТ 2.710-81 нет конкретных данных, как выполнять буквенно-цифровое обозначение УЗО и дифференциальных автоматов на схемах .

Как быть в таком случае? В этом случае многие мастера используют два варианта обозначений.

Первый вариант воспользоваться самым удобным буквенно-цифровым обозначением Q1 (для УЗО) и QF1 (для АВДТ), которые обозначают функции выключателей и указывают на порядковый номер аппарата, находящегося в схеме.

То есть кодировка буквы Q означает – «выключатель или рубильник в силовых цепях», что вполне может быть применима к обозначению УЗО.

Кодовая комбинация QF расшифровывается как Q – «выключатель или рубильник в силовых цепях», F – «защитный», что вполне может быть применима не только к обычным автоматам, но и к диф.автоматам.

Второй вариант это использовать буквенно-цифровую комбинацию Q1D — для УЗО и комбинацию QF1D — для дифференциального автомата. По приложению 2 таблицы 1 ГОСТ 2.710 функциональное значение буквы D означает – «дифференцирующий ».

Я очень часто встречал на реальных схемах такое обозначение QD1 – для устройств защитного отключения, QFD1 – для дифференциальных автоматов.

Какие можно сделать выводы из вышеописанного?

Как обозначается узо на однолинейной схеме — пример реального проекта

Как говорится в известной пословице «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать», поэтому давайте рассмотрим на реальном примере.

Предположим, что перед нами находится однолинейная схема электроснабжения квартиры. Из всех этих графических обозначение можно выделить следующее:


Вводное устройство защитного отключения расположено сразу после счетчика. Кстати как вы могли заметить буквенное обозначение УЗО – QD. Еще один пример как обозначается узо:


Заметьте, что на схеме помимо УГО элементов также наносится их маркировка, то есть: тип устройства по роду тока (А, АС), номинальный ток, дифференциальный ток утечки, количество полюсов. Далее переходим к УГО и маркировке дифференциальных автоматов:


Розеточные линии на схеме подключаются через диф.автоматы. Буквенное обозначение дифавтомата на схеме QFD1, QFD2, QFD3 и т.д.

Еще один пример как обозначаются диф.автоматы на однолинейной схеме магазина.

Вот и все дорогие друзья. На этом наш сегодняшний урок подошел к концу. Надеюсь, данная статья была для вас полезной и Вы нашли здесь ответ на свой вопрос. Если остались вопросы задавайте их в комментариях, с удовольствием отвечу. Давайте делиться опытом, кто как обозначает УЗО и АВДТ на схемах. Буду признателен на репост в соц.сетях))).

Планирование размещения электрической проводки в помещении является серьёзной задачей, от точности и правильности выполнения которой зависят качество последующего её монтажа и уровень безопасности людей, находящихся на этой территории. Для того чтобы электропроводка была размещена качественно и грамотно, требуется предварительно составить подробный план.

Он представляет собой чертёж, выполненный с соблюдением выбранного масштаба, в соответствии с планировкой жилья, отражающий расположение всех узлов электропроводки и основных её элементов, таких, как распределительные группы и однолинейная принципиальная схема. Только лишь после того, как чертёж составлен можно вести речь о подключении электрики.

Однако, важно не только иметь в распоряжении такой чертёж, надо ещё и уметь его читать. Каждый человек, имеющий дело с работами, предполагающими необходимость проведения электромонтажа, должен ориентироваться в условных изображениях на схеме, обозначающих различные элементы электрооборудования. Они имеют вид определённых символов и их содержит практически каждая электрическая схема.

Но сегодня речь пойдет не о том, как начертить план схему, а о том, что на ней отображено. Скажу сразу сложные элементы, такие как резисторы, автоматы, рубильники, переключатели, реле, двигатели и т.п. мы рассматривать не будем, а рассмотрим лишь те элементы которые встречаются любому человеку каждый день т.е. обозначение розеток и выключателей на чертежах. Я думаю, это будет интересно всем.

По каким документам регламентируется обозначение

Разработанные ещё в советское время ГОСТы чётко определяют соответствие на схеме и в конструкторской документации элементов электрической цепи определённым установленным графическим символам. Это необходимо для ведения общепринятых записей, содержащих информацию о конструкции электрической системы.

Роль графических обозначений выполняют элементарные геометрические фигуры: квадраты, окружности, прямоугольники, точки и линии. В разнообразных стандартных сочетаниях эти элементы отображают все составные части электроприборов, машин и механизмов, применяющихся в современной электротехнике, а также принципы управления ними.

Нередко возникает естественный вопрос о нормативном документе, регламентирующем все вышеизложенные принципы. Методы построения условных графических изображений электрической проводки и оборудования на соответствующих схемах определяет ГОСТ 21.614-88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах». Из него можно узнать, как обозначаются розетки и выключатели на электрических схемах .

Обозначение розеток на схеме

Нормативная техническая документация даёт конкретное обозначение розетки на электрических схемах. Её общий схематичный вид представляет собой полукруг, от выпуклой части которого вверх отходит черта, её внешний вид и определяет тип розетки. Одна черта — двухполюсная розетка, две — сдвоенная двухполюсная, три, имеющие вид веера, — трёхполюсная розетка.

Подобные розетки характеризуются степенью защиты в диапазоне IP20 — IP23. Наличие заземления обозначается на схемах плоской чертой, параллельной центру половины окружности, что отличает обозначения всех розеток открытых установок.


В том случае если установка скрытая, схематические изображения розеток меняются посредством добавления ещё одной черты в центральной части полукруга. Она имеет направление от центра к черте, обозначающей число полюсов розетки.


Сами розетки при этом вмуровываются в стену, уровень их защиты от воздействия влаги и пыли находится в диапазоне, приведенном выше (IP20 — IP23). Стена не становится от этого опасной, поскольку все части, проводящие ток, надёжно скрыты в ней.



На некоторых схемах обозначения розеток имеют вид чёрного полукруга. Это влагостойкие розетки, степень защиты оболочки которых IP 44 — IP55. Допускается их внешняя установка на поверхностях зданий, выходящих на улицу. В жилых помещениях такие розетки устанавливаются во влажных и сырых помещениях, например ванные комнаты и душевые помещения .


Обозначение выключателей на электрических схемах

Все типы выключателей имеют схематическое изображение в виде окружности с чертой в верхней части. Окружность с чёрточкой, содержащей крючок на конце, обозначает одноклавишный выключатель освещения открытой установки (степень защиты IP20 — IP23). Два крючка на конце чёрточки означают двухклавишный выключатель, три — трёхклавишный.



Если на схематическом обозначении выключателя над чёрточкой ставится перпендикулярная линия, речь идёт о выключателе скрытой установки (степень защиты IP20 — IP23). Линия одна — выключатель однополюсный, две — двухполюсный, три — трёхполюсный.


Окружностью чёрного цвета обозначается влагостойкий выключатель открытой установки (степень защиты IP44 — IP55).

Окружность, пересекаемая линией с чёрточками на концах, применяется для изображения на электрических схемах проходных выключателей (переключателей) с двумя положениями (IP20 — IP23). Изображение однополюсного переключателя напоминает зеркальное отображение двух обычных. Влагостойкие переключатели (IP44 — IP55) обозначаются на схемах в виде закрашенной окружности.


Как обозначается блок выключателей с розеткой

Для экономии места и с целью компоновки в общем блоке устанавливают розетку с выключателем или несколько розеток и выключатель. Наверное, многие такие блоки встречали. Такое размещение коммутационных аппаратов очень удобно, так как находится в одном месте, к тому же при монтаже электропроводки можно сэкономить на штробах (провода на выключатель и розетки прокладываются в одной штробе).

В общем, компоновка блоков может быть любой и все как говорится, зависит от вашей фантазии. Можно установить блок выключателей с розеткой, несколько выключателей или несколько розеток. В данной статье не рассмотреть в таких блоках я просто не имею права.

Итак, первый из них блок розетка выключатель. Обозначение для скрытой установки.


Второй более сложный, блок состоит из одноклавишного выключателя, двухклавишного выключателя и розетки с заземлением.


Последнее обозначения розеток и выключателей в электрических схемах отображено в виде блока два выключателя и розетка.


Для наглядности представлен лишь один небольшой пример, собрать (начертить) можно любую комбинацию. Еще раз повторюсь все зависит от вашей фантазии).

Человек, не знающий графического обозначения элементов радиосхемы, никогда не сможет её «прочесть». Этот материал предназначен для того, чтобы начинающему радиолюбителю было с чего начать. В различных технических изданиях такой материал встречается очень редко. Именно этим он и ценен. В разных изданиях встречаются «отклонения» от государственного стандарта (ГОСТа) в графическом обозначении элементов. Эта разница важна только для органов государственной приёмки, а для радиолюбителя практического значения не имеет, лишь бы был понятен тип, назначение и основные характеристики элементов. Кроме того, в разных странах и обозначение может быть разным. Поэтому, в этой статье приводятся разные варианты графического обозначения элементов. Вполне может быть, что здесь вы увидите не все варианты обозначения.

Любой элемент на схеме имеет графическое изображение и его буквенно-цифровое обозначение. Форма и размеры графического обозначения определены ГОСТом, но как я писал ранее, не имеют практического значения для радиолюбителя. Ведь если на схеме, изображение резистора будет по размеру меньше чем по ГОСТам, радиолюбитель не перепутает его с другим элементом. Любой элемент обозначается на схеме одной, или двумя буквами (первая обязательно — прописная), и порядковым номером на конкретной схеме. Например R25 обозначает, что это резистор (R), и на изображённой схеме – 25-й по счёту. Порядковые номера, как правило, присваиваются сверху вниз и слева направо. Бывает, когда элементов не больше двух десятков, их просто не нумеруют. Встречается, что при доработках схем, некоторые элементы с «большим» порядковым номером могут стоять не в том месте схемы, по ГОСТу – это нарушение. Явно, заводскую приёмку подкупили взяткой в виде банальной шоколадки, или бутылкой необычной формы дешёвого коньяка. Если схема большая, то найти элемент, стоящий не по порядку бывает затруднительно. При модульном (блочном) построении аппаратуры, элементы каждого блока имеют свои порядковые номера.

Графическое обозначение (варианты) Наименование элемента Краткое описание элемента
Элемент питания Одиночный источник электрического тока, в том числе: часовые батарейки; пальчиковые солевые батарейки; сухие аккумуляторные батарейки; батареи сотовых телефонов
Батарея элементов питания Набор одиночных элементов, предназначенный для питания аппаратуры повышенным общим напряжением (отличным от напряжения одиночного элемента), в том числе: батареи сухих гальванических элементов питания; аккумуляторные батареи сухих, кислотных и щелочных элементов
Узел Соединение проводников. Отсутствие точки (кружочка) говорит о том, что проводники на схеме пересекаются, но не соединяются друг с другом – это разные проводники. Не имеет буквенно-цифрового обозначения
Контакт Вывод радиосхемы, предназначенный для «жёсткого» (как правило — винтового) подсоединения к нему проводников. Чаще используется в больших системах управления и контроля электропитанием сложных многоблочных электросхем
Гнездо Соединительный легкоразъёмный контакт типа «разъём» (на радиолюбительском сленге — «мама»). Применяется преимущественно для кратковременного, легко разъединяемого подключения внешних приборов, перемычек и других элементов цепи, например в качестве контрольного гнезда
Розетка Панель, состоящая из нескольких (не менее 2-х) контактов «гнездо». Предназначена для многоконтактного соединения радиоаппаратуры. Типичный пример – бытовая электророзетка «220В»
Штекер Контактный легкоразъёмный штыревой контакт (на сленге радиолюбителей — «папа»), предназначенный для кратковременного подключения к участку электрорадиоцепи
Вилка Многоштеккерный разъем, с числом контактов не менее двух предназначенный для многоконтактного соединения радиоаппаратуры. Типичный пример — сетевая вилка бытового прибора «220В»
Выключатель Двухконтактный прибор, предназначенный для замыкания (размыкания) электрической цепи. Типичный пример – выключатель света «220В» в помещении
Переключатель Трёхконтактный прибор, предназначенный для переключения электрических цепей. Один контакт имеет два возможных положения
Тумблер Два «спаренных» переключателя — переключаемых одновременно одной общей рукояткой. Отдельные группы контактов могут изображаться в разных частях схемы, тогда они могут обозначаться как группа S1.1 и группа S1.2. Кроме того, при большом расстоянии на схеме они могут соединяться одной пунктирной линией
Галетный переключатель Переключатель, в котором один контакт «ползункового» типа, может переключаться в несколько разных положений. Бывают спаренные галетные переключатели, в которых имеется несколько групп контактов
Кнопка Двухконтактный прибор, предназначенный для кратковременного замыкания (размыкания) электрической цепи путём нажатия на него. Типичный пример – кнопка дверного звонка квартиры
Общий провод Контакт радиосхемы, имеющий условный «нулевой» потенциал относительно остальных участков и соединений схемы. Обычно, это вывод схемы, потенциал которого либо самый отрицательный относительно остальных участков схемы (минус питания схемы), либо самый положительный (плюс питания схемы). Не имеет буквенно-цифрового обозначения
Заземление Вывод схемы, подлежащий подключению к Земле. Позволяет исключить возможное появление вредоносного статического электричества, а также предотвращает поражение от электрического тока в случае возможного попадания опасного напряжения на поверхности радиоприборов и блоков, которых касается человек, стоящий на мокром грунте. Не имеет буквенно-цифрового обозначения
Лампа накаливания Электрический прибор, применяемый для освещения. Под действием электрического тока происходит свечение вольфрамовой нити накала (её горение). Не сгорает нить потому, что внутри колбы лампы нет химического окислителя – кислорода
Сигнальная лампа Лампа, предназначенная для контроля (сигнализирования) состояния различных цепей устаревшей аппаратуры. В настоящее время, вместо сигнальных ламп используют светодиоды, потребляющие более слабый ток и более надёжные
Неоновая лампа Газоразрядная лампа, наполненная инертным газом. Цвет свечения зависит от вида газа-наполнителя: неон – красно-оранжевое, гелий – синее, аргон – сиреневое, криптон – сине-белое. Применяют и другие способы придать определённый цвет лампе наполненной неоном – использование люминесцентных покрытий (зелёного и красного свечения)
Лампа дневного света (ЛДС) Газоразрядная лампа, в том числе колба миниатюрной энергосберегающей лампы, использующая люминесцентное покрытие – химический состав с послесвечением. Применяется для освещения. При одинаковой потребляемой мощности, обладает более ярким светом, чем лампа накаливания
Электромагнитное реле Электрический прибор, предназначенный для переключения электрических цепей, путём подачи напряжения на электрическую обмотку (соленоид) реле. В реле может быть несколько групп контактов, тогда эти группы нумеруются (например Р1.1, Р1.2)
Амперметр, миллиамперметр, микроамперметр Электрический прибор, предназначенный для измерения силы электрического тока. В своём составе имеет неподвижный постоянный магнит и подвижную магнитную рамку (катушку), на которой крепится стрелка. Чем больше ток, протекающий через обмотку рамки, тем на больший угол стрелка отклоняется. Амперметры подразделяются по номинальному току полного отклонения стрелки, по классу точности и по области применения
Вольтметр, милливольтметр, микровольтметр Электрический прибор, предназначенный для измерения напряжения электрического тока. Фактически ничем не отличается от амперметра, так как делается из амперметра, путём последовательного включения в электрическую цепь через добавочный резистор. Вольтметры подразделяются по номинальному напряжению полного отклонения стрелки, по классу точности и по области применения
Радиоприбор, предназначенный для уменьшения тока, протекающего по электрической цепи. На схеме указывается значение сопротивления резистора. Рассеиваемая мощность резистора изображается специальными полосками, или римскими символами на графическом изображении корпуса в зависимости от мощности (0,125Вт – две косых линии «//», 0,25 – одна косая линия «/», 0,5 – одна линия вдоль резистора «-«, 1Вт – одна поперечная линия «I», 2Вт – две поперечных линии «II», 5Вт – галочка «V», 7Вт – галочка и две поперечных линии «VII», 10Вт – перекрестие «Х», и т.д.). У Американцев обозначение резистора – зигзагообразное, как показано на рисунке
Резистор, сопротивление которого на его центральном выводе регулируется с помощью «ручки-регулятора». Номинальное сопротивление, указанное на схеме – это полное сопротивление резистора между его крайними выводами, которое не регулируется. Переменные резисторы бывают спаренные (2 на одном регуляторе)
Резистор, сопротивление которого на его центральном выводе регулируется с помощью «шлица-регулятора» — отверстия под отвёртку. Как и у переменного резистора, номинальное сопротивление, указанное на схеме – это полное сопротивление резистора между его крайними выводами, которое не регулируется
Полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от окружающей температуры. При увеличении температуры, сопротивление терморезистора уменьшается, а при уменьшении температуры наоборот, увеличивается. Применяется для измерения температуры в качестве термодатчика, в цепях термостабилизации различных каскадов аппаратуры и т.д.
Резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от освещённости. При увеличении освещённости, сопротивление терморезистора уменьшается, а при уменьшении освещённости наоборот – увеличивается. Применяется для измерения освещенности, регистрации колебаний света и т.д. Типичный пример – «световой барьер» турникета. В последнее время вместо фоторезисторов чаще используются фотодиоды и фототранзисторы
Варистор Полупроводниковый резистор, резко уменьшающий своё сопротивление при достижении приложенного к нему напряжения определённого порога. Варистор предназначен для защиты электрических цепей и радиоприборов от случайных «скачков» напряжения
Элемент радиосхемы, обладающий электрической ёмкостью, способный накапливать электрический заряд на своих обкладках. Применение в зависимости от величины ёмкости разнообразно, самый распространённый радиоэлемент после резистора
Конденсатор, при изготовлении которого применяется электролит, за счет этого при сравнительно малых размерах обладает намного большей ёмкостью, чем обыкновенный «неполярный» конденсатор. При его применении необходимо соблюдать полярность, в противном случае электролитический конденсатор теряет свои накопительные свойства. Используется в фильтрах питания, в качестве проходных и накопительных конденсаторов низкочастотной и импульсной аппаратуры. Обычный электролитический конденсатор саморазряжается за время не более минуты, обладает свойством «терять» ёмкость вследствие высыхания электролита, для исключения эффектов саморазряда и потери ёмкости используют более дорогие конденсаторы – танталовые
Конденсатор, у которого ёмкость регулируется с помощью «шлица-регулятора» — отверстия под отвёртку. Используется в высокочастотных контурах радиоаппаратуры
Конденсатор, ёмкость которого регулируется с помощью выведенной наружу радиоприёмного устройства рукоятки (штурвала). Используется в высокочастотных контурах радиоаппаратуры в качестве элемента селективного контура, изменяющего частоту настройки радиопередатчика, или радиоприемника
Пьезоэлектрический резонатор Высокочастотный прибор, обладающий резонансными свойствами подобно колебательному контуру, но на определённой фиксированной частоте. Может применяться на «гармониках» — частотах, кратных резонансной частоте, указанной на корпусе прибора. Часто, в качестве резонирующего элемента используется кварцевое стекло, поэтому резонатор называют «кварцевый резонатор», или просто «кварц». Применяется в генераторах гармонических (синусоидальных) сигналов, тактовых генераторах, узкополосных частотных фильтрах и др.
Обмотка (катушка) из медного провода. Может быть бескаркасной, на каркасе, а может исполняться с использованием магнитопровода (сердечника из магнитного материала). Обладает свойством накопления энергии за счёт магнитного поля. Применяется в качестве элемента высокочастотных контуров, частотных фильтров и даже антенны приёмного устройства
Катушка с регулируемой индуктивностью, у которой имеется подвижный сердечник из магнитного (ферромагнитного) материала. Как правило, мотается на цилиндрическом каркасе. При помощи немагнитной отвёртки регулируется глубина погружения сердечника в центр катушки, тем самым изменяется её индуктивность
Катушка индуктивности, содержащая большое количество витков, которая исполняется с использованием магнитопровода (сердечника). Как и высокочастотная катушка индуктивности, дроссель обладает свойством накопления энергии. Применяется в качестве элементов низкочастотных фильтров звуковой частоты, схем фильтров питания и импульсного накопления
Индуктивный элемент, состоящий из двух и более обмоток. Переменный (изменяющийся) электрический ток, прикладываемый к первичной обмотке, вызывает возникновение магнитного поля в сердечнике трансформатора, а оно в свою очередь наводит магнитную индукцию во вторичной обмотке. В результате на выходе вторичной обмотки появляется электрический ток. Точки на графическом обозначении у краёв обмоток трансформатора обозначают начала этих обмоток, римские цифры – номера обмоток (первичная, вторичная)
Диод Полупроводниковый прибор, способный пропускать ток в одну сторону, а в другую нет. Направление тока можно определить по схематическому изображению – сходящиеся линии, подобно стрелке указывают направление тока. Выводы анода и катода буквами на схеме не обозначаются
Стабилитрон (стабистор) Специальный полупроводниковый диод, предназначенный для стабилизации приложенного к его выводам напряжения обратной полярности (у стабистора – прямой полярности)
Варикап Специальный полупроводниковый диод, обладающий внутренней ёмкостью и изменяющий её значение в зависимости от амплитуды приложенного к его выводам напряжения обратной полярности. Применяется для формирования частотно-модулированного радиосигнала, в схемах электронного регулирования частотными характеристиками радиоприемников
Светодиод Специальный полупроводниковый диод, кристалл которого светится под действием приложенного прямого тока. Используется как сигнальный элемент наличия электрического тока в определённой цепи. Бывает различных цветов свечения
Фотодиод Специальный полупроводниковый диод, при освещении которого на выводах появляется слабый электрический ток. Применяется для измерения освещенности, регистрации колебаний света и т.д., подобно фоторезистору
Тиристор (тринистор) Полупроводниковый прибор, предназначенный для коммутации электрической цепи. При подаче небольшого положительного напряжения на управляющий электрод относительно катода, тиристор открывается и проводит ток в одном направлении (как диод). Закрывается тиристор только после пропадания протекающего от анода к катоду тока, или смены полярности этого тока. Выводы анода, катода и управляющего электрода буквами на схеме не обозначаются
Симистор Составной тиристор, способный коммутировать токи как положительной полярности (от анода к катоду), так и отрицательной (от катода к аноду). Как и тиристор, симистор закрывается только после пропадания протекающего от анода к катоду тока, или смены полярности этого тока
Динистор Вид тиристора, который открывается (начинает пропускать ток) только при достижении определённого напряжения между его анодом и катодом, и запирается (прекращает пропускать ток) только при уменьшении тока до нуля, или смены полярности тока. Используется в схемах импульсного управления
Биполярный транзистор, который управляется положительным потенциалом на базе относительно эмиттера (стрелка у эмиттера показывает условное направление тока). При этом при повышении входного напряжения база-эмиттер от нуля до 0,5 вольта, транзистор находится в закрытом состоянии. После дальнейшего повышения напряжения от 0,5 до 0,8 вольта транзистор работает как усилительный прибор. На конечном участке «линейной характеристики» (около 0,8 вольта) транзистор насыщается (полностью открывается). Дальнейшее повышение напряжения на базе транзистора опасно, транзистор может выйти из строя (происходит резкий рост тока базы). В соответствии с «учебниками», биполярный транзистор управляется током база-эмиттер. Направление коммутируемого тока в n-p-n транзисторе – от коллектора к эмиттеру. Выводы базы, эмиттера и коллектора буквами на схеме не обозначаются
Биполярный транзистор, который управляется отрицательным потенциалом на базе относительно эмиттера (стрелка у эмиттера показывает условное направление тока). В соответствии с «учебниками», биполярный транзистор управляется током база-эмиттер. Направление коммутируемого тока в p-n-р транзисторе – от эмиттера к коллектору. Выводы базы, эмиттера и коллектора буквами на схеме не обозначаются
Фототранзистор Транзистор (как правило — n-p-n), сопротивление перехода «коллектор-эмиттер» которого уменьшается при его освещении. Чем выше освещённость, тем меньше сопротивление перехода. Применяется для измерения освещенности, регистрации колебаний света (световых импульсов) и т.д., подобно фоторезистору
Транзистор полевой Транзистор, сопротивление перехода «сток-исток» которого уменьшается при подаче напряжения на его затвор относительно истока. Обладает большим входным сопротивлением, что повышает чувствительность транзистора к малым входным токам. Имеет электроды: Затвор, Исток, Сток и Подложку (бывает не всегда). По принципу работы, можно сравнить с водопроводным краном. Чем больше напряжение на затворе (на больший угол повёрнута рукоятка вентиля), тем больший ток (больше воды) течёт между истоком и стоком. По сравнению с биполярным транзистором имеет больший диапазон регулирующего напряжения – от нуля, до десятков вольт. Выводы затвора, истока, стока и подложки буквами на схеме не обозначаются
Транзистор полевой со встроенным n-каналом Полевой транзистор, управляемый положительным потенциалом на затворе, относительно истока. Имеет изолированный затвор. Обладает большим входным сопротивлением, и очень малым выходным сопротивлением, что позволяет малыми входными токами управлять большими выходными токами. Чаще всего, технологически подложка соединена с истоком
Транзистор полевой со встроенным р-каналом Полевой транзистор, управляемый отрицательным потенциалом на затворе, относительно истока (для запоминания р-канал — позитив). Имеет изолированный затвор. Обладает большим входным сопротивлением, и очень малым выходным сопротивлением, что позволяет малыми входными токами управлять большими выходными токами. Чаще всего, технологически подложка соединена с истоком
Транзистор полевой с индуцированным n-каналом Полевой транзистор, обладающий теми же свойствами, что и «со встроенным n-каналом» с той разницей, что имеет ещё большее входное сопротивление. Чаще всего, технологически подложка соединена с истоком. По технологии изолированного затвора исполняются MOSFET транзисторы, управляемые входным напряжением от 3 до 12 вольт (в зависимости от типа), имеющие сопротивление открытого перехода сток-исток от 0,1 до 0,001 Ом (в зависимости от типа)
Транзистор полевой с индуцированным р-каналом Полевой транзистор, обладающий теми же свойствами, что и «со встроенным p-каналом» с той разницей, что имеет ещё большее входное сопротивление. Чаще всего, технологически подложка соединена с истоком

Точки На Электрической Схеме — tokzamer.ru

Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.


Какой бы графический элемент или образ мы не взяли, линия присутствует везде.

Трехфазная обмотка, соединенная в зигзаг
Монтаж электрической точки

Ну а на этом рисунке видно, как нумеруются контакты в разъемах и как правильно их считать, чтобы узнать где какой пин. Вся информация представлена блоками с подписями — наименованиями устройств.

Пример функциональной схемы телевизионного приемника Принципиальная. Таким же образом выполняются и другие условные обозначения электрических схем.

Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. Клюев А.

Все составные части и условные обозначения элементов электрической цепи отображаются графически.

Именно правильное чтение электрических схем для новичков, позволяет хорошо усвоить, каким образом необходимо выполнять соединение всех деталей, чтобы получился ожидаемый конечный результат.

Как читать электрические схемы. Радиодетали маркировка обозначение

Порядок чтения электросхемы

Выводы и полезное видео по теме Какие виды электросхем могут пригодиться? Графические обозначения Для каждого типа графического документа предусмотрены свои обозначения, регулируемые соответствующими нормативными документами. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три: Функциональная, на ней представлены узловые элементы изображаются как прямоугольники , а также соединяющие их линии связи. В данном случае надо только запомнить как выглядит на схеме каждый из типов ламп.

Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо.

Если нужно отразить только силовые линии, достаточно начертить линейную схему, а для изображения всех видов цепей с приборами контроля и управления понадобится полная.

Существуют различные виды электрических схем, различающиеся по своему целевому назначению. Сюда же входят трансформаторы, стабилизаторы и другие устройства, обеспечивающие необходимое качество и уровень напряжения.

Участки цепи, вдоль которых протекают одни и те же токи, называются ветвями.

Трехфазная обмотка, соединенная в зигзаг

Например, контактор и рубильник обозначаются одинаково, разница — в небольшом элементе на неподвижном контакте.
Усилитель, который летал. Sony TA-F570ES. Схема, ремонт и обзор

Обозначение линий связи на электрических схемах

Как и во всех других случаях, после обозначения идет порядковый номер предохранителя и номинал тока в Амперах , на который он рассчитан. Основание подвижной части отмечается специальной незаштрихованной точкой.

Графика для однолинейных схем, используемых при сборке электрощита. Таким же образом выполняются и другие условные обозначения электрических схем.

Четырехфазная обмотка с выводом от средней точки

Самая простая схема электрической цепи является одноконтурной, а сложные цепи состоят из нескольких контуров. E — Электрическая связь с корпусом прибора. Рекомендуется перед тем как читать принципиальные электрические схемы, внимательно ознакомиться со всеми элементами.

Другие источники питания показаны на следующей картинке. Также связанные реле и контакт могут иметь одинаковое буквенное обозначение.


Через вторичные цепи осуществляется контроль, измерения и учет электроэнергии. Обозначение транзисторов на схеме Электрическая схема транзисторов — элементов электрической системы способных управлять током в выходной цепи при воздействий входного сигнала, показана на рисунке.

Обозначения видов обмоток в изделиях Наименование 1. Аккумуляторная батарея АКБ. Безусловно, что для понимания работы сложных электросистем по схемам вам предстоит изучить и другие обозначения. Так обозначают наличие защитного контакта, к которому подводится заземление. Схематичное изображение различных типов розеток — скрытых встроенных и открытых накладных.

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. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. Соединения проводников указываются точками.
Как читать электрические схемы

Нормативные документы

Для некоторых устройств управления источниками света обозначений нет — например, для кнопочных устройств и диммеров. Как правильно читать электрические схемы Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников.

Обозначение линий связи на принципиальных схемах ГОСТ 2. Обозначения в схемах Таблица. Первичную обмотку измерительных трансформаторов тока В3, ферродинамический сердечник, в частности трансформатора б7 вверх, конденсаторыб8, химические источники тока б9, а также контакты коммутационных аппаратов например, рубильника б10, где две параллельных отрезка, соединяющие его контакты, указывают на механическую связь между ними.

Например, у биполярных транзисторов может быть совершенно разная структура — п-р-п или р-п-р, поэтому изображения на схемах также будут заметно отличаться. Обозначения в схемах Таблица. Мы рассмотрели основные обозначения элементов электропривода, зная которые вы сможете научиться читать некоторые электрические схемы.

Наиболее ярким примером служат бытовые приборы. На схемах отображается даже форма и размеры светильников.

Четырехфазная обмотка с выводом от средней точки Наиболее ярким примером служат конденсаторы, резисторы, динамики и другие простейшие детали. Обозначение линий связи на принципиальных схемах ГОСТ 2. Это обозначает что розетка влагозащищенная.

Каждое условное обозначение несет в себе определенную зашифрованную информацию. Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Начнем с точки, самого ходового элемента любой схемы. Символика однолинейных схем Для сборки электрощитов также используют чертежи. Хорошо, если это случилось у вашего дома или работы, но если такое случается на трассе или на природе — такая поломка может обойтись вам крайне дорого: как в плане денег, так и в плане потерянного времени и даже надеюсь до такого не дойдет здоровья! У автоматических выключателей на изображении указывается тип расцепителя. 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.

Как правильно читать электрические схемы Принципиальная схема представляет собой графическое изображение всех элементов, частей и компонентов, между которыми выполнено электронное соединение с помощью токоведущих проводников. Хорошо, если это случилось у вашего дома или работы, но если такое случается на трассе или на природе — такая поломка может обойтись вам крайне дорого: как в плане денег, так и в плане потерянного времени и даже надеюсь до такого не дойдет здоровья! Трехфазная обмотка, соединенная в разомкнутый треугольник Данный вид графического документа подробно отображает как используемые в конструкции элементы, так и их связи и контакты. Любая схема выполняется в виде графического изображения или чертежа, на котором вместе с оборудованием отображаются все связующие звенья электрической цепи.
Как читать электрические схемы. Урок №6

Основные сведения об электрических схемах строительных подъемников

    Электрической схемой называется чертеж, на котором электрические машины, электрические аппараты, приборы и связь между ними изображены с помощью условных обозначений.

    В зависимости от назначения электрические схемы подразделяют на структурные, функциональные, принципиальные и схемы соединений (монтажные).
При обслуживании грузовых подъемников обычно используют принципиальные схемы и реже схемы соединений.

    Принципиальные схемы предназначены для пояснения принципа действия (работы) всей установки. Каждый электрический аппарат на этих схемах показывают разделенным на составные элементы (катушки, контакты, блок-контакты), а эти элементы ставятся в те цепи, в которых они действуют.

    Все электрические аппараты на схемах изображают в нормальном положении. Для электромагнитных аппаратов (контакторов, реле) нормальное положение соответствует положению элементов аппарата и особенно контактов при отсутствии тока во втягивающей катушке. Для других аппаратов (кнопок, конечных выключателей) нормальным положением считается то, которое они занимают при отсутствии внешнего воздействия. Рубильники и выключатели показывают на схемах с разомкнутыми контактами, ножами и губками.

Таблица 4. 
Условные графические обозначения в электрических схемах

 

Таблица 5. 
Буквенные позиционные обозначения электрооборудования в электрических схемах строительных грузовых подъемников

    Контакты аппаратов, разомкнутые в нормальном положении, называются, замыкающими, а контакты, замкнутые в нормальном положении,— размыкающими.

    В табл. 4 приведены условные графические изображения электродвигателей, аппаратов и приборов, а также их отдельных элементов, наиболее часто встречающихся в схемах строительных подъемников.

    В принципиальных схемах выделяются силовые цепи, цепи управления и вспомогательные цепи.
В силовую цепь входят вводные рубильники, предохранители, катушки максимальных реле, главные контакты автоматов, контакторов, или магнитных пускателей, статоры и роторы электродвигателей.

    В цепи управления, составной частью которых являются цепи электрической и механической защиты, входят катушки контакторов, реле и магнитных пускателей, кнопки управления, контакты реле, блок-контакты контакторов и магнитных пускателей, конечные выключатели.

    Вспомогательные цепи — это цепи освещения, обогрева и звуковой сигнализации, которые включают в себя соответствующие приборы, а ‘ также аппараты управления ими (выключатели, кнопки).

    Силовые цепи на принципиальных схемах обычно изображают толстыми линиями, все остальные — тонкими.

    Принципиальными схемами пользуются как для изучения принципов работы электрической части подъемников, так и для их наладки, регулирования, контроля и ремонта.

    Схемы соединений представляют собой рабочие чертежи, по которым ведется монтаж электрооборудования. Все аппараты и присоединенные к ним провода в этих схемах показывают в том положении, в котором они действительно устанавливаются на подъемнике.

    Внутреннее устройство аппаратов на этих схемах не показывают, а изображают только зажимы для присоединения проводов.

    В этих схемах указывают тип и сечение жил проводов и кабелей и их длину, а иногда и способ их прокладки.

    Электрические машины, аппараты, приборы, их зажимы, а также соединяющие их провода имеют на схемах условные буквенные и буквенно-цифровые обозначения. 

1. Базовая работа коммутатора — коммутаторы Ethernet [Книга]

Коммутаторы

Ethernet связывают устройства Ethernet вместе путем ретрансляции кадров Ethernet между устройствами, подключенными к коммутаторам. Перемещая кадры Ethernet между портами коммутатора , коммутатор связывает трафик, переносимый отдельными сетевыми соединениями, в более крупную сеть Ethernet.

Коммутаторы

Ethernet выполняют свою функцию связывания, соединяя фреймов Ethernet между сегментами Ethernet .Для этого они копируют кадры Ethernet с одного порта коммутатора на другой на основе адресов Media Access Control (MAC) в кадрах Ethernet. Мосты Ethernet изначально были определены в стандарте 802.1D IEEE для локальных и городских сетей: мосты управления доступом к среде (MAC). []

Стандартизация мостовых операций в коммутаторах позволяет покупать коммутаторы у разных поставщиков, которые будут работать вместе при объединении в сеть.Это результат большой работы инженеров по стандартизации, направленных на определение набора стандартов, которые поставщики могли бы согласовать и внедрить в свои конструкции коммутаторов.

Первые мосты Ethernet были двухпортовыми устройствами, которые могли связывать вместе два сегмента коаксиального кабеля исходной системы Ethernet. В то время Ethernet поддерживал подключение только к коаксиальным кабелям. Позже, когда была разработана витая пара Ethernet и стали широко доступны коммутаторы с множеством портов, они часто использовались в качестве центральной точки подключения или концентратора кабельных систем Ethernet, что привело к названию «коммутирующий концентратор».«Сегодня на рынке эти устройства называют просто переключателями.

С тех пор, как мосты Ethernet были впервые разработаны в начале 1980-х годов, многое изменилось. С годами компьютеры стали повсеместными, и многие люди используют несколько устройств на своей работе, включая ноутбуки, смартфоны и планшеты. Каждый телефон VoIP и каждый принтер — это компьютер, и даже системы управления зданием и средства контроля доступа (дверные замки) объединены в сеть. В современных зданиях есть несколько точек беспроводного доступа (AP) для обеспечения 802.11 сервисов Wi-Fi для смартфонов и планшетов, и каждая точка доступа также подключена к кабельной системе Ethernet. В результате современные сети Ethernet могут состоять из сотен коммутационных соединений в здании и тысяч коммутационных соединений в сети университетского городка.

Вы должны знать, что существует еще одно сетевое устройство, используемое для соединения сетей, которое называется маршрутизатором . Существуют большие различия в способах работы мостов и маршрутизаторов, и у них обоих есть преимущества и недостатки, как описано в разделе «Маршрутизаторы или мосты?».Вкратце, мосты перемещают кадры между сегментами Ethernet на основе адресов Ethernet с минимальной настройкой моста или без нее. Маршрутизаторы перемещают пакетов между сетями на основе адресов протокола высокого уровня, и каждая связываемая сеть должна быть настроена в маршрутизаторе. Однако и мосты, и маршрутизаторы используются для построения более крупных сетей, и оба устройства на рынке называются коммутаторами.

Tip

Мы будем использовать слова «мост» и «коммутатор» как синонимы для описания мостов Ethernet.Однако обратите внимание, что «коммутатор» — это общий термин для сетевых устройств, которые могут функционировать как мосты, или маршрутизаторы, или даже и то, и другое, в зависимости от их наборов функций и конфигурации. Дело в том, что с точки зрения сетевых экспертов, мост и маршрутизация — это разные виды коммутации пакетов с разными возможностями. В наших целях мы будем следовать практике поставщиков Ethernet, которые используют слово «коммутатор» или, более конкретно, «коммутатор Ethernet» для описания устройств, соединяющих кадры Ethernet.

Хотя стандарт 802.1D предоставляет спецификации для моста между фреймами локальной сети между портами коммутатора, а также для некоторых других аспектов базовой работы моста, стандарт также осторожен, чтобы не указывать такие вопросы, как производительность моста или коммутатора или то, как коммутаторы должен быть построен. Вместо этого поставщики конкурируют друг с другом, предлагая коммутаторы по разным ценам и с разными уровнями производительности и возможностей.

Результатом стал большой и конкурентный рынок коммутаторов Ethernet, увеличивающий количество вариантов, которые у вас есть как у клиента.Широкий выбор моделей и возможностей коммутаторов может сбивать с толку. В главе 4 мы обсуждаем переключатели специального назначения и их использование.

Существуют сети для передачи данных между компьютерами. Для выполнения этой задачи сетевое программное обеспечение организует перемещаемые данные в кадры Ethernet. Кадры передаются по сетям Ethernet, а поле данных кадра используется для передачи данных между компьютерами. Кадры — это не что иное, как произвольные последовательности информации, формат которой определен в стандарте.

Формат кадра Ethernet включает в себя адрес назначения в начале, содержащий адрес устройства, на которое отправляется кадр. [] Затем идет адрес источника, содержащий адрес устройства, отправляющего фрейм. За адресами следуют различные другие поля, включая поле данных, которое переносит данные, передаваемые между компьютерами, как показано на рисунке 1-1.

Рисунок 1-1. Формат кадра Ethernet

Кадры определены на уровне 2 или уровне канала передачи данных семислойной сетевой модели Open Systems Interconnection (OSI) .Семислойная модель была разработана для организации видов информации, передаваемой между компьютерами. Он используется для определения того, как эта информация будет отправляться, и для структурирования разработки стандартов передачи информации. Поскольку коммутаторы Ethernet работают с фреймами локальной сети на уровне канала передачи данных, вы иногда можете услышать их, называемые устройствами канального уровня, а также устройствами уровня 2 или коммутаторами уровня 2. []

Коммутаторы Ethernet спроектированы таким образом, что их операции невидимы для устройств в сети, что объясняет, почему такой подход к соединению сетей также называется прозрачным мостом .«Прозрачный» означает, что когда вы подключаете коммутатор к системе Ethernet, никакие изменения в кадрах Ethernet, соединенных мостом, не вносятся. Коммутатор автоматически начнет работать, не требуя какой-либо настройки коммутатора или каких-либо изменений со стороны компьютеров, подключенных к сети Ethernet, что делает работу коммутатора прозрачной для них.

Далее мы рассмотрим основные функции, используемые в мосте, чтобы сделать возможным пересылку кадров Ethernet с одного порта на другой.

Коммутатор Ethernet управляет передачей кадров между портами коммутатора, подключенными к кабелям Ethernet, с использованием правил пересылки трафика , описанных в стандарте моста IEEE 802.1D. Перенаправление трафика основано на изучении адресов. Коммутаторы принимают решения о пересылке трафика на основе 48-битных адресов управления доступом к среде (MAC), используемых в стандартах LAN, включая Ethernet.

Для этого коммутатор изучает, какие устройства, называемые в стандарте станциями , в каких сегментах сети, просматривая адреса источников во всех получаемых им кадрах.Когда устройство Ethernet отправляет фрейм, оно помещает в него два адреса. Эти два адреса — это адрес назначения устройства, на которое он отправляет фрейм, и адрес источника , который является адресом устройства, отправляющего фрейм.

Способ «обучения» коммутатора довольно прост. Как и все интерфейсы Ethernet, каждому порту на коммутаторе назначен уникальный заводской MAC-адрес . Однако, в отличие от обычного устройства Ethernet, которое принимает только адресованные ему кадры, интерфейс Ethernet, расположенный в каждом порту коммутатора, работает в беспорядочном режиме .В этом режиме интерфейс запрограммирован на прием всех кадров, которые он видит на этом порту, а не только кадров, отправляемых на MAC-адрес интерфейса Ethernet на этом порту коммутатора.

По мере получения каждого кадра на каждом порту программное обеспечение коммутации смотрит на адрес источника кадра и добавляет этот адрес источника в таблицу адресов, которую поддерживает коммутатор. Таким образом коммутатор автоматически определяет, какие станции доступны на каких портах.

На Рис. 1-2 показан коммутатор, соединяющий шесть устройств Ethernet.Для удобства мы используем короткие номера для адресов станций вместо фактических 6-байтовых MAC-адресов. Когда станции отправляют трафик, коммутатор принимает каждый отправленный кадр и строит таблицу, более формально называемую базой данных пересылки , которая показывает, какие станции и на каких портах доступны. После того, как каждая станция передала хотя бы один кадр, коммутатор получит базу данных пересылки, такую ​​как показано в Таблице 1-1.

Рисунок 1-2. Изучение адреса в коммутаторе

Таблица 1-1.База данных переадресации, поддерживаемая коммутатором

9107

6 0007

9107

6 7

Порт Станция

1

10

2

9009 3

30

4

Нет станции

5

Нет станции

25

8

35

Эта база данных используется коммутатором для принятия решения о пересылке пакетов в процессе, называемом адаптивная фильтрация .Без базы данных адресов коммутатор должен был бы отправлять трафик, полученный на любом заданном порту, через все другие порты, чтобы гарантировать, что он достиг своего пункта назначения. В базе данных адресов трафик фильтруется в соответствии с его адресатом. Коммутатор является «адаптивным» за счет автоматического изучения новых адресов. Эта способность к обучению позволяет вам добавлять новые станции в вашу сеть без необходимости вручную настраивать коммутатор, чтобы знать о новых станциях, или станциям, чтобы знать о коммутаторе. []

Когда коммутатор получает кадр, предназначенный для адреса станции, который он еще не видел, коммутатор отправляет кадр на все порты, кроме порта, на который он прибыл. [] Этот процесс называется лавинной рассылкой и более подробно поясняется позже в разделе «Массовая рассылка кадров».

После того, как коммутатор создал базу данных адресов, он получает всю информацию, необходимую для выборочной фильтрации и пересылки трафика. Пока коммутатор изучает адреса, он также проверяет каждый кадр, чтобы принять решение о пересылке пакета на основе адреса назначения в кадре.Давайте посмотрим, как решение о переадресации работает в коммутаторе с восемью портами, как показано на рисунке 1-2.

Предположим, что кадр отправляется со станции 15 на станцию ​​20. Поскольку кадр отправляется станцией 15, коммутатор считывает кадр через порт 6 и использует свою базу данных адресов, чтобы определить, какой из его портов связан с адресом назначения. в этом кадре. Здесь адрес назначения соответствует станции 20, а база данных адресов показывает, что для достижения станции 20 кадр должен быть отправлен через порт 2.

Каждый порт коммутатора может сохранять кадры в памяти перед их передачей по кабелю Ethernet, подключенному к порту. Например, если порт уже занят передачей, когда фрейм прибывает для передачи, то фрейм может удерживаться в течение короткого времени, которое требуется порту для завершения передачи предыдущего фрейма. Для передачи кадра коммутатор помещает кадр в очередь коммутации пакетов для передачи на порт 2.

Во время этого процесса коммутатор, передающий кадр Ethernet с одного порта на другой, не вносит изменений в данные, адреса или другие поля. базового кадра Ethernet.В нашем примере кадр передается в неизменном виде на порт 2 точно так же, как он был получен на порту 6. Таким образом, работа коммутатора прозрачна для всех станций в сети.

Обратите внимание, что коммутатор не будет пересылать кадр, предназначенный для станции, которая находится в базе данных пересылки, на порт, если этот порт не подключен к целевому назначению. Другими словами, трафик, предназначенный для устройства на данном порту, будет отправляться только на этот порт; другие порты не увидят трафик, предназначенный для этого устройства.Эта логика коммутации сохраняет трафик изолированным только от тех кабелей или сегментов Ethernet, которые необходимы для получения кадра от отправителя и передачи этого кадра на устройство назначения.

Это предотвращает поток ненужного трафика в другие сегменты сетевой системы, что является основным преимуществом коммутатора. Это контрастирует с ранней системой Ethernet, где трафик с любой станции был замечен всеми другими станциями, независимо от того, хотели они данных или нет. Фильтрация трафика коммутатора снижает нагрузку на трафик, переносимую набором кабелей Ethernet, подключенных к коммутатору, тем самым более эффективно используя пропускную способность сети.

Коммутаторы автоматически удаляют записи в базе данных пересылки по истечении определенного периода времени — обычно пяти минут — если они не видят никаких кадров со станции. Следовательно, если станция не отправляет трафик в течение определенного периода времени, коммутатор удаляет запись о переадресации для этой станции. Это предохраняет базу данных пересылки от заполнения устаревшими записями, которые могут не соответствовать действительности.

Конечно, когда время ввода адреса истекло, коммутатор не будет иметь никакой информации в базе данных для этой станции в следующий раз, когда коммутатор получит предназначенный для него кадр.Это также происходит, когда станция вновь подключается к коммутатору или когда станция была выключена и снова включается более чем через пять минут. Так как же коммутатор обрабатывает пересылку пакетов для неизвестной станции?

Решение простое: коммутатор пересылает кадр, предназначенный для неизвестной станции, на все порты коммутатора, кроме того, на котором он был получен, таким образом лавинно отправляет кадр всем остальным станциям. Флудинг фрейма гарантирует, что фрейм с неизвестным адресом назначения достигнет всех сетевых подключений и будет услышан правильным устройством назначения, предполагая, что он активен и находится в сети.Когда неизвестное устройство отвечает обратным трафиком, коммутатор автоматически узнает, к какому порту подключено устройство, и больше не будет лавинно перенаправлять трафик на это устройство.

Широковещательный и многоадресный трафик

Помимо передачи кадров, направленных на один адрес, локальные сети могут отправлять кадры, направленные на групповой адрес, называемый групповым адресом , который может быть принят группой станций. Они также могут отправлять кадры, направленные на все станции, используя широковещательный адрес .Групповые адреса всегда начинаются с определенной битовой комбинации, определенной в стандарте Ethernet, что позволяет коммутатору определять, какие кадры предназначены для определенного устройства, а не для группы устройств.

Кадр, отправленный на адрес назначения многоадресной рассылки, может быть получен всеми станциями, настроенными на прослушивание этого адреса многоадресной рассылки. Программное обеспечение Ethernet, также называемое программным обеспечением «драйвер интерфейса», программирует интерфейс для приема кадров, отправленных на групповой адрес, так что интерфейс теперь является членом этой группы.Адрес интерфейса Ethernet, назначенный на заводе, называется одноадресным адресом , и любой данный интерфейс Ethernet может принимать одноадресные и многоадресные кадры. Другими словами, интерфейс может быть запрограммирован на прием кадров, отправленных на один или несколько групповых адресов многоадресной рассылки, а также кадров, отправленных на одноадресный MAC-адрес, принадлежащий этому интерфейсу.

Широковещательная и многоадресная пересылка

Широковещательный адрес — это особая многоадресная группа: группа всех станций в сети.Пакет, отправленный на широковещательный адрес (адрес всех единиц), получает каждая станция в локальной сети. Поскольку широковещательные пакеты должны приниматься всеми станциями в сети, коммутатор достигнет этой цели путем лавинной рассылки широковещательных пакетов на все порты, кроме порта, на который он был получен, поскольку нет необходимости отправлять пакет обратно на исходное устройство. Таким образом, широковещательный пакет, отправленный любой станцией, достигнет всех других станций в локальной сети.

Многоадресный трафик может быть более трудным, чем широковещательные кадры.Более сложные (и обычно более дорогие) коммутаторы включают поддержку протоколов обнаружения групп многоадресной рассылки, которые позволяют каждой станции сообщать коммутатору об адресах групп многоадресной рассылки, которые она хочет услышать, поэтому коммутатор будет отправлять многоадресные пакеты только на порты. подключены к станциям, которые заявили о своей заинтересованности в приеме многоадресного трафика. Однако более дешевые коммутаторы, не имеющие возможности обнаруживать, какие порты подключены к станциям, прослушивающим данный многоадресный адрес, должны прибегать к лавинной рассылке многоадресных пакетов на все порты, кроме порта, на котором был получен многоадресный трафик, как и широковещательные пакеты.

Использование широковещательной и многоадресной передачи

Станции отправляют широковещательные и многоадресные пакеты по ряду причин. Сетевые протоколы высокого уровня, такие как TCP / IP, используют широковещательные или многоадресные кадры как часть процесса обнаружения адресов. Широковещательные и многоадресные рассылки также используются для динамического назначения адресов, которое происходит, когда станция впервые включается и ей необходимо найти сетевой адрес высокого уровня. Многоадресная рассылка также используется некоторыми мультимедийными приложениями, которые отправляют аудио- и видеоданные в кадрах многоадресной рассылки для приема группами станций, а также многопользовательскими играми как способ отправки данных группе игроков.

Следовательно, типичная сеть будет иметь некоторый уровень широковещательного и многоадресного трафика. Пока количество таких кадров остается на разумном уровне, проблем не будет. Однако, когда многие станции объединены коммутаторами в одну большую сеть, широковещательная и многоадресная лавинная рассылка коммутаторов может привести к значительному объему трафика. Большой объем широковещательного или многоадресного трафика может вызвать перегрузку сети, поскольку каждое устройство в сети должно принимать и обрабатывать широковещательные рассылки и определенные типы многоадресных рассылок; при достаточно высоких скоростях передачи пакетов могут возникнуть проблемы с производительностью станций.

Потоковые приложения (видео), отправляющие многоадресную рассылку с высокой скоростью, могут генерировать интенсивный трафик. Системы резервного копирования и дублирования дисков, основанные на многоадресной рассылке, также могут генерировать большой трафик. Если этот трафик в конечном итоге будет перенаправлен на все порты, сеть может перегружаться. Один из способов избежать этой перегрузки — ограничить общее количество станций, подключенных к одной сети, чтобы скорость широковещательной и многоадресной передачи не становилась настолько высокой, чтобы создавать проблемы.

Другой способ ограничить скорость многоадресных и широковещательных пакетов — разделить сеть на несколько виртуальных локальных сетей (VLAN) .Еще один способ — использовать маршрутизатор, также называемый коммутатором уровня 3. Поскольку маршрутизатор не пересылает автоматически широковещательные и многоадресные рассылки, это создает отдельные сетевые системы. [] Эти методы управления распространением многоадресных и широковещательных рассылок обсуждаются в Главе 2 и Главе 3 соответственно.

До сих пор мы видели, как один коммутатор может пересылать трафик на основе динамически создаваемой базы данных переадресации. Основная трудность этой простой модели работы коммутатора заключается в том, что множественные соединения между коммутаторами могут создавать петли, приводящие к перегрузке и перегрузке сети.

Конструкция и работа Ethernet требует, чтобы между любыми двумя станциями мог существовать только один путь передачи пакетов. Ethernet растет за счет расширения ветвей в топологии сети , называемой древовидной структурой, которая состоит из нескольких коммутаторов, ответвляющихся от центрального коммутатора. Опасность заключается в том, что в достаточно сложной сети коммутаторы с несколькими соединениями между коммутаторами могут создавать в сети кольцевые пути.

В сети с коммутаторами, соединенными вместе, чтобы сформировать петлю пересылки пакетов, пакеты будут бесконечно циркулировать по петле, создавая очень высокий уровень трафика и вызывая перегрузку.

Закольцованные пакеты будут циркулировать с максимальной скоростью сетевых каналов, пока скорость трафика не станет настолько высокой, что сеть станет насыщенной. Широковещательные и многоадресные кадры, а также одноадресные кадры неизвестным адресатам обычно лавинно рассылаются на все порты базового коммутатора, и весь этот трафик будет циркулировать в таком цикле. После образования петли этот режим отказа может произойти очень быстро, в результате чего сеть будет полностью занята отправкой широковещательных, многоадресных и неизвестных кадров, и станциям будет очень трудно отправлять фактический трафик.

К сожалению, таких петель, как пунктирный путь, показанный стрелками на рис. 1-3, слишком легко реализовать, несмотря на все ваши попытки их избежать. По мере того, как сети разрастаются и включают в себя все больше коммутаторов и коммутационных шкафов, становится трудно точно знать, как все соединено между собой, и не дать людям по ошибке создать замкнутый контур.

Рисунок 1-3. Петля пересылки между коммутаторами

Хотя петля на чертеже должна быть очевидной, в достаточно сложной сетевой системе любому, кто работает в сети, может быть сложно узнать, подключены ли коммутаторы таким образом, чтобы создать петлевые пути.Стандарт моста IEEE 802.1D предоставляет протокол связующего дерева, чтобы избежать этой проблемы, автоматически подавляя петли пересылки.

Назначение протокола связующего дерева (STP) — позволить коммутаторам автоматически создавать набор путей без петель, даже в сложной сети с несколькими путями, соединяющими несколько коммутаторов. Он предоставляет возможность динамически создавать древовидную топологию в сети, блокируя пересылку любых пакетов на определенных портах, и гарантирует, что набор коммутаторов Ethernet может автоматически настраиваться для создания путей без петель.Стандарт IEEE 802.1D описывает работу связующего дерева, и каждый коммутатор, заявляющий о соответствии стандарту 802.1D, должен включать возможность связующего дерева. []

Работа алгоритма связующего дерева основана на сообщениях конфигурации, отправляемых каждым коммутатором в пакетах, называемых блоками данных протокола моста или BPDU. Каждый пакет BPDU отправляется на многоадресный адрес назначения, назначенный для операции связующего дерева. Все коммутаторы IEEE 802.1D присоединяются к группе многоадресной рассылки BPDU и прослушивают кадры, отправленные на этот адрес, так что каждый коммутатор может отправлять и получать сообщения конфигурации связующего дерева. []

Процесс создания связующего дерева начинается с использования информации в сообщениях конфигурации BPDU для автоматического выбора корневого моста . Выбор основан на идентификаторе моста (BID), который, в свою очередь, основан на комбинации настраиваемого значения приоритета моста (32768 по умолчанию) и уникального MAC-адреса Ethernet, назначенного каждому мосту для использования процессом связующего дерева. называется системный MAC. Мосты отправляют друг другу пакеты BPDU, и мост с наименьшим BID автоматически выбирается в качестве корневого моста.

Если для приоритета моста было оставлено значение по умолчанию 32 768, тогда мост с наименьшим числовым значением Ethernet-адреса будет выбран в качестве корневого моста. [] В примере, показанном на рисунке 1-4, коммутатор 1 имеет самый низкий BID, и конечным результатом процесса выбора связующего дерева является то, что коммутатор 1 стал корневым мостом. Выбор корневого моста создает основу для остальных операций, выполняемых протоколом связующего дерева.

Выбор пути с наименьшей стоимостью

После выбора корневого моста каждый некорневой мост использует эту информацию, чтобы определить, какой из его портов имеет наименее затратный путь к корневому мосту, а затем назначает этот порт корневым. порт (RP).Все остальные мосты определяют, какой из их портов, подключенных к другим каналам, имеет наименее затратный путь к корневому мосту. Мосту с наименее затратным путем назначается роль назначенного моста (DB), а порты в DB назначаются как назначенные порты (DP).

Рисунок 1-4. Операция связующего дерева

Стоимость пути зависит от скорости работы портов, при этом более высокие скорости приводят к снижению затрат. Когда пакеты BPDU проходят через систему, они накапливают информацию о количестве портов, через которые они проходят, и о скорости каждого порта.Пути с более медленными портами будут иметь более высокие затраты. Общая стоимость данного пути через несколько коммутаторов — это сумма затрат всех портов на этом пути.

Подсказка

Если существует несколько путей к корню с одинаковой стоимостью, то будет использоваться путь, подключенный к мосту с наименьшим идентификатором моста.

В конце этого процесса мосты выбрали набор корневых портов и назначенных портов, что позволяет мостам удалять все кольцевые пути и поддерживать дерево пересылки пакетов, которое охватывает весь набор устройств, подключенных к сети. , отсюда и название «протокол связующего дерева».”

После того, как процесс связующего дерева определил состояние порта, комбинация корневых портов и назначенных портов предоставляет алгоритму связующего дерева информацию, необходимую для определения наилучших путей и блокировки всех остальных путей. Пересылка пакетов на любом порту, который не является корневым портом или назначенным портом, отключена , блокируя пересылку пакетов на этом порту.

Пока заблокированные порты не пересылают пакеты, они продолжают получать BPDU. Заблокированный порт показан на рис. 1-4 буквой «B», указывающей, что порт 10 на коммутаторе 3 находится в режиме блокировки и что канал не пересылает пакеты. Протокол Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) отправляет пакеты BPDU каждые две секунды для отслеживания состояния сети, и заблокированный порт может стать разблокированным при обнаружении изменения пути.

Состояния портов связующего дерева

Когда активное устройство подключено к порту коммутатора, порт проходит через ряд состояний при обработке любых BPDU, которые он может получить, и процесс связующего дерева определяет, в каком состоянии должен находиться порт. в любой момент времени. Два состояния называются прослушивание и обучение , во время которых процесс связующего дерева прослушивает BPDU, а также изучает адреса источника из любых полученных кадров.

На рисунке 1-5 показаны состояния порта связующего дерева, которые включают следующее:

Отключено
Порт в этом состоянии был намеренно отключен администратором или автоматически отключен из-за разрыва соединения. Это также может быть порт, который вышел из строя и больше не работает. В отключенное состояние можно войти или выйти из любого другого состояния.
Блокировка
Порт, который включен, но не является корневым портом или назначенным портом, может вызвать петлю коммутации, если он был активен.Чтобы этого избежать, порт переводится в состояние блокировки. Данные станции не отправляются и не принимаются через блокирующий порт. После инициализации порта (соединение устанавливается, включается питание) порт обычно переходит в состояние блокировки. После обнаружения с помощью BPDU или тайм-аутов того, что порту может потребоваться стать активным, порт перейдет в состояние прослушивания на пути к состоянию пересылки. Блокирующий порт также может перейти в состояние пересылки, если другие ссылки не работают. Данные BPDU все еще принимаются, пока порт находится в состоянии блокировки.
Прослушивание
В этом состоянии порт отбрасывает трафик, но продолжает обрабатывать пакеты BPDU, полученные через порт, и воздействует на любую новую информацию, которая может привести к возврату порта в заблокированное состояние. На основе информации, полученной в блоках BPDU, порт может перейти в состояние обучения. Состояние прослушивания позволяет алгоритму связующего дерева решить, будут ли атрибуты этого порта, такие как стоимость порта, заставлять порт стать частью связующего дерева или вернуться в состояние блокировки.
Обучение
В этом состоянии порт еще не пересылает кадры, но он изучает адреса источника из всех полученных кадров и добавляет их в базу данных фильтрации. Коммутатор заполнит таблицу MAC-адресов пакетами, полученными через порт (до истечения таймера), прежде чем перейти в состояние пересылки.
Пересылка
Это рабочее состояние, в котором порт отправляет и принимает данные станции. Входящие BPDU также отслеживаются, чтобы мост мог определить, нужно ли ему перевести порт в состояние блокировки, чтобы предотвратить образование петли.

Рисунок 1-5. Состояния портов связующего дерева

В исходном протоколе связующего дерева состояния прослушивания и обучения длились 30 секунд, в течение которых пакеты не пересылались. В новом протоколе Rapid Spanning Tree Protocol можно назначить тип порта «edge» для порта, что означает, что порт, как известно, подключен к конечной станции (пользовательский компьютер, VoIP-телефон, принтер и т. Д.) И не к другому переключателю. Это позволяет конечному автомату RSTP обходить процессы обучения и прослушивания на этом порту и немедленно переходить в состояние пересылки.Разрешение станции немедленно начать отправку и получение пакетов помогает избежать таких проблем, как тайм-ауты приложений на пользовательских компьютерах при их перезагрузке. [] Хотя это не требуется для работы RSTP, полезно вручную настроить граничные порты RSTP с их типом порта, чтобы избежать проблем на компьютерах пользователей. Установка типа порта на граничный также означает, что RSTP не нужно отправлять пакет BPDU при изменении состояния канала (соединение вверх или вниз) на этом порту, что помогает уменьшить объем трафика связующего дерева в сети.

Подсказка

Изобретатель протокола связующего дерева, Радия Перлман, написала стихотворение, описывающее, как это работает. [] При чтении стихотворения полезно знать, что с точки зрения математики сеть может быть представлена ​​как тип графа, называемый сеткой, и что цель протокола связующего дерева — превратить любую заданную сетевую сетку в дерево. структура без петель, охватывающая весь набор сегментов сети.

Думаю, я никогда не увижу
График красивее дерева.
Дерево, ключевое свойство которого
— это соединение без петель.
Дерево, которое должно обязательно охватывать
Так что пакеты могут достигать любой LAN.
Сначала необходимо выбрать корень.
По ID избран.
Трассируются пути с наименьшей стоимостью от корня.
В дереве размещены эти пути.
Сетка создается такими людьми, как я,
Затем мосты находят остовное дерево.

— Радия Перлман Алгорим

Это краткое описание предназначено только для предоставления основных концепций, лежащих в основе работы системы.Как и следовало ожидать, есть больше деталей и сложностей, которые не описаны. Полная информация о том, как работает конечный автомат связующего дерева, описана в стандартах IEEE 802.1, с которыми можно ознакомиться для более полного понимания протокола и того, как он функционирует. Подробные сведения об улучшениях связующего дерева для конкретных поставщиков можно найти в документации поставщика. См. Приложение A для ссылок на дополнительную информацию.

Исходный протокол связующего дерева, стандартизованный в IEEE 802.1D определил единый процесс связующего дерева, работающий на коммутаторе, управляющий всеми портами и VLAN с помощью одного конечного автомата связующего дерева. Ничто в стандарте не запрещает поставщику разрабатывать собственные усовершенствования в развертывании связующего дерева. Некоторые поставщики создали свои собственные реализации, в одном случае предоставляя отдельный процесс связующего дерева для каждой VLAN. Этот подход был использован Cisco Systems для версии, которую они называют связующим деревом для каждой VLAN (PVST).

Стандартный протокол связующего дерева IEEE развивался на протяжении многих лет.Обновленная версия, получившая название Rapid Spanning Tree Protocol, была определена в 2004 году. Как следует из названия, Rapid Spanning Tree увеличила скорость работы протокола. RSTP был разработан для обеспечения обратной совместимости с исходной версией связующего дерева. Стандарт 802.1Q включает как RSTP, так и новую версию связующего дерева под названием Multiple Spanning Tree (MST), которое также разработано для обеспечения обратной совместимости с предыдущими версиями. [] MST дополнительно обсуждается в разделе «Виртуальные локальные сети».

При построении сети с несколькими коммутаторами вам необходимо обратить особое внимание на то, как поставщик ваших коммутаторов развернул связующее дерево, а также на версию связующего дерева, которую используют ваши коммутаторы. Наиболее часто используемые версии, классический STP и более новый RSTP, совместимы и не требуют настройки, что приводит к операции «подключи и работай».

Перед вводом нового коммутатора в работу в сети внимательно прочтите документацию поставщика и убедитесь, что вы понимаете, как все работает.Некоторые поставщики могут не включать связующее дерево по умолчанию для всех портов. Другие поставщики могут реализовывать специальные функции или версии связующего дерева для конкретных поставщиков. Как правило, поставщик будет усердно работать, чтобы убедиться, что его реализация связующего дерева «просто работает» со всеми другими коммутаторами, но существует достаточно вариаций в функциях и конфигурации связующего дерева, при которых вы можете столкнуться с проблемами. Чтение документации и тестирование новых коммутаторов перед их развертыванием в сети может помочь избежать любых проблем.

Одиночное полнодуплексное соединение Ethernet предназначено для перемещения кадров Ethernet между интерфейсами Ethernet на каждом конце соединения. Он работает с известной скоростью передачи данных и известной максимальной частотой кадров. [] Все соединения Ethernet с заданной скоростью будут иметь одинаковые характеристики скорости передачи данных и частоты кадров. Однако добавление коммутаторов в сеть создает более сложную систему. Теперь ограничения производительности вашей сети становятся комбинацией производительности соединений Ethernet и производительности коммутаторов, а также любых перегрузок, которые могут возникнуть в системе, в зависимости от топологии.Вы должны убедиться, что приобретаемые вами коммутаторы обладают достаточной производительностью для выполнения своей работы.

Производительность внутренней коммутирующей электроники может не поддерживать полную частоту кадров, поступающую со всех портов. Другими словами, если все порты одновременно представляют коммутатору высокие нагрузки трафика, которые также являются непрерывными, а не только короткими пакетами, коммутатор может не справиться с объединенной скоростью трафика и может начать отбрасывать кадры. Это известно как , блокировка , состояние в системе коммутации, в которой недостаточно ресурсов для обеспечения потока данных через коммутатор.Неблокирующий коммутатор — это коммутатор, который обеспечивает достаточную внутреннюю коммутационную способность для обработки полной нагрузки, даже когда все порты одновременно активны в течение длительных периодов времени. Однако даже неблокирующий коммутатор будет отбрасывать кадры, когда порт становится перегруженным, в зависимости от шаблонов трафика.

Производительность пересылки пакетов

Типичное оборудование коммутатора имеет выделенные вспомогательные схемы, которые предназначены для повышения скорости, с которой коммутатор может пересылать кадры и выполнять такие важные функции, как поиск адресов кадров в базе данных фильтрации адресов.Поскольку вспомогательные схемы и высокоскоростная буферная память являются более дорогими компонентами, общая производительность коммутатора представляет собой компромисс между стоимостью этих высокопроизводительных компонентов и ценой, которую готовы платить большинство клиентов. Таким образом, вы обнаружите, что не все переключатели работают одинаково.

Некоторые менее дорогие устройства могут иметь более низкую производительность пересылки пакетов, меньшие таблицы фильтрации адресов и меньшие размеры буферной памяти. Коммутаторы большего размера с большим количеством портов обычно имеют компоненты с более высокой производительностью и более высокую цену.Коммутаторы, способные обрабатывать максимальную частоту кадров на всех своих портах, также называемые неблокирующими коммутаторами, могут работать на скорости канала . В наши дни широко распространены полностью неблокирующие коммутаторы, которые могут обрабатывать максимальную скорость передачи данных одновременно на всех портах, но всегда полезно проверить спецификации на коммутатор, который вы рассматриваете.

Требуемая производительность и стоимость приобретаемых коммутаторов могут варьироваться в зависимости от их расположения в сети.Коммутаторы, которые вы используете в ядре сети, должны иметь достаточно ресурсов для обработки высоких нагрузок трафика. Это связано с тем, что в ядре сети сходится трафик от всех станций сети. Базовые коммутаторы должны иметь ресурсы для обработки нескольких разговоров, высокой нагрузки трафика и длительного трафика. С другой стороны, коммутаторы, используемые на границах сети, могут иметь более низкую производительность, поскольку они требуются только для обработки нагрузки трафика непосредственно подключенных станций.

Все коммутаторы содержат некоторую высокоскоростную буферную память, в которой фрейм сохраняется, хотя и ненадолго, перед переадресацией на другой порт или порты коммутатора. Этот механизм известен как коммутация с промежуточным хранением . Все коммутаторы, совместимые с IEEE 802.1D, работают в режиме промежуточного хранения, в котором пакет полностью принимается портом и помещается в буферную память высокоскоростного порта (сохраняется) перед пересылкой. Больший объем буферной памяти позволяет мосту обрабатывать более длинные потоки последовательных кадров, повышая производительность коммутатора при наличии всплесков трафика в локальной сети.Обычная конструкция коммутатора включает пул высокоскоростной буферной памяти, которую можно динамически распределять по отдельным портам коммутатора по мере необходимости.

Учитывая, что коммутатор — это компьютер специального назначения, центральный процессор и оперативная память коммутатора важны для таких функций, как операции связующего дерева, предоставление управляющей информации , управление потоками многоадресных пакетов, а также управление портом коммутатора и конфигурацией функций.

Как обычно в компьютерной индустрии, чем выше производительность процессора и оперативной памяти, тем лучше, но вы также заплатите больше.Продавцы часто не упрощают клиентам поиск спецификаций ЦП и ОЗУ коммутатора. Как правило, более дорогие коммутаторы предоставляют эту информацию, но вы не сможете заказать более быстрый процессор или больше оперативной памяти для данного коммутатора. Вместо этого это информация, полезная для сравнения моделей от поставщика или среди поставщиков, чтобы увидеть, какие коммутаторы имеют лучшие характеристики.

Производительность коммутатора включает ряд показателей, включая максимальную полосу пропускания или коммутационную способность электронных компонентов коммутатора пакетов внутри коммутатора.Вы также должны увидеть максимальное количество MAC-адресов, которые может содержать база данных адресов, а также максимальную скорость в пакетах в секунду, которую коммутатор может пересылать на объединенный набор портов.

Здесь показан набор спецификаций коммутатора, скопированный из типовой таблицы данных поставщика. Спецификации поставщика выделены жирным шрифтом. Для простоты в нашем примере мы показываем спецификации небольшого недорогого коммутатора с пятью портами. Это предназначено, чтобы показать вам некоторые типичные значения переключателей, а также помочь вам понять, что означают значения и что происходит, когда маркетинг и спецификации встречаются на одной странице.

Экспедирование
С промежуточным хранением
Относится к стандартному мосту 802.1D, при котором пакет полностью принимается через порт и в буфер порта («хранилище») перед пересылкой.
Буферизация пакетов 128 КБ на кристалле
Общий объем буферизации пакетов, доступный для всех портов. Буферизация распределяется между портами по запросу. Это типичный уровень буферизации для небольшого, легкого, пятипортового коммутатора, предназначенного для поддержки клиентских подключений в домашнем офисе.

Tip

Некоторые коммутаторы, предназначенные для использования в центрах обработки данных и других специализированных сетях, поддерживают режим работы, называемый сквозной коммутацией , в котором процесс пересылки пакетов начинается до того, как весь пакет будет считан в буферную память. Цель состоит в том, чтобы сократить время, необходимое для пересылки пакета через коммутатор. Этот метод также пересылает пакеты с ошибками, поскольку он начинает пересылку пакета до того, как будет получено поле проверки ошибок.

Производительность
Пропускная способность: 10 Гбит / с (без блокировки)
Поскольку этот коммутатор может обрабатывать полную нагрузку трафика на всех портах, работающих с максимальной скоростью трафика на каждом порту, это неблокирующий коммутатор. Пять портов могут работать со скоростью до 1 Гбит / с каждый. В полнодуплексном режиме максимальная скорость через коммутатор со всеми активными портами составляет 5 Гбит / с в исходящем направлении (также называемом «исходящим») и 5 ​​Гбит / с во входящем направлении (также называемом «входящим». »).Производители любят указывать в своих спецификациях совокупную пропускную способность 10 Гбит / с, хотя входящие данные 5 Гбит / с на пяти портах отправляются как 5 Гбит / с исходящих данных. Если бы вы считали максимальную совокупную передачу данных через коммутатор равной 5 Гбит / с, вы были бы технически правы, но не преуспели бы в маркетинге. []
Стоимость пересылки
Порт 10 Мбит / с: 14800 пакетов / сек
Порт 100 Мбит / с: 148 800 пакетов / с
Порт 1000 Мбит / с: 1 480 000 пакетов / с
Эти спецификации показывают, что порты могут обрабатывать полную скорость коммутации пакетов, состоящую из кадров Ethernet минимального размера (64 байта), что соответствует максимальной скорости передачи пакетов при минимальном размере кадра.Фреймы большего размера будут иметь более низкую скорость передачи пакетов в секунду, поэтому это максимальная производительность коммутатора Ethernet. Это показывает, что коммутатор может поддерживать максимальную скорость передачи пакетов на всех портах на всех поддерживаемых скоростях.
Задержка (с использованием пакетов размером 1500 байт)
10 Мбит / с: 30 микросекунд (макс.)
100 Мбит / с: 6 микросекунд (макс.)
1000 Мбит / с: 4 микросекунды (макс.)
Это количество времени, необходимое для перемещения кадра Ethernet из принимающего порта в передающий порт, при условии, что передающий порт доступен и не занят передачей какого-либо другого кадра.Это мера внутренней задержки переключения, создаваемой электроникой переключателя. Это измерение также отображается как 30 мкс с использованием греческого символа «мю» для обозначения «микро». Микросекунда составляет одну миллионную секунды, а задержка в 30 миллионных секунды на портах 10 Мбит / с является разумным значением для недорогого коммутатора. При сравнении переключателей меньшее значение лучше. Более дорогие коммутаторы обычно обеспечивают меньшую задержку.
База данных MAC-адресов: 4,000
Этот коммутатор может поддерживать до 4000 уникальных адресов станций в своей базе данных адресов.Этого более чем достаточно для пятипортового коммутатора, предназначенного для домашнего и небольшого офисов.
Средняя наработка на отказ
(Среднее время безотказной работы):> 1 миллион часов (~ 114 лет) Среднее время безотказной работы велико, потому что этот коммутатор мал, не имеет вентилятора, который может изнашиваться, и имеет небольшое количество компонентов; не так много элементов, которые могут потерпеть неудачу. Это не означает, что коммутатор не может выйти из строя, но в этой электронике мало отказов, что приводит к большой средней наработке на отказ для данной конструкции переключателя.
Соответствие стандартам
IEEE 802.3i 10BASE-T Ethernet
IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet
IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet
Отмечает теги приоритета IEEE 802.1p и DSCP
Jumbo-фрейм: до 9720 байт
Под заголовком «Соответствие стандартам» поставщик предоставил подробный список стандартов, соответствие которым этот коммутатор может претендовать.Первые три пункта означают, что порты коммутатора поддерживают стандарты Ethernet для витой пары для скоростей 10/100/1000 Мбит / с. Эти скорости выбираются автоматически при взаимодействии с клиентским соединением с использованием протокола автосогласования Ethernet. Затем поставщик заявляет, что этот коммутатор будет учитывать теги приоритета Class of Service в кадре Ethernet, сначала отбрасывая трафик с тегами с более низким приоритетом в случае перегрузки порта. Последний пункт в этом подробном списке отмечает, что коммутатор может обрабатывать нестандартные размеры кадров Ethernet, часто называемые «jumbo-кадрами», которые иногда настраиваются на интерфейсах Ethernet для определенной группы клиентов и их серверов в попытке для повышения производительности. []

Этот набор спецификаций поставщика показывает, какие скорости портов поддерживает коммутатор, и дает представление о том, насколько хорошо коммутатор будет работать в вашей системе. При покупке более крупных и высокопроизводительных коммутаторов, предназначенных для использования в ядре сети, вам следует учитывать другие характеристики коммутатора. К ним относятся поддержка дополнительных функций, таких как протоколы управления многоадресной рассылкой, доступ к командной строке, позволяющий настраивать коммутатор, и простой протокол сетевого управления, позволяющий контролировать работу и производительность коммутатора.

При использовании коммутаторов необходимо учитывать требования к сетевому трафику. Например, если ваша сеть включает высокопроизводительных клиентов, которые предъявляют требования к одному серверу или набору серверов, то любой используемый вами коммутатор должен иметь достаточную внутреннюю коммутационную производительность, достаточно высокую скорость портов и скорость восходящего канала, а также достаточное количество буферов портов для обработки задача. В общем, более дорогие коммутаторы с высокопроизводительными коммутационными матрицами также имеют хорошие уровни буферизации, но вам необходимо внимательно прочитать спецификации и сравнить различных поставщиков, чтобы убедиться, что вы получаете лучший коммутатор для работы.

Что такое сетевая диаграмма

Под топологией сети понимается расположение элементов в сети. Подобно сетевым диаграммам, сетевые топологии могут описывать как физические, так и логические аспекты сети. Логическая топология также известна как топология сигнала.

Для определенных ситуаций лучше всего подходят разные топологии, поскольку они могут повлиять на производительность, стабильность и другие результаты.

Шинная топология

Этот тип сети, также известный как магистральная, линейная или Ethernet-топология, отличается тем, что все узлы соединены центральной средой («шиной»), которая имеет ровно две конечные точки.

Шинные топологии просты в настройке и требуют меньшей длины кабеля, чем некоторые другие топологии. Однако, если центральная шина выходит из строя, то же самое происходит и со всей сетью, и локализовать проблему может быть сложно.

Кольцевая топология

Узлы соединяются по круговой схеме, и пакеты информации отправляются через кольцо, пока не достигнут пункта назначения.

Кольцевые сети могут превосходить сети, основанные на топологии шины, и их можно легко перенастроить для добавления или удаления устройств.Однако они все еще относительно уязвимы, так как вся сеть выходит из строя, если выходит из строя один узел. Кроме того, пропускная способность должна быть распределена между всеми устройствами и подключениями.

Топология «звезда»

Одна из наиболее распространенных топологий, топология «звезда» состоит из центрального концентратора или коммутатора, через который проходят все данные вместе со всеми периферийными узлами, подключенными к этому центральному узлу.

Топологии типа «звезда» обычно надежны, поскольку отдельные машины могут выйти из строя, не затронув остальную часть сети.Но если центральный концентратор или коммутатор выйдет из строя, ни один из подключенных узлов не сможет получить к нему доступ. Стоимость кабеля также обычно выше для звездообразных сетей.

Ячеистая топология

Существует два типа ячеистой топологии. В первой, называемой топологией полной сетки, каждый узел напрямую связан со всеми остальными узлами.

В топологии с частичной сеткой узлы подключены только к узлам, с которыми они больше всего взаимодействуют.

В большинстве сетей используется комбинация топологий для получения так называемой гибридной топологии.Например, топология дерева объединяет топологии шины и сетки.

Логическая и физическая топология конкретной сети может напоминать друг друга или полностью отличаться. Например, сеть Ethernet на витой паре физически существует в виде звездообразной топологии, но логически следует топологии шины.

Как выбрать лучший путь коммутации маршрутизатора для вашей сети

Существует множество путей коммутации, доступных для различных маршрутизаторов Cisco и выпусков Cisco IOS®.Какой из них лучше всего подходит для вашей сети и как все они работают? Этот технический документ представляет собой попытку объяснить каждый из следующих путей коммутации, чтобы вы могли принять наилучшее решение о том, какой путь коммутации подходит для вашей сети.

Сначала изучите сам процесс пересылки. Пересылка пакета через маршрутизатор состоит из трех этапов:

  1. Определите, доступен ли пункт назначения пакета.

  2. Определяет следующий переход к месту назначения и интерфейс, через который этот следующий переход доступен.

  3. Перепишите заголовок управления доступом к среде передачи (MAC) в пакете, чтобы он успешно достиг своего следующего перехода.

Каждый из этих шагов важен для того, чтобы пакет достиг места назначения.

Примечание: В этом документе путь коммутации IP используется в качестве примера; практически вся представленная здесь информация применима к эквивалентным путям коммутации для других протоколов, если они существуют.

Переключение процесса — это наименьший общий знаменатель в путях переключения; он доступен в каждой версии IOS, на каждой платформе и для каждого типа коммутируемого трафика.Переключение процесса определяется двумя основными понятиями:

  • Решение о пересылке и информация, используемая для перезаписи MAC-заголовка в пакете, берутся из таблицы маршрутизации (из базы маршрутной информации, или RIB) и кеша протокола разрешения адресов (ARP), или из какой-либо другой таблицы, содержащей информация заголовка MAC, сопоставленная с IP-адресом каждого хоста, который напрямую подключен к маршрутизатору.

  • Пакет коммутируется обычным процессом, работающим в IOS.Другими словами, решение о пересылке принимается процессом, запланированным через планировщик IOS и выполняющимся в качестве однорангового по отношению к другим процессам на маршрутизаторе, например протоколам маршрутизации. Процессы, которые обычно выполняются на маршрутизаторе, не прерываются для обработки коммутируемого пакета.

На рисунке ниже показан путь переключения процесса.

Изучите эту схему более подробно:

  1. Интерфейсный процессор сначала определяет наличие пакета на сетевом носителе и передает этот пакет в память ввода / вывода на маршрутизаторе.

  2. Интерфейсный процессор генерирует прерывание приема. Во время этого прерывания центральный процессор определяет, какой это тип пакета (предположим, что это IP-пакет), и при необходимости копирует его в память процессора (это решение зависит от платформы). Наконец, процессор помещает пакет во входную очередь соответствующего процесса, и прерывание освобождается.

  3. При следующем запуске планировщика он отмечает пакет во входной очереди ip_input и планирует запуск этого процесса.

  4. Когда выполняется ip_input , он обращается к RIB, чтобы определить следующий переход и выходной интерфейс, затем обращается к кэшу ARP, чтобы определить правильный адрес физического уровня для этого следующего перехода.

  5. ip_input затем перезаписывает MAC-заголовок пакета и помещает пакет в очередь вывода правильного исходящего интерфейса.

  6. Пакет копируется из очереди вывода исходящего интерфейса в очередь передачи исходящего интерфейса; любое исходящее качество обслуживания происходит между этими двумя очередями.

  7. Процессор выходного интерфейса обнаруживает пакет в своей очереди передачи и передает пакет на сетевой носитель.

Практически все функции, влияющие на коммутацию пакетов, такие как преобразование сетевых адресов (NAT) и маршрутизация политик, дебютируют в пути коммутации процессов. После того, как они будут проверены и оптимизированы, эти функции могут появиться, а могут и не появиться при переключении контекста прерывания.

Переключение контекста прерывания — второй из основных методов коммутации, используемых маршрутизаторами Cisco.Основные различия между переключением контекста прерывания и переключением процесса:

  • Процесс, выполняющийся в данный момент на процессоре, прерывается для переключения пакета. Пакеты переключаются по запросу, а не переключаются только тогда, когда можно запланировать процесс ip_input .

  • Процессор использует какую-либо форму кэша маршрутов, чтобы найти всю информацию, необходимую для переключения пакета.

На этом рисунке показано переключение контекста прерывания:

Изучите эту схему более подробно:

  1. Интерфейсный процессор сначала определяет наличие пакета на сетевом носителе и передает этот пакет в память ввода / вывода на маршрутизаторе.

  2. Интерфейсный процессор генерирует прерывание приема. Во время этого прерывания центральный процессор определяет, какой это тип пакета (предположим, что это IP-пакет), а затем начинает переключать пакет.

  3. Процессор выполняет поиск в кэше маршрутов, чтобы определить, доступен ли пункт назначения пакета, каким должен быть выходной интерфейс, каким должен быть следующий переход к этому пункту назначения и, наконец, какой MAC-заголовок должен иметь пакет для успешного достижения следующего перехода.Процессор использует эту информацию для перезаписи MAC-заголовка пакета.

  4. Теперь пакет копируется либо в очередь передачи, либо в очередь вывода исходящего интерфейса (в зависимости от различных факторов). Теперь прерывание приема возвращается, и процесс, который выполнялся на процессоре до возникновения прерывания, продолжает работать.

  5. Процессор выходного интерфейса обнаруживает пакет в своей очереди передачи и передает пакет на сетевой носитель.

Первый вопрос, который приходит на ум после прочтения этого описания, — «Что находится в кеше?» В зависимости от типа переключения контекста прерывания есть три возможных ответа:

Быстрое переключение

При быстрой коммутации информация о пересылке и строка перезаписи заголовка MAC хранятся с использованием двоичного дерева для быстрого поиска и справки. Этот рисунок иллюстрирует двоичное дерево:

В режиме быстрой коммутации информация о доступности указывается наличием узла в двоичном дереве для пункта назначения пакета.Заголовок MAC и исходящий интерфейс для каждого пункта назначения хранятся как часть информации узла в дереве. На самом деле двоичное дерево может иметь 32 уровня (дерево выше для иллюстрации очень сокращено).

Для поиска в двоичном дереве вы просто начинаете слева (со старшей цифры) в (двоичном) числе, которое ищете, и переходите вправо или влево в дереве на основе этого числа. Например, если вы ищете информацию, относящуюся к числу 4 в этом дереве, вы должны начать с ветвления вправо, потому что первая двоичная цифра — 1.Вы будете следовать по дереву вниз, сравнивая следующую цифру в (двоичном) числе, пока не дойдете до конца.

Характеристики быстрого переключения

Fast Switching имеет несколько характеристик, которые являются результатом структуры двоичного дерева и хранения информации перезаписи заголовка MAC как части узлов дерева.

  • Поскольку нет корреляции между таблицей маршрутизации и содержимым быстрого кэша (например, перезапись MAC-заголовка), создание записей кэша включает в себя всю обработку, которая должна выполняться в пути переключения процессов.Следовательно, записи быстрого кэша создаются по мере коммутации пакетов.

  • Поскольку нет корреляции между заголовками MAC (используемыми для перезаписи) в кэше ARP и структурой быстрого кеша, при изменении таблицы ARP некоторая часть быстрого кеша должна быть признана недействительной (и воссоздана посредством переключения процессов). пакетов).

  • Быстрый кеш может создавать записи только одной глубины (одна длина префикса) для любого конкретного места назначения в таблице маршрутизации.

  • Невозможно указать от одной записи к другой в быстром кэше (ожидается, что заголовок MAC и информация об исходящем интерфейсе будут внутри узла), поэтому все рекурсии маршрутизации должны быть разрешены во время создания записи быстрого кэша. Другими словами, рекурсивные маршруты не могут быть разрешены в самом быстром кэше.

Старение записей быстрого переключения

Чтобы записи быстрого переключения не теряли свою синхронизацию с таблицей маршрутизации и кешем ARP, а также чтобы неиспользуемые записи в быстром кеше не потребляли чрезмерно память на маршрутизаторе, 1/20 часть быстрого кеша становится недействительной, случайным образом, каждую минуту.Если память маршрутизатора опускается ниже очень низкого водяного знака, 1/5 записей быстрого кэша становятся недействительными каждую минуту.

Длина префикса быстрого переключения

Какая длина префикса используется для записей построения быстрого переключения, если для каждого пункта назначения можно использовать только один префикс длины? В терминах быстрой коммутации пункт назначения — это один достижимый пункт назначения в таблице маршрутизации или основная сеть. Правила определения длины префикса для создания данной записи кэша:

  • При создании записи быстрой политики всегда кэшировать в / 32.

  • При создании записи для многопротокольного виртуального канала ATM (MPOA VC) всегда кэшируйте в / 32.

  • Если сеть не разделена на подсети (это основная запись сети):

    • Если он подключен напрямую, используйте / 32;

    • В противном случае используйте основную сетевую маску.

  • Если это суперсеть, используйте маску суперсети.

  • Если сеть разбита на подсети:

    • При прямом подключении используйте / 32;

    • Если к этой подсети несколько путей, используйте / 32;

    • Во всех остальных случаях используйте самую длинную длину префикса в этой основной цепи.

Распределение нагрузки

Быстрая коммутация полностью основана на пункте назначения; распределение нагрузки происходит по каждому месту назначения. Если существует несколько путей с равной стоимостью для конкретной сети назначения, быстрый кеш имеет одну запись для каждого хоста, достижимого в этой сети, но весь трафик, предназначенный для определенного хоста, следует по одной ссылке.

Оптимальное переключение

Оптимальная коммутация сохраняет информацию о пересылке и информацию перезаписи заголовка MAC в виде 256-стороннего многостороннего дерева (256-стороннее mtree).Использование mtree сокращает количество шагов, которые необходимо предпринять при поиске префикса, как показано на следующем рисунке.

Каждый октет используется для определения, какую из 256 ветвей выбрать на каждом уровне дерева, что означает, что для поиска любого места назначения требуется не более 4 операций поиска. Для более коротких префиксов может потребоваться только один-три поиска. Информация о перезаписи MAC-заголовка и выходном интерфейсе сохраняется как часть узла дерева, поэтому аннулирование и устаревание кэша все еще происходит, как при быстром переключении.

Optimum Switching также определяет длину префикса для каждой записи кэша так же, как и быстрое переключение.

Cisco Express Forwarding

Cisco Express Forwarding также использует 256-стороннюю структуру данных для хранения информации о пересылке и перезаписи заголовка MAC, но не использует дерево. Cisco Express Forwarding использует дерево, что означает, что искомая фактическая информация отсутствует в структуре данных; вместо этого данные хранятся в отдельной структуре данных, и дерево просто указывает на нее.Другими словами, вместо того, чтобы хранить исходящий интерфейс и перезапись заголовка MAC в самом дереве, Cisco Express Forwarding сохраняет эту информацию в отдельной структуре данных, называемой таблицей смежности.

Такое разделение информации о доступности (в таблице Cisco Express Forwarding) и информации о пересылке (в таблице смежности) дает ряд преимуществ:

  • Таблица смежности может быть построена отдельно от таблицы Cisco Express Forwarding, что позволяет создавать обе системы без коммутации процессов для любых пакетов.

  • Перезапись MAC-заголовка, используемая для пересылки пакета, не сохраняется в записях кэша, поэтому изменения в строке перезаписи MAC-заголовка не требуют признания недействительными записей кэша.

  • Для разрешения рекурсивных маршрутов можно указать непосредственно на информацию о пересылке, а не на рекурсивный следующий переход.

По сути, все устаревание кеша устраняется, и кеш создается заранее на основе информации, содержащейся в таблице маршрутизации и кэше ARP.Нет необходимости обрабатывать коммутатор любого пакета для создания записи в кэше.

Другие записи в таблице смежности

Таблица смежности может содержать записи, отличные от строк перезаписи заголовка MAC и информации об исходящем интерфейсе. Некоторые из различных типов записей, которые могут быть помещены в таблицу смежности, включают:

  • cache — строка перезаписи MAC-заголовка и исходящий интерфейс, используемые для достижения конкретного соседнего хоста или маршрутизатора.

  • получить —Пакеты, предназначенные для этого IP-адреса, должны быть получены маршрутизатором. Сюда входят широковещательные адреса и адреса, настроенные на самом маршрутизаторе.

  • drop —Пакеты, предназначенные для этого IP-адреса, должны быть отброшены. Это может быть использовано для трафика, запрещенного списком доступа, или перенаправлено на интерфейс NULL.

  • punt —Cisco Express Forwarding не может переключить этот пакет; передать его следующему лучшему методу переключения (обычно быстрое переключение) для обработки.

  • glean —Следующий узел подключается напрямую, но в настоящее время нет доступных строк перезаписи заголовка MAC.

Glean смежности

Подбираемая запись о смежности указывает, что конкретный следующий переход должен быть напрямую подключен, но нет доступной информации о перезаписи заголовка MAC. Как их построить и использовать? Маршрутизатор с Cisco Express Forwarding, подключенный к широковещательной сети, как показано на рисунке ниже, по умолчанию создает несколько записей в таблице смежности.

По умолчанию создаются четыре записи таблицы смежности:

 10.1.1.0/24, версия 17, подключено, подключено
0 пакетов, 0 байт
  через Ethernet 2/0, 0 зависимости
    действительная чистая смежность
10.1.1.0/32, версия 4, получить
10.1.1.1/32, версия 3, получить
10.1.1.255/32, версия 5, получить 

Обратите внимание, что есть четыре записи: три получает и один собирает. Каждая запись приема представляет собой широковещательный адрес или адрес, настроенный на маршрутизаторе, а выбранная запись представляет собой остаток адресного пространства в присоединенной сети.Если пакет получен для хоста 10.1.1.50, маршрутизатор пытается переключить его и обнаруживает, что он разрешен для этой выбранной смежности. Затем Cisco Express Forwarding сигнализирует, что для 10.1.1.50 требуется запись кэша ARP, процесс ARP отправляет пакет ARP, и соответствующая запись таблицы смежности создается из новой информации кэша ARP. После завершения этого шага таблица смежности содержит запись для 10.1.1.50.

 10.1.1.0/24, версия 17, подключено, подключено
0 пакетов, 0 байт
  через Ethernet 2/0, 0 зависимости
    действительная чистая смежность
10.1.1.0 / 32, версия 4, получить
10.1.1.1/32, версия 3, получить
10.1.1.50/32, версия 12, кешированная смежность 208.0.3.2
0 пакетов, 0 байт
  через 208.0.3.2, Ethernet2 / 0, 1 зависимость
    следующий переход 208.0.3.2, Ethernet2 / 0
    действительная кэшированная смежность
10.1.1.255/32, версия 5, получить 

Следующий пакет, который получает маршрутизатор, предназначенный для 10.1.1.50, коммутируется через эту новую смежность.

Распределение нагрузки

Cisco Express Forwarding также использует преимущества разделения между таблицей Cisco Express Forwarding и таблицей смежности, чтобы обеспечить лучшую форму распределения нагрузки, чем любой другой режим переключения контекста прерывания.Таблица распределения нагрузки вставляется между таблицей Cisco Express Forwarding и таблицей смежности, как показано на этом рисунке:

Таблица Cisco Express Forwarding указывает на эту таблицу распределения нагрузки, которая содержит указатели на различные записи таблицы смежности для доступных параллельных путей. Адреса источника и назначения проходят через алгоритм хеширования, чтобы определить, какую запись в таблице распределения нагрузки использовать для каждого пакета. Можно настроить распределение нагрузки для каждого пакета, и в этом случае для каждого пакета используется отдельная запись в таблице распределения нагрузки.

Каждая таблица распределения нагрузки имеет 16 записей, среди которых доступные пути делятся на основе счетчика распределения трафика в таблице маршрутизации. Если все счетчики распределения трафика в таблице маршрутизации равны 1 (как в случае нескольких путей с одинаковой стоимостью), каждый возможный следующий переход получает равное количество указателей из таблицы распределения нагрузки. Если количество доступных путей не делится на 16 без остатка (поскольку имеется 16 записей в таблице распределения нагрузки), некоторые пути будут иметь больше записей, чем другие.

Начиная с версии программного обеспечения Cisco IOS 12.0, количество записей в таблице распределения нагрузки сокращается, чтобы гарантировать, что каждый путь имеет пропорциональное количество записей в таблице распределения нагрузки. Например, если в таблице маршрутизации есть три пути с одинаковой стоимостью, используются только 15 записей таблицы распределения нагрузки.

По возможности, вы хотите, чтобы ваши маршрутизаторы переключались в контексте прерывания, потому что это, по крайней мере, на порядок быстрее, чем переключение уровня процесса.Коммутация Cisco Express Forwarding определенно быстрее и лучше, чем любой другой режим коммутации. Мы рекомендуем вам использовать Cisco Express Forwarding, если используемый вами протокол и IOS поддерживают его. Это особенно верно, если у вас есть несколько параллельных ссылок, по которым должен распределяться трафик. Откройте страницу Cisco Feature Navigator (только для зарегистрированных клиентов), чтобы определить, какая IOS вам нужна для поддержки CEF.

Коммутатор уровня 2 — обзор

15.2 SD-WAN

SDN для WAN, или, как его обычно называют, SD-WAN, является одной из наиболее многообещающих будущих областей применения принципов SDN, представленных в этой книге. В Разделе 14.9.5 мы обсудили несколько стартапов, нацеленных на эту мощную стратегию использования наложения виртуальных подключений, часто через какой-либо механизм туннелирования через набор подключений WAN, включая MPLS, Интернет и другие транспортные каналы WAN [5]. Наложение достигается за счет размещения специализированных периферийных устройств в филиалах.Эти устройства Customer Premises Equipment (CPE) управляются централизованным контроллером. Ключевая функция этих граничных устройств — интеллектуальное отображение различных потоков пользовательского трафика по наиболее подходящему доступному туннелю. В значительной степени это сосредоточено на экономии средств, достигаемой за счет размещения только трафика, который очень чувствителен к потерям, задержкам или дрожанию, на более дорогих каналах, предлагающих эти гарантии. Обычный трафик данных, такой как электронная почта и просмотр веб-страниц, можно сопоставить с наименее дорогостоящими широкополосными интернет-соединениями.Некоторые классы трафика могут маршрутизироваться по менее дорогим беспроводным резервным каналам связи, если этот трафик может выдерживать периодические простои или снижать пропускную способность.

Легко представить себе такую ​​SD-WAN как естественное расширение SDN-via-Overlays, представленного в Разделе 4.6.3 и подробно обсуждаемого в главах 6 и 8. SD-WAN действительно связана с нашими предыдущими обсуждениями этого вопроса. SDN-via-Overlays в том, что в центре обработки данных виртуальные коммутаторы в решении наложения решают, через какой туннель вводить трафик по сети центра обработки данных.Шлюзы CPE в решениях SD-WAN выполняют аналогичную функцию интеллектуального сопоставления трафика приложений с конкретным туннелем. Однако критерии, по которым принимаются эти решения по отображению, намного сложнее в SD-WAN, чем в центре обработки данных. Например, в решении наложения центра обработки данных обычно существует только один туннель между двумя хостами, тогда как важной особенностью решения SD-WAN является интеллектуальный выбор между альтернативными туннелями для оптимизации затрат и производительности.

Ранее мы видели, что этот подход наложения может быть успешно использован для решения проблем центров обработки данных в больших доменах уровня 2, где размер таблиц MAC-адресов может превышать емкость коммутаторов.Эта технология также использовалась для ограничения распространения широковещательного трафика, который является неотъемлемой частью сети уровня 2, столь распространенной в центрах обработки данных. Хотя такие вопросы могут не иметь отношения к объединению географически разнесенного предприятия через глобальную сеть, применение оверлеев в SD-WAN больше мотивировано экономией затрат. Хотя различия в стоимости и характеристиках QoS различных транспортных каналов в центре обработки данных незначительны, в глобальной сети это не так. Стоимость MPLS-канала, предлагающего гарантии QoS, значительно выше, чем при подключении к Интернету с максимальной эффективностью.Время подготовки для такого MPLS-соединения намного больше, чем для Интернет-соединения. Разница еще больше с другими альтернативами беспроводных каналов WAN, такими как LTE или спутниковая связь [6]. Другое важное различие между парадигмой наложения центра обработки данных и SD-WAN заключается в том, что устройства SD-WAN CPE практически не контролируют фактические пути, используемые виртуальным каналом. В то время как теоретически контроллер OpenFlow может определять точную пошаговую маршрутизацию виртуального канала в центре обработки данных, в SD-WAN граничные устройства рассматривают туннели, которые они имеют в своем распоряжении, как грубые объекты с определенной стоимостью, потерями и скоростью. , и характеристики QoS.Они могут выбрать отображение потока конкретного приложения по данному каналу в соответствии с этими характеристиками, но вряд ли они смогут динамически изменять характеристики любого из этих каналов на лету, включая фактический путь, по которому этот туннель, для Например, маршрутизируется.

Интерес к применению SDN к WAN в некотором роде является расширением более ранних усилий по оптимизации WAN, таких как сжатие данных, веб-кэширование и Dynamic Multipoint Virtual Private Networks (DMVPN) [7].Действительно, некоторые из компаний, предлагающих сегодня продукты SD-WAN, имеют свои корни в оптимизации WAN. Помимо генерации локальных подтверждений и кэширования данных, оптимизация глобальной сети также связана с формированием и направлением трафика туда, где это лучше всего подходит. Например, чувствительный к QoS трафик, такой как VoIP, может быть направлен на пути MPLS, которые могут предлагать гарантии задержки и дрожания, в то время как другой трафик может быть перенаправлен на менее дорогие Интернет-каналы. Безусловно, до SDN были попытки отодвинуть управление от плоскости данных, такие как использование Route Reflectors для вычисления наилучших путей для каналов MPLS [8].Это полностью обобщено в SD-WAN за счет использования централизованного контроллера в парадигме SDN. Из пяти основных черт SDN, которые были постоянной темой на протяжении всей этой работы, решения SD-WAN демонстрируют централизованное управление , разделение плоскостей и автоматизацию сети и виртуализацию . На сегодняшний день есть мало свидетельств в SD-WAN решениях упрощенного устройства или открытости .

Некоторые аспекты решений SD-WAN сходятся на решениях, основанных на стандартах [9].В частности, туннели шифрования и распределение ключей сходятся на SSL VPN и IPSec. И наоборот, методы сжатия и оптимизации, наряду с алгоритмами выбора пути, как правило, являются частными и в которых сосредоточена уникальная добавленная стоимость поставщиков.

В общем, SD-WAN относится к любой глобальной сети, управляемой программным обеспечением. Группа пользователей открытой сети (ONUG) определяет два широких типа SD-WAN [10]:

Внутридоменные SD-WAN, где один административный домен использует управляемые SDN коммутаторы для выполнения различных задач управления сетью. , например, обеспечение безопасных туннелей между несколькими географически распределенными частями сети, которые находятся под контролем одного административного домена.

Междоменные сети SD-WAN, в которых несколько независимо управляемых доменов подключаются друг к другу через общий коммутатор уровня 2 для выполнения различных задач управления сетью, включая управление входящим трафиком и предотвращение атак типа «отказ в обслуживании» (DoS). .

Как и в случае любой предполагаемой технологической панацеи, при фактической реализации парадигмы SD-WAN возникает множество проблем. Мы обсудим это в следующем разделе.

Вопрос для обсуждения

Какая из пяти основных характеристик SDN, определенных в разделе 4.1 решения SD-WAN вообще выставляют? Приведите пример каждого.

Дьявол кроется в деталях

В связи с высоким спросом на коммерческие решения SD-WAN рынок изобилует спорными заявлениями и технологиями. Очень полезное руководство по оценке и сравнению решений SD-WAN можно найти в [11]. Другой — [12], где автор задает 13 вопросов о том, как данное решение SD-WAN решит конкретную проблему. Эти вопросы возникли во время мероприятия Networking Field Day [13].Два производителя опубликовали свои ответы в [14, 15] соответственно. Мы предоставляем заинтересованному читателю возможность ознакомиться со всеми 13 вопросами и различными ответами по предоставленным ссылкам. Здесь мы рассмотрим три вопроса, один из которых связан с концепцией маршрутизации хоста , другой касается асимметричной маршрутизации , а третий касается проблемы двойного шифрования .

Вопрос о маршрутизации хоста:

Как решение SD-WAN получает трафик в систему? Например, маршрутизаторы привлекают трафик, будучи шлюзами по умолчанию или находясь на наилучшем пути для удаленного пункта назначения.Конечные точки туннеля SD-WAN должны каким-то образом привлекать трафик, как это сделал бы оптимизатор WAN. Как это делается? WCCP? PBR? Статическая маршрутизация? (Все три из них в основном ужасны, если вы думаете о них примерно на 2,5 секунды.) Или конечные точки SD-WAN взаимодействуют с базовой системой маршрутизации с помощью BGP или OSPF и рекламируют недорогие маршруты через туннели? Или они встроены? Или используется какой-то другой метод? [12]

Ответ зависит от того, пытается ли оборудование CPE быть стандартным или запатентованным.Некоторые из предложенных решений, если они являются частными, описывают сниффинг трафика приложений , посредством чего блок CPE анализирует трафик приложения, чтобы определить характер приложения и, следовательно, соответствующий транспортный канал, по которому он должен быть отображен. Такой проприетарный подход может быть заблокирован, если трафик приложения уже зашифрован приложением. Поскольку большинство решений SD-WAN предполагают, что туннели, образующие виртуальные каналы, должны быть зашифрованы, это подчеркивает проблему, упомянутую в вопросе 8 в [12], а именно, как бороться с ненужным двойным шифрованием.Альтернативой сниффингу трафика приложений в шлюзе CPE является использование маршрутизации узла . Ключевой концепцией здесь является то, что хост сам понимает, что один шлюз, выходящий с локального сайта, предпочтительнее другого для этого типа трафика. Альтернативой этому уровню 2 является принадлежность хостов к разным VLAN в зависимости от типа трафика. Простым примером этого является VLAN для передачи данных и VLAN для голосовой связи. Трафик голосовой VLAN отображается по виртуальному каналу WAN, который предлагает гарантии QoS, а VLAN для передачи данных отображается по более дешевому каналу, который не предлагает таких гарантий.

Вопрос об асимметричной маршрутизации:

Важна ли симметрия пути при прохождении инфраструктуры SD-WAN? Почему или почему нет? В зависимости от того, как контроллер обрабатывает состояние потока и отражает его различным конечным точкам в структуре наложения туннелей, это может быть интересным ответом. [12]

Когда решения о маршрутизации между двумя конечными точками были основаны на простых критериях, таких как путь наименьшей стоимости, трафик, проходящий между этими двумя конечными точками, обычно будет следовать одному и тому же пути независимо от того, в каком направлении он течет.При более сложных критериях маршрутизации возможность асимметричной маршрутизации становится реальностью. Асимметричная маршрутизация означает, что пакеты, идущие от приложения A к приложению B, могут идти по другому пути, чем пакеты, идущие от B к A. Это может быть или не быть проблемой. Это определенно задокументированная проблема для некоторых старых классов межсетевых экранов. Таким образом, знание того, может ли данное решение SD-WAN порождать асимметричную маршрутизацию, может быть важным соображением.

Вопрос о двойном шифровании:

Двойное шифрование часто плохо сказывается на производительности приложений.Можно ли освободить определенные потоки трафика от шифрования? Например, зашифрованный трафик приложения туннелируется через оверлейную структуру, но не зашифровывается во второй раз туннелем? [12]

Возможность двойного шифрования является как соображением производительности, так и конструктивным аспектом. Если устройство SD-WAN пытается определить маршрутизацию потока приложений на основе вышеупомянутого сниффинга, это не сработает в том случае, если приложение уже зашифровало трафик.Возможные обходные пути здесь включают использование незашифрованного поиска DNS для предположения о природе приложения и, таким образом, соответствующего сопоставления его трафика с заданным виртуальным каналом WAN [16]. Второе соображение производительности — это просто неэффективность повторного шифрования и дешифрования трафика. Некоторые решения SD-WAN могут предлагать незашифрованные туннели для виртуальных каналов WAN специально для уже зашифрованного трафика. Другой возможной альтернативой может быть прекращение шифрования приложения на исходном шлюзе CPE, выполнение сниффинга, а затем повторное шифрование.

Cisco Intelligent WAN (IWAN) — это гибридное предложение WAN и еще один пример SD-WAN. Известный маршрутизатор Cisco Integrated Services Router (ISR) играет роль шлюза CPE в этом решении. Вы можете автоматизировать настройку функций IWAN с помощью приложения IWAN, которое работает в Cisco Application Policy Infrastructure Controller — Enterprise Module (APIC-EM). IWAN построен на упомянутой ранее технологии DMVPN. DMVPN обеспечивает динамические защищенные оверлейные сети с использованием установленных технологий Multipoint GRE (mGRE) и Next-Hop Resolution Protocol (NHRP), которые предшествовали SD-WAN.DMVPN создает сеть туннелей через Интернет для формирования виртуальных каналов SD-WAN.

Cisco IWAN создает решение SD-WAN с использованием в основном существующих технологий Cisco, а также технологий, полученных в результате приобретения Meraki. Многие из них являются проприетарными протоколами Cisco, но обычно они менее непрозрачны, чем закрытые системы стартапов SD-WAN. В руководстве по проектированию Cisco IWAN [17] приведены подробные инструкции по настройке протоколов маршрутизации HSRP и Enhanced Internal Gateway Routing Protocol (EIGRP) для маршрутизации правильного трафика по правильному каналу WAN.Возможность формировать и отправлять трафик через туннели VPN через два интерфейса предоставляет администраторам способ балансировать нагрузку трафика по нескольким каналам. Маршрутизация на основе политик (PBR) позволяет ИТ-персоналу настраивать пути для различных потоков приложений на основе их исходных и целевых IP-адресов и портов [18]. IWAN также позволяет настраивать критерии производительности для различных классов трафика. Затем решения о пути принимаются для каждого потока в зависимости от того, какой из доступных VPN-туннелей соответствует этим критериям, которые, в свою очередь, определяются автоматически собираемыми метриками QoS.

Cisco IWAN отличается от некоторых стартовых альтернатив несколькими фундаментальными особенностями. Отображение трафика не основано на подходе сниффинга приложений. Вместо этого APIC-EM сообщает пограничному маршрутизатору, какой выходной путь выбрать, в зависимости от условий пути, а также политик маршрутизации, а затем интеллектуально балансирует нагрузку трафика приложений по доступным виртуальным каналам глобальной сети. Согласно [17], разнообразие каналов WAN ограничено MPLS и Интернетом, тогда как некоторые альтернативы также предлагают беспроводные соединения WAN.Количество каналов WAN для данного сайта ограничено первичным и вторичным соединением, тогда как выбор между более чем двумя каналами WAN возможен с некоторыми другими решениями. Важно понимать, что количество конечных точек туннеля может быть намного больше, чем количество предлагаемых каналов WAN, в зависимости от конкретного решения SD-WAN. Каждая конечная точка туннеля может отображаться в разных помещениях клиента, если проект основан на топологии ячеистой сети, или каждый туннель может заканчиваться в централизованном концентраторе, если дизайн основан на топологии и лучевой топологии.Кроме того, туннели могут предлагать разные уровни шифрования и потенциально разные гарантии QoS.

Многие решения SD-WAN предлагают динамическую оценку QoS каналов и на основе этих оценок динамически перемещать трафик QoS с одного пути на другой. Эту оценку можно выполнить с помощью пробников производительности , периодически вводимых в туннели и затем использующих их для эмпирического измерения уровней QoS. Затем оценки можно использовать для адаптивного направления трафика через наиболее подходящий туннель.Это, безусловно, возможно, но суть затемнена, когда в соответствующих маркетинговых заявлениях подразумевается, что это позволяет предоставлять гарантии QoS через Интернет. Хотя может быть возможно определить текущие характеристики QoS по данному Интернет-соединению и потенциально отреагировать на него, это далеко не соответствует рекламной шумихе, подразумевающей, что решение действительно может обеспечить соблюдение уровней QoS.

Хотя эта общая концепция, называемая динамический выбор пути , рекламируется поставщиками SD-WAN как новая в SD-WAN, мы напоминаем читателю пример из раздела 9.6.1 динамического маневрирования трафика по оптическим транспортным сетям (OTN), который основан на аналогичных принципах. Следовательно, SDN рассматривала это до появления SD-WAN.

Интересным дополнением к SD-WAN является возможное применение протокола Locator / ID Separation Protocol (LISP) [19]. LISP использует идентификаторов конечных точек (EID), которые соответствуют хостам, и указателей маршрутизации (RLOC), которые соответствуют маршрутизаторам. EID указывает, кем является хост, и обозначает статическое сопоставление между устройством и его владельцем.RLOC, с другой стороны, указывает , где это устройство находится в данный момент. Если учесть мобильность пользователей, приходящих и уходящих из филиалов предприятия, становится ясно, что интеграция такого рода технологий очень важна для решения проблем, которые, как предполагается, решаются с помощью решений SD-WAN. Действительно, контроллер Cisco APIC-EM интегрирует LISP с IWAN.

Вопрос для обсуждения

Решение Cisco IWAN SD-WAN предлагает альтернативы MPLS VPN и каналам WAN на базе Интернета.Одна из возможных конфигураций, показанная в [17], представляет собой конфигурацию с без каналов MPLS, но только с двумя каналами Интернет, каждое от другого провайдера. Какое преимущество дает такая конфигурация, помимо дополнительной пропускной способности?

Все о коммутаторах уровня 2 и уровня 3 в сетевой системе

Разница между коммутаторами уровня 2 и уровня 3 в компьютерной сетевой системе:

В этом учебном курсе для начинающих по работе с сетями наш предыдущий учебник подробно проинформировал нас о подсетях и сетевых классах .

Мы изучим различные функции и применение коммутаторов на уровне 2 и уровне 3 эталонной модели OSI.

Здесь мы исследуем фундаментальные различия между методами работы коммутаторов уровня 2 и уровня 3.

Основная концепция, которая разветвляет способ работы между обоими типами коммутаторов, заключается в том, что коммутаторы уровня 2 направляют пакет данных в заранее определенный порт коммутатора, основанный на MAC-адресе хоста назначения.

Нет никакого алгоритма маршрутизации для этих типов коммутаторов.В то время как коммутаторы уровня 3 следуют алгоритму маршрутизации, и пакеты данных направляются на следующий определенный переход, а узел назначения размещается на определенном IP-адресе на стороне получателя.

Мы также рассмотрим, как эти переключатели помогают тестерам программного обеспечения, находящимся на большом расстоянии друг от друга, при отправке и получении программного инструмента.

Коммутаторы уровня 2

Из приведенного выше введения о обоих переключателях уровней у нас возникает интересный вопрос.Если коммутаторы на уровне 2 не следуют какой-либо таблице маршрутизации, то как они узнают MAC-адрес (уникальный адрес машины, такой как 3C-95-09-9C-21-G2 ) следующего перехода?

Ответ заключается в том, что он будет делать это, следуя протоколу разрешения адресов, известному как ARP.

Этот протокол работает следующим образом:

Мы взяли пример сети, в которой коммутатор подключен к четырем хост-устройствам, известным как ПК1, ПК2, ПК3 и ПК4. Теперь ПК1 хочет впервые отправить пакет данных на ПК2.

Хотя ПК1 знает IP-адрес ПК2, когда они обмениваются данными впервые, он не знает MAC-адрес (аппаратный) хоста приема. Таким образом, ПК1 использует ARP для обнаружения MAC-адреса ПК2.

Коммутатор отправляет запрос ARP на все порты, за исключением порта, к которому подключен ПК1. ПК2, получив запрос ARP, затем ответит сообщением ответа ARP со своим MAC-адресом. ПК2 также собирает MAC-адрес ПК1.

Таким образом, с помощью описанного выше потока сообщений коммутатор узнает, какие MAC-адреса назначены каким портам.Точно так же, когда ПК2 отправляет свой MAC-адрес в ответном сообщении ARP, коммутатор теперь собирает MAC-адрес ПК2 и сохраняет его в своей таблице MAC-адресов.

Он также сохраняет MAC-адрес ПК1 в таблице адресов, поскольку он был отправлен ПК1 для переключения с сообщением запроса ARP. С этого момента всякий раз, когда ПК1 хочет отправить какие-либо данные на ПК2, коммутатор просто просматривает свою таблицу и пересылает их на порт назначения ПК2.

Таким образом, коммутатор будет поддерживать аппаратный адрес каждого подключенного хоста.

Конфликт и широковещательный домен

Коллизия может возникнуть при коммутации уровня 2, когда два или более хоста пытаются обмениваться данными в один и тот же интервал времени по одному и тому же сетевому каналу.

Эффективность сети здесь будет снижаться, поскольку фреймы данных будут конфликтовать, и мы должны их повторно отправить. Но каждый порт коммутатора обычно находится в разных доменах конфликтов. Домен, который используется для пересылки всех типов широковещательных сообщений, известен как широковещательный домен.

Все устройства уровня 2, включая коммутаторы, находятся в одном и том же широковещательном домене.

VLAN

Чтобы преодолеть проблему коллизии и широковещательного домена, в компьютерную сетевую систему введена технология VLAN.

Виртуальная локальная сеть, обычно известная как VLAN, представляет собой логический набор конечных устройств, находящихся в идентичной группе широковещательного домена. Конфигурация VLAN выполняется на уровне коммутатора с использованием различных интерфейсов. Различные коммутаторы могут иметь разную или одинаковую конфигурацию VLAN и настраиваться в соответствии с потребностями сети.

Хосты, подключенные к двум или более различным коммутаторам, могут быть подключены к одной и той же VLAN, даже если они не подключены физически, поскольку VLAN ведет себя как виртуальная сеть LAN. Следовательно, хосты, подключенные к разным коммутаторам, могут использовать один и тот же домен широковещательной рассылки.

Для лучшего понимания использования VLAN, давайте рассмотрим пример сети, в которой одна использует VLAN, а другая не использует VLAN.

В приведенной ниже топологии сети не используется технология VLAN:

Без VLAN широковещательное сообщение, отправленное с хоста 1, достигнет всех сетевых компонентов сети.

Но при использовании VLAN и настройке VLAN на обоих коммутаторах сети путем добавления интерфейсной карты с именами Fast Ethernet 0 и Fast Ethernet 1, обычно обозначаемых как Fa0 / 0, в двух разных сетях VLAN, широковещательное сообщение от узла 1 будет доставлено только к Хосту 2.

Это происходит во время настройки, и только хост 1 и хост 2 определены в одном и том же наборе VLAN, в то время как другие компоненты являются членами какой-либо другой сети VLAN.

Здесь важно отметить, что коммутаторы уровня 2 могут позволить хост-устройствам достигать хоста только той же VLAN.Чтобы подключиться к хост-устройству другой сети, требуется коммутатор или маршрутизатор уровня 3.

Сети

VLAN — это сети с высокой степенью защиты, так как из-за их типа конфигурации любой конфиденциальный документ или файл может быть отправлен через два предопределенных хоста одной и той же VLAN, которые физически не связаны.

Широковещательный трафик также управляется этим, поскольку сообщение будет передаваться и приниматься только в набор определенных VLAN, а не для всех в сети.

Схема сети, использующей VLAN, показана ниже:

Порты доступа и магистрали

На портах коммутатора выполняются различные типы конфигураций.Чтобы получить доступ к одной сети VLAN, мы назначаем порт доступа к этой VLAN.

Порты доступа используются, когда нам нужно просто настроить только конечные хост-устройства для конкретной сети VLAN.

Для доступа к нескольким коммутаторам и разным VLAN интерфейс назначен магистральному порту коммутатора. Порт грузовика достаточно умен, чтобы выдерживать трафик нескольких VLAN.

Настройка VLAN

  • Чтобы настроить VLAN на коммутаторе, сначала включите режим IOS на коммутаторе.
  • Команда для создания VLAN находится в режиме конфигурации НОМЕР VLAN, т.е. Switch (config) # VLAN 10.
  • Используя команду интерфейса, мы можем выделить порт Fast Ethernet в VLAN.
  • Теперь, используя командную строку switchport access, мы можем указать, что интерфейс является режимом доступа.
  • Следующая команда будет назначать НОМЕР VLAN режиму доступа к порту коммутатора.

Пример серии команд будет следующим:

 Коммутатор (config) #vlan 10
Переключатель (config-vlan) #exit
Переключатель (config) #int fa0 / 1
Switch (config-if) #switchport режим доступа
Switch (config-if) #switchport access vlan 10 

Из приведенной выше серии команд видно, что создается VLAN 10 и порт fa0 / 1 коммутатора перемещается в VLAN 10.

  • Команда режима доступа switchport может быть назначена только одной VLAN. Для настройки нескольких VLAN используется команда интерфейса режима транка switchport, поскольку она может передавать трафик нескольких VLAN.

Характеристики коммутаторов уровня 2

Ниже перечислены различные функции коммутаторов уровня 2.

  • Коммутатор уровня 2 действует как сетевой мост, который связывает различные конечные устройства компьютерной сетевой системы на одной платформе.Они могут очень быстро и компетентно передавать данные от источника к месту назначения в сетях LAN.
  • Коммутаторы уровня 2 выполняют функцию переключения, чтобы переупорядочить кадры данных от источника к конечному пункту назначения, изучая MAC-адрес узла назначения из таблицы адресов коммутатора.
  • Таблица MAC-адресов предоставляет уникальный адрес каждого устройства уровня 2, на основе которого она может идентифицировать конечные устройства и узел, на который должны быть доставлены данные.
  • Коммутатор
  • Layer-2 разделяет громоздкую сложную сеть LAN на небольшие сети VLAN.
  • При настройке нескольких виртуальных локальных сетей в обширной локальной сети переключение становится быстрее, поскольку они не связаны физически.

Применение коммутаторов уровня 2

Ниже приведены различные применения коммутаторов уровня 2.

  • Через коммутаторы уровня 2 мы можем легко отправлять фрейм данных из источника в пункт назначения, который находится в той же VLAN, не будучи физически подключенными или находясь в одном месте.
  • Таким образом, серверы компании-разработчика программного обеспечения могут быть централизованно размещены в одном месте, а клиенты, рассредоточенные в других местах, могут легко получить доступ к данным без задержек и тем самым сэкономить затраты на сервер и время.
  • Организации могут осуществлять внутренние коммуникации, настраивая хосты в одной и той же VLAN, используя эти типы коммутаторов без необходимости подключения к Интернету.
  • Тестировщики программного обеспечения также используют эти коммутаторы для совместного использования своего инструмента, сохраняя его централизованно на одном сервере, а другой сервер может получить к ним доступ, находясь далеко друг от друга и физически не подключаясь, путем настройки всех в одной и той же VLAN сетевой системы.

Коммутаторы уровня 3

Коммутатор уровня 2 выходит из строя, когда нам нужно передать данные между разными LAN или VLAN.

Именно здесь коммутаторы уровня 3 фигурируют, поскольку метод, который они используют для маршрутизации пакетов данных к месту назначения, основан на использовании IP-адресов и подсетей.

Коммутаторы уровня 3 работают на 3-м уровне эталонной модели OSI и выполняют маршрутизацию пакетов данных с использованием IP-адресов. Они имеют более высокую скорость переключения, чем переключатели уровня 2.

Они даже быстрее, чем обычные маршрутизаторы, поскольку они выполняют маршрутизацию пакетов данных без использования дополнительных переходов, что приводит к повышению производительности. Благодаря функциональности этого метода маршрутизации в коммутаторах уровня 3 они используются для построения сетей внутри и внутри сетей.

Чтобы понять функции коммутаторов уровня 3, нам нужно сначала понять концепцию маршрутизации.

Устройство уровня 3 на стороне источника сначала просматривает свою таблицу маршрутизации, которая содержит всю информацию об IP-адресах источника и назначения и маске подсети.

Позже, на основе информации, которую он собирает из таблицы маршрутизации, он доставляет пакет данных в пункт назначения и может передавать данные дальше между различными сетями LAN, MAN и WAN. Он следует по кратчайшему и безопасному пути для доставки данных между конечными устройствами. Это общая концепция маршрутизации.

Различные сети могут быть связаны вместе с помощью каналов STM с очень высокой пропускной способностью, а также каналов DS3. Тип подключения зависит от различных параметров сети.

Характеристики коммутаторов уровня 3

Различные функции коммутаторов уровня 3 приведены ниже:

  • Выполняет статическую маршрутизацию для передачи данных между различными VLAN. В то время как устройство уровня 2 может передавать данные только между сетями одной и той же VLAN.
  • Он также выполняет динамическую маршрутизацию так же, как и маршрутизатор. Этот метод динамической маршрутизации позволяет коммутатору выполнять оптимальную маршрутизацию пакетов.
  • Он предоставляет набор нескольких путей в соответствии со сценарием сети в реальном времени для доставки пакетов данных.Здесь коммутатор может выбрать наиболее подходящий путь для маршрутизации пакета данных. К наиболее популярным методам маршрутизации относятся RIP и OSPF.
  • Коммутаторы имеют возможность распознавать информацию, относящуюся к IP-адресу, которая направляется к коммутатору о трафике.
  • Коммутаторы
  • имеют возможность развертывать классификации QoS в зависимости от подсетей или тегирования трафика VLAN вместо настройки порта коммутатора вручную, как в случае коммутаторов уровня 2.
  • Они требуют большей мощности для работы и обеспечивают связь между коммутаторами с более высокой пропускной способностью, которая составляет почти более 10 Гбит.
  • Они обеспечивают безопасные пути для обмена данными. Таким образом, они реализуются в таких случаях, когда безопасность данных является первоочередной задачей.
  • Функции, связанные с коммутаторами, такие как аутентификация 802.1x, обнаружение петли и проверка ARP, делают его эффективным для использования в тех случаях, когда важна безопасная передача данных.

Применение коммутаторов уровня 3

Ниже перечислены приложения коммутаторов уровня 3:

  • Он широко используется в центрах обработки данных и обширных университетских городках, таких как университеты, где есть очень большие компьютерные сети.Благодаря своим функциям, таким как статическая и динамическая маршрутизация, и более высокой скорости коммутации, чем у маршрутизатора, он используется при подключении к локальной сети для соединения нескольких сетей VLAN и LAN.
  • Коммутатор уровня 3 в сочетании с рядом коммутаторов уровня 2 поддерживает подключение большего числа пользователей к сети без необходимости использования дополнительного коммутатора уровня 3 и увеличения полосы пропускания. Таким образом, он широко применяется в университетах и ​​на малых предприятиях. В случае, если количество конечных пользователей на сетевой платформе увеличивается, то без какого-либо расширения сети ее можно легко разместить в том же рабочем сценарии.
  • Таким образом, коммутатор уровня 3 может легко работать с ресурсами с высокой пропускной способностью и приложениями конечного пользователя, поскольку он предлагает полосу пропускания 10 Гбит.
  • У них есть навыки, чтобы разгрузить перегруженные маршрутизаторы. Это можно сделать, настроив коммутатор уровня 3, каждый с основным маршрутизатором в сценарии глобальной сети, чтобы коммутатор мог управлять всей маршрутизацией VLAN на локальном уровне.
  • Следуя описанному выше сценарию, эффективность работы маршрутизатора повысится, и его можно будет использовать специально для подключения на большие расстояния (WAN) и передачи данных.
  • Коммутатор уровня 3 достаточно умен, чтобы обрабатывать и управлять маршрутизацией и контролем трафика локально подключенных серверов и конечных устройств, используя его высокую пропускную способность. Таким образом, компании обычно используют коммутатор L-3 для подключения своих серверов мониторинга и узловых узлов в любых центрах NOC подсистемы, которые являются частью большой компьютерной сетевой системы.

Маршрутизация между VLAN на коммутаторе L-3

На приведенной ниже диаграмме показана работа маршрутизации между VLAN с коммутатором уровня 3 в сочетании с коммутатором L-2.

Давайте рассмотрим это на примере:

В университете ПК преподавателей, сотрудников и студентов подключаются через переключатели L-2 и L-3 к другому набору VLAN.

ПК 1 факультетской VLAN в университете хочет установить связь с ПК 2 какой-либо другой VLAN сотрудника. Поскольку оба конечных устройства относятся к разным VLAN, нам нужен коммутатор L-3 для маршрутизации данных от хоста 1 к хосту 2.

Во-первых, с помощью аппаратной части таблицы MAC-адресов коммутатор L-2 определит местонахождение хоста назначения.Затем он узнает адрес назначения узла приема из таблицы MAC-адресов. После этого коммутатор уровня 3 будет выполнять часть коммутации и маршрутизации на основе IP-адреса и маски подсети.

Он обнаружит, что ПК1 хочет установить связь с конечным ПК, какая из сетей VLAN присутствует там. Как только он соберет всю необходимую информацию, он установит связь между ними и направит данные получателю со стороны отправителя.

Заключение

В этом руководстве мы исследовали основные функции и применения переключателей уровня 2 и уровня 3 с помощью живых примеров и графического представления.

Мы узнали, что оба типа коммутаторов имеют как свои достоинства, так и недостатки, и в зависимости от типа топологии сети мы развертываем тип коммутатора в сети.

PREV Учебное пособие | СЛЕДУЮЩИЙ Учебник

Аналитическая оценка производительности различных коммутаторов

Виртуализация уровня доступа к сети открыла новые возможности в нашем восприятии сетей. Благодаря такой виртуализации сети можно превратить обычный ПК с несколькими сетевыми картами в коммутатор.Коммутаторы на базе ПК становятся альтернативой стандартным коммутаторам, поскольку они дешевле. По этой причине важно оценить производительность коммутаторов на базе ПК. В этой статье мы представляем оценку производительности двух коммутаторов на базе ПК, использующих Open vSwitch и LiSA, и сравниваем их производительность с стандартным коммутатором Cisco. RTT, пропускная способность и справедливость для UDP измеряются как для технологий Ethernet, так и для Fast Ethernet. На основании этого исследования мы можем сделать вывод, что коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность, и оба коммутатора на базе ПК имеют одинаковую производительность.Между Open vSwitch и LiSA, Open vSwitch представляет собой лучший выбор, поскольку он имеет больше функций и в настоящее время активно развивается.

1. Введение

Виртуализация — это концепция, которая в последние годы приобрела огромное значение. С точки зрения вычислений, виртуализация означает, что вычислительные задачи или программы выполняются в виртуальной среде, а не на физическом оборудовании. Согласно этой концепции, один физический компонент можно логически рассматривать как несколько виртуальных компонентов.Таким образом, операторы получают большую гибкость и абстракцию от базовой физической инфраструктуры.

Одним из основных применений виртуализации является создание нескольких виртуальных машин (ВМ) на одной физической машине, также известной как инфраструктура виртуальных рабочих столов (VDI). Обычно это делается в центрах обработки данных [1], которые предоставляют несколько сервисов на разных виртуальных машинах на одной физической машине, что позволяет быстро выделить ресурсы, передать их в облако и повысить доступность в периоды аварийного восстановления.С ростом внедрения виртуализации возникла необходимость в разработке нового уровня доступа к сети, который обеспечивает взаимодействие между виртуальными машинами так же, как и физический уровень. Следовательно, программное обеспечение для создания виртуальных коммутаторов или виртуальных маршрутизаторов в последнее время приобретает все большее значение. Другое использование этого программного обеспечения заключается в том, что обычный ПК с несколькими сетевыми картами (NIC) может действовать как коммутатор или маршрутизатор.

В средней топологии сети может присутствовать несколько коммутаторов и маршрутизаторов. Получение этих физических устройств может быть очень дорогостоящим.С выпуском программного обеспечения для создания виртуальных устройств появилось более дешевое и гибкое решение с доступностью коммутаторов и маршрутизаторов на базе ПК. В сложной сетевой среде производительность устройства может иметь решающее значение, и выбор хорошего коммутатора может иметь большое значение. Следовательно, важно знать разницу между производительностью ПК и стандартного коммутатора.

В этой статье мы предлагаем испытательные стенды и проводим оценку производительности этих стендов с двумя коммутаторами на базе ПК, на которых установлено соответствующее программное обеспечение: Open vSwitch и LiSA.Их производительность сравнивается с характеристиками коммутатора Cisco. Мы используем инструменты сравнительного анализа, чтобы измерить время приема-передачи (RTT), пропускную способность и справедливость для различных технологий, а также провести аналитическое сравнение результатов.

Остальная часть этого документа организована следующим образом. В разделе 2 представлены работы по теме. Раздел 3 содержит краткое описание коммутационных решений, которые мы выбрали для нашего исследования. Информация об инструментах генерации трафика и наших тестовых стендах представлена ​​в разделе 4.Аналитическое сравнение полученных результатов показано в разделе 5. Наконец, в разделе 6 мы обсуждаем выводы и будущую работу.

2. Связанные работы

Виртуализация коммутаторов или преобразование ПК с несколькими сетевыми картами в коммутатор стало возможным совсем недавно, с разработкой соответствующего программного обеспечения. Таким образом, было проведено всего несколько работ по оценке сетевой производительности этих коммутаторов. Rendec et al. [2] представили подробное описание архитектуры LiSA, подчеркнув преимущества LiSA над модулями ядра Linux.Затем они оценили производительность LiSA, измерив его способность коммутации пакетов и скорость передачи. В [3] Pfaff et al. начали свою работу с презентации Open vSwitch. Они сделали обзор дизайна и представили различные способы использования этого виртуального коммутатора. Кроме того, его производительность сравнивалась с мостом Linux, измеряя их эффективную пропускную способность. Pettit et al. [4] расширил предыдущее исследование на Open vSwitch. Был представлен обзор виртуального коммутатора и его интеграции с гипервизорами в качестве XenServer.Кроме того, эффективная пропускная способность Open vSwitch сравнивается с пропускной способностью агрегатора виртуальных портов Ethernet (VEPA) [5]. Он и Лян [6] также оценили некоторые функции Open vSwitch, такие как безопасность и производительность сети. Оценка безопасности проводилась, чтобы увидеть, смог ли виртуальный коммутатор изолировать трафик виртуальной машины с помощью тестов ping и ARP. Для оценки производительности сети они провели сравнение пропускной способности и использования ЦП с использованием QoS и VLAN и без них.

С другой стороны, было выполнено много работ по изучению оценки производительности маршрутизаторов на базе ПК.Геймесс и Веласкес [7] провели анализ производительности механизма пересылки маршрутизаторов на базе ПК, использующих Solaris, Windows и Debian как для IPv4, так и для IPv6. Они настроили испытательные стенды для оценки пропускной способности, задержки, вносимой маршрутизатором на базе ПК, и потери пакетов в сети с ячеистым трафиком. Нараян и др. [8] проделал аналогичную работу, но с Fedora, Ubuntu и Windows Server в качестве операционных систем. Пропускная способность, задержка и джиттер были измерены для TCP и UDP на небольших испытательных стендах.

Некоторые другие работы носят более общий характер.Например, Чоудхури и Бутаба [9, 10] провели исследование виртуализации сети и определили области, которые требуют дальнейшего изучения.

В отличие от предыдущих работ, основным вкладом нашей работы является сравнение оценки производительности между коммутаторами на базе ПК и стандартными коммутаторами, сравнение, которое, насколько нам известно, не проводилось в предыдущих работах.

3. Решения для коммутации
3.1. Cisco Switch

Cisco — производитель, предлагающий широкий спектр сетевых продуктов.Один из самых важных продуктов — выключатели. Эти стандартные коммутаторы упрощают развертывание конвергентных приложений и адаптируются к меняющимся потребностям бизнеса, обеспечивая гибкость конфигурации, поддержку моделей конвергентных сетей и автоматизацию конфигураций интеллектуальных сетевых сервисов.

В данной работе мы используем коммутатор Cisco WS-C3750-24TS-E, принадлежащий к серии Cisco Catalyst 3750. Эта серия коммутаторов обеспечивает функции L2 и L3 с поддержкой IEEE 802.1q, транкинга VLAN, маршрутизации между VLAN, каналов Ethernet (также известных как агрегация портов), QoS и многих других.Они состоят из 24 портов Ethernet, которые могут работать на скорости 10 или 100 Мбит / с, и 2 портов Gigabit Ethernet на базе SFP. Мы установили Cisco IOS версии 12.2 (25) SEB2 в коммутатор и использовали собственный интерфейс командной строки Cisco (CLI) для его настройки.

3.2. Open vSwitch

Open vSwitch (OVS) [3] — это многоуровневый виртуальный коммутатор, разработанный для обеспечения гибкости, портативности и размещения в гипервизоре или домене управления для обеспечения связи между виртуальными машинами и физическими интерфейсами.Обычно это реализовано в Xen, XenServer, KVM и VirtualBox. Из-за своей популярности он также переносится на гипервизоры и аппаратные коммутаторы, отличные от Linux.

Он может работать как базовый коммутатор L2 в автономной конфигурации, поддерживая VLAN, SPAN, RSPAN, ACL, политики QoS, связывание портов, транкинг, GRE и IPsec, туннелирование и контроль трафика для каждой виртуальной машины. Также обеспечивается видимость потока с помощью NetFlow и sFlow. Для поддержки интеграции в виртуальные среды OVS экспортирует интерфейсы для управления состоянием пересылки и управления состоянием конфигурации во время выполнения, что позволяет указывать способ обработки пакетов на основе их заголовков L2, L3 и L4.

3.3. LiSA

Linux Switching Appliance (LiSA) [2, 11] — это проект с открытым исходным кодом, целью которого является предоставление дешевого и эффективного решения для небольших сетей. Он превращает стандартный ПК с несколькими сетевыми картами в коммутатор L2 / L3. LiSA пытается решить проблемы масштабируемости Linux VLAN и ее низкую производительность с помощью широковещательных пакетов как на портах доступа, так и на магистральных портах.

В ядре Linux реализация уровня 2 нетривиальна из-за модуля моста, который нелегко расширить.LiSA использует структуру, которая скрывает все внутренние сетевые компоненты Linux и предоставляет API для настройки коммутатора. Центральной точкой контроля и управления коммутатором является интерфейс командной строки пользовательского пространства, имитирующий интерфейс командной строки IOS Cisco.

Основная задача модуля ядра — реализация логики пересылки. При этом он должен взаимодействовать с таблицей пересылки и таблицей VLAN операционной системы. Для управления VLAN поддерживается IEEE 802.1q. Благодаря этим функциям LiSA предлагает коммутацию VLAN, тегирование VLAN и маршрутизацию между VLAN.

4. Инструменты эталонного тестирования и тестовые стенды

В этом разделе мы представляем инструменты эталонного тестирования, выбранные для нашего исследования. Мы также предлагаем несколько стендов для проведения наших экспериментов.

4.1. Метод тестирования

Для расчета RTT мы выбрали тест, разработанный ранее этой исследовательской группой [12]. Как указано в [12], односторонняя задержка (OWD) или RTT, сообщаемая во многих инструментах оценки, ненадежна, поскольку они основаны на синхронизированных компьютерах, чего трудно достичь на уровне микросекунд [13].Ключ состоит в том, чтобы взять все отметки времени на одном компьютере. Наш тест основан на модели клиент / сервер. Обычно пакет (IPv4 или IPv6) фиксированной длины обменивается между клиентом и сервером несколько раз (определяется пользователями). Тест использует временную метку до и после обмена. Разница временных меток делится на количество раз, когда пакет был отправлен и получен, чтобы получить среднее значение RTT по пути, а затем снова на 2, чтобы получить среднее значение OWD.

Для пропускной способности мы выбрали Iperf [14]. Этот тест отправляет трафик от клиента на сервер, который затем вычисляет количество полученных бит в секунду. В клиенте должна быть указана высокая пропускная способность, чтобы гарантировать, что инструмент насыщает сеть, чтобы получить максимальную пропускную способность. Несмотря на то, что Iperf может измерять как TCP, так и UDP, инструмент позволяет указывать пропускную способность только в UDP. Поэтому в наших экспериментах мы проводим тесты пропускной способности только для UDP.

На наших испытательных стендах оценка производительности выполняется путем отправки пакетов с помощью упомянутых ранее инструментов тестирования производительности между группами ПК.

4.2. Стенды для тестирования

Мы рассматриваем три испытательных стенда для оценки производительности различных решений коммутатора: (1) маршрутизация коммутатора L3, (2) маршрутизатор на палке и (3) справедливость. На этих испытательных стендах мы распределяем до четырех ПК, подключенных к коммутатору с двумя VLAN.

4.2.1. L3 Switch Routing

На рисунке 1 показана общая конфигурация этого испытательного стенда. Четыре ПК подключены к коммутатору, который реализует две сети VLAN (VLAN10 и VLAN20). Виртуальный интерфейс коммутатора (SVI) создается для каждой VLAN в коммутаторе с соответствующим IP-адресом, что обеспечивает связь между VLAN.ПК1 и ПК2 помещаются в VLAN10, а ПК3 и ПК4 — в VLAN20.


Инструкции, показанные на рисунке 2, используются для настройки коммутатора Cisco. Во-первых, должна быть включена возможность маршрутизации IPv4 (строка 1). Затем первые два интерфейса FastEthernet назначаются для VLAN10, а следующие два — для VLAN20 (строка 3 — строка 9). Для обеспечения связи между VLAN создаются два SVI, и каждому назначается IP-адрес. IP-адрес SVI, соответствующего VLAN10, равен 10.0.0.0.254 (строка 12), а IP-адрес SVI, соответствующего VLAN20, — 20.0.0.0.254 (строка 15).


На рисунках 3 и 4 показаны некоторые важные инструкции по настройке OVS. Чтобы установить физический интерфейс в качестве порта в коммутаторе, инструкции, изображенные на рисунке 3, должны быть добавлены в файл / etc / network / interfaces , где число — это идентификатор физического интерфейса. Конфигурация коммутатора показана на рисунке 4. В строке 1 создается виртуальный коммутатор с именем SW.От строки 2 до строки 5 все физические интерфейсы добавляются к коммутатору в соответствующей VLAN. SVI должен быть установлен в коммутаторе для каждой VLAN (линия 7 и линия 9). Эти SVI создаются как внутренние для добавления в качестве виртуальных интерфейсов в операционной системе, и назначается IP-адрес, как указано в строке 8 и строке 10. Наконец, необходимо активировать возможность пересылки для обеспечения связи между VLAN (строка 12 ).



Конфигурация LiSA очень похожа на конфигурацию коммутатора Cisco, как показано на рисунке 5.Каждый физический интерфейс (eth0, eth2 и т. Д.) Отображается на виртуальный интерфейс, который можно рассматривать так же, как Cisco IOS обрабатывает свои интерфейсы. Конфигурация интерфейсов выполняется по очереди; то есть нет возможности настроить диапазоны интерфейсов (строка 1 — строка 11). Наконец, SVI создается для каждой VLAN (строки 13–17), и каждой из них назначается соответствующий IP-адрес.


Для измерения пропускной способности мы предлагаем ввести некоторый фоновый трафик между ПК.Этот фоновый трафик не перегружает сеть. Идея состоит в том, чтобы создать дополнительный поток (из фонового трафика) и измерить максимальную пропускную способность, которую может обработать коммутатор для этого дополнительного потока при наличии фонового трафика. Чтобы установить фоновый трафик, каждый компьютер отправляет UDP-трафик с постоянной скоростью передачи (CBR) на три других компьютера. Мы проводили эксперименты для технологий Ethernet (10 Мбит / с) и Fast Ethernet (100 Мбит / с).

В Ethernet (10 Мбит / с) каждый компьютер отправляет трафик CBR, равный 2.5 Мбит / с, состоящие из дейтаграмм UDP с размером полезной нагрузки 500 байтов для других ПК, что в сумме составляет 7,5 Мбит / с пропускной способности UDP как в нисходящем, так и в восходящем направлении в каждом канале, оставляя неиспользованную полосу пропускания примерно 2,5 Мбит / с. Дополнительный поток (тот, который отличается от фонового трафика и задает структуру сети) создается с помощью Iperf путем инъекции трафика CBR UDP со скоростью 3 Мбит / с между двумя компьютерами.

Для Fast Ethernet (100 Мбит / с) каждый ПК отправляет трафик CBR 25 Мбит / с, состоящий из дейтаграмм UDP с размером полезной нагрузки 500 байт, на другие ПК, что в сумме составляет 75 Мбит / с пропускной способности UDP как в нисходящем, так и в восходящем направлении в каждом канале.Это позволяет не использовать пропускную способность примерно 25 Мбит / с. Дополнительный поток создается с помощью Iperf путем передачи CBR UDP-трафика 30 Мбит / с между двумя компьютерами.

4.2.2. Маршрутизатор на стике

Общая конфигурация маршрутизатора на стендах для тестирования стиков показана на рисунке 6. На этот раз маршрутизатор выполняет обмен данными между VLAN. Коммутатор отправляет трафик на маршрутизатор через магистральный канал, который позволяет пакетам из обеих сетей VLAN проходить. Два IP-адреса настроены в одной физической сетевой карте маршрутизатора для выполнения процесса маршрутизации с использованием подынтерфейсов.


Конфигурация коммутатора Cisco для этого испытательного стенда (рисунок 7) аналогична конфигурации на испытательном стенде маршрутизации коммутатора L3 (рисунок 2). На этот раз SVI не создается, а порт назначается транком (строка 12). В строке 13 указаны VLAN, которым разрешено проходить через магистральный канал, а в строке 14 указана инкапсуляция тегов.


На этом испытательном стенде для OVS сделаны небольшие изменения (рисунок 8) по сравнению с испытательным стендом маршрутизации коммутатора L3 ( Рисунок 4).Как и раньше, все интерфейсы добавляются к коммутатору в соответствующей VLAN. На этот раз SVI не настроен, но дополнительный интерфейс настроен как магистраль, разрешая трафик как VLAN10, так и VLAN20 (строка 7).


На рис. 9 показаны некоторые важные инструкции по настройке LiSA для маршрутизатора на испытательном стенде. Конфигурация аналогична испытательному стенду маршрутизации коммутатора L3 (рисунок 5), за исключением того, что мы не создаем SVI, но у нас есть дополнительный интерфейс (Ethernet 4) для магистрального канала.Строка 14 указывает, что эта магистральная линия разрешает трафик от VLAN10 и VLAN20.


Маршрутизатор представляет собой основное различие между двумя тестовыми стендами. Мы использовали ПК под управлением Debian 6.0.5 с процессором Intel Core 2 Duo с тактовой частотой 2,67 ГГц, 4 ГБ оперативной памяти и активированной опцией переадресации для маршрутизатора. На рисунке 10 показаны некоторые важные инструкции по настройке этого маршрутизатора. Сначала необходимо установить модуль VLAN (строка 1), активировать протокол 802.1q во время загрузки (строка 3) и включить опцию пересылки (строка 5).Затем необходимо изменить файл / etc / network / interfaces , чтобы назначить два IP-адреса в одном интерфейсе, как показано на рисунке 11.



В этом тестовом стенде мы также ввели фоновый трафик. Чтобы установить этот фоновый трафик, трафик CBR отправляется с ПК1 на ПК4, с ПК2 на ПК3, с ПК3 на ПК1 и с ПК4 на ПК2. По этой схеме 4 потока проходят через магистральный канал в обоих направлениях, в нисходящем и восходящем направлениях. Магистральный канал является узким местом на этом испытательном стенде, потому что весь коммуникационный трафик между VLAN должен проходить через него.Для измерения пропускной способности между двумя компьютерами в разных VLAN устанавливается дополнительный поток (тот, который насыщает сеть).

В Ethernet (10 Мбит / с) каждый ПК отправляет дейтаграммы UDP с размером полезной нагрузки 500 байт со скоростью 2,0 Мбит / с на другой ПК в другой VLAN, как объяснялось ранее. По этой схеме 4 потока со скоростью 2,0 Мбит / с проходят через магистральный канал, в сумме составляя фоновый трафик со скоростью 8,0 Мбит / с в обоих направлениях. Дополнительный поток создается с помощью Iperf путем введения трафика CBR со скоростью 3 Мбит / с между двумя компьютерами в разных VLAN, поэтому поток также должен проходить через магистральный канал и, следовательно, насыщать его.

Для Fast Ethernet (100 Мбит / с) используется та же схема, что и для Ethernet. На этот раз ПК отправляют трафик CBR со скоростью 20 Мбит / с, в сумме составляя фоновый трафик 80 Мбит / с в обоих направлениях, в нисходящем и восходящем направлениях, в магистрали. Дополнительный поток создается с помощью Iperf путем ввода трафика CBR 30 Мбит / с между двумя компьютерами в разных VLAN.

4.2.3. Справедливость

Для измерения справедливости используется стенд, показанный на рисунке 12. В этом испытательном стенде группа ПК помещается в VLAN10, а один ПК помещается в VLAN20.Общая идея этого испытательного стенда состоит в том, чтобы насыщать канал в VLAN20, отправляя UDP-трафик с ПК в VLAN10 на ПК в VLAN20 (называемый T) через коммутатор. Канал VLAN20 представляет собой узкое место, и справедливость вычисляется в соответствии с величиной полосы пропускания, назначенной для каждого потока из VLAN10 коммутатором.


Конфигурация коммутаторов почти такая же, как и у испытательного стенда маршрутизации коммутатора L3. Предлагаются две настройки: (1) два ПК в VLAN10 и (2) три ПК в VLAN10.В обеих настройках полоса пропускания, установленная для каждого ПК, варьируется для изучения справедливости коммутаторов с разными потоками для Ethernet и Fast Ethernet.

Для наших экспериментов все ПК (PC1, PC2, PC3 и T) имеют операционную систему Debian 6.0.5, ядро ​​2.6.32-5-amd64, процессор Intel Core 2 Duo с тактовой частотой 2,67 ГГц, 4 ГБ оперативной памяти и Broadcom NetXtreme Gigabit Ethernet.

Используются три типа переключателей: один серийный и два на базе ПК. Стандартный коммутатор — это коммутатор Cisco Catalyst 3750, как упоминалось ранее.Мы использовали командную скорость 10 и скорость 100 коммутатора Cisco, чтобы установить желаемую пропускную способность в портах (10 Мбит / с или 100 Мбит / с). Коммутатор на базе ПК устанавливается на ПК с процессором Intel Core 2 Duo с тактовой частотой 2,67 ГГц, 4 ГБ ОЗУ и двумя сетевыми адаптерами (двухпортовый серверный адаптер Intel PRO / 1000 P). Мы создали два раздела на жестком диске этого ПК. В первый раздел мы установили Debian 7.0 с ядром 3.2.0-4-amd64 и Open vSwitch версии 1.10.0 для механизма переключения. Во второй раздел мы установили CentOS-6.3-i386 и LiSA версии 2.0.1 для механизма переключения. Мы использовали ethtool для установки желаемой пропускной способности сетевых адаптеров (10 Мбит / с или 100 Мбит / с).

5. Результаты

В этом разделе мы показываем результаты, полученные с помощью наших измерений RTT и пропускной способности на испытательных стендах, представленных в разделе 4. Мы проводим эксперименты для взаимодействия внутри и между VLAN как в технологиях Ethernet, так и в технологиях Fast Ethernet. Сначала мы представляем результаты для RTT, а затем представляем результаты для пропускной способности.

5.1. Время туда и обратно
5.1.1. Маршрутизация коммутатора L3

RTT для связи внутри VLAN для Ethernet показан на рисунке 13. Мы изменили размер полезной нагрузки UDP для дополнительного потока от 100 до 1440 байтов. Как можно заметить, коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность для трех технологий. Поведение двух коммутаторов на базе ПК практически для всех размеров полезной нагрузки.


На рисунке 14 показаны результаты RTT для взаимодействия внутри VLAN для Fast Ethernet.Коммутатор Cisco показывает самый низкий RTT. OVS и LiSA имеют схожее поведение, и для размера полезной нагрузки UDP от 750 до 1440 байт RTT остается неизменным. Это неожиданное поведение, требующее дополнительных исследований.


На рисунке 15 показаны результаты RTT при обмене данными между VLAN для Ethernet. Как можно заметить, коммутатор Cisco имеет самый низкий RTT для всех размеров полезной нагрузки. OVS и LiSA показывают практически одинаковые результаты для всех случаев.


Подобно Ethernet (рисунок 15), мы можем видеть на рисунке 16, что коммутатор Cisco имеет лучшую производительность для RTT в Fast Ethernet для связи между VLAN.OVS и LiSA дают схожие результаты почти во всех случаях, но со странным поведением. RTT для некоторых диапазонов размера полезной нагрузки UDP остается неизменным (например, между 1000 и 1440 байтами), что является неожиданным результатом. Стоит помнить, что в случае связи внутри VLAN для Fast Ethernet (рисунок 14) также сообщалось об этом странном результате.


Мы также можем заметить, что RTT для связи внутри и между VLAN почти одинаковы. То есть накладные расходы, вносимые маршрутизацией L3, почти незаметны, поскольку они выполняются внутри коммутатора.

5.1.2. Маршрутизатор на Stick

RTT при обмене данными внутри VLAN не сообщается для этого испытательного стенда, потому что он точно такой же, как и на испытательном стенде маршрутизации коммутатора L3, и показывает те же результаты (Рисунок 13 для Ethernet и Рисунок 14 для Fast Ethernet).

Результаты для маршрутизации между VLAN для Ethernet показаны на рисунке 17. И снова коммутатор Cisco показывает самый низкий RTT. Коммутаторы OVS и LiSA показывают похожие результаты.


Сравнивая рисунок 15 с рисунком 17, мы можем наблюдать, как увеличилось RTT, поскольку маршрутизация L3 выполняется маршрутизатором и больше не интегрирована в коммутатор.

На рисунке 18 показаны результаты для Fast Ethernet. OVS и LiSA демонстрируют неожиданное поведение, представленное на стенде для тестирования маршрутизации коммутатора L3 для Fast Ethernet, как при обмене данными внутри VLAN, так и между ними. Коммутатор Cisco обеспечивает наилучшую производительность во всех случаях.


Сравнивая рисунок 16 с рисунком 18, мы можем наблюдать, как увеличилось RTT, поскольку маршрутизация L3 выполняется маршрутизатором и больше не интегрирована в коммутатор.

5.2. Пропускная способность
5.2.1. Маршрутизация коммутатора L3

На Рисунке 19 показаны результаты пропускной способности при обмене данными внутри VLAN для Ethernet. Мы изменили размер полезной нагрузки UDP для дополнительного потока от 100 до 1440 байт. Коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность для дейтаграмм с размером полезной нагрузки UDP более 500 байт. OVS и LiSA имеют схожие результаты. Для Fast Ethernet поведение сохраняется и почти такое же для трех коммутаторов, как показано на рисунке 20.



На рисунке 21 мы можем наблюдать пропускную способность, измеренную для связи между VLAN для Ethernet для этого испытательного стенда.Коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность для дейтаграмм с размером полезной нагрузки UDP более 250 байт. OVS и LiSA имеют одинаковое поведение для всех размеров пакетов.


Результаты для пропускной способности для связи между VLAN для Fast Ethernet показаны на рисунке 22. Поведение почти такое же, как и в Ethernet, но с результатами в десять раз больше. Опять же, коммутатор Cisco обеспечивает лучшую пропускную способность для дейтаграмм с размером полезной нагрузки UDP более 500 байт, а OVS и LiSA дают аналогичные результаты.


5.2.2. Маршрутизатор на стике

Для маршрутизатора на стендах стика результаты взаимодействия внутри VLAN не сообщаются, поскольку они уже были измерены с помощью испытательного стенда маршрутизации коммутатора L3 (рис. 19 для Ethernet и рис. 20 для Fast Ethernet). Для этого испытательного стенда осуществляется только связь между VLAN.

На рисунке 23 показана пропускная способность Ethernet. Коммутатор Cisco демонстрирует лучшую производительность для трех коммутаторов для дейтаграмм с размером полезной нагрузки UDP более 250 байт.Коммутатор Cisco показывает результаты пропускной способности, близкие к максимальной, установленной для этого испытательного стенда (3 Мбит / с) для дейтаграмм большого размера. Опять же, OVS и LiSA имеют одинаковую пропускную способность.


Пропускная способность Fast Ethernet показана на рисунке 24. Для всех размеров полезной нагрузки OVS и LiSA дают аналогичные результаты. Как и в Ethernet, коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность для дейтаграмм с размером полезной нагрузки UDP более 250 байт. Кроме того, пропускная способность коммутатора Cisco почти равна максимальной пропускной способности, установленной для этого испытательного стенда (30 Мбит / с) для дейтаграмм большого размера.


5.2.3. Справедливость

Для испытательного стенда с 2 ПК результаты для Ethernet показаны на рисунке 25. Есть 5 экспериментов: (1) 7 Мбит / с / 7 Мбит / с, (2) 4 Мбит / с / 8 Мбит / с, (3) 3 Мбит / с / 9 Мбит / с, (4) 7 Мбит / с / 9 Мбит / с и (5) 5 Мбит / с / 8 Мбит / с. Первый эксперимент (обозначенный как 7/7 на рисунке 25) означает, что и ПК1, и ПК2 отправляют поток 7 Мбит / с к T (см. Рисунок 12). Второй эксперимент (показанный как 4/8 на рисунке 25) означает, что ПК1 отправляет поток 4 Мбит / с к T, а ПК2 отправляет поток 8 Мбит / с к T.Остальные 3 эксперимента следует интерпретировать аналогично первым.


Для каждого эксперимента у нас есть 6 столбцов на рисунке 25. Первые 2 столбца представляют пропускную способность UDP, полученную в T от потоков ПК1 и ПК2, соответственно, при использовании коммутатора Cisco. Третья и четвертая полоски соответствуют пропускной способности UDP, полученной в T от потоков ПК1 и ПК2, соответственно, при использовании переключателя OVS. Последние 2 столбца характеризуют пропускную способность UDP, полученную в T от потоков ПК1 и ПК2, соответственно, при использовании коммутатора LiSA.Во всех случаях коммутаторы используют почти всю доступную полосу пропускания (около 10 Мбит / с) для пересылки входящих потоков. Распределение полосы пропускания для каждой комбинации потоков пропорционально справедливо.

На рисунке 26 показан результат экспериментов по обеспечению справедливости с двумя компьютерами для Fast Ethernet. Тестируемые настройки потока составляли 70 Мбит / с / 70 Мбит / с, 40 Мбит / с / 80 Мбит / с, 30 Мбит / с / 90 Мбит / с, 70 Мбит / с / 90 Мбит / с и 50 Мбит / с / 80 Мбит / с. В этом случае распределения, производимые коммутаторами, не так стабильны, как в Ethernet. Например, мы можем наблюдать, что в случае третьего эксперимента (показанного как 30/90 на рисунке 26) для коммутатора Cisco пропорциональность между двумя потоками не сохраняется.Как правило, коммутаторы Cisco имеют большую разницу в пропорциях, чем коммутаторы на базе ПК.


На рисунке 27 показаны результаты экспериментов по обеспечению справедливости для Ethernet с 3 компьютерами. Параметры тестируемого потока составляли 4 Мбит / с / 4 Мбит / с / 4 Мбит / с, 4 Мбит / с / 4 Мбит / с / 8 Мбит / с и 8 Мбит / с / 8 Мбит / с / 8 Мбит / с. Для каждого эксперимента у нас есть 9 столбцов. Первые 3 полосы — это пропускная способность UDP, полученная в T при использовании коммутатора Cisco. Четвертая, пятая и шестая полоски представляют пропускную способность UDP, полученную в T при использовании переключателя OVS, а последние 3 полоски представляют пропускную способность UDP, полученную в T при использовании переключателя LiSA.Для первых двух настроек OVS и LiSA имеют аналогичное поведение, которое поддерживает пропорциональное распределение полосы пропускания. Коммутатор Cisco демонстрирует худшее распределение полосы пропускания во всех тестах.


Результаты для Fast Ethernet с 3 ПК показаны на рисунке 28. Тестируемые настройки потока: 40 Мбит / с / 40 Мбит / с / 40 Мбит / с, 40 Мбит / с / 40 Мбит / с / 80 Мбит / с и 80 Мбит / с / 80 Мбит / с / 80 Мбит / с. . Как и в случае с Ethernet, OVS и LiSA демонстрируют схожее поведение почти во всех случаях. Коммутаторы на базе ПК поддерживают приемлемое пропорциональное распределение полосы пропускания.Самым нестабильным коммутатором для этого испытательного стенда является коммутатор Cisco, который не обеспечивает справедливого распределения полосы пропускания.


6. Выводы и дальнейшая работа

В этой статье было предложено несколько испытательных стендов для сравнения оценки производительности коммутатора Cisco и двух коммутаторов на базе ПК (OVS и LiSA). Мы измерили RTT и пропускную способность на уровне UDP для каждого коммутатора.

Для RTT мы сравнили коммуникационные возможности коммутаторов внутри и между VLAN для каждого испытательного стенда.Коммутатор Cisco всегда показывал самый низкий RTT из всех коммутаторов. Для Ethernet коммутаторы на базе ПК показали аналогичную производительность, которая была недалеко от производительности коммутатора Cisco. Тем не менее, результаты коммутаторов на базе ПК показали странное поведение для Fast Ethernet. Для некоторых диапазонов размера полезной нагрузки UDP результаты остались неизменными. Причину аномалии установить не удалось.

Мы также сравнили пропускную способность трех коммутаторов на предлагаемых испытательных стендах.В наших экспериментах мы наблюдали, что для больших размеров датаграмм дополнительного потока коммутатор Cisco показал лучшую производительность. На испытательном стенде маршрутизации коммутатора L3 OVS и LiSA показали одинаковую производительность как для Ethernet, так и для Fast Ethernet. В маршрутизаторе на испытательном стенде коммутатор Cisco стоит над коммутаторами на базе ПК для больших размеров полезной нагрузки дейтаграммы. И в Ethernet, и в Fast Ethernet коммутатор Cisco почти достиг максимальной ожидаемой пропускной способности.

Также измерялось справедливое распределение полосы пропускания.Практически во всех предложенных экспериментах OVS и LiSA показали почти справедливое распределение полосы пропускания. Наихудшую справедливость показал коммутатор Cisco, где присутствовала некоторая нестабильность, особенно в Fast Ethernet.

Согласно нашему исследованию, мы можем сделать вывод, что коммутатор Cisco обеспечивает лучшую производительность, чем коммутаторы на базе ПК, и, следовательно, это лучшее решение, но более дорогое. OVS и LiSA имеют схожую производительность. Тем не менее виртуальный коммутатор OVS имеет больше функций, и по этой причине он представляет собой лучший выбор для виртуализации.

Как видно из экспериментов, результаты RTT в Fast Ethernet в коммутаторах на базе ПК показали странное поведение. Мы планируем изучить это поведение более подробно в будущих работах. Мы также предлагаем расширить наше исследование с учетом других особенностей коммутаторов, таких как QoS и связывание (etherchannel). Наконец, мы планируем оценить различные версии TCP [15] при прохождении через изученные решения коммутатора.

Выражение признательности

Авторы хотят поблагодарить CDCH-UCV (Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico), который частично поддержал это исследование в рамках гранта No.: PG 03-8066-2011 / 1.

Монтажные схемы и схемы управления поплавковым выключателем

Как мне установить и подключить поплавковый выключатель? Где я могу найти электрическую схему поплавкового выключателя? Где я могу найти схему подключения поплавкового выключателя? Вы спросили, и сегодня мы отвечаем.

Подключить поплавковый выключатель не обязательно сложно, но это может немного сбить с толку, если у вас нет пары наглядных пособий. Помните, что то, что вы подключаете, — это средство включения и выключения. Тщательное обдумывание того, когда вы хотите что-то выключить и когда оно должно включиться, поможет вам при визуализации проводки и применении схемы к управлению в реальном мире.

Мы собираемся рассмотреть ряд простых механизмов управления насосом с использованием поплавковых выключателей. Мы рассмотрим устройства с одним и двумя переключателями и способы их подключения, а затем рассмотрим эквивалентные схемы с использованием поплавковых переключателей серии Kari.

Эти инструкции и схемы научат вас основам подключения управляющей проводки поплавкового выключателя . Они определенно применимы не во всех сценариях, особенно когда требуется дополнительное управляющее оборудование для работы с большими двигателями.Однако, обладая небольшими основами, вы в кратчайшие сроки будете подключаться, как старый профессионал.

Подключение одного поплавкового выключателя
Схема управления

2

Схема управления

1

Давайте начнем с самого простого поплавкового выключателя: двухпроводного, однополюсного, одноходового поплавкового выключателя. Поднимающееся действие поплавка может либо закрыть (т.е. включить) «нормально разомкнутую» цепь, либо открыть (выключить) «нормально замкнутую» цепь. Сценарии установки могут включать в себя нормально открытый поплавковый выключатель, включающий насос для опорожнения резервуара (схема управления 2), или нормально закрытый поплавковый выключатель, отключающий насос, наполняющий резервуар (схема управления 1).На обеих схемах клемма 1 в схеме управления представляет точку посадки для провода (+) поплавкового выключателя, а клемма 2 — для провода (-).

Вот и все. Двухпроводной поплавковый выключатель, который можно легко использовать для включения или выключения насоса. Установите или подвесьте коммутатор на желаемом уровне, вставьте провода в водонепроницаемую распределительную коробку (или из области удержания жидкости, а затем в распределительную коробку), проверьте соединения обратно с вашим управляющим и силовым оборудованием, и вы ‘ повторно сделано.

Это очень простое решение, но оно также проблематично, потому что колебания уровня вызывают дрожание поплавка, что приводит к быстрому включению и выключению двигателя насоса. И теперь ваше простое решение сгорело моторчик помпы. Итак, что мы можем сделать, чтобы защитить двигатель насоса?

Электропроводка для двух поплавковых выключателей

Мы можем добавить второй переключатель для создания гистерезиса.Хисте-что ??? Да, мы туда доберемся. Подожди.

Нам нужен способ включения и выключения реле уровня без одновременного включения и выключения двигателя насоса. Мы могли бы добавить временную задержку, но это не помогает отслеживать условия в резервуаре и реагировать на них; он только отменяет переключатель. Однако, если мы добавим второй переключатель, идентичный первому, и подключим запечатывающее реле к одному из них, мы получим необходимый элемент управления.

Схема управления 3

Давайте начнем с рассмотрения схемы управления 3 с двумя нормально замкнутыми переключателями.Этот контур можно использовать для управления насосом, наполняющим резервуар. Первый переключатель (L) установлен на минимальный желаемый уровень жидкости в резервуаре. Второй переключатель (H) переходит на максимальный желаемый уровень.

Когда жидкость ниже обоих переключателей, они оба закрыты; насос работает, заполняя бак. Когда жидкость заполняет первый переключатель, он открывается. Однако запечатанное реле A было активировано и замкнуто, минуя теперь открытый переключатель L (фактически «запечатывая его»), поэтому насос продолжает работать до тех пор, пока не откроется переключатель высокого уровня H.Когда переключатель высокого уровня размыкается, реле P двигателя размыкается, останавливая двигатель, и реле A размыкается.

Значит, жидкость из этого насоса больше не поступает в резервуар. Скажем, клапан за баком открыт, позволяя жидкости вытекать из бака. При падении уровня жидкости реле верхнего уровня H замыкается. Но поскольку и реле низкого уровня L, и запечатывающее реле A разомкнуты, двигатель насоса не запускается.

Фактически, уровень жидкости в резервуаре должен упасть ниже переключателя низкого уровня L, прежде чем двигатель запустится.В этот момент оба переключателя низкого и высокого уровня будут замкнуты, замыкая цепь и активируя реле двигателя P для запуска насоса. В то же время, запечатанное реле A будет активировано, замыкая байпас вокруг реле низкого уровня L. Таким образом, когда реле низкого уровня L размыкается, когда насос заполняет резервуар, запечатывающее реле удерживает цепь замкнутой. , и насос продолжает качать.

Это циклическое действие называется гистерезисом. Как только уровень жидкости упадет ниже переключателя низкого уровня, насос будет работать до тех пор, пока оба переключателя не разомкнуты.Уровень жидкости может колебаться вверх и вниз, реле низкого уровня может открываться и закрываться, и насос будет продолжать работать плавно. Точно так же, как только выключатель высокого уровня размыкается, насос не будет работать, пока оба переключателя не замкнуты. Независимо от колебаний уровня, двигатель насоса больше не будет работать.

Отлично! У нас есть контроль уровня, разумный срок службы насоса-мотора, все, что мы могли пожелать, верно? Давайте подключим его. Нам нужно подключить оба поплавковых переключателя обратно к нашей схеме управления, плюс мы должны добавить контакты и опломбированное реле A.Провода переключателя низкого уровня к клеммам 1 и 2, переключателя высокого уровня к клеммам 3 и 4, а контакты опломбированного реле A к клеммам 5 и 6.

Итак, это как минимум четыре, если не шесть, проводов, которые необходимо подключить к схеме управления. (Схема подключения запечатываемого реле и контактов будет зависеть от вашего управляющего оборудования.) Это не так уж и плохо: два поплавковых выключателя, дополнительное реле и четыре-шесть проводов. Но что, если я скажу вам, что вы можете сделать это всего с двумя проводами? Не два дополнительных провода, а два провода.

2-проводное управление насосом с поплавковым выключателем Kari

Верно. С поплавковым выключателем серии KARI 2L вы получаете такое же управление гистерезисом, используя один переключатель и два провода вместо двух переключаемых и четырех или шести проводов. «Что это за магия», — спросите вы? Просто: каждый поплавковый выключатель серии KARI имеет несколько микропереключателей и схемы управления, встроенные в поплавок.

По мере того как поплавок серии KARI поднимается вместе с уровнем жидкости в резервуаре, он наклоняется в одну сторону. Микровыключатели внутри поплавка активируются с установленными на заводе углами при наклоне поплавка, и заранее запрограммированная схема управления реагирует соответствующим образом.

Итак, что вам нужно для этого? Мы можем вернуться к схеме управления 1: всего два провода между переключателем и цепью управления двигателем, (+) провод к клемме 1 и (-) к клемме 2. Никаких запечатанных реле, никаких дополнительных переключателей, ничего больше.Два провода, и готово.

Бонус: 3-проводное управление насосом с поплавковым выключателем Kari
Схема управления

4

Поскольку это было так просто, давайте посмотрим, что вы можете сделать с трехпроводным поплавковым выключателем серии KARI: добавить сигнал тревоги! Вместо четырех проводов для простого двухуровневого гистерезиса поплавковый выключатель серии 3H KARI дает вам двухуровневый гистерезис и сигнализацию с использованием всего трех проводов.

Взгляните на схему управления 4. В нижней строке у вас есть клеммы проводки для переключателей, обеспечивающих гистерезис (провода 1 и 2).Следующая строка предназначена для аварийного сигнала высокого уровня (т. Е. Более высокого уровня, чем переключатель гистерезиса высокого уровня). Как и в случае с запечатанным реле, описанным выше, проводка, необходимая для контакта аварийной сигнализации, будет варьироваться в зависимости от вашего управляющего оборудования. Все, что осталось, — это установить переключатель в соответствии с инструкциями производителя для желаемых уровней.

Запуск двигателя и управление двигателем

Мы потратили немало времени на то, чтобы обсудить, как поплавковые выключатели могут быть использованы для включения и выключения насосов, поэтому стоит уделить время, чтобы поговорить конкретно о запуске двигателя и управлении двигателем.Для небольших двигателей — двигателей постоянного тока, двигателей до 1 л.с. — контакторы с релейным управлением, показанные на схемах выше, вероятно, достаточны для запуска двигателя. Эти двигатели (или нагрузки, которыми они управляют) не пострадают от запуска и остановки через контактор, действующий как двухпозиционный выключатель.

Для более мощных двигателей пусковой ток (в шесть или восемь раз превышающий ток полной нагрузки) становится важным фактором при запуске и техническом обслуживании двигателя, делая контакторы недостаточными в качестве автономных пускателей двигателя.Такие двигатели нуждаются в встроенных контроллерах и защите от перегрузки для безопасного запуска и защиты при работе с полной нагрузкой. К счастью, большинством двигателей такого размера можно будет управлять либо через центр управления двигателями (MCC), либо через специальную панель управления, обе из которых полностью способны объединять схемы управления и инструменты, подобные показанным выше.

На самом деле, большинство насосов и двигателей, которыми вы управляете с помощью поплавкового выключателя, вероятно, достаточно велики, чтобы требовать этих встроенных средств управления.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *