Основные технические характеристики суз

10.1Документы, определяющие основные технические характеристики

Основные технические характеристики СУЗ соответствуют "Техническим условиям 080-393.3-89 ТУ" и ГОСТ 26843-86.

10.2 Основные технические характеристики СУЗ

СУЗ обеспечивает:

· контроль нейтронной мощности реактора;

· контроль скорости изменения мощности;

· контроль реактивности;

· контроль положения органов регулирования реактивности в активной зоне;

· пуск реактора;

· поддержание и изменение в заданных пределах уровня нейтронной мощности реактора;

· компенсацию выгорания, отравления и температурных эффектов;

· стабилизацию и регулирование полей энерговыделения;

· аварийную защиту реактора в аварийных ситуациях до полного его заглушения или автоматическое снижение мощности до безопасных уровней;

· поддержание реактора в подкритическом состоянии.

· контроль неисправностей в системе;

· передачу информации для целей сигнализации и регистрации, в том числе, и во внешние системы;

· информационную поддержку оператора.

10.3Контроль и регистрация нейтронного потока

Контроль и регистрация нейтронного потока реализованы в следующих диапазонах:

· в диапазоне от 1*10-11 до 5*10-8 Nном (до 1*10-7 при частичном извлечении КД из активной зоны) в логарифмическом масштабе обеспечивается контроль и регистрация плотности нейтронного потока измерительными каналами ИСС, входными сигналами для которых являются токи камер деления типа КНТ-31. Приведенная погрешность логарифмического преобразования составляет не более ±5%;

· в диапазоне от 4*10-8 до 6*10-2 Nном в логарифмическом масштабе обеспечивается контроль и регистрация уровня нейтронного потока, а также контроль периода его увеличения измерительными каналами АЗС, входными сигналами для которых являются токи ионизационных камер типа КНК-56 со свинцовым экраном. Приведенная погрешность логарифмического преобразования не превышает ±5%. Период контролируется в пределах от 120 до 10 с. с относительной погрешностью, не превышающей ±30%; в диапазоне от ∞ до 120 с. погрешность превышает 30%.

· в диапазоне от 5*10-2 до 1.25 Nномв логарифмическом масштабеобеспечивается контроль периода увеличения мощности и регистрация уровня нейтронного потока измерительными каналами АЗСР, входными сигналами для которых являются токи ионизационных камер типа КНК-53М. Период контролируется в пределах от 120 до 10 с. с относительной погрешностью, не превышающей ±20%;

· в диапазоне от 8*10-8 до 1,25 Nномв линейном масштабе с автоматическим переключением диапазонов обеспечивается контроль и регистрация нейтронного потока и реактивности цифровым вычислителем реактивности (ЦВР-9), входными сигналами, для которого являются токи камер типа КНК-53М.

10.4Контроль и поддержание заданного уровня мощности реактора

Заданный уровень мощности поддерживается:

· с помощью автоматического регулятора малой мощности (АРМ) в диапазоне от 0,25 до 1,0 % Nном с точностью ± 3 % Nзад и в диапазоне от 1,0 до 6,0 % Nном - с точностью ± 1,5 % Nзад;

· с помощью автоматических регуляторов 1АР и 2АР в диапазоне от 5 до 20 % Nном с точностью ± 3 % Nзад и в диапазоне от 20 до 100 % Nном - с точностью ± 1,5 % Nзад.

· с помощью ЛАР в диапазоне от 20 до 100 % Nном - с точностью ± 1,5 % Nзад.

Контроль разбалансов между текущей и заданной мощностью осуществляется:

· в каждом измерительном канале автоматического регулятора (АРМ, 1АР, 2АР) в пределах от -12,5% до +12,5% Nзад, погрешность измерения не превышает ± 1,25%.

· по суммарному сигналу от 4-х подвесок с камерами КНК-56, входящими в состав АРМ, в диапазоне изменения мощности от 0,25 до 6 % Nном - в пределах от -12,5% до +12,5% Nзад;

· по суммарному сигналу от 4-х подвесок с камерами КНК-53М, входящими в состав 1АР и 2АР, в диапазоне мощности от 5 до 100 % Nном - в пределах от -12,5% до +12,5% Nзад;

· по суммарному сигналу от 4-х камер КТВ-17 зоны ЛАР в диапазоне мощности от 10 до 100 % Nном - в пределах от -1,0% до +1,0% Nзад;

Автоматичесие регуляторы мощности СУЗ обеспечивают:

· изменение мощности реактора в диапазоне от 0,25 до 6 % Nном со скоростью (0,075 ± 0,05) % Nном/сек (рабочая скорость);

· изменение мощности реактора в диапазоне от 5 до 20 % Nном со скоростью (0,15±0,05)%Nном/сек (рабочая скорость), в диапазоне от 20 до 100 % Nном - со скоростью (0,25 ± 0,05)% Nном/сек;

· автоматическое снижение мощности реактора в диапазоне от 100 до 50 % Nном с аварийной скоростью, при этом снижение уставки от 100 до 50 % Nном осуществляется за время не более (25 ± 2) с.

· снижение мощности реактора с аварийной скоростью 2% Nном/с до уровня, который определяет оператор, но не менее 20% Nном.

Аварийное превышение заданного уровня мощности реактора контролируется:

· в диапазоне от 0,25 до 6 % Nном - 4 каналами АЗММ по сигналам камер КНК-56; аварийный сигнал формируется по критерию "2 из 4-х";

· в диапазоне от 5 до 110 % Nном – 8-ю каналами АЗМ (две группы по 4 канала) по сигналам от подвесок РБМ-К7 Сб.38 с камерами КНК-53М (аварийный сигнал формируется при наличии хотя бы одного аварийного сигнала в обеих группах);

· в диапазоне от 20 до 110 % Nном - 24-мя каналами с УЗМ-ЛАЗ по сигналам от внутризонных датчиков КТВ-17 (ЛАЗ в зоне формируется по схеме "2 из 2-х").

10.5Контроль скорости увеличения мощности реактора

Скорость увеличения мощности реактора контролируется:

· в диапазоне от 10-8 до 0,06 Nном тремя каналами АЗС по сигналам камер КНК-56, аварийный сигнал формируется по критерию "2 из 3-х";

· в диапазоне от 0,05 до 1,25 Nном тремя каналами АЗСР по сигналам камер КНК-53М, аварийный сигнал формируется по критерию "2 из 3-х".

Уставка АЗ во всех каналах защиты по скорости - "20 с.", срабатывание - (20±2) с.; уставка ПС - "40 сек", срабатывание предупредительного сигнала (40±4) с.

10.6Обеспечение перекрытия диапазонов измерения измерительными каналами СУЗ

На Рис. 10‑1 в логарифмическом масштабе мощности реактора представлены диапазоны работы измерительных каналов СУЗ реактора РБМК-1000.

На Рис. 10‑1 показаны:

1 - от 1*10-11 до 1*10-7 Nном - диапазон измерения мощности в логарифмическом масштабе приборами ИСС.3М с камерами деления КНТ-31(диапазон от 10-8 до 10-7 обеспечивается при частичном извлечении КД из активной зоны);

2 - от 4*10-8 до 6*10-2 Nном - диапазон измерения мощности в логарифмическом масштабе приборами УЗС.13 пускового диапазона (УЗС) с ионизационными камерами КНК-56 (их подвески размещены в БИК, имеющих свинцовые экраны для уменьшения влияния g-потока);

3 - от 1*10-7 до 1,25 Nном - диапазон измерения мощности и реактивности в линейном масштабе цифровым вычислителем реактивности ЦВР-9 с автоматическим переключением диапазонов по сигналам ионизационных камер КНК-53М;

4 - от 2,5*10-3 до 6*10-2 Nном - диапазон измерения мощности в линейном масштабе каналами АРМ-АЗММ с ионизационными камерами КНК-56;

5 - от 5*10-2 до 1,25 Nном - диапазон измерения мощности в линейном масштабе каналами 1,2АР-АЗМ с ионизационными камерами КНК-53М;

6 - от 5*10-2 до 1,25 Nном - диапазон измерения мощности в логарифмическом масштабе приборами УЗС.13 рабочего диапазона (УЗСР) с ионизационными камерами КНК-53М;

7 - от 2*10-1 до 1,25 Nном - диапазон измерения мощности в линейном масштабе внутризонными датчиками КТВ-17 системы ЛАР-ЛАЗ.

основные технические характеристики суз - student2.ru

Рис. 10‑1 Диапазоны работы измерительных каналов СУЗ реактора РБМК-1000.

10.7Обеспечение надежности автоматического регулирования

В СУЗ предусмотрены следующие переключения автоматических регуляторов в энергетическом диапазоне регулирования:

· при отказе основной системы регулирования - ЛАР - автоматически включается регулятор 2АР;

· при отказе 2АР автоматически включается 1АР.

10.8Ручное управление, ограничения и блокировки

СУЗ обеспечивает:

· ручное управление с пульта оператора любым стержнем-поглотителем.

· автоматический запрет на извлечение в ручном режиме более 4-х стержней;

· приоритет команды "Ввод в зону" при одновременном наличии команд ввода и вывода стержня;

· автоматический запрет на одновременное извлечение из зоны 8 и более стержней, извлекаемых со средней скоростью 0,4 м/сек (через устройство "силовой блокировки");

· запрет на дальнейшее перемещение стержней СУЗ при их непрерывном выводе из зоны: более 8 с - для стержней РР, ПК-АЗ, АР, ЛАЗ, БАЗ, более 16 с – для стержней ЛАР.

· запрет на увеличение уставок задатчиков мощности и на вывод из зоны стержней СУЗ при не взведенных до ВК стержнях БАЗ, а также запрет на вывод из зоны стержней СУЗ при наличии предупредительного сигнала по превышению мощности или уменьшению периода разгона реактора;

10.9Возможности воздействия на реактивность реактора

В СУЗ предусмотрено 211 стержней-поглотителей. Фактически установлено 210, один канал СУЗ используется для легирования кремния (канал 22-21).

Функционально стержни-поглотители разделены на группы:

· 8 стержней использованы в автоматических регуляторах АРМ, 1АР, 2АР (по 4 стержня-поглотителя в каждом регуляторе);

· 32 укороченных стержня-поглотителя (УСП);

· 24 стержня БАЗ;

· 134 стержня РР, из них 24 стержня ПК-АЗ (ЛАЗ);

· 12 стержней ЛАР.

10.10 Технические характеристики исполнительных механизмов

10.10.1 Скорость перемещения стержней СУЗ

Скорость перемещения стержней СУЗ составляет:

· стержней РР, ПК-АЗ, АР - вывод (0,4±0,1) м/с., ввод в нормальном режиме - (0,4±0,1) м/с.; в аварийных режимах БАЗ и АЗ-5 ввод с ВК до НК осуществляется за время не более 14 с.

· КРО - ввод и вывод со скоростью (0,4±0,1) м/сек; ввод в режиме АЗ-5 обеспечивается за время не более 7 с.

· стержней ЛАР в нормальном режиме работы при вводе в зону - (0,4±0,1) м/с., при выводе из зоны - (0,2±0,05) м/с; в режиме АЗ-5 стержни вводятся в зону с ВК до НК за время не более 14 с.;

· стержней УСП - ввод и вывод со скоростью (0,4±0,1) м/с.; ввод в режиме АЗ-5 обеспечивается за время не более 12 с.

· стержней БАЗ - вывод со скоростью (0,4±0,1) м/с., ввод в зону в режиме АЗ-5 и в ручном режиме с ВК до НК осуществляется за время не более 7 с., в режиме БАЗ ввод с ВК до НК - за время не более 2,5 с.

Все стержни СУЗ вводятся в активную зону реактора сверху, за исключением стержней УСП, вводимых снизу и предназначенных для регулирования распределения мощности по высоте активной зоны.

10.10.2 Величина хода стержней СУЗ и положения концевых выключателей сервоприводов

Величина хода стержней СУЗ и положения концевых выключателей составляют:

· СП стержней АР, ЛАР, РР, ПК-АЗ: ВК - 0,2 м; НК - 6,75 м; ход - 6,55 м;

· СП стержней УСП : ВК - 4,0 м; НК - 0,5 м; ход - 3,5 м;

· СП стержней БАЗ : ВК - 0,0 м; НК - 6,75 м; ход - (6,75+0,4) м;

· СП стержней РР (Сб.2477.00.000-01): ВК - 0,0 м; НК - 6,55 м; ход - 6,55 м.

· СП КРО: ВК – 0,0 м; НК – 7,0 м; ход – 7,0 м.

основные технические характеристики суз - student2.ru

Рис. 10‑2 Схема размещения в реакторе исполнительных органов СУЗ

10.10.3 Питание электродвигателей исполнительных механизмов

Питание обмоток возбуждения электродвигателей и якорных обмоток осуществляется постоянным током напряжением =56 В, допустимые пределы его отклонения - от +10 до -15 %. Допустимое время перерыва питания - £ 0,2 с.

10.10.4 Питание сельсинов - указателей положения стержней

Питание обмоток возбуждения сельсинов - указателей положения осуществляется источником переменного тока напряжением 60 В ± 10 %, частотой (50±1) Гц. Допустимое время перерыва в питании - не более 1 с.

10.10.5 Питание электромагнитных муфт СП СУЗ

Питание электромагнитных муфт СП СУЗ обеспечивается источником постоянного напряжения =48 В ± 10 %. Допустимое время перерыва питания - £ 0,1 с.

10.10.6 Обеспечение ядерной безопасности при полном обесточении СУЗ

В случае полного обесточения СУЗ быстрый останов реактора обеспечивается:

· введением 24 стержней БАЗ в активную зону с ВК на полный ход, без остановки на НК, за время не более 2,5 с.;

· введением всех остальных стержней СУЗ (кроме УСП) в зону из любого промежуточного положения за время не более (12+4) с. без остановки на НК.

10.11 Автоматические защиты реактора при нарушениях режимов эксплуатации

СУЗ обеспечивает:

· три режима аварийных защит: "БАЗ", "АЗ-5" и "КОМ";

· три режима управляемого с помощью включенного регулятора аварийного снижения мощности до безопасных уровней: "АЗ-1", "АЗ-2" и "УСМ";

· снижение мощности ректора с рабочей скоростью по сигналу "ЛАЗ" до снятия сигнала;

· выполнение исполнительного алгоритма БАЗ и АЗ-5 вне зависимости от снятия первопричин формирования данных режимов.

10.11.1 Режим БАЗ

В режиме БАЗ СУЗ обеспечивает останов реактора введением в активную зону всех стержней. Стержни БАЗ вводятся с ВК до НК за время £ 2,5 с.

Режим БАЗ формируется при:

· переводе ключа БАЗ в положение "БАЗ";

· приходе сигнала БАЗ из схем технологической автоматики;

· уменьшении периода разгона реактора до значения Т = (20 ± 2) сек в диапазоне мощности от 10-8 до 1,25 Nном;

· превышении заданного уровня мощности реактора на (10 ± 1) % Nном в диапазоне от 5 до 105 % Nном по сигналам от БИК с КНК-53М;

· превышении заданного уровня мощности реактора на (0,5 ± 0,025) % Nном в диапазоне от 0,25 до 6 % Nном по сигналам от БИК с КНК-56.

Сброс памяти режима БАЗ возможен только при выполнении условий:

· снятие первопричин, вызвавших режим БАЗ;

· с момента появления сигнала прошло не менее 48 с. (данное условие не действует, если все стержни СУЗ вошли в АЗ до НК (стержни УСП - до ВК));

· ключ съема БАЗ переведен в положение "Съем БАЗ".

10.11.2 Режим АЗ-5

В режиме АЗ-5 СУЗ обеспечивает заглушение реактора введением в активную зону всех стержней. Стержни БАЗ вводятся с ВК до НК за время £ 7 с.

Режим АЗ-5 формируется при:

· переводе ключа АЗ-5 в положение "АЗ-5";

· поступлении сигнала АЗ-5 из схем технологической автоматики;

· формировании режима БАЗ;

· неисполнении режимов аварийного снижения мощности АЗ-1, АЗ-2, УСМ (формируется сигнал АЗ-Т2).

· срабатывании "силовой блокировки" во время "режима ПК".

Сброс памяти режима АЗ-5 возможен при выполнении условий:

· нет первопричин, вызвавших формирование режима АЗ-5;

· с момента появления сигнала прошло не менее 40 с. (условие не действует, если все стержни СУЗ вошли в АЗ до НК (стержни УСП - до ВК));

· ключ съема АЗ-5 переведен в положение "Съем АЗ-5".

10.11.3 Аварийный останов реактора обесточением муфт сервоприводов

В режиме "КОМ" обеспечивается заглушение реактора введением в зону под действием силы тяжести всех стержней СУЗ, кроме стержней УСП. При этом стержни БАЗ вводятся в активную зону в режиме "БАЗ".

10.11.4 Режим АЗ-2

СУЗ обеспечивает аварийное управляемое снижение мощности реактора до уровня 50 % Nном с помощью включенного регулятора.

Режим АЗ-2 формируется при поступлении сигнала первопричины АЗ-2 из схем технологической автоматики в диапазоне мощности от 105 до 50 % Nном.

10.11.5 Режим АЗ-1

СУЗ обеспечивает управляемое аварийное снижение мощности реактора до уровня 60 % Nном с помощью включенного регулятора.

Режим АЗ-1 формируется при поступлении сигнала первопричины из схем технологической автоматики в диапазоне мощности от 105 до 60 % Nном.

10.11.6 Управляемое аварийное снижение мощности реактора

В режимах АЗ-1, АЗ-2, УСМ СУЗ обеспечивает автоматическое формирование сигнала "Режим ПК". В режиме ПК дополнительно к стержням включенного регулятора подключаются только на ввод в зону стержни ПК-АЗ (ЛАЗ). В режиме ПК блокируется отключение каналов регулирования по максимальным разбалансам в измерительных каналах.

10.11.7 Подавление локальных всплесков мощности

В режиме "ЛАЗ", до исчезновения сигнала первопричины, СУЗ обеспечивает с помощью включенного регулятора управляемое снижение мощности реактора с рабочей скоростью и одновременный ввод в активную зону стержней ЛАЗ в той зоне, где было зафиксировано превышение мощности, вызвавшее режим ЛАЗ. В аврийной зоне ЛАР-ЛАЗ блокируется извлечение стержня ЛАР в автоматическом режиме.

Режим ЛАЗ формируется при наличии в любой зоне двух аварийных сигналов от измерительных каналов ЛАЗ.

10.11.8 Динамические характеристики каналов формирования аварийных защит

СУЗ обеспечивает следующие динамические характеристики в каналах формирования аварийных защит:

· задержка формирования исполнительного сигнала БАЗ (АЗ-5) при повороте ключа БАЗ (нажатии кнопки АЗ-5) - не более 0,1 с. от момента поворота ключа (нажатия кнопки АЗ-5) до начала движения стержней;

· задержка формирования исполнительного сигнала БАЗ (АЗ-5) при аварийном превышении мощности реактора (АЗМ) - не более 0,1 с. от момента скачкообразного увеличения входного тока в каналах защиты с приборами УЗМ до начала движения стержней;

· задержка формирования исполнительного сигнала БАЗ (АЗ-5) при росте мощности реактора с аварийной скоростью с периодом Т = 20 с. (АЗС) - не более 0,6 с. от момента увеличения входного тока с указанным периодом в каналах защиты с приборами УЗС (на входе логарифмического усилителя) до начала движения стержней.

Примечание: Началом движения стержней считается момент достижения напряжения на электромагнитной муфте СП значения (7±1) В.

10.12 Допустимые эксплуатационные пределы

Технические характеристики должны сохраняться при колебаниях напряжения первичного питания от -15 до +10 % от номинального и частоте (50±1) Гц для электронных приборов и логической части. Перерыв питания для электронных приборов недопустим.

Приложение 1

Функциональное назначение ТЭЗ

ТЭЗ Назначение
Л.1 Формирование сигнала блокировки измерительного канала 1(2,3)АР.
Л.2 Контроль измерительной части 1(2,3)АР.
Л.3 Контроль исполнительной части 1(2,3)АР.
Л.4 Контроль готовности и включение 1(2,3)АР.
Л.5а Формирование сигналов управления стержнями 1(2)АР, включение слежения 1(2)АР.
Л.6 Формирование сигналов управления стержнями ПК-АЗ.
Л.9 Формирование сигналов набора режимов АЗ и стержней АЗ на ВК.
Л.10 Формирование сигналов ускоренного снижения уставки 1,2,4,5 ЗдМ и АЗ-1,2,УСМ.
Л.11 Формирование сигнала "Режим ПК".
Л.12 Обработка команд АЗ-5 и ПК.
Л.13 Обработка команд ручного управления стержнями.
Л.14 Управление стержнями.
Л.15 Набор стержня в функциональную группу.
Л.15а Набор стержня в функциональную группу.
Л.16 Контроль набора функциональных групп стержней в секторе.
Л.17 Формирование сигналов неисправности схемы контроля набора.
Л.18 Формирование сигналов АЗС.
Л.19 Формирование сигналов АЗММ.
Л.20 Формирование сигналов АЗСР.
Л.21 Формирование сигналов АЗМ.
Л.22 Формирование сигнала АЗ-5, ПС БИК.
Л.22а Запоминание сигнала АЗ-5.
Л.23 Преобразование сигналов по схеме "2 из 3-х".
Л.24 Ограничение набора стержней и ручное управление.
Л.25 Контроль логических цепей и разъемов логики.
Л.26 Формирование сигналов управления задатчиками 1,2,4,5 ЗдМ мощности с рабочей скоростью.
Л.27 Формирование сигналов зоны ЛАР, сигналов управления стержнями ЛАР.
Л.28 Формирование сигналов "Готовность ЛАР", "Разрешение автоподстройки 4,5 ЗдМ", включение ЛАР.
Л.29 Формирование сигналов автоподстройки 4,5 ЗдМ, сигнала неисправности цепей 4,5 ЗдМ.
Л.30 Формирование сигналов зоны ЛАЗ, команд управления стержнями ЛАЗ.
Л.31 Формирование аварийных сигналов ЛАЗ, сигнала "ЛАЗ".
Л.32 Управление задатчиками ЛАЗ (6,7 ЗдМ) с рабочей, аварийной скоростью.
Л.33 Формирование предупредительных сигналов ЛАЗ, сигнала "Все АР отключены".
В.1 ТЭЗ входных сигналов 1(2,3)АР.
В.2 Согласование входов.
D ТЭЗ релейный.
М ТЭЗ релейный.
Р ТЭЗ релейный.
К ТЭЗ контрольный.
С ТЭЗ сигнальный.
БАЗ Формирование сигналов БАЗ.
КМ Контроль каналов БАЗ "2 из 3-х".

Приложение 2

Физические основы работы электродвигателей постоянного тока

ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ - это машины вращательного типа, преобразующие либо механическую энергию в электрическую (генераторы), либо электрическую в механическую (двигатели).

Действие генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в замкнутом витке провода, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила (ЭДС). ЭДС численно равна работе, совершаемой стороннми силами при перемещении по проводнику еденичного положительного заряда из точки 1 в точку 2. Работа производится за счет энергии, затрачиваемой в источнике. В генераторе работа сторонних сил совершается за счет механической энергии, затрачиваемой на вращение ротора.

Действие электродвигателей основано на том, что, на провод с током, помещенный в поперечное магнитное поле, действует сила F (см. рис. 1). Направление силы F можно определить по "правилу левой руки". Если левую руку расположить так, что силовые линии магнитного поля будут входить в ладонь, а пальцы указывают направление тока в проводнике, то большой палец укажет направление силы, действующей на проводник.

основные технические характеристики суз - student2.ru

Создание силы, действующей на проводник

Существует два условия, которые необходимо выполнить для создания силы, действующей на проводник:

1. По проводнику должен протекать электрический ток

2. Проводник должен быть помещен в магнитное поле

При выполнении этих условий появляется сила, которая пытается двигать проводник в направлении перпендикулярном направлению магнитного поля (см. рис. 1). Это основной принцип, положенный в основу работы всех двигателей постоянного тока.

Принцип работы

Каждый токонесущий проводник имеет магнитное поле вокруг себя. Направление этого поля может быть найдено, используя "правило правой руки" для проводника с электрическим током.

основные технические характеристики суз - student2.ru Когда большой палец правой руки указывает в направлении движения тока, то пальцы указывают направление магнитного поля, создаваемого этим проводником (см. рис. 2).

Если проводник с током поместить в магнитное поле, то комбинированное поле будет иметь вид, как показано на рисунке 3. Направление тока в проводнике показывается "+" или "•". "+" показывает, что ток идет от нас, т.е. от читателя в страницу (символизирует оперенный конец стрелы). "•" показывает, что ток направлен к нам, т.е. со страницы в нашу сторону (символизирует острие стрелы, летящей навстречу).

основные технические характеристики суз - student2.ru

Принцип действия электродвигателя иллюстрирует рис. 3. На рис. 3,а провод с током, направленным от читателя, перпендикулярен магнитному полю, существующему между магнитными полюсами N и S. Магнитный поток вокруг провода, создаваемый его током, направлен по часовой стрелке (правило правой руки). Ниже проводника магнитное поле, созданное проводником, противоположно главному полю и поэтому противостоит ему. Выше проводника поле, созданное проводником, имеет то же направление, что и основное магнитное поле и поэтому помогает ему. В результате ниже проводника поле ослаблено или плотность магнитного потока уменьшена, а выше проводника магнитное поле усилено или плотность магнитного потока увеличена. Таким образом, создается сила, что движет проводник в направлении ослабленного поля. Можно представить, что магнитные силовые линии, подобно упругим нитям, стремящимся сократиться, действуют на провод с силой F, направленной вниз.

Когда ток в проводе направлен так, как показано точкой на рис. 3,б, магнитное поле усиливается под проводом и ослабляется над ним, и сила F, действующая на провод, направлена вверх.

На рис. 3,в изображен простой виток провода, расположенный параллельно оси полюсов. В этом случае возникает вращающий момент 2Fd, стремящийся повернуть виток против часовой стрелки. Чтобы такое вращение поддерживалось, направление тока в витке должно измениться на обратное, когда последний перейдет через вертикальное положение. Для этого необходим коллектор (см. рис. 4), изменяющий направление тока после каждой половины оборота.

основные технические характеристики суз - student2.ru

Сила, которая действует на проводник якоря двигателя, создается суммарным действием магнитных полей обмоток возбуждения и якоря. Величина силы действия на проводник с током прямо пропорциональна величине главного магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения, и величине магнитного поля, создаваемого проводником с током. Сила поля вокруг каждого проводника с током зависит от величины тока, протекающего по нему. Поэтому момент, создаваемый двигателем, может быть определен, используя следующую формулу

М = КФIя

где

М - момент, кг-м

К- константа, зависящая от размеров двигателя

Ф- магнитный поток обмотки возбуждения, прямо пропорциональный току

Iя- ток якоря

Явление генератора в двигателе

Генераторные явления происходят в каждом двигателе. Когда проводник пересекает магнитные силовые линии, электродвижущая сила индуктируется в этом проводнике.

Ток, в начале разворота якоря, будет иметь направление, обусловленное приложенным напряжением от источника постоянного тока. С началом вращения якоря проводники начинают пересекать магнитные силовые линии. Электродвижущая сила, индуктируемая в обмотке якоря создает в нем ток, имеющий обратное направление току, вызванному источником питания. Э.Д.С., индуктируемая в результате работы электродвигателя, носит название противоэлектродвижущей силы. Противо ЭДС создает сопротивление вращению ротора двигателя. Это явление используется для подтармаживания двигателя сервопривода СУЗ, например, в конце пути перемещения стержня СУЗ. Для этого схема управления СП замыкает якорную цепь, а на обмотку возбуждения подается пониженое напряжение или не подается, в этом случае используется остаточное магнитное поле в обмотке возбуждения.

Так как противоэлектродвижущая сила создается в результате пересечения силовых линий магнитного поля обмоткой якоря, то величина ее будет зависеть от величины напряженности магнитного поля обмотки возбуждения и скорости вращения якоря.

Епр.ЭДС = КФN

где:

Е пр.Э.Д.С- индукитруемая Э.Д.С

К -константа

Ф - величина магнитного потока обмотки возбуждения

N - скорость вращения якоря

Противоэлектродвижущая сила противостоит приложенному напряжению и стремится снизить ток в якоре. Результирующее напряжение, действующее в якоре двигателя, равняется приложенному напряжению минус противо Э.Д.С. Ток в якоре может быть определен, используя закон Ома.

Приложение 3

Некоторые сведения из основ электроники

Полупроводниковые материалы

Полупроводник – это материал, который проводит электричество лучше, чем такой диэлектрик, как каучук, но не так хорошо, как хороший проводник, например медь. В отличие от металлов, электропроводность полупроводников с повышением температуры возрастает. К наилучшим полупроводниковым материалам относятся кремний (Si) и германий (Ge); в числе других можно назвать соединения галлия (Ga), мышьяка (As), фосфора (P) и индия (In). Кремний находит широкое применение в транзисторах, выпрямителях и интегральных схемах. Арсенид галлия (GaAs) обычно используют в СВЧ и оптоэлектронных приборах, а также в интегральных схемах

Полупроводник представляет собой, по существу, диэлектрик, пока в него не введено малое и тщательно дозированное количество некоторого подходящего материала. Например, такой материал, как фосфор, делает кремний проводящим, добавляя в него избыточные электроны (т.е. действуя как «донор»). Кремний, легированный подобным образом, становится кремнием n-типа (negativ — "отрицательный"). Легирование таким материалом, как бор, превращает кремний в материал p-типа (positiv — «положительный»): бор (акцептор) отбирает у кремния часть электронов, создавая в нем "дырки", которые могут заполняться электронами расположенных поблизости атомов и повышать тем самым проводимость легируемого материала. (Потоки электронов в одном направлении и дырок в противоположном образуют ток.) Или другими словами, взаимодействие электронных оболочек двух соседних атомов в первом случае создает свободный (слабосвязанный с ядром) электрон, а во втором – "дырку" (систему, в которой не хватает одного электрона для устойчивого состояния). Электроны и "дырки", обеспечивающие таким образом проводимость, называются носителями заряда. Следует помнить, что пары атомов, образующих "дырки" и электроны, жестко связны с кристаллической решеткой.

P-n-Переходы

Твердотельные электронные приборы представляют собой, как правило, многослойную структуру (сэндвич), одна часть которой выполнена из полупроводника p-типа, а другая – из полупроводника n-типа. Пограничная область между материалами p-типа и n-типа называется p-n-переходом. Она образуется за счет диффузии свободных электронов из n-области в p-область. В результате оттока электронов из n-области она заряжается положительно, а p-область – отрицательно. Создается электрическое поле напряженностью Ep-n, останавливающее диффузию электронов. Таким образом, вблизи границы раздела электронной и дырочной областей полупроводника возникает область, состоящая из двух слоев противоположных по знаку неподвижных зарядов, которые образуют p-n-переход. Между p- и n-областями устанавливается потенциальный барьер.

основные технические характеристики суз - student2.ru

Если p-область p-n-перехода соединить с положительным выводом какого-либо источника электродвижущей силы (ЭДС), например батареи, а n-область – с отрицательным выводом, то электроны смогут диффундировать через переход, так как напряженность электрического поля, создаваемая источником ЭДС направлена в противоположную сторону и уменьшает Ep-n. В результате из p-области в направлении n-области потечет существенный ток (за направление тока условно принято направление перемещения положительных зарядов). В таком случае говорят, что переход смещен в прямом направлении. При обратном смещении, когда описанные выше подсоединения имеют противоположную полярность, от области n-типа к области p-типа потечет лишь предельно малый обратный ток, так как направление напряженности поля от ЭДС будет совпадать с Ep-n, и потенциальный барьер p-n-перехода увеличится.

Диоды с p-n-переходом

Диоды – это устройства, которые проводят электрический ток только в одном направлении. Следовательно, p-n-переходы идеально подходят для их использования в диодных выпрямителях, преобразующих переменный ток в постоянный.

Когда напряжение обратного смещения на диоде с p-n-переходом увеличивается до критического значения, называемого напряжением пробоя, электрическое поле в области перехода создает электроны и дырки в результате соударений носителей заряда, обладающих высокой энергией, с атомами полупроводников. В ходе этого процесса, называемого ионизацией, образуется «лавина» новых носителей, вследствие чего обратный ток при напряжении пробоя существенно возрастает.

Диодные выпрямители обычно работают при обратных напряжениях ниже напряжения пробоя. Однако резкое и значительное нарастание обратного тока, происходящее при достижении напряжения пробоя, можно использовать для стабилизации напряжения или для фиксации опорного уровня напряжения. Диоды, предназначенные для таких применений, называются полупроводниковыми стабилитронами.

основные технические характеристики суз - student2.ru Схематическое устройство и условное графическое обозначение полупроводникового диода показаны на рисунке. На схемах диоды обозначают в виде треугольника и короткой черточки. Треугольник символизирует анод, а черточка – катод. Вершина треугольника обращена к черточке и указывает направление большей проводимости.

Диод представляет собой небольшую пластинку германия или кремния, одна область (часть объема) которой обладает электропроводимостью p-типа, то есть «дырочной», другая — электропроводимостью n-типа, то есть электронной. Область p-типа исходного полупроводника такого прибора является анодом (положительным электродом), а область n-типа — катодом (отрицательным электродом) диода. Направлением прямого тока является направление от p-области к n-области.

основные технические характеристики суз - student2.ru Принцип работы диода иллюстрируют схемы, приведенные на рисунке.

Если к диоду VD через лампу накаливания HL подключить батарею GB так, чтобы вывод положительного полюса батареи был соединен с анодом, а вывод отрицательного полюса с катодом диода (рис а), тогда в образовавшейся электрической цепи появится ток, о чем будет сигнализировать включившаяся лампа HL. Максимальное значение этого тока зависит от сопротивления p-n перехода диода и поданного на него постоянного напряжения. Такое состояние диода называют открытым, ток, текущий через него,— прямым током Iпр, а поданное на него напряжение, благодаря которому диод оказался в открытом состоянии,— прямым напряжением Uпр.

Если полюсы батареи GB поменять местами, как показано на рис. б, то лампа HL не включится, так как в этом случае диод находится в закрытом состоянии и оказывает току в цепи большое сопротивление. Небольшой ток через p-n переход диода в обратном направлении все же пойдет, но по сравнению с прямым током будет столь незначительным, что нить накала лампы даже не среагирует. Такой ток называют обратым током Iобр, а напряжение, создающее его,— обратным напряжением Uобр.

Фотоэлементы

Фотоэлементами называют фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы и другие светочувствительные приборы, используемые в электронной автоматике в качестве датчиков устройств, реагирующих, например, на изменение интенсивности освещения.

основные технические характеристики суз - student2.ru Фотодиод по своему устройству напоминает плоскостной диод (рис. а). На пластинку кремния электропроводимостью n-типа наплавляют тонкий слой бора, обладающего электропроводимостью p-типа. Атомы бора проникают в пластинку кремния и создают в ней зону p-типа. В результате в пластинке кремния возникает p-n переход. Сверху слой бора покрыт тончайшей, почти прозрачной пленкой металла, являющейся его контактом. Снизу на пластинку кремния нанесен сравнительно толстый контактный слой металла.

Пока фотодиод не освещен, никакого тока во внешней цепи, подключенной к нему, нет или он ничтожно мал. При освещении фотодиода свет проникает сквозь прозрачную пленку в толщу пластинки кремния и, воздействуя на p-n переход, возбуждает в нем взаимный обмен электрических зарядов между зонами p- и n-типов. В результате верхний электрод прибора заряжается положительно, а нижний отрицательно. И

Наши рекомендации