BADANIA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH W PROCESIE ICH WYTWARZANIA I EKSPLOATACJI

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "BADANIA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH W PROCESIE ICH WYTWARZANIA I EKSPLOATACJI"

Włodzimierz Rogowski
8 lat temu
Przeglądów:

1 INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI Janusz KOZAK BADANIA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH W PROCESIE ICH WYTWARZANIA I EKSPLOATACJI Prace Instytutu Elektrotechniki zeszyt 265, 2014

2 SPIS TRE CI STRESZCZENIE... 9 WYKAZ OZNACZE I SKRÓTÓW WPROWADZENIE Cel i teza pracy Zakres pracy Podstawowe poj cia nadprzewodnictwa NADPRZEWODNIKOWE PRZEWODY NAWOJOWE Przewody nadprzewodnikowe LTS Ta my nadprzewodnikowe HTS CH ODZENIE ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH Ciecze kriogeniczne Ch odzenie bezpo rednie cieczami kriogenicznymi Ch odzenie w k pieli ciek ego azotu Ch odzenie kontaktowe BUDOWA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH Przepusty pr dowe Kriostat Uzwojenia nadprzewodnikowe Nagrzewanie uzwoje wskutek quenchu Detekcja quenchu elektromagnesu i uk ady wyprowadzania energii Zabezpieczenie elektromagnesów po czonych szeregowo ZASTOSOWANIE ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH Elektromagnes nadprzewodnikowy z ciep ym otworem Elektromagnesy nadprzewodnikowe do separacji magnetycznej Elektromagnesy nadprzewodnikowe do magazynowania energii SMES Elektromagnesy nadprzewodnikowe akceleratorów Elektromagnesy nadprzewodnikowe do grzania indukcyjnego Elektromagnesy nadprzewodnikowe w NMR i MRI POMIARY I TESTY ELEKTROMAGNESÓW ZBUDOWANYCH Z NADPRZEWODNIKA NISKOTEMPERATUROWEGO Urz dzenia i aparatura do przeprowadzenia testów Pomiary obwodów w elektromagnesie Pomiary izolacji uzwoje elektromagnesów Metody i procedury testowania elektromagnesów Test zabezpiecze elektromagnesu Test i trening elektromagnesu Analiza sygna ów podczas quenchu Lokalizacja zwar w elektromagnesie nadprzewodnikowym Pomiary rezystancji kontaktów diod zabezpieczaj cych Test ko cowy obwodów elektromagnesu przed instalacj w tunelu LHC BADANIA I MONITOROWANIE PRACY ZAINSTALOWANYCH ELEKTROMAGNESÓW Pomiary ci g o ci obwodów i zabezpiecze zainstalowanych elektromagnesów Pomiary izolacji uzwoje zainstalowanych elektromagnesów Pomiary przepustów pr dowych... 93

.. 31 3.2 Ch odzenie bezpo rednie cieczami kriogenicznymi... 32 3.3 Ch odzenie w k pieli ciek ego azotu... 33 3.4 Ch odzenie kontaktowe... 34 4. BUDOWA ELEKTROMAGNESÓW NADPRZEWODNIKOWYCH... 37 4.

3 8. ELEKTROMAGNES ZBUDOWANY Z NADPRZEWODNIKA WYSOKOTEMPERATUROWEGO BSCCO Projekt elektromagnesu nadprzewodnikowego z ta my HTS Budowa elektromagnesu nadprzewodnikowego z ta my HTS Model elektromagnesu w programie FLUX 3D Rozk ad indukcji magnetycznej w elektromagnesie Wyznaczenie parametrów pracy elektromagnesu METODA TESTOWANIA ELEKTROMAGNESU Pomiary elektryczne elektromagnesu Test elektromagnesu w temperaturze kriogenicznej PROGRAM STERUJ CY URZ DZENIAMI WCHODZ CYMI W SK AD STANOWISKA TESTOWEGO Komunikacja z miernikami Sterowanie zasilaczem Rejestracja danych kart pomiarow Detekcja quenchu i rejestracja danych TESTY ELEKTROMAGNESU HTS Pomiar rezystancji izolacji Pomiar rezystancji uzwoje i wyprowadze napi ciowych Pomiar ci g o ci obwodu elektromagnesu Zabezpieczenie elektromagnesu nadprzewodnikowego Zabezpieczenie urz dze pomiarowych Stanowisko pomiarowe Ch odzenie elektromagnesu Test elektromagnesu w zakresie temperatur kriogenicznych PODSUMOWANIE LITERATURA 140

5 Wyznaczenie parametrów pracy elektromagnesu... 100 9. METODA TESTOWANIA ELEKTROMAGNESU... 101 9.1 Pomiary elektryczne elektromagnesu... 101 9.2 Test elektromagnesu w temperaturze kriogenicznej.

4 CONTENTS ABSTRACT... 9 LIST OF SYMBOLS AND ACRONYMS INTRODUCTION Aim and thesis Scope of work Basic concepts of superconductivity SUPERCONDUCTING WIRES LTS wires HTS tapes COOLING OF SUPERCONDUCTING MAGNETS Cryogenic liquids Direct cooling Liquid nitrogen bath cooling Contact cooling SUPERCONDUCTING MAGNETS Curent Leads Cryostat Superconducting windings Heating of the coil after a quench Quench detection and external safety circuits Protection of a string of magnets APPLICATIONS OF SUPERCONDUCTING MAGNETS A warm bore superconducting magnet Superconducting magnets for magnetic separation Superconducting magnetic energy storage SMES Superconducting magnets in accelerators Superconducting magnets for inductive heating NMR and MRI superconducting magnets TESTS OF SUPERCONDUCTING HTS MAGNETS MADE OF A LOW TEMPERATURE SUPERCONDUCTOR Testing devices and measurements equipment Measurements of magnet circuits Insulation measurements of magnets windings Testing methods and procedures for superconducting magnets Test of magnet protection system Test and training of superconducting magnets Quench analysis Faults localization in superconducting magnets Measurements of protection diodes contact resistances The final magnet circuits test prior to installation TESTING AND MONITORING OF INSTALLED SUPERCONDUCTING MAGNETS Continuity test of magnet and protection circuits of installed magnets Measurements of insulation on installed superconducting magnets windings Measurements of current leads... 93

4 Contact cooling... 34 4. SUPERCONDUCTING MAGNETS... 37 4.1 Curent Leads... 37 4.2 Cryostat... 41 4.3 Superconducting windings... 43 4.4 Heating of the coil after a quench... 52 4.

5 8. THE HTS SUPERCONDUCTING MAGNET MADE OF BSCCO Desing of the HTS superconducting magnet HTS superconducting magnet FLUX 3D model of the HTS superconducting magnet Magnetic flux distribution in the HTS superconducting magnet Determination of parameters of the HTS magnet TESTING METHOD FOR THE HTS MAGNET Electrical measurement of the HTS magnet A HTS magnet test at a cryogenics temperature SOFTWARE TO CONTROL DEVICES ON THE TEST STAND Communication with the measurements equipment Power supply control Data acquisition card Quench detection and data acquisition THE HTS MAGNET TEST Insulation measurements Measurements of windings resistances and voltage taps Continuity test of the HTS magnet Protection system of the HTS magnet Protection of measurement equipment Test stand Cooling of the HTS magnet Test of the HTS magnet over a wide range of cryogenic temperatures CONCLUSIONS REFERENCES

1 Electrical measurement of the HTS magnet... 101 9.2 A HTS magnet test at a cryogenics temperature... 102 10. SOFTWARE TO CONTROL DEVICES ON THE TEST STAND... 105 10.

Podobne dokumenty

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania 3 SPIS TREŚCI Przedmowa... 11 1. WPROWADZENIE... 13 1.1. Budowa rozjazdów kolejowych... 14 1.2. Napędy zwrotnicowe... 15 1.2.1. Napęd zwrotnicowy EEA-4... 18 1.2.2. Napęd zwrotnicowy EEA-5... 20 1.3. Współpraca