CERN AT-MEL-PM Rola i parametry diod półprzewodnikowych bocznikujących główne magnesy LHC Adam Drózd
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Rola i parametry diod półprzewodnikowych bocznikujących główne magnesy LHC
Adam Drózd
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Wprowadzenie:
► 3 mechanizmy zabezpieczające magnes przed skutkami quenchu.
► Elementy bocznikujące: by-pass diodes.► Dlaczego na każdy magnes przypada jedna dioda?
► Warunki pracy diody:– Dla obwodów dipolowych– Dla obwodów kwadrupolowych
► Budowa steku diodowego– Zmiany temperatur elementów składowych.
► Wspólne warunki pracy diod.► Podsumowanie
CE
RN
AT-M
EL-P
M
3 mechanizmy zabezpieczające.
1. Zastosowanie elementów bocznikujących magnesy, tzw. by-pass.2. Zastosowanie urządzeń podgrzewających magnesy (heater).3. Ekstrakcja energii do rezystorów.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Elementy bocznikujące – by-pass diodes.
► Wymagania:– Podczas normalnej pracy: Rby-pass>>Rmagnesu– Podczas quenchu: Rby-pass<<Rmagnesu– Prąd przewodzenia: 13kA– dI/dt = 80kA/s– Element pasywny
Te wymagania spełnia dioda półprzewodnikowa.
prąd
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Dlaczego na każdy magnes przypada jedna dioda?
► Wspólna dioda dla kilku magnesów bardzo ograniczyłaby ich ilość, ale pojawiają się wtedy inne problemy:
– dodatkowe linie zasilania montowane wzdłuż magnesów,
– dodatkowy typ magnesów,
– podgrzewanie kilku magnesów w przypadku quenchu.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Parametry pracy diody.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Warunki pracy diody (1)
► Parametry pracy diody (obwody dipolowe):– Prąd maksymalny I: 13 [kA]– Czas narastania do I0: ~0.5 [s]– Napięcie przewodzenia: >1.2 [V]– Napięcie zaporowe: >200 [V]– -dI/dt 110 [A/s]
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Warunki pracy diody (2)
► Parametry pracy diody (obwody kwadrupolowe):– Prąd maksymalny I: 13 [kA]– Czas narastania do I0: ~0.3 [s]– Napięcie przewodzenia: >0.6 [V]– Napięcie zaporowe: >200 [V]– -dI/dt 260 [A/s]
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Warunki pracy diody (3)
► Schemat elektryczny w przypadku ekstremalnym, gdy wszystkie grzałki zostały włączone i switche zostały otwarte.
– Najgorszy przypadek w obwodzie dipolowym: Uextr. ~ 2000 V– Najgorszy przypadek w obwodzie kwadrupolowym: Uextr. ~ 140 V
► Uextr.=I2Rd
► Uruchomienie wszystkich grzałek w sektorze jest wypadkiem, do którego nie wolno dopuścić.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Warunki pracy diody (4)
► Prąd w magnesie Im i prąd diody Id w skali czasu.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Budowa stosu diodowego dipolowego.
► Zdjęcie diody dipolowej i opis Złącza półksiężycowe
Linia zasilająca
Podkładki sprężynujące8 x Cu-Be
Radiator(heat sink)
DIODA
Radiator(heat sink)
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Budowa stosu diodowego kwadrupolowego.
Podkładki sprężynujące8 x Cu-Be
DIODA
DIODA
IzolatorRadiatory(heat sink)
Radiator(heat sink)
Radiator(heat sink)
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Temperatury struktury krzemowej diody i radiatora w stosie diodowym
Po 350[s] prąd spadł do ok. 800 [A]
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Gdzie montowany jest stos diodowy?
Diody poprzez nadprzewodzące linie zasilające podłączone są do początku i końca nadprzewodzącej cewki.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Gdzie montowany jest stos diodowy?
Uproszczony schemat połączenia diody i cewek nadprzewodzących, w przypadku magnesu dipolowego.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Wspólne warunki pracy diod
► Temperatura pracy: 1.8K – 450K► Odporność radiacyjna
► Czas życia diody: 20 lat w warunkach normalnych.
► W przypadku wyparowania płytki krzemowej diody, stos musi pracować w trybie zwarcia.
1000
2700
70
250
Dawka [Gy]
~2*1012
~3*1012
~0.35*1012
~1.5*1012
Strumień neutronów [n/cm2]
DS-dipole
DS-quadrupoles
Dipole
Kwadrupole
Diody
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Podsumowanie
► Wyprodukowanych zostało 2100 diód.► Jest 1250 stosów dipolowych i 400 stosów kwadrupolowych.► Obecnie produkowana jest partia diód potrzebnych na ewentualność
wymiany (ok. 150 sztuk)► Do zamontowania w magnesach pozostało ponad 40 stosów
dipolowych i więcej niż 27 stosów kwadrupolowych.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
Wygląd grzejników.
CE
RN
AT-M
EL-P
M
koniec
Koniec
Related Documents
