超导回旋加速器 输运线磁体电源技术要求及试验方法DB34／T 3568-2019.pdf

ICS 27.120.99 F 91 DB34 安徽省地方标准 DB 34/T 35682019 超导回旋加速器 输运线磁体电源技术要求及试验方法 Superconducting cyclotron Technical requirements and test methods for the magnet power supply of beam line 文稿版次选择 2019-12-25发布 2020-01-25实施安徽省市场监督管理局 发布 DB34/T 35682019 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由合肥中科离子医学技术装备有限公司提出。本标准由安徽省超导回旋加速器标准化技术委员会归口。本标准起草单位：合肥中科离子医学技术装备有限公司、安徽省质量和标准化研究院、中国科学院等离子体物理研究所。本标准主要起草人：郑金星、宋云涛、黄迪西、王成、陈洁鹤、刘海洋、沈俊松、韩曼芬、张午权、李由、马林森。DB34/T 35682019 1 超导回旋加速器 输运线磁体电源技术要求及试验方法 1 范围 本标准规定了超导回旋加速器输运线磁体电源的使用条件、技术要求和试验方法。本标准适用于超导回旋加速器输运线磁体电源（以下简称电源）。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 4793.1-2007 测量、控制和实验室用电气设备的安全要求 第1部分：通用要求 SJ/T 1670-2001 电子电源术语及定义 3 术语和定义 SJ/T 1670-2001 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了 SJ/T 1670-2001 中的某些术语和定义。3.1 输运线磁体 beam line magnet 由一系列不连续的电磁铁元件组成，实现将从加速器主机引出束流聚焦、偏转、校正到输出端的束流传输磁体系统。3.2 输运线磁体电源 beam line magnet power supply 向输运线电磁铁提供励磁电流的直流源。3.3 稳流精度 stabilized current precision 交流源电压在规定范围内变化，输出电流在输出范围内保持稳定时的稳定程度。3.4 温度效应(温度系数)temperature effect 电源的稳定输出量随环境温度改变的一种稳态变化，通常用温度系数来表示。SJ/T 1670-2001，定义2.50 3.5 DB34/T 35682019 2 稳定性 stability 在所有影响量保持不变时，电源在规定的预热时间之后的一段指定时间内，其稳定输出量的最大变化,通常用稳定度来表示。3.6 纹波 ripple 周期和随机偏移(PARD)的周期部分。通常是指输入电源频率与/或内部开关频率产生的有关的谐波。SJ/T 1670-2001，定义3.23.1 3.7 绝缘试验电压 insulation test voltage 施加于规定点之间，并能维持一规定持续时间而不发生击穿或飞弧情况的交流或直流电压。SJ/T 1670-2001，定义2.39 4 使用条件 4.1 环境条件 4.1.1 设备运行期间周围环境温度应为 1035。4.1.2 相对湿度应为 5070。4.1.3 设备安装使用地点应无强烈振动和冲击，无强电磁干扰。4.1.4 设备安装地点应无爆炸危险介质，周围介质应不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介 质。4.2 电气条件 4.2.1 交流输入频率范围应为（11）50 Hz。4.2.2 交流输入电压波动范围应为（110）380 V。4.2.3 交流输入电压不对称度应不超过 5。4.2.4 交流输入电压应为正弦波，在非正弦含量应不超过额定值 10。5 技术要求 电源按技术要求不同分为 A、B 两类，见表1。6 试验方法 6.1 一般要求 6.1.1 电源在通电之前，应与周围空气的温度和湿度平衡。6.1.2 电源在通电后，应预热 2 h 后进行性能试验。6.1.3 试验过程中，电源应在额定交流电压和额定输出功率状态(除特殊要求外)工作。6.1.4 在检验误差极限时，原则上要求测量仪表产生的误差不超过受试仪器产生误差的 10。DB34/T 35682019 3 6.1.5 试验设备应满足如下要求：a)负载装置，应使用可调阻性负载；b)电流互感器应满足:1)一次额定电流应在电源额定电流的 100130；2)电流精度比电源的电流精度高一个数量级；3)温度系数比电源的温度系数高一个数量级。c)电流表，保证其测量精度和稳定度比被测电源相应指标至少高一个数量级；d)电压表，保证其测量精度和稳定度比被测电源相应指标至少高一个数量级。表1 电源的技术要求 序号 项目 类别及要求 A B 01 稳流精度 110-5 110-4 02 温度系数，/110-5 110-4 03 输出电流8h稳定度 210-5 210-4 04 纹波系数 210-5 210-4 05 输出电流调节范围 由企业产品设计文件给出 06 额定输出电压，V 由企业产品设计文件给出 07 效率 由企业产品设计文件给出 08 噪音，dB 60 dB 09 不连续控制分辨力 510-3 10 绝缘试验电压 由企业产品设计文件按 GB 4793.1 给出 11 保护功能 开路保护 输出开路时自行保护 短路保护 输出短路时自行保护 6.2 稳流精度试验 6.2.1 试验设备 试验用设备包括但不限于：a)调压装置；b)和被测电源装置对应的电磁铁；c)负载装置；d)电流互感器；e)电流表；f)电压表。6.2.2 试验步骤 6.2.2.1 按图 1 连接试验线路，设置输出电流，按规定的时间预热后，记录输出电流初始值 I0。DB34/T 35682019 4 图1 稳流精度试验 6.2.2.2 调节源电压，使其由额定值向高端变化，记录输出电流读数 I1；然后反方向改变源电压至低端，记录电流读数 I2，每次测量在 1 分钟内完成。6.2.2.3 由式（1）和式（2）计算稳流精度，取两组计算中的最大值作为稳流精度。测试数据经计算应满足表 1的要求。-=01out1nomIII.（1）-=02out2nomIII.（2）式中：out1 电源的稳流精度 1；out2 电源的稳流精度 2；I0 电流初始值，单位为安培（A）；I1 输出电流读数 1，单位为安培（A）；I2 输出电流读数 2，单位为安培（A）；Inom 输出电流额定值，单位为安培（A）。6.3 温度系数试验 6.3.1 试验设备 试验设备包括但不限于：a)恒温箱：应能在所要求的温度范围内连续可调，误差不超过 1，温箱容积应少为受试设备的 3 倍；b)和被测电源装置对应的电磁铁；c)电流互感器；d)电流表。6.3.2 试验步骤 6.3.2.1 按图 2 连接试验线路，待测电源应置于恒温箱内，其他试验设备应置于恒温箱外。DB34/T 35682019 5 图2 温度系数试验 6.3.2.2 电源在温度 t0为（201）(或为室温值)的恒温箱内，经规定的通电预热时间后，测量其输出电流的初始值 I0。6.3.2.3 调节恒温箱温度至电源要求使用温度的上限值 tH(35)，在此温度下恒温 4 h 后测量电源的输出电流值为 IH。6.3.2.4 调节恒温箱温度至电源要求使用温度的下限值 tL(10)，在此温度下恒温 4 h 后测量电源的输出电流值为 IL。6.3.2.5 分别按式（3）和式（4）计算温度系数，取两组计算中的最大值作为温度系数。其测试数据经计算应满足表 1 的要求。-1-0Ht10H0IIItt.（3）1=0Lt200LI-IIt-t.（4）式中：t0 电源初始环境温度，单位为摄氏度()；tH 电源要求环境温度的上限值，单位为摄氏度()；tL 电源要求环境温度的下限值，单位为摄氏度()；I0 电源在温度 t0 时稳定后的电流初始值，单位为安培（A）；IH 电源在温度 tH 时稳定后的电源的输出流值，单位为安培（A）；IL 电源在温度 tL 时稳定后的电源的输出流值，单位为安培（A）；t1 电源的温度系数 1，以/表示；t2 电源的温度系数 2，以/表示。6.4 稳定度试验 6.4.1 试验设备 试验设备包括但不限于：a)和被测电源装置对应的电磁铁；b)负载装置；c)电流互感器；d)电流表；6.4.2 试验步骤 DB34/T 35682019 6 6.4.2.1 按图 2 连接试验线路。6.4.2.2 设置输出电流为额定值，电源按规定的时间预热后，记录被测电流的初始测量 I0,同时记录室温值 t0。6.4.2.3 当使用电流表测量时，应每隔 0.5 h（8 h 以内）以上测量一次，并记录其读数和室温，直至规定的测量时间止。6.4.2.4 分析测量数据，找出电流测量值中的 Imax及 Imin，按式（5）计算输出电流 8 h 稳定度；找出室温值中的 tmax及 tmin，按式（6）计算输出电流8 h 稳定度S。其测试数据经计算应满足表 1的要求。-=max min0III.（5）=-S max min tt t.（6）式中：I0 输出电流初始测量值，单位为安培（A）；Imax 输出电流测量值中的最大值，单位为安培（A）；Imin 输出电流测量值中的最大值，单位为安培（A）；t0 电源工作环境温度的初始值，单位为摄氏度()；tmax 电源 8 h工作环境温度的最大值，单位为摄氏度()；tmin 电源 8 h工作环境温度的最小值，单位为摄氏度()；t 电源的温度系数，以/表示；输出电流 8 h稳定度；S 经温度系数修正后输出电流 8 h稳定度。6.5 纹波系数试验 6.5.1 试验设备 试验设备包括但不限于：a)和被测电源装置对应的电磁铁；b)电流互感器；c)电流表；d)示波器或高频交流毫伏表，灵敏度应不小于 10 mV/div，频带宽度应不小于 200 MHz。6.5.2 试验步骤 6.5.2.1 按图 3 连接试验线路，测量线应尽量短，接地应良好。图3 纹波系数试验 DB34/T 35682019 7 6.5.2.2 设置输出电流为额定值，电源按规定的时间预热后，使用示波器对采集的电压纹波波形进行傅里叶分析，分别记录各频率 fi及对应的电压纹波有效值 ui。6.5.2.3 分析测量数据，按公式（7）计算出被测电源的输出电流纹波有效值 Irms，按公式（8）计算输出电流纹波系数。其测试数据经计算应满足表 1 的要求。212iirmsiuILf.（7）2rmsnomII.（8）式中：fi 电压纹波波形傅里叶分析后各纹波频率，单位为赫兹（Hz）；ui 电压纹波波形傅里叶分析后纹波频率 fi对应电压纹波有效值，单位为伏特（V）；L 被测电源装置对应的电磁铁的电感值，单位为亨特（H）；Irms 输出电流纹波有效值，单位为安培（A）；Inom 输出电流额定值，单位为安培（A）；输出电流纹波系数。6.6 额定输出电压的试验 6.6.1 试验设备 试验用设备包括但不限于：a)调压装置；b)和被测电源装置对应的电磁铁；c)负载装置；d)电流互感器；e)电流表；f)电压表。6.6.2 试验步骤 6.6.2.1 按图 4 连接试验线路。图4 额定输出电压试验 6.6.2.2 调节源电压为额定值，设置输出为额定电流，调节负载装置使输出额定负载状态下工作，按规定的时间预热后记录输出电压值 V0；调节源电压使其由额定值向高端变化，记录输出电压值 V1；然后DB34/T 35682019 8 反方向改变源电压至低端，记录输出电压值 V2，每次测量在 1 min 内完成。测量输出电压值应符合表 1的要求。6.7 效率试验 6.7.1 试验设备 试验设备包括但不限于：a)调压装置；b)和被测电源装置对应的电磁铁；c)负载装置；d)电流互感器；e)电流表；f)电压表；g)瓦特表。6.7.2 试验步骤 6.7.2.1 按图 5 连接试验线路。图5 效率测试图 6.7.2.2 设置输出电流为额定值，测量记录输出电压（U）、输出电流（I）及输入有功功率（P）。6.7.2.3 按公式（9）计算效率（），其测试数据经计算应满足表 1 的要求。UIP.（9）式中：I 输出电流值，单位为安培（A）；U 输出电压值，单位为伏特（V）；P 输入有功功率，单位为瓦特（W）；电源效率。6.8 噪音试验 6.8.1 试验环境要求 6.8.1.1 室内环境声级不大于 40 dB。除了门和地面外，在离电源 3 m 内不应有反射面存在。6.8.1.2 电源放置所依靠的任何接触面均应垫有 2.5 cm厚的泡沫橡胶板。DB34/T 35682019 9 6.8.2 试验条件 6.8.2.1 交流输入电压为额定值，电源输出电流置于额定值。6.8.2.2 单路、多路输出电源均应在满载条件下进行测量。6.8.3 试验步骤 按图4 连接试验线路，在离地面高度 1 m1.5 m，距离电源表面 1 m 的不同方向依次进行测量(共五次测量），以 5 次测量结果中的最大值作为满载时的噪声值。其测试数据经计算应满足表1 的要求。6.9 不连续控制分辨力试验 调节电源控制器，用电流表测量由电源控制调节器可以提供的可重现最小增量与满量程值之比。6.10 绝缘试验电压试验 6.10.1 电源的绝缘试验电压试验应按 GB 4793.1-2007 关于防电击中基本绝缘的有关规定执行。6.10.2 在电源输入端和机壳之间加试验电压值，1 min内不应出现击穿和飞弧现象。6.10.3 试验电压的类型和数值由产品的企业标准等技术文件按 GB 4793.1-2007 中表9 的规定执行。6.11 保护功能试验 当输出开路或短路时，应自动进入保护状态，并发出故障信号。故障消除后，应能自动恢复工作。_