JPH01149408A - 超電導コイルの監視装置 - Google Patents

超電導コイルの監視装置

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JPH01149408A
JPH01149408A JP62307613A JP30761387A JPH01149408A JP H01149408 A JPH01149408 A JP H01149408A JP 62307613 A JP62307613 A JP 62307613A JP 30761387 A JP30761387 A JP 30761387A JP H01149408 A JPH01149408 A JP H01149408A
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JP
Japan
Prior art keywords
superconducting coil
circuit
output
signal
reference signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP62307613A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Matsukura
松倉 国男
Daisuke Ito
伊藤 大佐
Ikuo Tashiro
田代 育夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62307613A priority Critical patent/JPH01149408A/ja
Publication of JPH01149408A publication Critical patent/JPH01149408A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/001—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for superconducting apparatus, e.g. coils, lines, machines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、超電導コイルの監視装置ItK関するもので
、特に交流で励磁される超電導コイルのクエンチを高感
度で応答性良く検出できるようにした監視装置に関する
。
(従来の技術) 第3図は従来の監視装置の回路構成を示したものである
。第3図において、1は超電導コイルであシ、2のクラ
イオスタット中に液体ヘリウムと一緒に収納されている
。超電導コイル1の両端にはリード線3a、3bがそれ
ぞれ接続されており、しゃ断器4および開閉器5を介し
て交流電源6に接続されている。しゃ断器4は超電導コ
イルlを負荷とし、しゃ断器駆動回路7により制御され
る。
このしゃ断器駆動回路7は入力端に論理値で“1#の信
号が入力された時、動作を停止するように構成されてい
る。
それと同時に、超電導コイル1の両端にはリード線8a
、8bが接続されており、リード線8a。
8bの他端は分圧器9を介して絶縁増幅器100入力端
に接続されている。また超電導コイル1のリード憩3b
の途中には超電導コイル1に流れる電流を検出する電流
検出器が設けてあシ、この電流検出器11の出力は絶縁
増幅器120入力端に接続されている。そして、この絶
縁増幅器10゜12の出力はそれぞれ零クロス、コンパ
レータ13.14に入力される。零クロス、コンパレー
タ13,14はそれぞれ入力信号の正の半サイクルの間
矩形波状の信号■、■を出力するように構成されている
。零クロス、コンパレータ13の出力信号■は、基準信
号発生回路16の1方の入力端に接続されるとともに参
照信号発生回路15の1方の入力端に接続される。また
、零クロス、コンパレータ14の出力■は、基準信号発
生回路17の1方の入力端に接続されるとともに、参照
信号発生回路15の1方の入力端に接続される。
参照信号発生回路15はEX−OR(排他的論理和)な
信号が出力されるように構成されている。
基準信号発生回路16.17は、零クロス、コンパレー
タ13,14から信号が入力されると、パルス発振回路
181から出力されるクロックパルスを予め設定された
期間だけカウントし、このカウントしてbる・間出力を
出すように構成されている。そして基準信号発生回路1
6の出力と参照信号発生回路15の出力とは位相比較回
路19に入力され、1&基準信号発生回路17の出力と
参照信号発生回路15の出力とは位相比較回路2oに入
力されている。位相比較回路19,20は、EX−0几
な信号が出力されるように構成されている。位相比較回
路19の出力はOR回路21の一方の入力端に入力され
、位相比較回路20の出力は0几回蕗21の他方の入力
端に入力されさらにOR回路21の出力は、前記しゃ断
器駆動回路7の制御端に入力されている。
次に、上記のように構成された監視装置の動作を第4図
を参照しながら説明する。
まず、超電導コイル1が正常な超電導に保たれておシ、
この状態で開閉器5が投入され、またし中断器4が閉じ
ていて超電導コイル1に5oHzの交流電流が流れてい
るものとする。なお、このとき基準信号発生回路16.
17の時限は5m、sに設定されているものとする。
このように超電導コイル1に正常な交流電流が流れてい
るときには、しゃ断器駆動回路70制御端は第4図(a
)のΦの実線で示すように常に論理値で0#に保持され
ている。すなわち、第4図に示すように零クロス、コン
パレータ13の出力■と零クロス、コンパレータ14の
出力0との間には正確にV2の位相差が存在し、また参
照信号発生回路15からは■のように正確にπ/2幅、
つまシ5ms幅の出力信号が出される。基準信号発生回
路16の出力[F]は信号◎の立上がりから5mBの期
間と、信号◎の立ち下がシから5msの期間比され、ま
た基準信号発生回路17の出力◎は信号■の立ち上がり
から5msの期間と、信号0の立ち下がシから5msの
期間比される。したがって位相比較回路19.20の出
力は常に@O”に保たれる。位相比較回路19.20の
出力はOR回路21に入力されているので、しゃ断器駆
動回路7の制御端は常に@O”に保たれる。このため、
超電導コイル1には継続して交流電流が供給される。
ところで、上記のように超電導コイル1に交流電流を流
している状態で、何等かの原因で超電導コイル1が、ク
エンチすると、第5図に示すように超電導コイル1と直
列に抵抗孔が接続された状態と等価になる。仁のように
超電導コイルlのインピーダンスがインダクタンスと抵
抗とを合成したものKなると、超電導コイル1の両端電
圧と電流との間の位相差は必然的にV2以下となる。今
、電流の位相が第4図(a)■の破線で示すように進ん
で位相差がφ以下になったとすると、参照信号発生回路
15の出力の時間幅も第4図(a)の■の破線で示すよ
うK 5 ml以下となる。信号■の立ち上が〕から立
ち上がる基準信号発生回路16と、信号0の立ち上がシ
から立ち上がる基準信号発生回路17の出力は前述のよ
うに5msに設定されている。このため、位相比較回路
19.20から出力が出され、第4図(a)のΦで示す
ようにしゃ断器駆動回路7の制御端に“1″の信号が与
えられる。
このように制御端に1″の信号が与えられると、しゃ断
器駆動回路7は動作を停止する。このため、以後、しゃ
断器4は開く。したがって超電導コイル1への電流供給
が停止され、超電導コイル1の保護が実現される。
(発明が解決しようとする問題点) ところが、前述のような構成及び原理で動作する監視装
置では、超電導コイルIVc電流を供給している交流電
源6の周波数が第4図(b)■、■の破線で示すように
変動すると参照信号発生回路15の出力の時間幅も第4
図(b)■の破線で示すように5ms以下となる。した
がって、超電導コイル1がクエンチした時と同様に動作
する。上述した説明は交流電源6の周波数が高い方に変
動した例であるが、周波数が低い方に変動した場合も同
様に動作する。このように従来の監視装置では、交流電
源6の周波数変動に伴なう誤動作が問題となっていた。
上述したように従来方法では超電導コイルの励磁電源の
周波数が変動した場合もクエンチとじて動作するという
問題点があった。
又、電源事情の異なる地域で使用する場合、パルス発振
回路の周波数ないしは、基準発生回路の時間幅をそのつ
ど設定しなければならないという問題点があっ九。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、基準信号発
生回路へパルスを供給するパルス発振回路に超電導コイ
ルへ供給される電圧信号ないしは電流信号に同期したパ
ルスを発生させるフェーズ。
ロックド、ループ(PLL)を採用し、励磁電源の周波
数が変動しても信号を出力せず、前記電圧信号と電流信
号との位相差がφ以下となったときにのみ信号を出力す
ることが可能である。
(作用) 励磁電源の周波数変動に影響されないクエンチ感度及び
応答性の良い、しかも構成簡単な超電導コイルの監視装
置を提供することにある。
(実施例) 第1図は本発明の超電導監視装置の一実施例を示すもの
である。第1図において、1は超電導コイルであシ2の
クライオスタット中に液体ヘリウムと一緒に収納されて
いる。超電導コイル1の両端にはリード線3a 、3b
がそれぞれ接続されており、しゃ断器4および開閉器5
を介して交流電源6に接続されている。しゃ断器4は、
超電導コイル1を負荷とし、しゃ断器駆動回路7により
制御される。このしゃ断器駆動回路7は、入力端に論理
値で1”の信号が入力された時、動作を停止するように
構成されている。
それと同時に、超電導コイル1の両端にはリード線8a
 、8bが接続されておシ、リード線13 a。
8bの他端は分圧器9を介して絶縁増幅器100入力端
に接続されている。また超電導コイル1のリード線3b
の途中には超電導コイル1に流れる電流を検出する電流
検出器が設けてラシ、この電流検出器11の出力は絶縁
増幅器12の入力端に接続されている。そして、この絶
縁増幅器10゜12の出力はそれぞれ零クロス、コンパ
レータ13 、14に入力サレル。零クロス、コンパレ
ータ13,14はそれぞれ入力信号の正の半サイクルの
間知形波状の信号O1■を出力するように構成されてい
る。零クロス、コンパレータ13(7)出力信号Oは、
基準信号発生回路16の1方の入力端に接続されるとと
もに参照信号発生回路15の1方の入力端に接続される
。また、零クロス、コンパレータ14の出力[F]は基
準信号発生回路17の1方の入力端に接続されるととも
に、参照信号発生回路15の1方の入力端に接続される
。参照信号発生回路15はEX−0几(排他的論理和)
な信号が出力されるように構成されている。さらに零ク
ロス、コンパレータ13の出力信号Oないしは零クロス
、コンパレータ14の出力信号[F]は7エーズ、ロッ
クドループ(PLL)パルス発振回路170入力端に接
続される。PLLパルス発振回路17の出力は、基準信
号発生回路16,17の入力端の一万にそれぞれ入力さ
れる。
基準信号発生回路16.17は零クロス、コンパレータ
13,14から信号が入力されると、PLLパルス発振
回路17から出力されるクロックパルスを予め設定され
た期間(入力信号のff/2 )だけカウントし、この
カウントしている聞出力を出すように構成されている。
そして基準信号発生回路16の出力と参照信号発生回路
15の出力とは位相比較回路19に入力され、また基準
信号発生回路17の出力と参照信号発生回路15の出力
とは位相比較回路20に入力されている。位相比較回路
19はEX−ORな信号が出力されるように構成されて
いる。位相比較回路19の出力はOR回路20の一方の
入力端に入力され、位相比較回路20の出力はOR回路
21の他方の入力端に入力され、さらにOR回路21の
出力は前記し中断器駆動回路7の制御端に入力されてい
る。
次に上記のように構成された監視装置の動作を第2図お
よび第4図を参照しながら説明する。
まず、超電導コイル1が正常な超電導に保たれ、超電導
コイル1に正常な交流電流が流れているものとする。な
おこのとき基準発生回路16.17の時限は、交流電源
60周波数のπ/2に設定されているものとする。
このように超電導コイル1が正常な交流電流が流れてい
る場合は前記従来の技術の項で示したと同様にしゃ断器
駆動回路7の制御端は第4図(a)ののの実線で示すよ
うに常に論理値で“O”K保持されている。
又、上記のように超電導コイルlに交流電流を流してい
る状態で何等かの原因で超電導コイル1がクエンチする
と前記従来技術の項で示したと同様に、しゃ断器駆動回
路7の制御端に第4図(a)のΦで示す1#の信号が与
えられる。このため、しゃ断器駆動回路7は動作を停止
し、以後しゃ断器4は開く。したがって超電導コイル1
への電流供給が停止され、超電導コイル1の保護が実現
される。
ところで、上記超電導コイル1に電流を供給している交
流電源6の周波数が第2図■および■の実線で示す周波
数から破線で示す周波数に変動すると、参照信号発生回
路15の出力時間幅も第4図■で示す破線のように〔π
/2〕雪となる。PLLパルス発振回路18の出力周波
数は電圧信号■ないしは電流信号■の周波数に同期して
いるため、前記周波数変動に比例して発振周波数を可変
する。
したがって、第2図■の実線の周波数であらかじめ第2
図■およびOの実線で示す〔φ〕1の信号を出力するよ
うに設定されている基準信号発生回路16.17は、第
4図■の実線で示す周波数から破線で示す周波数に変動
すると、第4図の[F]およびOの破線で示すCn/2
 ’hの時間幅の信号を出力する。したがって位相比較
回路19,20の出力は常に“0″に保たれる。位相比
較回路19゜20はOR回路21に入力されているので
、し中断器駆動回路70制御端は“0#に保たれ、超電
導コイル1には継続して交流電流が供給され名。これに
より交流電源6の周波数が変動しても、本監視装置は誤
動作することなく、超電導コイル1の保護を実現するこ
とができる。
〔発明の効果〕
以上のような発明の構成によ)超電導コイルの励磁電源
の周波数が変動しても誤動作することなく、電圧信号と
電流信号との位相差がV2以下になったときだけ信号を
出力する高感度で応答性の良い超電導コイル監視装置が
実現できる。
又、電源事情の違なる地域で使用する場合に何ら他の手
段を講じることなくクエンチ検出のできる超電導コイル
監視装置が実現できる。
更に連続可変な任意周波数の電源で励磁される超電導コ
イルのクエンチを高感度で応答性良く検出できる超電導
コイル監視装置が実現できる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る監視装置の構成図、第
2図は同装置の動作説明図、第3図は従来の監視装置の
構成図、第4図は本発明及び従来監視装置の動作説明図
、第5図は超電導コイルにクエンチが発生したときの等
価回路図である。 l・・・超電導コイル、4・・・し中断器、5・・・開
閉器、6・・・交流電源、7・・・しゃ断器駆動回路、
9・・・分圧器、10.12・・・絶縁増幅器、11・
・・電流検出器、13.14・・・零クロス、コンパレ
ータ、15・・・参黒信号発生回路、16.17・・・
基準信号発生回路、18・;、 P L L発振回路、
181・・・発振回路、19゜20・・・位相比較回路
、21・・・OR回路。 代理人 弁理士  則 近 憲 佑 同        松  山  光  2第  5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  交流電源によって励磁される超電導コイルの両端電圧
    信号と、その超電導コイルに流れる電流信号を検出し、
    電圧信号と電流信号の位相差がπ/2以下の時信号を出
    力する位相差判定回路を有する装置で、この位相差判定
    回路は、電圧信号と電流信号とに対応した時間幅の信号
    と基準時間幅の信号から得られる信号を位相差比較する
    回路を有し、前記基準時間幅(π/2)の信号は、パル
    ス発信器により出力されるパルス数をπ/2に相等する
    数だけ計数する計数回路により得、上記パルス発信器を
    前記電圧信号ないしは電流信号に同期させることにより
    、前記交流電源の周波数変動にかかわらず超電導コイル
    のクエンチ(常電導転移)を検出できることを特徴とす
    る超電導コイルの監視装置。
JP62307613A 1987-12-07 1987-12-07 超電導コイルの監視装置 Pending JPH01149408A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003324010A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd 冷凍機冷却型超電導磁石装置の監視装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003324010A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Heavy Ind Ltd 冷凍機冷却型超電導磁石装置の監視装置

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