JPH04207923A - 限流方法及び限流装置 - Google Patents

限流方法及び限流装置

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JPH04207923A
JPH04207923A JP32904790A JP32904790A JPH04207923A JP H04207923 A JPH04207923 A JP H04207923A JP 32904790 A JP32904790 A JP 32904790A JP 32904790 A JP32904790 A JP 32904790A JP H04207923 A JPH04207923 A JP H04207923A
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JP
Japan
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current
superconducting
current limiting
limiting element
circuit
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JP32904790A
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English (en)
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Takashi Sato
隆 佐藤
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、限流方法及び限流装置、すなわち、規定以上
の電流が回路に流れた時に電流を制限し。
回路を保護するのに用いられる限流方法及び限流装置及
び限流遮断器に関する。
〔従来の技術〕
超電導限流素子を用いた限流装置は超電導限流素子を超
電導状態から常電導状態に転移させることにより抵抗値
を上昇し、過電流を制限するもので、例えば、第7図に
特開昭63−307635号公報に示されている従来の
限流装置の構成を示す。
図において、3は超電導物質、例えば、Y−Ba−Cu
−○系セラミックスで作られた超電導限流素子であって
、その両端には端子1,2を備えており、超電導限流素
子3の全長は常電導状態になったときには十分な限流が
できる抵抗値をもち、かつ、超電導状態にあっては定格
電流を流すのに十分な断面積をもつ大きさをしている。
端子1には電流検出用の計測用変圧器4が取り付けられ
、その信号によって磁場発生用コイル6a。
6b、6cに時間遅れをもって電流を流す制御部5を備
えている。
このように構成された従来の限流装置15に過電流を通
じると、計測用変圧器4の信号を受けた制御部5は時刻
をずらして、磁場発生用コイル6a、6b、6cに電流
を流す。この結果、コイル6a、6b、6cにそれぞれ
囲まれた超電導限流素子3の領域16a、16b、16
cに臨界磁場以上の磁場が印加され、超電導状態が崩れ
て常電導状態に転移し、各領域に対応して端子1,2及
び超電導限流素子3よりなる通電路にそれぞれ抵抗が生
じる。
各コイルに流れる電流を時間をずらして与えることによ
り、電流は徐々に限流される。
このように、各コイルに流れる電流を与える時間を任意
に設定する事により、適用する回路条件にとって、最適
な限流特性を得ることができ、かつ、サージ電圧を発生
しない限流装置を得るものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は超電導限流素子を数多くの領域に分けて
それぞれ転移させるために、電流検品用の計測用変圧器
、制御部、磁場発生用コイルが必要であり、装置の構成
が複雑になり、かつ、動作信頼性が低いという問題があ
った。
また、超電導限流素子のある一領域が常電導状態に転移
すると、その領域のジュール熱で、他の領域が臨界温度
に達してしまい、常電導状態への転移が波及してしまう
結果、段階的な限流を行うのが難しいという問題もあっ
た。
本発明の目的は、動作信頼性が高く、限流特性を自在に
設定できる限流装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は常時、電流を通じ
る超電導限流素子からなる主回路に過電流が流れたとき
に主回路中の超電導限流素子が常電導状態に転移し、主
回路を流れる過電流を限流した後、複数段の転流回路に
順次転流させることによって、上記過電流を段階的に限
流する限流方法により限流するものである。
また、このために、超電導限流素子からなる主回路と、
超電導限流素子とインピーダンスの直列にしてなる少な
くとも一段の転流回路と、インピーダンスのみからなる
転流回路より限流装置を構成したものである。
〔作用〕
本発明において、主回路の超電導限流素子は通常、超電
導状態に保たれており、過電流が流れると常電導状態に
転移し、過電流を限流して転流回路に転流する。
転流回路では転流されてきた電流をインピーダンスによ
って限流し、電流がさらに増加すると転流回路中の超電
導限流素子が常電導状態に転移して電流を限流すると共
に、次段の転流回路に転流する。
このように、電流測定用の計測用変圧器、制御部、磁場
発生用コイルを用いずに簡単な構成で動作信頼性が高く
、また、各転流回路ごとにインピーダンスを設定するこ
とができるため、限流特性を自在に設定することができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を添付図面について説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
図中、3aは超電導物質、例えば、Y−Ba−Cu−0
系セラミツクスで作られた超電導限流素子であって、そ
の両端には端子1.2を備えている。超電導限流素子3
aは超電導状態で定格電流を流すのに十分な断面積をも
ち、常電導状態で抵抗体7aよりも抵抗値が十分大きく
なる特性をもつ。超電導限流素子3aには抵抗体7aと
第2の超電導限流素子3bからなる転流回路が接続され
ている。超電導限流素子3bは超電導状態で求める制限
電流値の電流を流すのに十分な断面積をもち、常電導状
態で抵抗体7bよりも抵抗値が十分大きくなる特性をも
つ。超電導限流素子3bの両端には抵抗体7bからなる
転流回路が接続されている。
次にこの回路の動作を説明する。通常、電流は超電導限
流素子3aを通じて流れている。このとき超電導限流素
子3aは超電導状態にあるため、端子1〜超電導限流素
子38〜端子2を通電路として流れる回路電流は何ら抵
抗を受けない。次に超電導限流素子3aの臨界電流に相
当する過電流がこの通電路を流れると、超電導限流素子
3aの超電導状態が崩れ常電導状態に転移する。その結
果、通電路を流れる過電流は制限され、合わせて超電導
限流素子3aの抵抗が抵抗体7aの抵抗より十分に大き
くなるため、電流は抵抗体7aと超電導限流素子3bか
らなる転流回路に転流され、抵抗体7aにより限流され
る。この時、電流は主に端子1〜抵抗体7a〜超電導限
流素子3b〜端子2なる第二の通電路を流れる。また、
この時点で超電導限流素子3bは超電導状態にあるため
、回路に何ら影響しない。次に、第二の通電路を流゛れ
る電流が徐々に大きくなり、超電導限流素子3bの臨界
電流に達すると超電導限流素子3bの超電導状態は崩れ
、常電導状態に転移し、抵抗値が上昇する。その結果、
第二の通電路を流れる電流は限流され、合わせて超電導
限流素子3bの抵抗値が抵抗体7bの抵抗値より十分に
大きくなるため、電流は抵抗体7bに転流され、この時
、電流は主に端子1〜抵抗体78〜抵抗体7b〜端子2
なる第三の通電路を流れる。
このように通電路の抵抗値が増大するため、過電流は徐
々に限流され、図示しない回路遮断器の動作によって電
気回路は開路され、電流は遮断されて、超電導限流素子
3a、3bは超電導状態に転移し、回路は初期状態に戻
る。
第7図にこのような変化を示す第1図の回路の通電電流
の変化の例を縦軸に通電電流、横軸に時間をとって示す
。第7図中−点鎖線10は限流装置が無い場合に流れる
過電流を示し、Icl。
■c2は超電導限流素子3a、3bの臨界電流を示す。
また、横軸中tl、t2はそれぞれ超電導限流素子3a
、3bが転移する時間を示す。
第8図には、第7図に対応して、第1図に示した回路の
通電路抵抗の変化の例を縦軸に通電路抵抗、横軸に時間
をとって示す。図中曲線12は通電路抵抗特性、tl、
t2は第7図に対応して超電導限流素子3a、3bが転
移する時間を示す。
このように、超電導限流素子で一端、過電流を限流した
後に転流回路に電流を転流し、転流回路中の抵抗で主た
る限流を行わせるため、簡単な構成で、動作信頼性が高
く、また各抵抗の抵抗値を適切に選ぶことにより、適用
する回路条件にとって最適な限流特性を実現でき、サー
ジ電圧を発生しない限流装置が得られる。
なお、本実施例において、抵抗体7aに生じるジュール
熱を超電導限流素子3bに作用させることにより、超電
導限流素子3bを常電導状態へ転移させる機能を持たせ
ることもできる。
第2図は、本発明のもう一つの実施例を示す回路図であ
る。これは、第1図に示す回路中の超電導限流素子と直
列にスイッチ17a、17bを接続したものである。こ
の回路の動作は次のとおりである。始め、スイッチ17
a、17bは投入されている。第一の通電路すなわち端
子1〜スイツチ17a〜超電導限流素子38〜端子2を
通して流れる電流は超電導限流素子3aが超電導状態に
あるため何ら抵抗を受けない。次に、超電導限流素子3
aの臨界電流に相当する過電流が第一の通電路を流れる
と超電導限流素子3aは常電導状態に転移し、抵抗が上
昇する。その結果、通電路を流れる過電流は制限され、
合わせて超電導限流素子3aの抵抗が抵抗体7aの抵抗
より十分に大きくなるため、電流は抵抗体7aとスイッ
チ17b、超電導限流素子3bからなる第二の通電路に
転流され、抵抗体7aにより限流される。これと同時に
スイッチ17aを開くと、常電導状態に転移した超電導
限流素子3aに流れる電流は遮断され、電流は第二の通
電路のみに流れることになり、超電導限流素子3aの損
傷を防ぐことができる。次に第二の通電路を流れる電流
が徐々に大きくなり超電導限流素子3bの臨界電流に達
すると、超電導限流素子3bは常電導状態に転移し、抵
抗値が上昇する。その結果、超電導限流素子3bを流れ
る電流は制限され、合わせて超電導限流素子3bの抵抗
が抵抗体7bの抵抗より十分に大きくなるため、電流は
抵抗体7bに転流される。これと同時に第二の通電路中
のスイッチ17bを開くと、常電導状態に転移した超電
導限流素子3bに流れる電流は遮断され、制限された電
流は抵抗体7bのみに流れることになり、常電導状態に
転移した超電導限流素子3bの損傷を防ぐことができる
このように超電導限流素子と直列にスイッチを接続する
と、常電導状態に転移した超電導限流素子を流れる電流
を遮断することによって超電導限流素子の損傷を防ぎ、
合わせて確実に段階的な限流を可能とできる。
第3図は、本発明の第三の実施例を示す回路図である。
これは第1図に示す回路中の抵抗体7a。
7bをコイル6a、6bに置き換えたもので、コイルの
インダクタンスにより、第1図に示す回路と同様の作用
効果を示すものである。
改めて図示するまでもなく、コイル6aに抵抗体を直列
に接続し、コイルと抵抗体の両者で限流させる事も可能
であり、また、コイル6aのみを抵抗体に置き換えるよ
うなインピーダンスの選び方も考えられる。すなわち、
各限流インピーダンスは抵抗体とコイルのうち、少なく
とも、いずれか一方によって構成されていれば良い。
第4図は、本発明の第四の実施例を示す回路図である。
本実施例はコイル6a、6bに生ずる磁場を超電導限流
素子3b、3cに印加して臨界磁場を越えさせる事によ
っても常電導状態に転移させる事のできるものであり、
三段階に転流及び限流を行い、且つ、超電導限流素子の
損傷を防ぐために直列スイッチを備えた例である。本構
成によれば、臨界磁場、臨界電流の二通りの手段によっ
て超電導限流素子を転移させ得るため、限流特性の設定
の自由度が非常に高くなるものである。
次に第5図に本発明の第五の他の実施例を示す。
この場合、第1図に示した実施例が二段階に限流と転流
を行わせるのに対して、三段階の限流と転流を行わせる
もので、通電路の抵抗変化特性を第1図に示す回路に比
べてより細かく設定することができる。
次に第6図に本発明の第六の他の実施例を示す。
この場合、四段階の限流と転流を行わせるもので、第6
図に示す回路の方が第5図に示す回路よりもより細かく
抵抗変化特性を設定することができる。
〔発明の効果〕
本発明は、常時電流を通ずる超電導限流素子からなる主
回路と、超電導限流素子とインピーダンスの直列にして
なる少なくとも一段の転流回路と、インピーダンスのみ
からなる転流回路より構成される。そのため、過電流は
超電導限流素子で一端限流された後、転流回路に転流し
て、転流回路中のインピーダンスで限流されるが、転流
回路が数段接続されているため徐々に限流される。また
各転流回路のインピーダンスを適切に選択することで限
流特性を変更することができる。
これにより、電流測定用の計測用変圧器、制御部、磁場
発生用コイルを用いずに簡単な構成で動作信頼性が高く
、限流特性を自在に設定できる限流装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は本発
明の第二の実施例を示す回路図、第3図は本発明の第三
の実施例を示す回路図、第4図は本発明の第四の実施例
を示す回路図、第5図は本発明の第五の実施例を示す回
路図、第6図は本発明の第六の他の実施例を示す回路図
、第7図は第1図に示す本発明の一実施例における通電
電流特性図、第8図は第1図に示す本発明の一実施例に
おける通電路抵抗特性図、第9図は超電導限流素子を用
いた従来の限流装置の構成図である。 1.2−=端子、3a、3b、3c、3d=超電導限流
素子、6a、6b−コイル、7a、7b。 7c、7d−抵抗体、17 a 、 17 b 、 1
7 c −第1図 第2図 @3図 Jα 第4図 @5図 第6図 ワd J出 第7図 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、超電導限流素子を超電導状態から常電導状態に転移
    する事でその抵抗を上昇し、電流を制限する限流方法に
    おいて、 常時電流を通じる主回路に過電流が流れたときに、前記
    主回路中の超電導素子が常電導に転移し、前記主回路を
    流れる過電流を限流した後、複数段の転流回路に順次転
    流させる事によって過電流を段階的に限流することを特
    徴とする限流方法。 2、超電導状態から常電導状態に転移することで抵抗値
    が上昇し、電流を制限する超電導限流素子を含む通電路
    を備えた限流装置において、前記超電導限流素子からな
    る主回路と、前記超電導限流素子とインピーダンスの直
    列にしてなる転流回路と、インピーダンスのみからなる
    転流回路よりなることを特徴とする限流装置。
JP32904790A 1990-11-30 1990-11-30 限流方法及び限流装置 Pending JPH04207923A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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