JPH0438119A - 超伝導コイルの保護方法および保護装置 - Google Patents
超伝導コイルの保護方法および保護装置Info
- Publication number
- JPH0438119A JPH0438119A JP2140022A JP14002290A JPH0438119A JP H0438119 A JPH0438119 A JP H0438119A JP 2140022 A JP2140022 A JP 2140022A JP 14002290 A JP14002290 A JP 14002290A JP H0438119 A JPH0438119 A JP H0438119A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting coil
- current
- coil
- protective resistor
- closed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y02E40/67—
-
- Y02E40/68—
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (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。
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〕
この発明は、超伝導コイルにクエンチが起きる時に超伝
導コイルを保護するための方法および装置に関するもの
である。
導コイルを保護するための方法および装置に関するもの
である。
第２図（＾）〜（Ｄ）は、例えば電気学会から昭和５７
年１２月に発行された電気学会論文４ Ｂ ＋第１０２
巻第１２号、第７３〜７９ページに掲載された論文「超
電導マク不すトのクエンチ保護用並列抵抗回路の改良」
の図１〜図４に示された回路図である。
年１２月に発行された電気学会論文４ Ｂ ＋第１０２
巻第１２号、第７３〜７９ページに掲載された論文「超
電導マク不すトのクエンチ保護用並列抵抗回路の改良」
の図１〜図４に示された回路図である。
第２図（Δ）に示す従来の並列抵抗型保護装置では、ク
ライオスタットＣＲは、超伝導コイルしおよびこの超伝
導コイルしに発生する常伝導部分の抵抗Ｒ（ｔ）から成
る。なお、この抵抗Ｒ（ｔ）は時間が経過するにつれて
その抵抗値が増加する。りライオスタットＣＲの両端間
には電源スィッチＳを介して電源例えば単極性電源Ｅが
接続されると共に、クライオスタットＣＲと並列に保護
抵抗ＲＯが接続されている。
ライオスタットＣＲは、超伝導コイルしおよびこの超伝
導コイルしに発生する常伝導部分の抵抗Ｒ（ｔ）から成
る。なお、この抵抗Ｒ（ｔ）は時間が経過するにつれて
その抵抗値が増加する。りライオスタットＣＲの両端間
には電源スィッチＳを介して電源例えば単極性電源Ｅが
接続されると共に、クライオスタットＣＲと並列に保護
抵抗ＲＯが接続されている。
第２図（Ｂ）はドナルドソン（Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ）氏
によって提案された保護装置であり、第２図（＾）に示
した保護抵抗Ｒ。の代わりにダイオードＤを用いると共
に、２個のスイッチＳ１ およびＳ２ 並びに３個の抵
抗器Ｒ，，Ｒ２およびＲ３を用い、結局、並列抵抗を多
段に組み合わせたものである。
によって提案された保護装置であり、第２図（＾）に示
した保護抵抗Ｒ。の代わりにダイオードＤを用いると共
に、２個のスイッチＳ１ およびＳ２ 並びに３個の抵
抗器Ｒ，，Ｒ２およびＲ３を用い、結局、並列抵抗を多
段に組み合わせたものである。
第２図（Ｃ）および（Ｄ）は上述した論文において中野
倫明氏等によって提案された保護装置であり、前者は保
護提案Ｒ８の代わりに直列接続された２個の保護抵抗Ｒ
８およびＲ１を用いると共に保護抵抗Ｒ６と並列にコン
デンサＣを接続したしのであり、後者は、更に、保護抵
抗Ｒ１と並列にインダクタＬ８および抵抗Ｒ５から成る
直列回路を接続したものである。
倫明氏等によって提案された保護装置であり、前者は保
護提案Ｒ８の代わりに直列接続された２個の保護抵抗Ｒ
８およびＲ１を用いると共に保護抵抗Ｒ６と並列にコン
デンサＣを接続したしのであり、後者は、更に、保護抵
抗Ｒ１と並列にインダクタＬ８および抵抗Ｒ５から成る
直列回路を接続したものである。
第２図（＾）〜（Ｄ）に示されかつ上述したように構成
された保護装置は全て、この発明と比べると、基本的に
同じ欠点を持っているので、簡単のため、以下に第２図
（＾）の保護装置の動作だけを説明する。
された保護装置は全て、この発明と比べると、基本的に
同じ欠点を持っているので、簡単のため、以下に第２図
（＾）の保護装置の動作だけを説明する。
通常運転時には、電源スィッチＳを閉じることにより電
源Ｅからの電流は、その大部分が超伝導コイルしに流れ
るが、保護抵抗Ｒ９にはその抵抗値が大きいのて殆と流
れない。
源Ｅからの電流は、その大部分が超伝導コイルしに流れ
るが、保護抵抗Ｒ９にはその抵抗値が大きいのて殆と流
れない。
しかしながら、超伝導コイルＬがクエンチを起こすと、
その部分てエネルギーを損失するようになるため温度が
上昇して、超伝導コイルＬを破損させる。このため、超
伝導コイルＬの蓄積エネルギーを蓄積コイルＬからすみ
やかに取り出してやる必要がある。そのために電源Ｅの
電圧を下げると共に、電源スィッチＳを開く。そうする
と、電源スィッチＳの両端に大電圧＼・′０が発生し、
これは保護抵抗ＲＤにも印加され、超伝導コイルＬに流
れていた電流がｉ、の矢印のように流れ始める。
その部分てエネルギーを損失するようになるため温度が
上昇して、超伝導コイルＬを破損させる。このため、超
伝導コイルＬの蓄積エネルギーを蓄積コイルＬからすみ
やかに取り出してやる必要がある。そのために電源Ｅの
電圧を下げると共に、電源スィッチＳを開く。そうする
と、電源スィッチＳの両端に大電圧＼・′０が発生し、
これは保護抵抗ＲＤにも印加され、超伝導コイルＬに流
れていた電流がｉ、の矢印のように流れ始める。
そうすると、超伝導コイルしにあった磁気エネルギーが
保護抵抗Ｒ８によって熱エネルギーに変換され、クライ
オスタットの外に放出されるのて、超伝導コイルしは保
護される。
保護抵抗Ｒ８によって熱エネルギーに変換され、クライ
オスタットの外に放出されるのて、超伝導コイルしは保
護される。
従来の保護装置では、電源スィッチに常時、超伝導コイ
ルに流れる大電流が流れ、クエンチ時には高い電圧でそ
の電流をしゃ断しなければならなかった。実際、文部省
核融合科学研究所で予定されている超伝導プラズマ実験
装置（ＬＨＤと呼ばれる）では、常時２０〜３０ｋＡの
電流を流し、しゃ断時には〜６ｋＶの電圧が発生するよ
うなパラメータで設計か進められている。このような定
格を有する電源スイフチは極めて大型になると同時に高
価であるという開題点かあった。
ルに流れる大電流が流れ、クエンチ時には高い電圧でそ
の電流をしゃ断しなければならなかった。実際、文部省
核融合科学研究所で予定されている超伝導プラズマ実験
装置（ＬＨＤと呼ばれる）では、常時２０〜３０ｋＡの
電流を流し、しゃ断時には〜６ｋＶの電圧が発生するよ
うなパラメータで設計か進められている。このような定
格を有する電源スイフチは極めて大型になると同時に高
価であるという開題点かあった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものて、電源スィッチを用いない、超伝導コイルの保
護方法および保護装置を得ることを目的とする。
たものて、電源スィッチを用いない、超伝導コイルの保
護方法および保護装置を得ることを目的とする。
この発明に係る超伝導コイルの保護装置は、超伝導コイ
ルと、この超伝導コイルの両端間に接続された電源と、
前記超伝導コイルと並列に接続される保護抵抗および直
流しゃ断手段とを設けたものである。
ルと、この超伝導コイルの両端間に接続された電源と、
前記超伝導コイルと並列に接続される保護抵抗および直
流しゃ断手段とを設けたものである。
この発明においては、通常運転時には電源から直流しゃ
断手段に電流を流さないが、超伝導コイルにクエンチが
起きると前記直流しゃ断手段を閉じると同時に、前記電
源の電圧を反転させるかゼロまて下けて前記超伝導コイ
ルに流れている電流を前記直流しゃ断手段に転流させ、
その後前記直ｉ、？しゃ断手段に転流させられた電流を
しゃ断し、そ１）結果として前記超伝導コイル電流を保
護抵抗に転流させ、もって前記超伝導コイルに蓄積され
た磁気エネルＡ−一を前記保護抵抗に吸収させる。
断手段に電流を流さないが、超伝導コイルにクエンチが
起きると前記直流しゃ断手段を閉じると同時に、前記電
源の電圧を反転させるかゼロまて下けて前記超伝導コイ
ルに流れている電流を前記直流しゃ断手段に転流させ、
その後前記直ｉ、？しゃ断手段に転流させられた電流を
しゃ断し、そ１）結果として前記超伝導コイル電流を保
護抵抗に転流させ、もって前記超伝導コイルに蓄積され
た磁気エネルＡ−一を前記保護抵抗に吸収させる。
〔実施例；
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明に係る超伝導コイルの保護方法および保護
装置の一実施例を説明するための回路図てあり、図にお
いて超伝導コイルの両端間には電Ｊ例えば両極性電＃Ｐ
Ｓが直結されている。
図はこの発明に係る超伝導コイルの保護方法および保護
装置の一実施例を説明するための回路図てあり、図にお
いて超伝導コイルの両端間には電Ｊ例えば両極性電＃Ｐ
Ｓが直結されている。
保護抵抗Ｒ８は第１スイツチＳＷＩを介して超伝導コイ
ルＬと並列に接続される。保護抵抗Ｒゎと並列に直流し
ゃ断手段ＤＣＭが接続されている。この直流しや断手段
ＤＣＭは、しゃ断器例えば交流しゃ断器ＣＢおよびダイ
オードＤ１から成る第１直列回路を含むと共に、この第
１直列回路と並列に接続されて予め図示の極性に充電さ
れているコンデンサ・バンクＣ１、インダクタＬ、およ
び第２スイッチＳ−２から成る第２直列回路を含む。な
お、直列しゃ断器手段ＤＣＭは、上述した構成のもの以
外に、例えば電気工学ハンドブックに示された多くの例
がある。
ルＬと並列に接続される。保護抵抗Ｒゎと並列に直流し
ゃ断手段ＤＣＭが接続されている。この直流しや断手段
ＤＣＭは、しゃ断器例えば交流しゃ断器ＣＢおよびダイ
オードＤ１から成る第１直列回路を含むと共に、この第
１直列回路と並列に接続されて予め図示の極性に充電さ
れているコンデンサ・バンクＣ１、インダクタＬ、およ
び第２スイッチＳ−２から成る第２直列回路を含む。な
お、直列しゃ断器手段ＤＣＭは、上述した構成のもの以
外に、例えば電気工学ハンドブックに示された多くの例
がある。
通常運転時には、電源ＰＳによって超伝導コイルしに通
電を行い、所定の電流を矢印の方向に流す。この時、第
１スイツチＳＷＩは開いておき、しゃ断器ＣＢは閉して
おき、コンデンサ・バンクＣ８は図示の極性に予め充電
しておき（第１スイツチＳＷＩおよび第２スイツチＳＷ
２を閉じインダクタＬ）を通して）、そして第２スイツ
チｓｖ２は開いておく。
電を行い、所定の電流を矢印の方向に流す。この時、第
１スイツチＳＷＩは開いておき、しゃ断器ＣＢは閉して
おき、コンデンサ・バンクＣ８は図示の極性に予め充電
しておき（第１スイツチＳＷＩおよび第２スイツチＳＷ
２を閉じインダクタＬ）を通して）、そして第２スイツ
チｓｖ２は開いておく。
次にクエンチが生じると、第１スイツチ５Ｉ１１１を閉
じると共に、電源ＰＳの電圧を反転させる。そうすると
、超伝導コイルＬの電流が少し減少し始めると同時に、
電源ＰＳの電流が急激に減少し、ダイオードＤ、−Ｌや
断器ＣＢ−第１スイッチＳ−１の方向に電流が急激に増
大し、ついに電源ＰＳに流れていた電流が零となり、超
伝導コイルＬの電流は全てしゃ断器ＣＢを通って流れる
ようになる。これによって電源ＰＳは超伝導コイルＬか
ら電気的に切り離される。次に、第２スイツチＳＷ２を
閉しることによりコンデンサ バンクＣ３からの電流か
インダクタし１および第２スイツチ９２を通って流れ、
しゃ断器ＣＢ力雷電流急激に減少させ、ダイオードＤ１
の存在によってしゃ断器ＣＢの電流’ｊ零にする期間が
成る程度継続する。その期間内にしゃ断器ＣＢを開くと
、しゃ断器ＣＢの電極間にアークを発生せずに電流のし
ゃ断が行われる。その結果、超伝導コイルＬがらの電流
は保護抵抗Ｒ８−第１スイツチＳＷＩを通って流れ、超
伝導コイルＬのエネルキーは保護抵抗Ｒ５によって吸収
されるようになり、電流１）シゃ断が完了し、超伝導コ
イルＬが保護される。
じると共に、電源ＰＳの電圧を反転させる。そうすると
、超伝導コイルＬの電流が少し減少し始めると同時に、
電源ＰＳの電流が急激に減少し、ダイオードＤ、−Ｌや
断器ＣＢ−第１スイッチＳ−１の方向に電流が急激に増
大し、ついに電源ＰＳに流れていた電流が零となり、超
伝導コイルＬの電流は全てしゃ断器ＣＢを通って流れる
ようになる。これによって電源ＰＳは超伝導コイルＬか
ら電気的に切り離される。次に、第２スイツチＳＷ２を
閉しることによりコンデンサ バンクＣ３からの電流か
インダクタし１および第２スイツチ９２を通って流れ、
しゃ断器ＣＢ力雷電流急激に減少させ、ダイオードＤ１
の存在によってしゃ断器ＣＢの電流’ｊ零にする期間が
成る程度継続する。その期間内にしゃ断器ＣＢを開くと
、しゃ断器ＣＢの電極間にアークを発生せずに電流のし
ゃ断が行われる。その結果、超伝導コイルＬがらの電流
は保護抵抗Ｒ８−第１スイツチＳＷＩを通って流れ、超
伝導コイルＬのエネルキーは保護抵抗Ｒ５によって吸収
されるようになり、電流１）シゃ断が完了し、超伝導コ
イルＬが保護される。
上記実施例において、電源Ｐｓが両極性の電源でない時
には、第１図における第１スイツチ５Ｉ１１１は不要で
ある。これはダイオードＤ、の存在によってしゃ断器Ｃ
Ｂに電流が流れないからである。
には、第１図における第１スイツチ５Ｉ１１１は不要で
ある。これはダイオードＤ、の存在によってしゃ断器Ｃ
Ｂに電流が流れないからである。
また、この時には、超伝導コイルＬの電流をしゃ断器Ｃ
Ｂに転流するため、電源ＰＳの発生電圧を零とし、常伝
導の配線等によって発生する電圧によって転流をさせる
。
Ｂに転流するため、電源ＰＳの発生電圧を零とし、常伝
導の配線等によって発生する電圧によって転流をさせる
。
さらに上述した保護装置において、第１スイッチＳ−１
の代わりにしゃ断器ＣＢを常時、開いておいて、クエン
チ発生時に閉じ、しゃ断時に再度間いても良い。
の代わりにしゃ断器ＣＢを常時、開いておいて、クエン
チ発生時に閉じ、しゃ断時に再度間いても良い。
以上、詳しく説明したように、この発明は、超伝導コイ
ルと並列接続される保護抵抗および直流しゃ断手段を備
えているので、常時、大電流を通電するための電源スィ
ッチ（連続窓！＠）が不要になり、すべてのスイッチ（
ＳＷＩ、ＳＷ２．ＣＢ）は短時間定格で良いので、装置
全体を大巾に小型化てきると同時に、コストを下げるこ
とができ、またこの発明によれば連続定格の大電流直流
遮断器の開発も必要なく、既存の交流遮断器を適用でき
るという効果を奏する。
ルと並列接続される保護抵抗および直流しゃ断手段を備
えているので、常時、大電流を通電するための電源スィ
ッチ（連続窓！＠）が不要になり、すべてのスイッチ（
ＳＷＩ、ＳＷ２．ＣＢ）は短時間定格で良いので、装置
全体を大巾に小型化てきると同時に、コストを下げるこ
とができ、またこの発明によれば連続定格の大電流直流
遮断器の開発も必要なく、既存の交流遮断器を適用でき
るという効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例を説明するための回路図、
第２１２１は従′ｆ：、ヅ）作工呵装置を示す回路図で
ある。 口に之へ）で、Ｌは超伝導コイル、ト″Ｓは電源、Ｒ１
は保護抵抗、ＤＣＭは直講しぺ・断手段である。 なお、図中、同−符シ；（−同−・、又は相当部分を示
す。 代理人 曾 我 道 照 第 図 Ｌ＝超伝導コイル ＰＳＳ電電 源Ｄ：保護挑抗 口ＣＭ ： 直ガにひｌ咋手千λ
第２１２１は従′ｆ：、ヅ）作工呵装置を示す回路図で
ある。 口に之へ）で、Ｌは超伝導コイル、ト″Ｓは電源、Ｒ１
は保護抵抗、ＤＣＭは直講しぺ・断手段である。 なお、図中、同−符シ；（−同−・、又は相当部分を示
す。 代理人 曾 我 道 照 第 図 Ｌ＝超伝導コイル ＰＳＳ電電 源Ｄ：保護挑抗 口ＣＭ ： 直ガにひｌ咋手千λ
Claims (2)
- （１）超伝導コイル、この超伝導コイルの両端間に接続
された電源、並びに前記超伝導コイルと並列に接続され
る保護抵抗および直流しゃ断手段を備えるものにおいて
、通常運転時には前記電源から前記直流しゃ断手段に電
流を流さないが、前記超伝導コイルにクエンチが起きる
と前記直流しゃ断手段を閉じると同時に、前記電源の電
圧を反転させるかゼロまで下げて前記超伝導コイルに流
れている電流を前記直流しゃ断手段に転流させ、その後
前記直流しゃ断手段に転流させられた電流をしゃ断し、
その結果として前記超伝導コイル電流を前記保護抵抗に
転流させ、もって前記超伝導コイルに蓄積された磁気エ
ネルギーを前記保護抵抗に吸収させることを特徴とする
超伝導コイルの保護方法。 - （２）超伝導コイルと、この超伝導コイルの両端間に接
続された電源と、前記超伝導コイルと並列に接続される
保護抵抗および直流しゃ断手段とを備えたことを特徴と
する超伝導コイルの保護装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140022A JPH0438119A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超伝導コイルの保護方法および保護装置 |
| DE4117677A DE4117677C2 (de) | 1990-05-31 | 1991-05-29 | Anordnung zum Schutz einer supraleitenden Spule |
| US07/707,326 US5210674A (en) | 1990-05-31 | 1991-05-29 | Superconducting coil protective system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2140022A JPH0438119A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超伝導コイルの保護方法および保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0438119A true JPH0438119A (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=15259125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2140022A Pending JPH0438119A (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超伝導コイルの保護方法および保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0438119A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7969123B2 (en) | 2005-02-24 | 2011-06-28 | Converteam Uk Ltd | Exciter assemblies |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2140022A patent/JPH0438119A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7969123B2 (en) | 2005-02-24 | 2011-06-28 | Converteam Uk Ltd | Exciter assemblies |
| US8258760B2 (en) | 2005-02-24 | 2012-09-04 | Converteam Uk Ltd | Exciter assemblies |
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