JPH0469012A - 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

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JPH0469012A
JPH0469012A JP2169887A JP16988790A JPH0469012A JP H0469012 A JPH0469012 A JP H0469012A JP 2169887 A JP2169887 A JP 2169887A JP 16988790 A JP16988790 A JP 16988790A JP H0469012 A JPH0469012 A JP H0469012A
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JP
Japan
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superconducting coil
current
power supply
power source
disconnector
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Pending
Application number
JP2169887A
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English (en)
Inventor
Sakutaro Yamaguchi
作太郎 山口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to DE4117677A priority patent/DE4117677C2/de
Priority to US07/707,326 priority patent/US5210674A/en
Publication of JPH0469012A publication Critical patent/JPH0469012A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

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保護方法および保護装置に関
するものである。
[従来の技術] 第3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誌B、第102巻第
12号、第73〜79ページに掲載された論文「超電導
マグネットのクエンチ保護用並列抵抗回昂の改良Jの図
1〜図4に示された回路図である。
第3図(^)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L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。クライオスタット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R,が接続されている。
第3図(B)のドナルドソン([1onaldson)
氏によって提案された保護装置であり、第3図(^)に
示した保護抵抗RD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3図(C)および<1))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
保護抵抗RDの代りに直列接続された2個の保護抵抗R
aおよびRbを用いると共に保護抵抗Rbと並列にコン
デンサCを接続したものであり、後者は、更に、保護抵
抗Raと並列にインダクタLsおよび抵抗Rsがら成る
直列回路を接続したものである。
第3図(^)〜(1))に示されかつ上述したように精
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3
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RDにはその抵抗値が大きいので殆ど流
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、
この部分で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超伝導コイル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の両端には大電圧Vcが発生し、
これは保護抵抗RDにも印加され、超伝導コイルしに流
れていた電流が矢印1cで示すように流れ始める6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R9にょ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で、超伝導コイルしは保護さ
れる。
[発明が解決しようとする課題] 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! (LIDと呼ばれる)ては、常時20〜30に^
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が進められている。このような
定格を有する電源スィッチは極めて大型となると同時に
高価であるという問題点があった。
この発明は、このような間圧点を解決するためになされ
たもので、極めて大型で高価な電源スィッチを用いず、
超伝導コイルがらの電流を素早く転流させることができ
る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。
[課題を解決するための手段] この発明に係る超伝導コイルの保護装置は、超伝導コイ
ルの両端間に断路器を介して接続される単極性電源と、
前記超伝導コイルと並列に接続される別電源、少なくと
も1個の保護抵抗および回路開放手段とを設けたもので
ある。
[作 用] この発明においては、通常運転時には単極性電源から電
流を超伝導コイルに流すが回路開放手段には流さず、超
伝導コイルにクエンチが起きると前記単極性の電圧をゼ
ロにすると同時に別電源を動作させて前記単極性電源の
電流をゼロにすると共に、前記超伝導コイルに流れてい
る電流を前記回路開放手段に転流させ、その後電流ゼロ
点で前記断路器を開きがっ前記回路開放手段を開いて転
流させられた電流をしゃ断し、その結果として前記超伝
導コイル電流を保護抵抗に再転流させ、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6 [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であり、図にお
いて超伝導コイルLの両端間には電源例えば単極性電源
E1が常開断路器DSを介して接続される。保護抵抗R
8lは第1ONスイツチS W +およびインダクタL
Pから成る直列回路を介して超伝導コイルLと並列に接
続されるが、保護抵抗R8lの抵抗値が通常大きいので
保護抵抗RD1は超伝導コイルしに直接並列接続されて
も良い。保護抵抗RD、と並列に回路開放手段の一例と
してのヒユーズFが接続されている。
また、図示のように充電されたコンデンサC2、インダ
クタL2およびサイリスタThから成る直列rgJFI
@は別電源E2を形成し、この別電源E2も超伝導コイ
ルLと並列に接続されている。
通常運転時には、まず断路器DSを閉じて単極性電源E
1から超伝導コイルしに通電を行い、所定の電流iを矢
印の方向に流して超伝導コイルLを励磁する。この時、
第1ONスイッチSW、を開いておくので、ヒユーズF
には電流が流れない。
次に超伝導コイルしにクエンチが生じると、これを検出
してただちに第1ONスイツチSW1を閉じると共に、
単極性電源E1の電圧をゼロにする。しかしながら、こ
のような超伝導コイルLの回路では抵抗値が低いので、
電流はすぐには第1ONスイツチSW1→インダクタL
y→ヒユーズFから成る直列回路に転流しない、そこで
サイリスクThを閉じると電流がコンデンサC2従って
別電源E2から流れ出て単極性電源E1の電流をすみや
かにゼロにする。この時、Elは単極性電源なのでその
電流が逆方向に流れない、そうすると、超伝導コイルL
の電流は自動的にSW+−Ly→Fに転流される。この
時、電流ゼロ点で断路器DSを開く。このようにすれば
、@路器DSの開開は常に電流ゼロ点で行われることに
なり、従来例のような大型の電源スィッチSは不要であ
る。
次にしゃ断動作を行う。すなわちヒユーズFに転流され
た電流によってヒユーズFは溶断され、これにより電流
がしゃ断される。そうすると、電流は保護抵抗Rd、に
更に転流され、ここで超伝導コイルLの磁気エネルギー
が吸収されて超伝導コイルしは保護される。
第2図はこの発明の他の実施例を説明するための回路図
であり、図において保護抵抗RDIは第1ONスイツチ
SW1を介して超伝導コイルLと並列に接続される。保
護抵抗RD1と並列に回路開放手段の他の例としての直
流しゃ断器DCMは、ヒユーズFおよびしゃ断器CB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C1、このコンデンサC1から流出する電流の時
定数調整用インダクタL、および第2ONスイッチSW
、から成る第2直列回路を含む、なお、直流しゃ断器D
CMは、上述した精成のもの以外に、例えば昭和63年
2月28日に電気学会から発行された電気工学ハンドブ
ックの第811ページの表5に示された多くの例である
。また保護抵抗Ro1と並列に他の保護でいるR+]2
および第3ONスイツチS W sから成る直列回路が
接続される。
なお、断路器DSの挿入位置が第2図では第1図と異な
るが、これは何ら本質的な変更ではなく、実施態様の一
つにすぎない。同様に第2図にはインダクタLlが示さ
れていないが、これはコンデンサC2からの電流を、ヒ
ユーズFを含む回路部分と単極性電源E1にうまく分流
するために用いられるものであり、配線等によってそれ
が含まれている場合には、第3図のように特に必要はな
い。
通常運転時には、まず断路器DSを閉じて単極性電源E
1から超伝導コイルしに通電を行い、第1ONスイツチ
SW1を開いておくので、直流しゃ断器DCHのし勺断
部例えば上述した第1直列回路には電流が流れない。ま
た、しヤ断器CBは閉じておき、コンデンサC1は図示
の極性に予め充電しておき(断路器DS、第1ONスイ
ツチSWおよび第2ONスイツチSW2を閉じインダク
タL、を通して)、そして第2ONスイツチS W 2
および第3ONスイッチSW、は開いておく。
次に超伝導コイルしにクエンチが生じると、これを検出
してただちに第1ONスイツチSWIを閉じると共に、
単極性電源E1の電圧をゼロにする。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、単極性
電源E1の電流も減少し、第1ONスイツチSW1→し
ゃ断器CB→ヒユーズFから成る直列回路の電流は増大
する。
しかしながら、電流はすぐには第1ONスイッチSW、
−L勺断器CB→ヒユーズFから成る直列回路に転流し
ない。そこで、サイリスタThを閉じると電流がコンデ
ンサC2から従って別電源E2から流れ出て単極性電源
E1の電流をすみやかにゼロにする。そうすると、超伝
導コイルLの電流は全て自動的に上述した直列回路に転
流される。
この時、電流ゼロ点で断路器DSを開く。これによって
単極性電源Elは超伝導コイルLおよび上述した直列回
路から電気的に切り離される。
次に、しゃ断動作を行う。すなわち、第2ONスイツチ
SW2を閉しることによりコンデンサC1からの電流が
インダクタL1および第2ONスイツチSW2を通って
流れ、しゃ断器CBの電流を急激に減少させ、最終的に
ゼロにする。そこでしゃ断器CBを開くと、しゃ断器C
B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。
なお、このようにすれば、しゃ断器CBが電流のしゃ断
に失敗したとしても、ヒユーズFでしゃ断。
することが可能であるから、ヒユーズFはしゃ断器CB
のバック・アップになっているとも云える。
その結果、超伝導コイルLからの電流は第1ONスイツ
チSW1→保護抵抗R6,を通って流れ、超伝導コイル
Lのエネルギーは保護抵抗R01によって吸収される。
この時、電流をよりゆっくり減衰させたければ、第3O
NスイッチSW、を閉じて保護抵抗RD2にも一部の電
流が流れるようにしても良い。このようにして超伝導コ
イルしは保護される。
[発明の効果] 以上、詳しく説明したように、この発明は、超伝導コイ
ルの両端間に断路器を介して接続される単極性電源と、
前記超伝導コイルと並列に接続される別電源、少なくと
も1個の保護抵抗および回路開放手段とを備えているの
で、常時、大電流を通電するための電源スィッチ(連続
定格)が不要になり、また転流をスムーズに行えるので
超伝導コイルを素早く保護できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
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2図は他の実施例を説明するための回路図、第3図(
^)〜(D)は従来の保護装置を示す回路図である。 図において、Lは超伝導コイル、Elは単極性電源、R
2は別電源、RolとR92は保護抵抗、Fはヒユーズ
、CBはしゃ断器、DCMは直流しゃ断器である。 なお、図中、同一符号は同一5又は相当部分を示す。 代  理  人   曾  我  道  照DS:断路
器 E I ’、 ?#−3:!十生づiン涼E2:写’1
電V全 RDI:併λ引邸九 F:じユース゛′ L−Aヱイミ専コイル 追2図 RD2  イ呆↓tE\才六−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超伝導コイルの両端間に断路器を介して接続され
    る単極性電源、並びに前記超伝導コイルと並列に接続さ
    れる別電源、少なくとも1個の保護抵抗および回路開放
    手段を備えたものにおいて、通常運転時には前記断路器
    を閉じて単極性電源から電流を前記超伝導コイルに流す
    が前記回路開放手段には流さず、前記超伝導コイルにク
    エンチが起きると前記単極性電源の電圧をゼロにすると
    同時に前記別電源を動作させて前記単極性電源の電流を
    ゼロにすると共に前記超伝導コイルに流れている電流を
    前記回路開放手段に転流させ、その後電流ゼロ点で前記
    断路器を開きかつ前記回路開放手段を開いて転流させら
    れた電流をしや断し、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再転流させ、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. (2)超伝導コイルの両端間に断路器を介して接続され
    る単極性電源と、前記超伝導コイルと並列に接続される
    別電源、少なくとも1個の保護抵抗および回路開放手段
    とを備えたことを特徴とする超伝導コイルの保護装置。
JP2169887A 1990-05-31 1990-06-29 超伝導コイルの保護方法および保護装置 Pending JPH0469012A (ja)

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JP2169887A JPH0469012A (ja) 1990-06-29 1990-06-29 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)

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JP2169887A JPH0469012A (ja) 1990-06-29 1990-06-29 超伝導コイルの保護方法および保護装置

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