JPH065647B2 - 超電導コイルの監視装置 - Google Patents
超電導コイルの監視装置Info
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- JPH065647B2 JPH065647B2 JP60256091A JP25609185A JPH065647B2 JP H065647 B2 JPH065647 B2 JP H065647B2 JP 60256091 A JP60256091 A JP 60256091A JP 25609185 A JP25609185 A JP 25609185A JP H065647 B2 JPH065647 B2 JP H065647B2
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- JP
- Japan
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- superconducting coil
- signal
- current
- circuit
- voltage
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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
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は，超電導コイルの監視装置に係り，特に，交流
電源によって励磁される超電導コイルの常電導転移を応
答性良く検出できるようにした監視装置に関する。
電源によって励磁される超電導コイルの常電導転移を応
答性良く検出できるようにした監視装置に関する。
最近，交流損失の少ない超電導線が種々開発されてお
り，交流で励磁するようにした超電導コイルも実用化さ
れつつある。このように，超電導コイルを交流で励磁す
る場合であっても超電導コイルがクエンチ（常電導転
移）したときには速やかに適切な処置を講じる必要があ
ることには変わりない。クエンチ時の適切な処理は，ク
エンチの発生を応答性良く検出することによって実現で
きる。しかし，交流励磁の場合には，超電導コイルの両
端に常に変化する電圧が発生しているので，直流励磁の
場合と同様な手法でクエンチを検出することはできな
い。このため，交流励磁下において，クエンチを応答性
良く検出できる監視装置の出現が強く望まれている。
り，交流で励磁するようにした超電導コイルも実用化さ
れつつある。このように，超電導コイルを交流で励磁す
る場合であっても超電導コイルがクエンチ（常電導転
移）したときには速やかに適切な処置を講じる必要があ
ることには変わりない。クエンチ時の適切な処理は，ク
エンチの発生を応答性良く検出することによって実現で
きる。しかし，交流励磁の場合には，超電導コイルの両
端に常に変化する電圧が発生しているので，直流励磁の
場合と同様な手法でクエンチを検出することはできな
い。このため，交流励磁下において，クエンチを応答性
良く検出できる監視装置の出現が強く望まれている。
本発明は，このような事情に鑑みてなされたもので，そ
の目的とするところは，交流励磁される超電導コイルの
クエンチを応答性良く検出でき，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。
の目的とするところは，交流励磁される超電導コイルの
クエンチを応答性良く検出でき，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。
本発明によれば，交流電源によって励磁される超電導コ
イルの両端電圧を検出する電圧検出手段と，前記超電導
コイルに流れている電流を検出する電流検出手段と，前
記電圧検出手段で得られた電圧信号と前記電流検出手段
で得られた電流信号との間の位相差がπ／２以下のとき
信号を出力する位相判定手段とを備えた超電導コイルの
監視装置が提供される。
イルの両端電圧を検出する電圧検出手段と，前記超電導
コイルに流れている電流を検出する電流検出手段と，前
記電圧検出手段で得られた電圧信号と前記電流検出手段
で得られた電流信号との間の位相差がπ／２以下のとき
信号を出力する位相判定手段とを備えた超電導コイルの
監視装置が提供される。
電圧検出手段によって得られた電圧信号と電流検出手段
によって得られた電流信号との間には次のような関係が
ある。すなわち，超電導コイルが完全な超電導状態を保
っているときには電圧信号と電流信号との間には石確に
π／２の位相差が存在する。一方，超電導コイルがクエ
ンチすると，超電導コイルに抵抗分が現われるので，こ
の抵抗分の存在によって電圧信号と電流信号との間の位
相差はπ／２以下となる。したがって，この装置のよう
に位相差判定手段を設けておくと，超電導コイルがクエ
ンチしたとき，つまり電圧信号と電流信号との間の位相
差がπ／２以下になったとき，上記位相差判定手段から
信号を出力させることができ，この信号を使って適切な
クエンチ対策を実行することができる。そして，この場
合には、超電導コイルの両端電圧と超電導コイルに流れ
る電流とを検出し，この両検出信号を使ってクエンチを
判定させるようにしているので、超電導コイルに格別な
加工等を施す必要は全くなく，しかも装置全体が複雑化
するようなこともない。
によって得られた電流信号との間には次のような関係が
ある。すなわち，超電導コイルが完全な超電導状態を保
っているときには電圧信号と電流信号との間には石確に
π／２の位相差が存在する。一方，超電導コイルがクエ
ンチすると，超電導コイルに抵抗分が現われるので，こ
の抵抗分の存在によって電圧信号と電流信号との間の位
相差はπ／２以下となる。したがって，この装置のよう
に位相差判定手段を設けておくと，超電導コイルがクエ
ンチしたとき，つまり電圧信号と電流信号との間の位相
差がπ／２以下になったとき，上記位相差判定手段から
信号を出力させることができ，この信号を使って適切な
クエンチ対策を実行することができる。そして，この場
合には、超電導コイルの両端電圧と超電導コイルに流れ
る電流とを検出し，この両検出信号を使ってクエンチを
判定させるようにしているので、超電導コイルに格別な
加工等を施す必要は全くなく，しかも装置全体が複雑化
するようなこともない。
以下，本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る監視装置の回路構成図
である。
である。
同図において，１は超電導コイルであり，この超電導コ
イル１はクライオスタット２内に液体ヘリウムと一緒に
収容されている。超電導コイル１の両端には常電導線で
形成されたリード線３ａ，３ｂの一端側がそれぞれ接続
されており，これらリード線線３ａ，３ｂの他端側はク
ライオスタット２外に導かれサイリスタ４ａ，４ｂを逆
並列接続してなる半導体スイッチ５および機械的なスイ
ッチ６を介して交流電源７の出力端に接続されている。
サイリスタ４ａ，４ｂは、超電導コイル１を負荷とし
て，この超電導コイル１に交流電流を流し得る関係にゲ
ート回路８によって点弧制御される。また，ゲート回路
８はゲート駆動回路９によって制御される。このゲート
駆動回路９は，制御端に論理値で“１”なる信号が与え
られると，その動作を停止するように構成されている。
イル１はクライオスタット２内に液体ヘリウムと一緒に
収容されている。超電導コイル１の両端には常電導線で
形成されたリード線３ａ，３ｂの一端側がそれぞれ接続
されており，これらリード線線３ａ，３ｂの他端側はク
ライオスタット２外に導かれサイリスタ４ａ，４ｂを逆
並列接続してなる半導体スイッチ５および機械的なスイ
ッチ６を介して交流電源７の出力端に接続されている。
サイリスタ４ａ，４ｂは、超電導コイル１を負荷とし
て，この超電導コイル１に交流電流を流し得る関係にゲ
ート回路８によって点弧制御される。また，ゲート回路
８はゲート駆動回路９によって制御される。このゲート
駆動回路９は，制御端に論理値で“１”なる信号が与え
られると，その動作を停止するように構成されている。
しかして，超電導コイル１の両端にはリード線１０ａ，
１０ｂの一端側がそれぞれ接続されており，これらリー
ド線１０ａ，１０ｂの他端側はクライオスタット２外に
導かれて絶縁増幅器１１の入力端に接続されている。ま
た，超電導コイル１と半導体スイッチ５とを接続するリ
ード線３ｂの途中には超電導コイル１に流れる電流を検
出するための電流検出器１２が介挿してあり，この電流
検出器１２の出力は絶縁増幅器１３の入力端に導入され
ている。そして，絶縁増幅器１１，１３の出力はそれぞ
れコンパレータ１４，１５に導入されている。コンパレ
ータ１４，１５は，それぞれ入力信号の正の半波期間だ
け矩形波状の信号Ｅ，Ｉを出力するように構成されてい
る。コンパレータ１４の出力信号Ｅは，EX-OR回路（排
他的論理和回路）１６の一方の入力端に直接導入される
とともに同回路１６の他方の入力端に遅延素子１７を介
して導入され，さらにEX-OR回路１８の一方の入力端に
導入されている。また，コンパレータ１５の出力信号Ｉ
は，EX-OR回路１９の一方の入力端に直接導入されると
ともに同回路１９の他方の入力端に遅延素子２０を介し
て導入され，さらにEX-OR回路１８の他方の入力端に導
入されている。
１０ｂの一端側がそれぞれ接続されており，これらリー
ド線１０ａ，１０ｂの他端側はクライオスタット２外に
導かれて絶縁増幅器１１の入力端に接続されている。ま
た，超電導コイル１と半導体スイッチ５とを接続するリ
ード線３ｂの途中には超電導コイル１に流れる電流を検
出するための電流検出器１２が介挿してあり，この電流
検出器１２の出力は絶縁増幅器１３の入力端に導入され
ている。そして，絶縁増幅器１１，１３の出力はそれぞ
れコンパレータ１４，１５に導入されている。コンパレ
ータ１４，１５は，それぞれ入力信号の正の半波期間だ
け矩形波状の信号Ｅ，Ｉを出力するように構成されてい
る。コンパレータ１４の出力信号Ｅは，EX-OR回路（排
他的論理和回路）１６の一方の入力端に直接導入される
とともに同回路１６の他方の入力端に遅延素子１７を介
して導入され，さらにEX-OR回路１８の一方の入力端に
導入されている。また，コンパレータ１５の出力信号Ｉ
は，EX-OR回路１９の一方の入力端に直接導入されると
ともに同回路１９の他方の入力端に遅延素子２０を介し
て導入され，さらにEX-OR回路１８の他方の入力端に導
入されている。
EX-OR回路１６，１９の出力信号は、それぞれ基準信号
発生器２１，２２に導入されている。この基準信号発生
器２１，２２は，EX-OR回路１６，１９から信号が導入
されると、発振器２３から出力される１ＭHzのクロック
パルスを予め設定された期間だけカウントし，このカウ
ントしている期間中出力を送出するように構成されてい
る。そして，基準信号発生器２１の出力とEX-OR回路１
８の出力とはEX-OR回路２４に導入され，また基準信号
発生器２２の出力とEX-OR回路１８の出力とはEX-OR回路
２５とに導入されている。EX-OR回路２４の出力はNOR回
路２６の一方の入力端に導入され，EX-OR回路２５の出
力はNOT回路２７を介してNOR回路２６の他方の入力端に
導入され，さらにNOR回路２６の出力はNOT回路２８を介
して前記ゲート駆動回路９の制御端に導入されている。
発生器２１，２２に導入されている。この基準信号発生
器２１，２２は，EX-OR回路１６，１９から信号が導入
されると、発振器２３から出力される１ＭHzのクロック
パルスを予め設定された期間だけカウントし，このカウ
ントしている期間中出力を送出するように構成されてい
る。そして，基準信号発生器２１の出力とEX-OR回路１
８の出力とはEX-OR回路２４に導入され，また基準信号
発生器２２の出力とEX-OR回路１８の出力とはEX-OR回路
２５とに導入されている。EX-OR回路２４の出力はNOR回
路２６の一方の入力端に導入され，EX-OR回路２５の出
力はNOT回路２７を介してNOR回路２６の他方の入力端に
導入され，さらにNOR回路２６の出力はNOT回路２８を介
して前記ゲート駆動回路９の制御端に導入されている。
次に，上記のように構成された監視装置の動作を第２図
を適宜参照しながら説明する。
を適宜参照しながら説明する。
まず，超電導コイル１が正常な超電導状態に保たれてお
り，この状態で機械的スイッチ６が投入され，またサイ
リスタ４ａ，４ｂが半波おきに点弧制御されて超電導コ
イル１に５０Hz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器２１，２２の時限は５ｍｓ
に設定されているものとする。
り，この状態で機械的スイッチ６が投入され，またサイ
リスタ４ａ，４ｂが半波おきに点弧制御されて超電導コ
イル１に５０Hz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器２１，２２の時限は５ｍｓ
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が正常な状態で交流電流が
流れているときには，ゲート駆動回路９の制御端は，第
２図中実線で示すように，常に論理値で“０”に保持さ
れる。すなわち，第２図に示すようにコンパレータ１４
の出力Ｅとコンパレータ１５の出力Ｉとの間には正確に
π／２の位相差が存在し，またEX-OR回路１８からは正
確にπ／２幅，つまり５ｍｓ幅の出力信号が送出され
る。基準信号発生器２１の出力は信号Ｅの立ち上がりか
ら５ｍｓの期間と，信号Ｅの立ち下がりから５ｍｓの期
間送出され，また基準信号発生器２２の出力は信号Ｉの
立ち上がりから５ｍｓの期間と，信号Ｉの立ち下がりか
ら５ｍｓの期間送出される。したがって，EX-OR回路２
４の出力は常に“０”に保たれ，またEX-OR回路２５の
出力は常に“１”に保たれる。EX-OR回路２５の出力はN
OT回路２７を介してNOR回路２６に導入されているの
で，結局，ゲート駆動回路９の制御端は常に“０”に保
持される。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。
流れているときには，ゲート駆動回路９の制御端は，第
２図中実線で示すように，常に論理値で“０”に保持さ
れる。すなわち，第２図に示すようにコンパレータ１４
の出力Ｅとコンパレータ１５の出力Ｉとの間には正確に
π／２の位相差が存在し，またEX-OR回路１８からは正
確にπ／２幅，つまり５ｍｓ幅の出力信号が送出され
る。基準信号発生器２１の出力は信号Ｅの立ち上がりか
ら５ｍｓの期間と，信号Ｅの立ち下がりから５ｍｓの期
間送出され，また基準信号発生器２２の出力は信号Ｉの
立ち上がりから５ｍｓの期間と，信号Ｉの立ち下がりか
ら５ｍｓの期間送出される。したがって，EX-OR回路２
４の出力は常に“０”に保たれ，またEX-OR回路２５の
出力は常に“１”に保たれる。EX-OR回路２５の出力はN
OT回路２７を介してNOR回路２６に導入されているの
で，結局，ゲート駆動回路９の制御端は常に“０”に保
持される。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３図に示すように超電導コイル１と直列
に抵抗Ｒが接続された状態と等価になる。このように超
電導コイル１のインピーダンスがインダクタンスと抵抗
とを合成したものになると，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π／２以下となる。
今，電流の位相が第２図中破線で示すように進んで位相
差がπ／２以下になったとすると，EX-OR回路１８の出
力の時間幅も第２図中破線で示すように５ｍｓ以下とな
る。信号Ｅの立ち上がりから立ち上がる基準信号発生器
２１の出力は前述のように５ｍｓに設定されている。こ
のため，EX-OR回路２４から出力が送出され，結局，第
２図中破線で示すようにゲート駆動回路９の制御端に
“１”なる信号が与えられる。このように制御端に
“１”なる信号が与えられると，ゲート駆動回路９は動
作を停止する。このため，以後，サイリスタ４ａ，４ｂ
にはゲート信号が与えられない。したがって，超電導コ
イル１への電流供給が停止され，ここに超電導コイル１
の保護が実現されることになる。上述した説明は，電流
の位相が進んで電圧と電流との間の位相差がπ／２以下
になった例であるが，電圧の位相が遅れて電圧と電流と
の位相差がπ／２以下になった場合も同様に動作する。
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３図に示すように超電導コイル１と直列
に抵抗Ｒが接続された状態と等価になる。このように超
電導コイル１のインピーダンスがインダクタンスと抵抗
とを合成したものになると，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π／２以下となる。
今，電流の位相が第２図中破線で示すように進んで位相
差がπ／２以下になったとすると，EX-OR回路１８の出
力の時間幅も第２図中破線で示すように５ｍｓ以下とな
る。信号Ｅの立ち上がりから立ち上がる基準信号発生器
２１の出力は前述のように５ｍｓに設定されている。こ
のため，EX-OR回路２４から出力が送出され，結局，第
２図中破線で示すようにゲート駆動回路９の制御端に
“１”なる信号が与えられる。このように制御端に
“１”なる信号が与えられると，ゲート駆動回路９は動
作を停止する。このため，以後，サイリスタ４ａ，４ｂ
にはゲート信号が与えられない。したがって，超電導コ
イル１への電流供給が停止され，ここに超電導コイル１
の保護が実現されることになる。上述した説明は，電流
の位相が進んで電圧と電流との間の位相差がπ／２以下
になった例であるが，電圧の位相が遅れて電圧と電流と
の位相差がπ／２以下になった場合も同様に動作する。
このように極めて簡単な構成であるにも拘らず，超電導
コイル１のクエンチを確実に検出でき，これによってク
エンチ時の適切な処置の実現に寄与することができる。
そして，この場合には超電導コイル１そのものに格別な
加工を施す必要がなく，しかも信号処理をデジタル方式
で行なっているのでノイズの影響を受けることもなく，
結局，前述した効果を発揮させることができる。
コイル１のクエンチを確実に検出でき，これによってク
エンチ時の適切な処置の実現に寄与することができる。
そして，この場合には超電導コイル１そのものに格別な
加工を施す必要がなく，しかも信号処理をデジタル方式
で行なっているのでノイズの影響を受けることもなく，
結局，前述した効果を発揮させることができる。
なお，本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち，上述した実施例では，電圧信号および電
流信号を絶縁増幅器を介して取り出すようにしている
が，絶縁増幅器を絶縁トランスや容量結合器に置き変え
てもよい。また，電流のない断現象を伴わないものであ
れば，半導体スイッチを他のスイッチに置き代えてもよ
い。
い。すなわち，上述した実施例では，電圧信号および電
流信号を絶縁増幅器を介して取り出すようにしている
が，絶縁増幅器を絶縁トランスや容量結合器に置き変え
てもよい。また，電流のない断現象を伴わないものであ
れば，半導体スイッチを他のスイッチに置き代えてもよ
い。
第１図は本発明の一実施例に係る監視装置の回路構成
図，第２図は同装置の動作を説明するための図，第３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。 １…超電導コイル，５…半導体スイッチ，７…交流電
源，８…ゲート回路，９…ゲート駆動回路，１２…電流
検出器，１４，１５…コンパレータ，１６，１８，１
９，２４，２５…EX-OR回路，２１，２２…基準信号発
生器，２３…発振器。
図，第２図は同装置の動作を説明するための図，第３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。 １…超電導コイル，５…半導体スイッチ，７…交流電
源，８…ゲート回路，９…ゲート駆動回路，１２…電流
検出器，１４，１５…コンパレータ，１６，１８，１
９，２４，２５…EX-OR回路，２１，２２…基準信号発
生器，２３…発振器。
Claims (2)
- 【請求項１】交流電源によって励磁される超電導コイル
の両端電圧を検出する電圧検出手段と，前記超電導コイ
ルに流れている電流を検出する電流検出手段と，前記電
圧検出手段で得られた電圧信号と前記電流検出手段で得
られた電流信号との間の位相差がπ／２以下のとき信号
を出力する位相差判定手段とを具備してなることを特徴
とする超電導コイルの監視装置。 - 【請求項２】前記位相差判定手段は，前記電圧検出手段
で得られた電圧信号と前記電流検出手段で得られた電流
信号との位相差に対応した時間幅の信号を作る手段と，
この手段で作られた信号と基準時間幅の信号とを時間幅
比較する回路とを備えてなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超電導コイルの監視装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256091A JPH065647B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超電導コイルの監視装置 |
| EP86106849A EP0205924A3 (en) | 1985-05-20 | 1986-05-20 | Monitoring system for detecting quench of superconductive coils |
| US07/158,033 US4777437A (en) | 1985-05-20 | 1988-02-12 | Monitoring system for detecting quench of superconductive coils |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256091A JPH065647B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 超電導コイルの監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115809A JPS62115809A (ja) | 1987-05-27 |
| JPH065647B2 true JPH065647B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17287764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60256091A Expired - Lifetime JPH065647B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-11-15 | 超電導コイルの監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065647B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19744011A1 (de) * | 1997-09-26 | 1999-04-01 | Siemens Ag | Leistungsschaltereinrichtung zur Energieversorgung und -verteilung |
| JP4738072B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2011-08-03 | 三菱鉛筆株式会社 | 塗布容器 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60256091A patent/JPH065647B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62115809A (ja) | 1987-05-27 |
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