JPS6359524B2 - - Google Patents
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- JPS6359524B2 JPS6359524B2 JP57102882A JP10288282A JPS6359524B2 JP S6359524 B2 JPS6359524 B2 JP S6359524B2 JP 57102882 A JP57102882 A JP 57102882A JP 10288282 A JP10288282 A JP 10288282A JP S6359524 B2 JPS6359524 B2 JP S6359524B2
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- JP
- Japan
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- superconducting
- persistent current
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- current switch
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- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 26
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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
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は超電導磁気浮上鉄道用フライオスタ
ツトなどの超電導装置に関するものである。
ツトなどの超電導装置に関するものである。
第１図に従来のこの種の超電導装置を、第２図
にこの超電導装置を適用した超電導回路を示す。
にこの超電導装置を適用した超電導回路を示す。
第１図において、超電導コイル１ａ，１ｂと熱
式あるいは磁界式永久電流スイツチ２ａ，２ｂは
ヘリウム槽５内に配置され、パワーリード３ａ，
３ｂを介して真空容器６の外に配置された保護抵
抗４および電源１０に接続されている。これらを
電気回路で示すと第２図のようになり、超電導コ
イル１ａ，１ｂと永久電流スイツチ２ａ，２ｂと
はそれぞれ直列接続され、さらに端末リード７
ａ，７ｂおよび中間リード８により、互いに並列
接続されて閉回路を構成しており、永久電流スイ
ツチを閉じる、すなわち、超電導状態とすること
によつて、超電導コイル１ａ，１ｂを永久電流状
態で運転できるようになつている。また、端末リ
ード７ａ，７ｂはそれぞれパワーリード３ａ，３
ｂおよび遮断器１１ａ，１１ｂを介して電源１０
に接続され、永久電流スイツチ２ａ，２ｂを開い
た状態、すなわち、常電導抵抗が発生している状
態で電源１０によつて超電導コイル１ａ，１ｂを
励消磁することができるようになつている。保護
抵抗４は電源１０に並列に接続されており、何ら
かの原因で超電導コイル１ａ，１ｂの両方あるい
は一方が超電導破壊した場合に、永久電流スイツ
チおよび遮断器１１ａ，１１ｂを開いて保護抵抗
４に超電導コイル１ａ，１ｂに流れている電流を
流すことによつて、コイルに蓄えられていたエネ
ルギーの一部を消費させて超電導装置の保護を行
うものである。
式あるいは磁界式永久電流スイツチ２ａ，２ｂは
ヘリウム槽５内に配置され、パワーリード３ａ，
３ｂを介して真空容器６の外に配置された保護抵
抗４および電源１０に接続されている。これらを
電気回路で示すと第２図のようになり、超電導コ
イル１ａ，１ｂと永久電流スイツチ２ａ，２ｂと
はそれぞれ直列接続され、さらに端末リード７
ａ，７ｂおよび中間リード８により、互いに並列
接続されて閉回路を構成しており、永久電流スイ
ツチを閉じる、すなわち、超電導状態とすること
によつて、超電導コイル１ａ，１ｂを永久電流状
態で運転できるようになつている。また、端末リ
ード７ａ，７ｂはそれぞれパワーリード３ａ，３
ｂおよび遮断器１１ａ，１１ｂを介して電源１０
に接続され、永久電流スイツチ２ａ，２ｂを開い
た状態、すなわち、常電導抵抗が発生している状
態で電源１０によつて超電導コイル１ａ，１ｂを
励消磁することができるようになつている。保護
抵抗４は電源１０に並列に接続されており、何ら
かの原因で超電導コイル１ａ，１ｂの両方あるい
は一方が超電導破壊した場合に、永久電流スイツ
チおよび遮断器１１ａ，１１ｂを開いて保護抵抗
４に超電導コイル１ａ，１ｂに流れている電流を
流すことによつて、コイルに蓄えられていたエネ
ルギーの一部を消費させて超電導装置の保護を行
うものである。
さて、このような超電導装置において、永久電
流スイツチ２ａ，２ｂが開いている（常電導抵抗
が発生している）状態で、超電導コイル１ａ，１
ｂのいずれかが超電導破壊を起こした場合や、超
電導コイル１ａ，１ｂが永久電流状態で運転され
ている状態、すなわち、永久電流スイツチ２ａ，
２ｂが閉じた（超電導状態で抵抗零）状態で、永
久電流スイツチ２ａ，２ｂが時間差をもつて順次
超電導破壊を起こして開の状態となつた場合等の
異常時には、各超電動コイル１ａ，１ｂの負荷電
流の減衰における差の電流が各永久電流スイツチ
２ａ，２ｂに分流するため、非常に大きな電流が
永久電流スイツチに流れることになる。このた
め、永久電流スイツチ２ａ，２ｂにおいて、その
抵抗損失によつて多大のエネルギが消費される。
発明者等の試算によれば、超電導コイル１ａ，１
ｂの自己インダクタンスを2H、永久電流スイツ
チ２ａ，２ｂの常電導抵抗を0.8Ω、保護抵抗４
の抵抗値を0.05Ω、負荷電流の初期値を800Aとし
た場合、超電導コイル１ａのみが超電導破壊を起
こした場合で、永久電流スイツチ２ｂに発生する
損失の最大値は約54KW、消費エネルギは約
245KJであつた。また、永久電流スイツチ２ａが
超電導破壊して超電導コイル１ａの負荷電流が零
に減衰した後に、永久電流スイツチ２ｂが超電導
破壊を起こした場合には、永久電流スイツチ２ｂ
に発生する損失の最大値は約125KW、消費エネ
ルギは約175KJであつた。
流スイツチ２ａ，２ｂが開いている（常電導抵抗
が発生している）状態で、超電導コイル１ａ，１
ｂのいずれかが超電導破壊を起こした場合や、超
電導コイル１ａ，１ｂが永久電流状態で運転され
ている状態、すなわち、永久電流スイツチ２ａ，
２ｂが閉じた（超電導状態で抵抗零）状態で、永
久電流スイツチ２ａ，２ｂが時間差をもつて順次
超電導破壊を起こして開の状態となつた場合等の
異常時には、各超電動コイル１ａ，１ｂの負荷電
流の減衰における差の電流が各永久電流スイツチ
２ａ，２ｂに分流するため、非常に大きな電流が
永久電流スイツチに流れることになる。このた
め、永久電流スイツチ２ａ，２ｂにおいて、その
抵抗損失によつて多大のエネルギが消費される。
発明者等の試算によれば、超電導コイル１ａ，１
ｂの自己インダクタンスを2H、永久電流スイツ
チ２ａ，２ｂの常電導抵抗を0.8Ω、保護抵抗４
の抵抗値を0.05Ω、負荷電流の初期値を800Aとし
た場合、超電導コイル１ａのみが超電導破壊を起
こした場合で、永久電流スイツチ２ｂに発生する
損失の最大値は約54KW、消費エネルギは約
245KJであつた。また、永久電流スイツチ２ａが
超電導破壊して超電導コイル１ａの負荷電流が零
に減衰した後に、永久電流スイツチ２ｂが超電導
破壊を起こした場合には、永久電流スイツチ２ｂ
に発生する損失の最大値は約125KW、消費エネ
ルギは約175KJであつた。
このように永久電流スイツチにおいて多大なエ
ネルギが消費された場合、永久電流スイツチの熱
容量が十分大きくない場合には永久電流スイツチ
が焼損する危険性が大きい。永久電流スイツチは
第１図に示すように、ヘリウム槽内に設置されて
いるため、焼損した場合には真空容器を開いて真
空を破り、ヘリウム槽を開いて取り替えなければ
ならないので、修復作業に多大の労力と時間を必
要とする欠点がある。また、上記のような大きな
エネルギに耐え得る永久電流スイツチを設計した
場合は、その熱容量を大きくするために体積が大
きくなり、重量が過大となつてしまう。このこと
は、例えば、浮上式鉄道車両のように軽量である
ことを必要とする用途には重大な欠点となる。
ネルギが消費された場合、永久電流スイツチの熱
容量が十分大きくない場合には永久電流スイツチ
が焼損する危険性が大きい。永久電流スイツチは
第１図に示すように、ヘリウム槽内に設置されて
いるため、焼損した場合には真空容器を開いて真
空を破り、ヘリウム槽を開いて取り替えなければ
ならないので、修復作業に多大の労力と時間を必
要とする欠点がある。また、上記のような大きな
エネルギに耐え得る永久電流スイツチを設計した
場合は、その熱容量を大きくするために体積が大
きくなり、重量が過大となつてしまう。このこと
は、例えば、浮上式鉄道車両のように軽量である
ことを必要とする用途には重大な欠点となる。
このような欠点を解消するものとして、第３図
に示すように保護抵抗４ａ，４ｂを分割し、中間
リード９を設けたものが考えられる。この場合
は、超電導コイル１ａ，１ｂがそれぞれ独立の閉
回路を構成するため、永久電流スイツチ２ａ，２
ｂのそれぞれの常電導抵抗値をRPCS、保護抵抗４
ａ，４ｂのそれぞれの抵抗値をRL、負荷電流をIL
とすると、保護抵抗には、IRL＝RPCS／RL＋RPCSILなる 電流が流れ、永久電流スイツチにはIPCS＝
RL／RL＋RPCSILなる電流が流れる。一般にPL≪RPCS であるから、IRL≫IPCSとなる。したがつて、前述
のような異常時には、超電導コイルの負荷電流は
永久電流スイツチ２ａ，２ｂの常電導抵抗値より
も抵抗値の低い保護抵抗にその大部分が流れ、永
久電流スイツチでの消費エネルギが小さくなり、
永久電流スイツチが焼損する危険は防止される。
しかしながら、極低温に保たれているヘリウム槽
５から、常温の真空容器６の外まで、中間リード
９が貫通することになるため、中間リード９の本
数分だけ伝導による熱侵入量が増加し、このため
液体ヘリウムの蒸発を早める結果となり、これら
の熱侵入量をもつ超電導装置に対して、より大き
なヘリウム冷凍設備を必要とする欠点を生じる。
に示すように保護抵抗４ａ，４ｂを分割し、中間
リード９を設けたものが考えられる。この場合
は、超電導コイル１ａ，１ｂがそれぞれ独立の閉
回路を構成するため、永久電流スイツチ２ａ，２
ｂのそれぞれの常電導抵抗値をRPCS、保護抵抗４
ａ，４ｂのそれぞれの抵抗値をRL、負荷電流をIL
とすると、保護抵抗には、IRL＝RPCS／RL＋RPCSILなる 電流が流れ、永久電流スイツチにはIPCS＝
RL／RL＋RPCSILなる電流が流れる。一般にPL≪RPCS であるから、IRL≫IPCSとなる。したがつて、前述
のような異常時には、超電導コイルの負荷電流は
永久電流スイツチ２ａ，２ｂの常電導抵抗値より
も抵抗値の低い保護抵抗にその大部分が流れ、永
久電流スイツチでの消費エネルギが小さくなり、
永久電流スイツチが焼損する危険は防止される。
しかしながら、極低温に保たれているヘリウム槽
５から、常温の真空容器６の外まで、中間リード
９が貫通することになるため、中間リード９の本
数分だけ伝導による熱侵入量が増加し、このため
液体ヘリウムの蒸発を早める結果となり、これら
の熱侵入量をもつ超電導装置に対して、より大き
なヘリウム冷凍設備を必要とする欠点を生じる。
また、この熱侵入量の増加という欠点を解消す
るために第４図のように保護抵抗４ａ，４ｂをヘ
リウム槽５内に設置する方法が考えられる。この
場合は中間リード９が真空容器外に貫通しないた
め、中間リードを通じて常温部から伝導により熱
が侵入するのを防止できる。しかしながら、この
方法では、超電導コイル１ａ，１ｂを励消磁する
際に保護抵抗４ａ，４ｂに分流する電流による抵
抗損失が超電導装置内で発生するため、またそれ
ばかりでなく、異常時に超電導コイル１ａ，１ｂ
の蓄積エネルギが全て超電導装置内で消費される
ことになるため、液体ヘリウムが多量に蒸発する
欠点を生じる。
るために第４図のように保護抵抗４ａ，４ｂをヘ
リウム槽５内に設置する方法が考えられる。この
場合は中間リード９が真空容器外に貫通しないた
め、中間リードを通じて常温部から伝導により熱
が侵入するのを防止できる。しかしながら、この
方法では、超電導コイル１ａ，１ｂを励消磁する
際に保護抵抗４ａ，４ｂに分流する電流による抵
抗損失が超電導装置内で発生するため、またそれ
ばかりでなく、異常時に超電導コイル１ａ，１ｂ
の蓄積エネルギが全て超電導装置内で消費される
ことになるため、液体ヘリウムが多量に蒸発する
欠点を生じる。
以上のように、従来の超電導装置においては、
異常時に永久電流スイツチが焼損する危険がある
か、永久電流スイツチの重量が過大となるか、熱
侵入量が増加するために過大な冷凍設備を必要と
するか、励消磁時および異常時における損失が全
て超電導装置内で発生することにより、多量の液
体ヘリウムの蒸発を招くかなどの欠点があつた。
異常時に永久電流スイツチが焼損する危険がある
か、永久電流スイツチの重量が過大となるか、熱
侵入量が増加するために過大な冷凍設備を必要と
するか、励消磁時および異常時における損失が全
て超電導装置内で発生することにより、多量の液
体ヘリウムの蒸発を招くかなどの欠点があつた。
本発明はこれらの欠点に鑑みてなされたもの
で、熱侵入量の増加を防ぎ励消磁時に過大な液体
ヘリウムの蒸発を阻止し、異常時に永久電流スイ
ツチを焼損から保護でき、したがつて永久電流ス
イツチの重量増を招かない超電導装置を提供する
ものである。
で、熱侵入量の増加を防ぎ励消磁時に過大な液体
ヘリウムの蒸発を阻止し、異常時に永久電流スイ
ツチを焼損から保護でき、したがつて永久電流ス
イツチの重量増を招かない超電導装置を提供する
ものである。
以下、本発明の超電導装置を第５図について説
明する。図において、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞ
れ第１及び第２の保護抵抗であり、第１の保護抵
抗４ａ，４ｂは真空容器６内に、第２の保護抵抗
４ｃは真空容器６外に分割配置されている。ま
た、第１の保護抵抗４ａ，４ｂの抵抗値をRL1、
第２の保護抵抗４ｃの抵抗値をRL2とし、永久電
流スイツチの常電導抵抗値をRPCSとすれば、 RL2≪RL1＜RPCS なる関係を満足するように、それぞれの抵抗値を
選ぶものとする。たとえば、RL1とRPCSの並列抵
抗値γを前述の従来の場合の数値例と同じ0.8Ω
に等しくして、RPCSを3Ωに選べば、 γ＝RL1RPCS／RL1＋RPCS＝0.8Ω ∴RL1＝γRPCS／RPCS−γ＝0.8×３／３−0.8＝1.09
Ω となり、RL2を従来の場合の数値例と同じ0.05Ω
とすれば、この時の永久電流スイツチでの消費エ
ネルギQPCSは、前述の試算結果を用いて、 QPCS＝245KJ×1.09／３＋1.09＝65.3KJ と、第１図及び第２図に示した従来の場合に比べ
て、約1/4に軽減される。
明する。図において、４ａ，４ｂ，４ｃはそれぞ
れ第１及び第２の保護抵抗であり、第１の保護抵
抗４ａ，４ｂは真空容器６内に、第２の保護抵抗
４ｃは真空容器６外に分割配置されている。ま
た、第１の保護抵抗４ａ，４ｂの抵抗値をRL1、
第２の保護抵抗４ｃの抵抗値をRL2とし、永久電
流スイツチの常電導抵抗値をRPCSとすれば、 RL2≪RL1＜RPCS なる関係を満足するように、それぞれの抵抗値を
選ぶものとする。たとえば、RL1とRPCSの並列抵
抗値γを前述の従来の場合の数値例と同じ0.8Ω
に等しくして、RPCSを3Ωに選べば、 γ＝RL1RPCS／RL1＋RPCS＝0.8Ω ∴RL1＝γRPCS／RPCS−γ＝0.8×３／３−0.8＝1.09
Ω となり、RL2を従来の場合の数値例と同じ0.05Ω
とすれば、この時の永久電流スイツチでの消費エ
ネルギQPCSは、前述の試算結果を用いて、 QPCS＝245KJ×1.09／３＋1.09＝65.3KJ と、第１図及び第２図に示した従来の場合に比べ
て、約1/4に軽減される。
また、この場合、異常時に真空容器６外に回収
されるエネルギは、第１図及び第２図に示した従
来の場合と同等であり、励消磁時に第２の保護抵
抗４ｃで消費されるエネルギも、第１の保護抵抗
４ａ，４ｂと永久電流スイツチ２ａ，２ｂで消費
されるエネルギも従来の場合と同等であることは
明らかである。
されるエネルギは、第１図及び第２図に示した従
来の場合と同等であり、励消磁時に第２の保護抵
抗４ｃで消費されるエネルギも、第１の保護抵抗
４ａ，４ｂと永久電流スイツチ２ａ，２ｂで消費
されるエネルギも従来の場合と同等であることは
明らかである。
また、第５図から明らかなように、ヘリウム槽
５からはパワーリード２本が真空容器６外へ出る
だけであり、第３図に示した場合のような中間リ
ードによる熱侵入量増加の欠点はない。
５からはパワーリード２本が真空容器６外へ出る
だけであり、第３図に示した場合のような中間リ
ードによる熱侵入量増加の欠点はない。
以上のように、本発明により前述の欠点を除去
して、熱侵入量の増加を防ぎ、励消磁時に過大な
液体ヘリウムの蒸発を伴なわず、異常時に永久電
流スイツチを焼損から保護でき、したがつて永久
電流スイツチの重量増を招かない超電導装置を実
現できる。
して、熱侵入量の増加を防ぎ、励消磁時に過大な
液体ヘリウムの蒸発を伴なわず、異常時に永久電
流スイツチを焼損から保護でき、したがつて永久
電流スイツチの重量増を招かない超電導装置を実
現できる。
尚、第５図では第１の保護抵抗４ａ，４ｂをヘ
リウム槽５内に設置した場合を示したが、真空容
器６内であればヘリウム槽５の外部に設置した場
合でも、第１の保護抵抗４ａ，４ｂの熱的な容
量、ヘリウム槽５への熱侵入量、励消磁時あるい
は異常時における液体ヘリウムの蒸発量などが第
５図に示したものと同様の効果が期待される。
リウム槽５内に設置した場合を示したが、真空容
器６内であればヘリウム槽５の外部に設置した場
合でも、第１の保護抵抗４ａ，４ｂの熱的な容
量、ヘリウム槽５への熱侵入量、励消磁時あるい
は異常時における液体ヘリウムの蒸発量などが第
５図に示したものと同様の効果が期待される。
第１図は従来例による超電導装置の概略構成
図、第２図は同上の電気回路図、第３図は他の従
来例による超電導装置を示す電気回路図、第４図
は更に別の従来例による超電導装置を示す電気回
路図、第５図は本発明の一実施例による超電導装
置を示す電気回路図である。図において、１ａ，
１ｂは超電導コイル、２ａ，２ｂは永久電流スイ
ツチ、４ａ，４ｂは第１の保護抵抗、４ｃは第２
の保護抵抗、５はヘリウム槽、６は真空容器、１
０は電源である。なお各図中同一符号は同一又は
相当部分を示す。
図、第２図は同上の電気回路図、第３図は他の従
来例による超電導装置を示す電気回路図、第４図
は更に別の従来例による超電導装置を示す電気回
路図、第５図は本発明の一実施例による超電導装
置を示す電気回路図である。図において、１ａ，
１ｂは超電導コイル、２ａ，２ｂは永久電流スイ
ツチ、４ａ，４ｂは第１の保護抵抗、４ｃは第２
の保護抵抗、５はヘリウム槽、６は真空容器、１
０は電源である。なお各図中同一符号は同一又は
相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 真空容器によつて囲繞されたヘリウム槽内で
複数個の超電導コイルを直列接続して上記真空容
器の外部で電源に接続し、上記ヘリウム槽内で上
記各超電導コイルに永久電流スイツチをそれぞれ
並列接続したものにおいて、上記各超電導コイル
にそれぞれ並列接続した第１の保護抵抗を上記真
空容器内に配置し、上記電源に並列接続した第２
の保護抵抗を上記真空容器の外部に配置し、上記
第１の保護抵抗の抵抗値は上記第２の保護抵抗の
抵抗値より大きく上記永久電流スイツチの常電導
抵抗値より小さいことを特徴とする超電導装置。 ２ 第１の保護抵抗はヘリウム槽内に配置されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の超電導装置。 ３ 第１の保護抵抗はヘリウム槽の外部に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57102882A JPS58219709A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超電導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57102882A JPS58219709A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超電導装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58219709A JPS58219709A (ja) | 1983-12-21 |
| JPS6359524B2 true JPS6359524B2 (ja) | 1988-11-21 |
Family
ID=14339234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57102882A Granted JPS58219709A (ja) | 1982-06-15 | 1982-06-15 | 超電導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58219709A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000277322A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 高温超電導コイル、これを用いた高温超電導マグネットおよび高温超電導マグネットシステム |
| GB2482534B (en) * | 2010-08-05 | 2012-08-15 | Siemens Plc | Coil node voltage outputs for superconducting magnets |
| JP6239394B2 (ja) * | 2014-01-29 | 2017-11-29 | 株式会社東芝 | 超伝導マグネット装置 |
-
1982
- 1982-06-15 JP JP57102882A patent/JPS58219709A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58219709A (ja) | 1983-12-21 |
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