DE4117677A1 - Verfahren und anordnung zum schutz von supraleitspulen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Schutz von Supraleitspulen vor der Zerstörung beim Löschen.

In den Fig. 1 bis 4 sind Schaltdiagramme verschiedener Schutzanordnungen für Supraleitspulen gezeigt, die in der Veröffentlichung des japanischen Institutes für Elektro­ ingenieurwesen vom Dezember 1982 von T. Nakano, S. Okuma und Y. Amamiya, B-102 Nr. 12 Seite 73 bis 79 unter dem Ti­ tel "Improvements in the Parallel Resistor Circuit for the Quench protection of a Superconducting Magnet" offenbart wurden.

Bei der in Fig. 1 gezeigten bekannten Schutzanordnung mit Parallelwiderstand weist ein Kryostat CR eine Supra­ leitspule L und einen Widerstand R(t) in einem normal lei­ tenden Bereich in der Supraleitspule L auf. Der Wider­ standswert dieses Widerstands R(t) nimmt im Verlauf der Zeit zu. An den Kryostat CR ist eine Stromquelle, bei­ spielsweise eine monopolare elektrische Quelle E über einen Netzschalter S angeschlossen, und parallel zum Kryostat CR ist ein Schutzwiderstand RD geschaltet.

Fig. 2 zeigt eine Schutzschaltung, bei der anstelle des Schutzwiderstandes RD eine Diode D und zwei Schalter S1 und S2 sowie drei Widerstände R1, R2 und R3 vorgesehen sind, die einen mehrstufigen Parallelwiderstand bilden.

Fig. 3 zeigt eine Schutzschaltung, bei der in Reihe ge­ schaltete Widerstände Ra und Rb parallel zum Kryostat CR geschaltet sind und ein Kondensator C an den Widerstand Rb angeschlossen ist. Die in Fig. 4 gezeigte Schutzschaltung weist ferner eine Reihenschaltung aus einer Induktivität Ls und einem Widerstand Rs auf, die zum Schutzwiderstand par­ allelgeschaltet sind.

Bei all diesen bekannten Schutzschaltungen gemäß Fig. 1 bis 4 ist ein Netzschalter S zwischen die Stromquelle E und die Supraleitspule L geschaltet. Dieser Netzschalter S ist beim normalen Betrieb geschlossen, und es fließt ein sehr großer Strom von der Stromquelle E durch die Supraleitspule L aber im wesentlichen kein Strom durch den Schutzwiderstand RD, weil dieser einen hohen Widerstandswert hat.

Wenn es jedoch in der Supraleitspule L zum Löschen kommt, um die in der Supraleitspule L gespeicherte Energie rasch zu entfernen, dann wird, sobald das Auftreten des Löschens in der Supraleitspule L wahrgenommen wird, die Spannung der Stromquelle E verringert und gleichzeitig der Netzschalter S geöffnet. Damit wird eine hohe Spannung Vc, die am Netz­ schalter S erzeugt wird, an den Schutzwiderstand RD ange­ legt, worauf ein elektrischer Strom nach dem Durchfließen der Supraleitspule L in Richtung des Pfeiles i_c zu fließen beginnt. Daraufhin wird die in der Supraleitspule L gespei­ cherte magnetische Energie am Schutzwiderstand RD in Wärme umgewandelt, um ans Äußere des Kryostaten CR abgegeben und vernichtet zu werden, wodurch die Supraleitspule L ge­ schützt werden kann.

Bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Schutzsystem muß der Netzschalter einen außerordentlich großen Strom verkraften, der bei normaler Betriebsbedingung durch die Supraleitspule fließt, und außerdem muß der Netzschalter diesen massiven Strom bei hoher Spannung unterbrechen, wenn in der Supraleitspule ein Löschen auftritt. So ist denn in der Konstruktionsspezifikation für eine experimentelle Plasmavorrichtung mit Supraleitfähigkeit (auch als LHD be­ zeichnet), die vom wissenschaftlichen Kernfusionslabor beim Erziehungsministerium der japanischen Regierung geplant wird, ein kontinuierlicher Strom von 20bkA bis 30 kA vorge­ sehen, und es wird eine Spannung von 6 kV im Zeitpunkt der Unterbrechung erzeugt. Ein für diese Spezifikation ausge­ legter Netzschalter muß unweigerlich sehr groß und teuer werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der genann­ ten Schwierigkeiten bei den herkömmlichen Konstruktionen ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, mit denen eine Supraleitspule wirksam und zuverlässig auf einfache und kostengünstige Weise geschützt werden kann, ohne daß dafür ein Netzschalter nötig wäre.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe weist die Anordnung zum Schutz einer Supraleitspule, die mit einer Stromquelle parallelgeschaltet ist, einen Lösch­ detektor auf, der das Löschen in der Supraleitspule wahr­ nimmt und ein entsprechendes Löschsignal abgibt. Zum Ver­ ringern der Ausgangsspannung der Stromquelle in Abhängig­ keit von diesem Löschsignal ist ein Spannungsregler vorge­ sehen. Ferner weist die Anordnung einen Stromunterbrecher auf, der entweder einen Stromunterbrecher oder eine Siche­ rung enthält, die mit der Supraleitspule parallelgeschaltet ist, um eine erste Stromwendung des von der Supraleitspule zum Stromunterbrecher fließenden Stroms bei Verringerung der Ausgangsspannung von der Stromquelle auf eine erste Spannung, bei der die erste Kommutierung erfolgt, erlaubt. Ein erster Schalter, der sich in Abhängigkeit vom Lösch­ signal schließt, ist mit dem Stromunterbrecher in Reihe und zu der Supraleitspule parallelgeschaltet. Mit dem Stromun­ terbrecher ist ein Schutzwiderstand parallelgeschaltet, der eine zweite Kommutierung des erstmals kommutierten Stroms erlaubt, wenn der Stromunterbrecher geöffnet wird, wodurch die Energie des zum zweiten Mal gewendeten Stroms im Schutzwiderstand vernichtet wird.

Gemäß dem Verfahren zum Schutz einer Supraleitspule wird ein Löschsignal erzeugt, wenn in der Supraleitspule ein Lö­ schen festgestellt wird. Dann wird die Ausgangsspannung der Stromquelle in Abhängigkeit von dem Löschsignal auf eine erste Spannung reduziert, bei der eine erste Stromwendung des von der Supraleitspule zu einem mit ihr parallelge­ schalteten Stromunterbrecher fließenden Stroms bei der Ver­ ringerung der Ausgangsspannung der Stromquelle erfolgt. Wenn dann der Stromunterbrecher geöffnet ist, erfolgt eine zweite Kommutierung des erstmals kommutierten Stroms zu ei­ nem mit dem Stromunterbrecher parallelgeschalteten Schutz­ widerstand, wodurch die Energie des zum zweiten Mal gewen­ deten Stroms im Schutzwiderstand vernichtet wird.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1-4 Schaltdiagramme verschiedener Beispiele von her­ kömmlichen Anordnungen zum Schutz von Supra­ leitspulen;

Fig. 5 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels einer Supraleitspulen-Schutzanordnung gemäß der Erfin­ dung;

Fig. 6 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels einer Schutzanordnung für eine Supra­ leitspule, bei der im Vergleich zu Fig. 5 ein Trennschalter und ein zusätzlicher Schutzwider­ stand hinzugefügt ist;

Fig. 7 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels einer Schutzanordnung für eine Supra­ leitspule, bei der zu der in Fig. 6 gezeigten Schaltung ein mit der Stromquelle verbundener Rei­ henwiderstand hinzugefügt ist;

Fig. 8 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels einer Schutzanordnung für eine Supra­ leitspule, bei der der SchaItkreisunterbrecher ge­ mäß Fig. 6 durch eine Sicherung ersetzt ist;

Fig. 9 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels einer Schutzanordnung für eine Supra­ leitspule, bei der der Schaltkreisunterbrecher ge­ mäß Fig. 7 durch eine Sicherung ersetzt ist;

Fig. 10 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels, bei dem die Diode gemäß Fig. 6 durch eine Sicherung ersetzt ist;

Fig. 11 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels, bei dem die in Fig. 10 gezeigte Schaltung mit einer zusätzlichen Stromquelle versehen ist;

Fig. 12 ein Schaltschema eines weiteren Ausführungsbei­ spiels, bei dem in der Schaltung gemäß Fig. 8 eine zusätzliche Stromquelle vorgesehen ist, wobei eine Induktivität hinzugefügt und der zusätzliche Schutzwiderstand weggelassen ist.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung gemäß der Erfindung zum Schutz einer Supraleitspule L, die mit einer Stromquelle PS paral­ lelgeschaltet ist. Zu der Schutzanordnung für die Supra­ leitspule gehört ein Löschdetektor QD, bei dem es sich um einen beliebigen bekannten Löschdetektor, beispielsweise einen Brückendetektor handeln kann, der das Auftreten eines Löschens in der Supraleitspule L wahrnimmt und ein Löschsi­ gnal erzeugt, welches das Löschen in der Supraleitspule L anzeigt.

Der Löschdetektor QD ist an einen der Stromquelle PS zuge­ ordneten Spannungsregler VC angeschlossen, so daß das von diesem Löschdetektor QD erzeugte Löschsignal an den Span­ nungsregler VC angelegt wird, um in Abhängigkeit vom Lösch­ signal die Ausgangsspannung der StromquelIe PS zu verrin­ gern. Als Spannungsregler VC kann jeder beliebige bekannte Regler benutzt werden, beispielsweise ein Thyristor oder ein GTO-Thyristor, vorausgesetzt, daß er die Ausgangsspan­ nung auf eine erste Spannung herabsetzen kann, bei der die nachfolgend im einzelnen erläuterte erste Stromwendung stattfindet.

Zu der Schutzanordnung gehört ferner ein Stromunterbrecher CI, der mit der Supraleitspule L über einen in Reihe ge­ schalteten ersten Schalter SW1 parallelgeschaltet ist, wo­ bei dieser Schalter normalerweise offen ist, aber in Abhän­ gigkeit von dem vom Löschdetektor QD gelieferten Löschsi­ gnal geschlossen wird. Der Stromunterbrecher CI erlaubt eine erste Kommutierung, bei der ein von der Supraleitspule L kommender Strom zum Stromunterbrecher CI gewendet wird, wenn der erste Schalter SW1 geschlossen und die Ausgangs­ spannung von der Stromquelle PS mittels des Spannungsreg­ lers VC auf die erste Spannung reduziert ist, bei der die erste Kommutierung erfolgt und die durch das Verhältnis zwischen der Impedanz der Stromquelle PS und der Impedanz der Reihenschaltung aus Stromunterbrecher CI und erstem Schalter SW1 bestimmt ist.

Der Stromunterbrecher CI weist eine erste Reihenschaltung mit einem Leistungsschalter CB und einer Diode D1 sowie eine zweite Reihenschaltung mit einem Kondensator C1, einer Induktivität L1 und einem zweiten Schalter SW2 auf, die mit der ersten Reihenschaltung parallelgeschaltet ist. Der zweite Schalter SW2 ist normalerweise offen und so ausge­ legt, daß er sich bei einem Löschen in der Supraleitspule L mit vorherbestimmter zeitlicher Verzögerung, die einer sehr kurzen, zur Beendigung der ersten Stromwendung erforderli­ chen Zeitspanne entspricht, schließt.

Die Schutzanordnung für die Supraleitspule weist ferner einen Schutzwiderstand RD auf, der zum Stromunterbrecher CI parallelgeschaltet ist und eine zweite Kommutierung er­ laubt, bei der der erstmaIs gewendete Strom zum Schutzwi­ derstand RD gewendet wird, wenn der Stromunterbrecher CI öffnet. Der Schutzwiderstand RD hat einen so großen Wider­ standswert, daß er die Energie des zum zweiten Mal gewende­ ten Stroms, die der an der Supraleitspule L gespeicherten elektromagnetischen Energie entspricht, im Wärme umwandeln kann, die vom Schutzwiderstand RD vernichtet werden kann.

Während des normalen Betriebs der Vorrichtung mit Supra­ leitspule tritt in der Supraleitspule L kein Löschen auf, und der Löschdetektor QD liefert kein Löschsignal. Deshalb ist der erste Schalter SW1 offen, und der Spannungsregler VC macht es möglich, daß von der Stromquelle PS ein vorher­ bestimmter Strom i1 an die Supraleitspule L geliefert wird. Der Leistungsschalter CB im Stromunterbrecher CI ist ge­ schlossen, und der zweite Schalter SW2 ist geöffnet, so daß die im zuvor aufgeladenen Kondensatorenblock C1 vorhandene elektrische Ladung beibehalten bleibt.

Wenn der Löschdetektor QD ein Löschen wahrnimmt, erzeugt er ein LöschsignaI. Das Löschsignal veranlaßt den der Strom­ quelle PS zugeordneten Spannungsregler VC, die Ausgangs­ spannung der Stromquelle PS zu verringern und verursacht, daß der erste Schalter SW1 geschlossen wird. Die Abnahme der Ausgangsspannung von der Stromquelle PS wird so lange fortgesetzt, bis die Polarität der Ausgangsspannung umge­ kehrt ist. Das kann mit Hilfe des GTO-Thyristors erfolgen. In dem Maß, in dem der durch die Supraleitspule L fließende Strom i1 abzunehmen beginnt, nimmt der Strom von der Strom­ quelle PS rasch ab, und ein durch den Stromunterbrecher CI fließender Strom i2 (bzw. der Strom durch die Diode D1, den Leistungsschalter CB und den ersten Schalter SW1) nimmt rasch zu. Wenn die Ausgangsspannung der Stromquelle PS auf eine erste Spannung absinkt, bei der der durch die Strom­ quelle PS fließende Strom Null wird und der gesamte Strom i2 von der Supraleitspule L durch den Stromunterbrecher CI fließt, wird die Stromquelle PS gegenüber der Supra­ leitspule L elektrisch isoliert, und damit ist die Strom­ wendung beendet. Diese vorstehend beschriebene Stromwendung wird als die erste Kommutierung bezeichnet.

Danach schließt sich der zweite Schalter SW2 in Abhängig­ keit vom Löschsignal des Löschdetektors QD, jedoch mit ei­ ner gewissen zeitlichen Verzögerung τ1, die einer Zeit­ spanne entspricht, welche für die vollständige Stromwendung nach dem Auftreten des Löschens in der Supraleitspule L er­ forderlich ist. Daraufhin wird die im Kondensatorenblock C1 gespeicherte elektrische Ladung als ein durch einen Pfeil angedeuteter Strom i3 durch den Leistungsschalter CB entla­ den. Da der kommutierte Strom i2 und der Strom i3 im Ver­ hältnis zum Leistungsschalter CB entgegengesetzt gerichtet sind, und da der Kondensatorenblock C1 so gewählt ist, daß sein Entladungsstrom ausreicht, um den Strom i2 auf Null zu reduzieren, wird der durch den Leistungsschalter CD fließende Strom auf Null herabgesetzt. Bei dem hier gezeig­ ten Ausführungsbeispiel ist das Ausmaß des Entladungsstroms i3 größer als der Strom i2, so daß die Richtung des resul­ tierenden Stroms (i2-i3) durch den Leistungsschalter CB umgekehrt wird. Da jedoch in dem Leistungsschalter CB die Diode D1 vorgesehen ist, fließt kein Strom durch den Lei­ stungsschalter CB, und die Zeitspanne, während der der Strom durch den Leistungsschalter CB Null ist, ist nicht ein Zeitpunkt, sondern eine gewisse Zeitspanne. Das macht die Stromunterbrechung am Leistungsschalter CB sehr ein­ fach.

Der Leistungsschalter CB kann also nunmehr in Abhängigkeit vom Löschsignal mit einer entsprechenden Verzögerung τ2 ge­ öffnet werden, ohne daß dabei an den Trennkontakten ein elektrischer Lichtbogen erzeugt wird, und der durch den Stromunterbrecher CI fließende Strom wird unterbrochen. Der durch den Stromunterbrecher CI fließende Strom i2 wird dann zu einem Wendestrom i4 kommutiert, welcher durch den Schutzwiderstand RD fließt, der mit dem Stromunterbrecher CI parallelgeschaltet ist, wodurch die Energie dieses Stroms i4 als am Schutzwiderstand RD erzeugte Wärme ver­ nichtet wird. Diese Kommutierung des Stroms i2 zum Strom i4 wird als die zweite Kommutierung bezeichnet.

Wir vorstehend beschrieben, weist die Schutzanordnung für die Supraleitspule eine Parallelschaltung aus einem Schutz­ widerstand und einem Stromunterbrecher auf, der zur Supra­ leitspule parallelgeschaltet ist, so daß keine Notwendig­ keit besteht, einen Netzschalter mit hohen langfristigen Leistungswerten vorzusehen, wie es bisher nötig war, um in einer Vorrichtung mit Supraleitspule einen extrem großen Strom während einer langen Betriebsdauer zu führen. Alle in der Schutzanordnung vorgesehenen Schalter können für kurz­ fristige Leistungen ausgelegt sein. Deshalb kann die Schutzanordnung in ihren Gesamtabmessungen kompakt und we­ niger teuer ausgelegt sein. Da ferner ein Wechselstromun­ terbrecher in der Schutzanordnung gemäß der Erfindung be­ nutzt werden kann, braucht kein großer Gleichstromunterbre­ cher mit Nennwerten für langfristigen Betrieb entwickelt zu werden.

Wenn der vorgesehene Spannungsregler CV von einer Art ist, bei der die Polarität der Ausgangsspannung der Stromquelle PS nicht umgekehrt, sondern die Ausgangsspannung lediglich auf Null reduziert werden kann, ist der in Fig. 5 gezeigte erste Schalter SW1 nicht nötig, da die Diode D1 verhindert, daß Strom von der Stromquelle PS durch den Leistungsschal­ ter CB fließt.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutz­ anordnung für eine Supraleitspule gemäß der Erfindung ge­ zeigt. Bei einem Vergleich von Fig. 6 mit Fig. 5 zeigt sich, daß das Kontrollsystem, beispielsweise der Löschde­ tektor QD, der Spannungsregler VC, die Elemente verbindende Signalleitungen in dem Schaltschema gemäß Fig. 6 weggelas­ sen sind. Außerdem ist erkennbar, daß die Anordnung bei diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Grundaufbau hat, aber einen Trennschalter DS zusätzlich aufweist, der mit der Stromquelle PS in Reihe geschaltet ist und bei Beendi­ gung der ersten Stromwendung von der Supraleitspule L ge­ öffnet wird, sowie einen zweiten Schutzwiderstand RD2, der über einen dritten Schalter SW3 mit dem ersten Schutzwider­ stand RD1 parallelgeschaltet ist.

Zum Schutz arbeitet diese Anordnung mit Ausnahme des Trenn­ schalters DS und des zweiten Schutzwiderstands RD2 ähnlich wie das in Fig. 5 gezeigte Ausführungsbeispiel. Der Trenn­ schalter DS ist normalerweise geschlossen, wird aber zum Schutz der Stromquelle PS geöffnet, wenn die erste Kommu­ tierung, bei der der erstmals gewendete Strom i2 durch den Stromunterbrecher CI fließt, beendet ist und die Strom­ quelle PS gegenüber der Supraleitspule L elektrisch iso­ liert wurde. Die Betätigung des Trennschalters erfolgt au­ tomatisch im wesentlichen mit der gleichen zeitlichen Ab­ stimmung wie das Schließen des zweiten Schalters SW2 im Stromunterbrecher CI in Abhängigkeit vom Löschsignal mit einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung O1.

Aufgabe des zweiten Schutzwiderstandes RD2 und des dritten Schalters SW3 ist es, den Schutzwiderstandswert einstellbar zu machen, so daß die Zeitkonstante für den Schnellablaß des Stroms von der Supraleitspule L auf einen passenden Wert gesetzt werden kann. Wenn die Schnellablaßzeit für den Strom für eine bestimmte Supraleitspule L, in der Löschen stattgefunden hat, im Vergleich zu dem vorstehend genannten angemessenen Wert sehr kurz ist, geschieht es häufig, daß die elektromagnetische Energie in einer anderen Supra­ leitspule L, in der kein Löschen auftritt, entsprechend der Dämpfungsrate der Supraleitspule L mit Löschung erhöht wird.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzan­ ordnung gemäß der Erfindung, bei der zwischen die Strom­ quelle PS und den Trennschalter DS ein Kommutierungswider­ stand Rx geschaltet ist. Mit Hilfe des Kommutierungswider­ standes Rx wird die zum Stromwenden erforderliche Zeit, wenn die Polarität der elektrischen Energie von der Strom­ quelle PS nicht umgekehrt werden kann, verringert. Die Stromwendebedingung unter diesen Umständen läßt sich aus­ drücken als Rx < Ry, wobei Ry der Widerstand des Schalt­ kreises mit dem ersten Schalter SW1, der Diode D1 und dem Leistungsschalter CB ist und die Widerstandswerte des Trennschalters DS, der Stromquelle PS und der Schaltungs­ leiter vernachlässigt sind.

In Fig. 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anord­ nung zum Schutz einer Supraleitspule gemäß der Erfindung gezeigt, bei der der Leistungsschalter CB des Stromunter­ brechers CI der in Fig. 7 gezeigten Schutzanordnung durch einen Stromunterbrecher CI einer Sicherung F ersetzt ist. Grundsätzlich ist aber die Arbeitsweise dieser Schutzanord­ nung dem in Fig. 6 gezeigten vorhergehenden Ausführungsbei­ spiel mit Ausnahme des Stromunterbrechers CI ähnlich.

Wenn der Löschdetektor QD ein Löschen wahrnimmt, wird die Ausgabespannung der Stromquelle PS herabgesetzt und der er­ ste Schalter SW1 geschlossen. In dem Maß, in dem der durch die Supraleitspule L fließende Strom geringfügig abzunehmen beginnt, sinkt der Strom von der Stromquelle PS rasch ab und ein durch Sicherung F fließender Strom nimmt rasch zu, und damit ist die erste Kommutierung beendet. Die Sicherung F schmilzt dann automatisch aufgrund des kommutierten Stroms, und der Strom, der durch den Stromunterbrecher CI oder die Sicherung F floß, wird gewendet und fließt nun­ mehr durch den mit der Sicherung F parallelgeschalteten Schutzwiderstand RD, wodurch die Energie des gewendeten Stroms vernichtet wird.

Wenn die elektrische Energie von der Stromquelle PS nicht umgekehrt werden kann, können zwei Kommutierungswiderstände Rx mit der Stromquelle PS in Reihe geschaltet werden, wie in Fig. 9 gezeigt, um die Kommutierungszeit für die erste Stromwendung zu verkürzen. In diesem Fall ist die Kommutie­ rungsbedingung Rx×Ry, wobei Rx der Kommutierungswider­ stand und Ry der Widerstand der Schaltung mit dem ersten Schalter SW1 und der Sicherung ist, wobei die Widerstands­ werte der Stromquelle PS und der Schaltungsleiter vernach­ lässigt sind.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutz­ anordnung gemäß der Erfindung, bei der die Diode D1 des in Fig. 6 gezeigten Stromunterbrechers CI durch eine Sicherung F ersetzt ist. Ansonsten ist diese Anordnung die gleiche wie zuvor. Das Unterbrechen des Stroms erfolgt durch Öffnen des Leistungsschalters CB in demjenigen Zeitpunkt, in dem der durch den Leistungsschalter CB fließende Strom durch das Schließen des zweiten Schalters SW2 veranlaßt wird, auf Null zu gehen. Mit dieser Anordnung ist insofern eine Si­ cherheitsschaltung verwirklicht, als die Sicherung F den Strom selbst für den Fall, daß der Leistungsschalter CB den gewendeten Strom nicht unterbricht, mit Sicherheit unter­ brechen kann.

In Fig. 11 ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schutzanordnung gemäß der Erfindung zum Schutz einer Supra­ leitspule gezeigt, bei der parallel zu der unipolaren Stromquelle PS des in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbei­ spiels eine zusätzliche Stromquelle PS2 geschaltet ist. Diese zweite Stromquelle PS2 weist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C2, einer Induktivität L2 und einem Thy­ ristor Th auf. Im übrigen ähnelt diese Schutzschaltung dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel. Besonders nütz­ lich ist diese Anordnung, um die zum Kommutieren erforder­ liche Zeit zu verkürzen.

Wird ein Löschen wahrgenommen, so wird die Ausgangsspannung der unipolaren Stromquelle PS verringert und der erste Schalter SW1 geschlossen. In dem Maß, in dem der durch die Supraleitspule L fließende Strom geringfügig abzunehmen be­ ginnt, sinkt der Strom von der unipolaren Stromquelle PS rasch ab, und ein durch die Sicherung F fließender Strom wächst, bis die erste Kommutierung beendet ist. Während dieser Zeitspanne, während der die erste Stromwendung er­ folgt, ist der Thyristor Th geschlossen, damit Strom vom Kondensator C2 fließen kann, damit der Strom von der unipo­ laren ersten Stromquelle PS rasch auf Null abnehmen kann, wodurch der Strom von der Supraleitspule L vollständig zu der den Leistungsschalter CB enthaltenden Reihenschaltung gewendet wird. Im übrigen ist die Arbeitsweise mit dieser Schutzanordnung die gleiche wie im Fall von Fig. 10.

Das in Fig. 12 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel der Er­ findung hat den gleichen Grundaufbau wie in Fig. 11 ge­ zeigt, wobei der Unterschied darin besteht, daß die Kommu­ tierungsschaltung, in der die erste Stromwendung erfolgt, den ersten Schalter SW1, die Induktivität Ly und die Siche­ rung F aufweist, und daß der Schutzwiderstand einen einzi­ gen Widerstand RD1 aufweist, sowie daß der Trennschalter DS an einer anderen Stelle angeschlossen ist. Diese Unter­ schiede in der Anordnung und Arbeitsweise sind aber im Zu­ sammenhang mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen schon beschrieben worden, so daß eine ins einzelne gehende Be­ schreibung der Arbeitsweise dieser Schutzanordnung nicht nötig ist.

Claims (18)

1. Anordnung zum Schutz einer Supraleitspule, die mit ei­ ner eine Ausgangsspannung erzeugenden Stromquelle parallel­ geschaltet ist, gekennzeichnet durch

• - einen Löschdetektor (QD), der das Auftreten eines Löschens in der Supraleitspule (L) wahrnimmt und ein ent­ sprechendes Löschsignal erzeugt;
• - einen Spannungsregler (VC), der die Ausgangsspannung der Stromquelle (PS) in Abhängigkeit von dem Löschsignal reduziert;
• - einen Stromunterbrecher (CI), der mit der Supra­ leitspule (L) parallelgeschaltet ist und ein erstes Kommu­ tieren eines Stroms von der Supraleitspule zum Stromunter­ brecher bei der Reduzierung der Ausgangsspannung von der Stromquelle auf eine erste Spannung, bei der die erste Kom­ mutierung erfolgt, erlaubt, wobei der Stromunterbrecher ge­ eignet ist, den erstmals kommutierten Strom zu unterbre­ chen;
• - einen ersten Schalter (SW1), der mit dem Stromunter­ brecher in Reihe und mit der Supraleitspule parallelge­ schaltet ist und der in Abhängigkeit von dem Löschsignal geschlossen wird; und
• - einen Schutzwiderstand (RD), der mit dem Stromunter­ brecher parallelgeschaltet ist und eine zweite Kommutierung des erstmals kommutierten Stroms beim öffnen des Stromun­ terbrechers ermöglicht, wodurch Energie des zum zweiten Mal kommutierten Stroms in dem Schutzwiderstand vernichtet wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (VC) geeignet ist, die Polarität der Ausgangsspannung der Stromquelle (PS) umzukehren.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stromquelle (PS) ferner ein Trennschalter DS in Reihe geschaltet ist, der bei der ersten Kommutierung des Stroms von der Supraleitspule (L) geöffnet wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) einen Schalter und einen mit dem Schalter in Reihe geschalteten Gleichrichter aufweist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) einen Leistungsschalter (CB) aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) eine Sicherung (F) aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) eine Diode (D) aufweist, die mit dem Leistungsschalter (CB) in Reihe geschaltet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schutzwiderstand (RD) ein zweiter Schutzwiderstand (RD2) über einen in Reihe geschalteten Schalter (SW3) par­ allelgeschaltet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schutzwiderstand (RD) ein zweiter Schutzwiderstand (RD2) über einen in Reihe geschalteten dritten Schalter (SW3) parallelgeschaltet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stromquelle (PS) ein Kommutierungswiderstand (Rx) in Reihe geschaltet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) eine mit dem Leistungsschalter (CB) in Reihe geschaltete Sicherung (F) aufweist.

12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromunterbrecher (CI) eine mit dem Leistungsschalter (CB) in Reihe geschaltete Sicherung (F) aufweist.

13. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stromquelle (PS) eine zweite Stromquelle (PS2) von gleicher Polarität parallelgeschaltet ist, und daß die zweite Stromquelle (PS2) beim Auftreten eines Löschens in der Supraleitspule (L) elektrischen Strom liefert.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Stromquelle (PS) eine zweite Stromquelle (PS2) von gleicher Polarität parallelgeschaltet ist, und daß die zweite Stromquelle (PS2) beim Auftreten eines Löschens in der Supraleitspule (L) elektrischen Strom liefert.

15. Verfahren zum Schutz einer Supraleitspule, die mit ei­ ner eine Ausgangsspannung erzeugenden Stromquelle parallel­ geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Auftreten eines Löschens in der Supraleitspule wahrgenommen und ein dasselbe anzeigende Löschsignal er­ zeugt wird;
• - eine Ausgangsspannung der Stromquelle in Abhängig­ keit von dem Löschsignal des Löschdetektors so reduziert wird, daß sie mindestens im wesentlichen zu Null wird;
• - eine erste Kommutierung eines Stroms von der Supra­ leitspule zu einem mit der Supraleitspule parallelgeschal­ teten Stromunterbrecher beim Reduzieren der Ausgangsspan­ nung von der Stromquelle erlaubt wird; und
• - eine zweite Kommutierung des erstmals kommutierten Stroms zu einem mit dem Stromunterbrecher parallelgeschal­ teten Schutzwiderstand beim öffnen des Stromunterbrechers erlaubt wird, wodurch Energie des zum zweiten Mal kommu­ tierten Stroms im Schutzwiderstand vernichtet wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Veränderung der Ausgangsspannung das Umkehren der Polarität der Ausgangsspannung umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle beim ersten Stromwenden des Stroms von der Supraleitspule abgeschaltet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zum zweiten Mal kommutierte Strom in einen mit dem Schutzwiderstand parallelgeschalteten zweiten Schutzwider­ stand nebengeschlossen wird.