JPH02202004A - Superconducting coil device - Google Patents

Superconducting coil device

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JPH02202004A
JPH02202004A JP2112989A JP2112989A JPH02202004A JP H02202004 A JPH02202004 A JP H02202004A JP 2112989 A JP2112989 A JP 2112989A JP 2112989 A JP2112989 A JP 2112989A JP H02202004 A JPH02202004 A JP H02202004A
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Shigeaki Hayashi
林 茂明
Yoichiro Abe
陽一郎 阿部
Katsuyoshi Toyoda
豊田 勝義
Yasuhiko Hosokawa
靖彦 細川
Naohiro Toki
土岐 直寛
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Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to protect a coil by detecting a quenching generated on the coil in a highly sensitive manner by a method wherein, when a DC chopper circuit is turned OFF, a protective means, with which the excitation of the coil of a superconducting material will be stopped, is provided based on the detected voltage of the coil. CONSTITUTION:When a DC chopper circuit is turned OFF by receiving a synchronizing signal from a DC chopper circuit 12, a voltage detection means 13 detects the bridge voltage of a bridge circuit 6. A protective means is composed of a tripping signal circuit 14b, which works when the detected voltage of the voltage detection means 13, in other words, when the count of a counter 14a which counts the number of times sampling voltage exceeded the prescribed value, exceeded the prescribed value, and an open-circuit signal is sent to a circuit breaker 2. As the voltage of a coil is detected when the DC chopper circuit is turned OFF as above-mentioned, the effect of the value of the voltage while the coil is being excited is not inflicted upon the detected value, a quenching can be detected in a highly sensitive manner without being affected by the magnitude of the excitation voltage, and the coil can be protected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、新規な保護装置を備えた超電導コイル装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a superconducting coil device equipped with a novel protection device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は文献荻原宏康編著「応用超電導」(日刊工業新
聞社列)に示された従来の超電導コイル装置の一例を示
す回路図である。第6図はコイルにクエンチが発生した
ときの電圧、電流等の時間的変化を示す説明図であり、
(aJ図はコイル電圧、(b)図は同じく電流、(c)
図はクエンチを検出するブリッジ回路(後述)の出力電
圧(ブリッジ電圧)の時間的変化を示すものである。第
5図において、(1)は直流電源、(2)は直流電源(
1)の負荷側に設けられた遮断器、(2a)は遮断器(
2)の引き外しコイル、(3)は遮断器(2)を介して
直流電源(1)により励磁される超電導体のコイルであ
り、はぼ同じインダクタンスを有する第1及び第2のコ
イル(3a)、 (3b)が直列に接続されて構成され
ており、第1及び第2のコイル(3a> 、 (3b)
の接続点に一方の出力端子(4a)を設けている。 (
5a)、(5b)はインピーダンス素子、本例では夫々
同じ値を有する抵抗器であり、図のように各々が直列に
接続された中間点に他方の出力端子(4b)を設けたも
のがコイル(3)と並列に接続されて、コイル(3a)
、 (3b)と抵抗器(5a)、 (5b)とにより出
力端子(4a> 、 (4b)を有するブリッジ回路(
6)を構成している。このブリッジ回路(6)は、コイ
ル(3a)と(3b)がほぼ等しいインダクタンスを有
するようにされているので、コイル(3a)、 (3b
)のインダクタンス分の影響は相殺されて出力端子(4
a) 、 (4b)間の電圧(以下ブリッジ電圧という
)としては表れずコイル(3a)又は(3b)にクエン
チが発生するとクエンチ部の電圧がブリッジ電圧として
表れるようにされている。(7)は電圧検出装置であり
、増巾器(7a)と電圧リレー(7b)とで構成されて
ブリッジ回路(6)のブリッジ電圧が所定値を越えたと
きに信号を発して引き外しコイル(2a)により遮断器
(2)を開放する。(81はコイル(3)に並列に接続
され、コイル(3)にクエンチが発生した時にコイル(
3)のエネルギをジュール熱として消費する保護抵抗で
ある。
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a conventional superconducting coil device shown in the literature "Applied Superconductivity" (published by Nikkan Kogyo Shimbun) edited by Hiroyasu Ogiwara. FIG. 6 is an explanatory diagram showing temporal changes in voltage, current, etc. when quench occurs in the coil.
(aJ diagram is the coil voltage, (b) diagram is the same current, (c)
The figure shows temporal changes in the output voltage (bridge voltage) of a bridge circuit (described later) that detects quench. In Figure 5, (1) is a DC power supply, (2) is a DC power supply (
1) is a circuit breaker installed on the load side, (2a) is a circuit breaker (
The tripping coil (2) and (3) are superconductor coils that are excited by the DC power supply (1) via the circuit breaker (2), and the first and second coils (3a) have approximately the same inductance. ), (3b) are connected in series, and the first and second coils (3a>, (3b)
One output terminal (4a) is provided at the connection point. (
5a) and (5b) are impedance elements, in this example they are resistors with the same value, and as shown in the figure, each is connected in series and the other output terminal (4b) is provided at the midpoint of the coil. (3) is connected in parallel with the coil (3a)
, (3b) and resistors (5a), (5b) form a bridge circuit (
6). This bridge circuit (6) is designed so that the coils (3a) and (3b) have approximately equal inductance, so the coils (3a) and (3b
) is canceled out and the effect of the inductance of the output terminal (4
a) and (4b) (hereinafter referred to as bridge voltage), but when a quench occurs in the coil (3a) or (3b), the voltage at the quench portion appears as a bridge voltage. (7) is a voltage detection device, which is composed of an amplifier (7a) and a voltage relay (7b), and when the bridge voltage of the bridge circuit (6) exceeds a predetermined value, it issues a signal and disconnects the coil. (2a) opens the circuit breaker (2). (81 is connected in parallel to coil (3), and when quench occurs in coil (3), coil (
It is a protective resistor that consumes the energy of 3) as Joule heat.

上記のように構成された超電導コイル装置において、例
えば、コイル(3a)の部分(A)にクエンチが発生し
た場合の動作について第6図により説明する。遮断器(
2)を開成して直流電源(1)によりコイル(3)を一
定の電圧E mで励磁する(第6図(a))。
In the superconducting coil device configured as described above, the operation when, for example, a quench occurs in the portion (A) of the coil (3a) will be described with reference to FIG. Circuit breaker (
2) is opened and the coil (3) is excited by the DC power supply (1) at a constant voltage Em (Fig. 6(a)).

コイルB)のインダクタンスをL [H]とすると、コ
イル電流は式E = L ”/d−に従って一定の割合
で増加する。例えば、インダクタンス 1(旧のコイル
(3)に、16.7(Vl)直流電圧を印加スルト10
00(A/分) (16,7(A/s))の割合で第6
図(b)に示されるように電流が増加する。このときの
ブリッジ電圧を第6図(c)に示すが、ブリッジ回路を
構成する各インピーダンス素子、すなわちコイル(3a
)、 (3b)、抵抗器(5a)、 (5b)の値を完
全にバランスさせることは困難なのでブリッジ回路のア
ンバランスが生じ、コイルβ)の励磁中このアンバラン
スによる微小な残存電圧(ΔVO(+aV])が存在し
ている。ここで、時刻TIにおいてコイル(3a)の部
分(A)においてクエンチが発生し始めると、該部分に
抵抗が生じて図示のようなブリッジ電圧が発生する0時
刻T2にブリッジ電圧が所定値ΔVl [mV]を越え
、このΔVl (mV]を越えた状態が所定時間ΔT(
s)続いて時刻T3に至ったとき、電圧検出装置■が動
作して信号を発して遮断器(21を開放してコイル(3
)の励磁を停止する。遮断器(2)の開放によりコイル
(3)の電流は第6図(b)に示されるように急激に減
少するのでコイル(3)の電圧は第6図(a)に示され
るように急激に変化して極性が反転する。この電圧が保
護抵抗(8)に印加されてコイル(3)に蓄えられたエ
ネルギはジュール熱として消費され、コイル(3)の電
圧は減少して最後は零となる。
If the inductance of coil (B) is L [H], the coil current increases at a constant rate according to the formula E = L''/d-.For example, if the inductance of coil (3) is 16.7 (V ) Apply DC voltage to Sult 10
00(A/min) (16,7(A/s))
The current increases as shown in Figure (b). The bridge voltage at this time is shown in FIG. 6(c), and each impedance element making up the bridge circuit, that is, the coil
), (3b), and it is difficult to perfectly balance the values of resistors (5a) and (5b), resulting in an imbalance in the bridge circuit, and during the excitation of coil β), a small residual voltage (ΔVO) due to this imbalance occurs. (+aV]).Here, when a quench starts to occur in the part (A) of the coil (3a) at time TI, resistance is generated in that part and a bridge voltage as shown in the figure is generated. At time T2, the bridge voltage exceeds a predetermined value ΔVl [mV], and the state in which this ΔVl (mV) is exceeded continues for a predetermined time ΔT (
s) Next, at time T3, the voltage detection device (■) operates and issues a signal to open the circuit breaker (21) and close the coil (3).
) stops excitation. When the circuit breaker (2) is opened, the current in the coil (3) decreases rapidly as shown in Figure 6(b), so the voltage in the coil (3) decreases rapidly as shown in Figure 6(a). , and the polarity is reversed. This voltage is applied to the protective resistor (8), the energy stored in the coil (3) is consumed as Joule heat, and the voltage of the coil (3) decreases and finally becomes zero.

なお、上記従来例において、コイル(3a)、 (3b
)のクエンチの検出にブリッジ回路(6)を使用してい
るのはコイル(3a) 、 (3b)に発生する微小な
りエンチ部の電圧を感度良く検出して早期にコイル(3
)のエネルギを外部に放出するためであり、安定性の良
いコイルにおいてはクエンチ時の発生電圧が小さいので
特に必要性の高いものである。なお、図示していないが
電源側にはある程度のインピーダンスが存在し、クエン
チが発生するとコイルの電圧が変化するので上記のよう
なブリッジ回路(6)を用いないでこの変化を検出して
保護することも可能である。コイルの励磁電圧が常時重
畳されているので検出感度が低いが、密巻きコイルのよ
うにクエンチ後即座に大きな電圧が発生する場合などに
用いられる。
In addition, in the above conventional example, the coils (3a), (3b
) The bridge circuit (6) is used to detect the quench of the coil (3a) and (3b) by sensitively detecting the minute voltage generated at the quench section of the coil (3a) and (3b).
) to release the energy to the outside, and this is especially necessary in a highly stable coil since the voltage generated during quenching is small. Although not shown, there is a certain amount of impedance on the power supply side, and when a quench occurs, the voltage of the coil changes, so this change is detected and protected without using the bridge circuit (6) as described above. It is also possible. Since the excitation voltage of the coil is always superimposed, the detection sensitivity is low, but it is used when a large voltage is generated immediately after quenching, such as in a closely wound coil.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

従来の超電導コイル装置は上記のように構成されている
ので、第5図の直流電源(1)の代りにサイリスタなど
のスイッチ素子を使用した直流チョッパ回路を使用した
パルス励磁方式によりコイルを励磁する場合、ブリッジ
回路(6)には、上述のようにアンバランスによる残存
電圧が存在しているので、コイルが正常であってもこの
残存電圧が周期的に大きなブリッジ電圧として表われ、
コイルのクエンチ発生を感度良く検出することは困難で
ある。この場合のコイル電圧、電流、ブリッジ電圧の変
化を示す説明図である第7図により、具体的に説明する
。コイル(3)には(a)図に示されるように周期的に
パルス状電圧El(V)が印加され、コイル(3)の電
流は(b)図に示されるように電圧Elを印加するごと
に増加して行く、一方、ブリッジ電圧として第7図(c
)に示される如くパルス状電圧El(Vlが印加された
ときの残存電圧ΔV3 (mV]が周期的に発生してい
る。この場合の直流チョッパ回路のオン時間比を10%
とすると第6図の従来例で連続的に励磁する場合に相当
するパルス状電圧は10倍となり、残存電圧ΔV3 (
mV]は従来の残存電圧ΔVO(mV]に対して10倍
となっている。従って、この残存電圧ΔV3 (mV)
で動作しないように電圧検出装置(7)の動作設定値を
この分だけバイアスされた高い値にしなければならない
、この場合、第5図に示されるコイル(3a)の部分(
A)にクエンチが発生すると第7図(d)に示されるよ
うなブリッジ電圧が発生する(第7図は第6図より時間
軸を拡大している)が、電圧検出装置■の設定値は上記
理由により残存電圧ΔV3(−■1分バイアスされてい
るので、せっかくブリッジ回路(6)を使ったにもかか
わらずクエンチの検出感度が低くなってしまうという問
題点があった。
Since the conventional superconducting coil device is configured as described above, the coil is excited by a pulse excitation method using a DC chopper circuit using a switching element such as a thyristor instead of the DC power supply (1) in Fig. 5. In this case, there is a residual voltage in the bridge circuit (6) due to the unbalance as described above, so even if the coil is normal, this residual voltage periodically appears as a large bridge voltage.
It is difficult to detect the occurrence of coil quenching with high sensitivity. This will be explained in detail with reference to FIG. 7, which is an explanatory diagram showing changes in coil voltage, current, and bridge voltage in this case. A pulsed voltage El (V) is periodically applied to the coil (3) as shown in figure (a), and a voltage El (V) is applied to the current of the coil (3) as shown in figure (b). On the other hand, the bridge voltage increases as shown in Fig. 7 (c
), the residual voltage ΔV3 (mV) when the pulsed voltage El (Vl is applied) is generated periodically.The on-time ratio of the DC chopper circuit in this case is set to 10%.
Then, the pulsed voltage corresponding to the case of continuous excitation in the conventional example shown in Fig. 6 becomes 10 times, and the residual voltage ΔV3 (
mV] is 10 times the conventional residual voltage ΔVO (mV). Therefore, this residual voltage ΔV3 (mV)
The operating setting value of the voltage detection device (7) must be biased to a high value by this amount to prevent the coil (3a) from operating as shown in FIG.
When a quench occurs in A), a bridge voltage as shown in Fig. 7(d) is generated (the time axis in Fig. 7 is enlarged from Fig. 6), but the setting value of the voltage detection device ■ is Because of the above-mentioned reason, the remaining voltage ΔV3 (-1) is biased, so there is a problem that the quench detection sensitivity is low even though the bridge circuit (6) is used.

さらに、コイルのクエンチの検出をブリッジ回路を用い
ないでコイルの電圧の変化を検出する方式の場合は、上
述のパルス状電圧El(Vlがブリッジ回路の残存電圧
としてではなく直接重畳されるのでさらに検出感度が低
下し、有効な保護ができないので、この方式を採用する
ことができなかった。この発明は上記のような問題点を
解消するためになされたもので、コイルの励磁電圧の大
小に左右されず感度が良く確実にコイルのクエンチを検
出して保護できる保護装置を備えた超電導コイル装置を
得ることを目的とする。また、クエンチ部の電圧の検出
にブリッジ回路を用いてもブリッジ回路のアンバランス
が検出感度を低下させないようにされた感度の良い保護
装置を有する超電導コイル装置を得ることを目的とする
Furthermore, in the case of detecting coil quench by detecting changes in coil voltage without using a bridge circuit, since the above-mentioned pulsed voltage El (Vl is directly superimposed instead of as a residual voltage of the bridge circuit), This method could not be adopted because the detection sensitivity would decrease and effective protection could not be achieved.This invention was made to solve the above problems. The purpose of the present invention is to obtain a superconducting coil device equipped with a protection device that can detect and protect the quench of the coil with good sensitivity and reliability without being affected by the voltage.Also, even if a bridge circuit is used to detect the voltage at the quench part, the bridge circuit An object of the present invention is to obtain a superconducting coil device having a highly sensitive protection device in which detection sensitivity is not reduced due to unbalance.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明における超電導コイル装置は、直流チョッパ回
路により超電導体のコイルを励磁し、この直流チョッパ
回路の開閉と同期して上記直流チョッパ回路が開のとき
上記コイルの電圧を検出する電圧検出手段及びこの電圧
検出手段の検出電圧に基づき動作して上記超電導体のコ
イルの励磁を停止する保護手段を設けたものである。
The superconducting coil device according to the present invention includes a voltage detection means for exciting a superconductor coil by a DC chopper circuit, and detecting the voltage of the coil when the DC chopper circuit is open in synchronization with the opening and closing of the DC chopper circuit; A protection means is provided which operates based on the voltage detected by the voltage detection means to stop excitation of the superconductor coil.

また、上記コイルをインピーダンス素子として含み上記
コイルのクエンチを電圧として出力するようにされたブ
リッジ回路を用い、上記直流チョッパ回路の開閉と同期
して上記直流チョッパ回路が開のとき上記ブリッジ回路
の上記電圧を検出する電圧検出手段及びこの電圧検出手
段の検出電圧に基づき動作して上記超電導体のコイルの
励磁を停止する保護手段を設けたものである。
Further, a bridge circuit including the coil as an impedance element and outputting the quench of the coil as a voltage is used, and when the DC chopper circuit is open in synchronization with the opening and closing of the DC chopper circuit, the bridge circuit The present invention is provided with a voltage detection means for detecting voltage and a protection means that operates based on the detected voltage of the voltage detection means to stop excitation of the superconductor coil.

〔作  用〕[For production]

この発明における電圧検出手段は、直流チョッパ回路が
開のときのコイルの電圧を検出するので、上記コイルの
励磁中の電圧の値の影響が上記検出値に表われず、励磁
電圧の大小に左右されず感度の良いクエンチの検出が回
部である。また、クエンチ部の電圧の検出に用いられる
ブリッジ回路のアンバランスが電圧検出手段の検出値に
表われないのでブリッジ回路を用いて高感度にクエンチ
の検出が可能である。
Since the voltage detecting means in this invention detects the voltage of the coil when the DC chopper circuit is open, the effect of the voltage value during the excitation of the coil does not appear on the detected value, and it depends on the magnitude of the excitation voltage. The detection of quench with good sensitivity is the turning part. Further, since the unbalance of the bridge circuit used to detect the voltage of the quench section does not appear in the detected value of the voltage detection means, it is possible to detect the quench with high sensitivity using the bridge circuit.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、
図において、(2)〜(8)は第5図の従来装置と同様
であるので説明を省略する。 (11)は一定電圧を供
給する直流電源、(12)はこの直流電源(11)に接
続され所定周期で回路を開閉する直流チョッパ回路、(
13)は直流チョッパ回路(12)がら同期信号を受け
て直流チョッパ回路が開のときにブリッジ回路(6)の
ブリッジ電圧を検出する電圧検出手段で本例ではゲート
を開いたときのみブリッジ電圧を取り出すサンプリング
回路(13a)と増巾器(13b)とで構成されている
。 (+4)は電圧検出手段(13)の検出電圧に基づ
き動作して遮断器(2)を開放してコイル(3)の励磁
を停止する保護手段であり、本例では電圧検出手段(1
3)の検出電圧すなわちサンプリング電圧が所定値を越
える回数を計数するカウンタ(14a)とこのカウンタ
(14a)の計数値が所定値を越えたとき動作して遮断
器(2)へ開放信号を発する引き外し信号回路(14b
)により構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention,
In the figure, (2) to (8) are the same as those of the conventional device shown in FIG. 5, so their explanation will be omitted. (11) is a DC power supply that supplies a constant voltage; (12) is a DC chopper circuit that is connected to this DC power supply (11) and opens and closes the circuit at a predetermined period;
13) is a voltage detection means that receives a synchronizing signal from the DC chopper circuit (12) and detects the bridge voltage of the bridge circuit (6) when the DC chopper circuit is open. In this example, the bridge voltage is detected only when the gate is open. It is composed of a sampling circuit (13a) for extracting data and an amplifier (13b). (+4) is a protection means that operates based on the voltage detected by the voltage detection means (13) to open the circuit breaker (2) and stop the excitation of the coil (3).
3) A counter (14a) that counts the number of times the detected voltage, that is, the sampling voltage exceeds a predetermined value, and when the counted value of this counter (14a) exceeds a predetermined value, it operates and issues an open signal to the circuit breaker (2). Tripping signal circuit (14b
).

次に、動作について説明する。第2図はコイル(3a)
の部分(A)にクエンチが発生したときの電圧。
Next, the operation will be explained. Figure 2 shows the coil (3a)
Voltage when quench occurs in part (A).

電流等の変化を示す説明図である。(a)図に示される
ようにコイル(3)は直流チョッパ回路の開閉により周
期的にパルス状電圧Elにより励磁される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in current and the like. (a) As shown in the figure, the coil (3) is periodically excited by a pulsed voltage El by opening and closing a DC chopper circuit.

コイル(3)の電流はパルス状電圧E1が印加されるご
とに(b)図に示されるように増加して行く、電圧検出
手段(13)は直流チョッパ回路(12)と同期してパ
ルス状電圧E1が印加されていないときにサンプリング
回路(13a)のゲートを開いてブリッジ電圧を取り出
し、増巾器(13b)により増巾してサンプリング電圧
としてカウンタ(14a)へ出力する。従って時刻TI
においてコイル(3a)の部分(A)にクエンチが発生
してクエンチ部の電圧が時間とともに増大する場合、サ
ンプリング電圧は(c)図に示されるように変化し、設
定電圧ΔVlを越えるごとに(d)図に示されるように
カウンタ(14a)が計数する。
The current in the coil (3) increases as shown in Figure (b) every time the pulsed voltage E1 is applied. When voltage E1 is not applied, the gate of the sampling circuit (13a) is opened to take out the bridge voltage, amplified by the amplifier (13b), and output as a sampling voltage to the counter (14a). Therefore, time TI
When a quench occurs in part (A) of coil (3a) and the voltage at the quench part increases with time, the sampling voltage changes as shown in figure (c), and each time it exceeds the set voltage ΔVl, ( d) A counter (14a) counts as shown.

このカウンタ(14a)の計数値が所定値を越えたとき
に、引き外し信号回路(14b)が動作して遮断器■へ
開放信号を発して遮断器(2)を開放してコイル(3)
の励磁を停止する。このとき、コイル(3)に蓄えられ
ているエネルギは第5図の従来例と同様、保護抵抗(8
により消費される。なお、上記でカウンタ(14a)が
所定値計数した後に引き外し信号回路(14b)が動作
するようにしているのは、ノイズによりカウンタ(14
a)が誤カウントした場合に誤って直ちに遮断器(2)
を開放しないようにするためである。
When the count value of this counter (14a) exceeds a predetermined value, the tripping signal circuit (14b) operates and issues a release signal to circuit breaker (2) to open circuit breaker (2) and remove coil (3).
Stops excitation. At this time, the energy stored in the coil (3) is transferred to the protective resistor (8) as in the conventional example shown in FIG.
consumed by Note that the reason why the trip signal circuit (14b) operates after the counter (14a) has counted a predetermined value is because the counter (14a) is activated due to noise.
If a) incorrectly counts, the circuit breaker (2) will be activated immediately by mistake.
This is to prevent the .

第3図はこの発明の他の実施例を示すブロック図であり
、クエンチ部の電圧の検出にブリッジ回路を用いずにコ
イル(3)の電圧を直接検出するものである0図におい
て、(23)は直流チョッパ(12)がら同期信号を受
けて直流チョッパ回路(12)が開のときにコイルG)
の電圧を検出する電圧検出手段であり、ゲートを開いた
ときにコイル(3)の電圧を取り出すサンプリング回路
(23a)と増巾器(23b)とで構成されている。 
(24)は電圧検出手段(23)の検出電圧に基づき動
作して遮断器(2)を開放してコイル(3)の励磁を停
止する保護手段で、本例では積分回路(24a)と電圧
リレー(24b)とで構成されている。。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, in which the voltage of the coil (3) is directly detected without using a bridge circuit to detect the voltage of the quench section. ) is the coil G) when the DC chopper circuit (12) is open upon receiving a synchronization signal from the DC chopper (12).
It is a voltage detection means for detecting the voltage of the coil (3), and is composed of a sampling circuit (23a) that extracts the voltage of the coil (3) when the gate is opened, and an amplifier (23b).
(24) is a protection means that operates based on the voltage detected by the voltage detection means (23) to open the circuit breaker (2) and stop the excitation of the coil (3). It is composed of a relay (24b). .

次にこの実施例の動作について説明する。第4図はコイ
ルにクエンチが発生した場合の電圧、電流等の変化を示
す説明図であり、コイル(3)に加えられる電圧及び電
流については第2図(a)、(b)と同様である。サン
プリング回路(23a)により直流チョッパ回路(12
)が開のときにゲートを開いてコイルB)の電圧を取り
出し増巾器(23b)により増巾してサンプリング電圧
として出力する。このサンプリング電圧は例えば時刻T
Iにおいてコイル(3a)の部分(A)にクエンチが発
生して時間とともに増大する場合(c)図に示されるよ
うに変化する。このサンプリング電圧を積分回路(24
a)により積分して出力し、所定値ΔV4(Vlになっ
たときに電圧リレー(24b)が動作して遮断PI(2
1を開放する。
Next, the operation of this embodiment will be explained. Figure 4 is an explanatory diagram showing changes in voltage, current, etc. when quench occurs in the coil, and the voltage and current applied to coil (3) are the same as in Figures 2 (a) and (b). be. The sampling circuit (23a) causes the DC chopper circuit (12
) is open, the gate is opened to take out the voltage of the coil B), amplified by the amplifier (23b), and output as a sampling voltage. This sampling voltage is, for example, at time T
When quenching occurs in part (A) of coil (3a) at I and increases with time, it changes as shown in (c). This sampling voltage is converted into an integrator circuit (24
a) is integrated and output, and when it reaches a predetermined value ΔV4 (Vl), the voltage relay (24b) operates and shuts off PI (2
Release 1.

なお、第1図の実施例においては、コイル(3)を2個
のコイル(3a)、 (3b)により構成して1組のブ
リッジ回路(6)、電圧検出手段(13)、保護手段(
14)で行うものを示したが、コイル(3)をさらに多
くのコイルに区分して複数組のブリッジ回路、電圧検出
手段、保護手段を設けて保護するようにしても同様の効
果を奏する。
In the embodiment shown in FIG. 1, the coil (3) is composed of two coils (3a) and (3b), and a set of bridge circuits (6), voltage detection means (13), and protection means (
14), the same effect can be obtained even if the coil (3) is divided into more coils and a plurality of sets of bridge circuits, voltage detection means, and protection means are provided for protection.

また、第3図の実施例においても、例えばコイルt3)
を構成するコイル(3a) 、 (3b)ごとに電圧検
出手段(23)、保護手段(24)を設けても良い、な
お、保護手段(14)、 (24)の動作により遮断器
(21を開放せず、直流電源(11)側で励磁を停止し
てもよい。
Also, in the embodiment shown in FIG. 3, for example, the coil t3)
A voltage detection means (23) and a protection means (24) may be provided for each of the coils (3a) and (3b) constituting the circuit breaker (21). The excitation may be stopped on the DC power supply (11) side without opening.

この場合、遮断器(2)を省略することもできる。In this case, the circuit breaker (2) can also be omitted.

又、電圧検出手段(13)、 (23)のための同期信
号を直流チョッパ回路(12)がら受信してサンプリン
グを行うものについて示したが、コイル(3)又はこれ
を構成するコイル(3a)、 (3b)等の電圧を検出
して励磁電圧の有無を判断してサンプリングを行っても
良いし、サンプリング時間の巾は任意に設定して良い、
なお、直流チョッパ回路の開閉時間比の調整法はパルス
幅変調、パルス周波数変調いずれでも良く、さらに時間
的に規則性を有しない開閉であってもこの発明を適用で
きるし、電圧検出手段、保護手段の構成はこの発明の目
的を損なゎない範囲で任意に選んで良い。
In addition, although the DC chopper circuit (12) receives and samples the synchronizing signal for the voltage detection means (13) and (23), the coil (3) or the coil (3a constituting the same) , (3b) etc., sampling may be performed by detecting the voltage and determining the presence or absence of the excitation voltage, or the width of the sampling time may be set arbitrarily.
Note that the method for adjusting the opening/closing time ratio of the DC chopper circuit may be either pulse width modulation or pulse frequency modulation, and the present invention can be applied even to opening/closing that has no temporal regularity. The structure of the means may be arbitrarily selected as long as the object of the invention is not impaired.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば直流チョッパ回路によ
り超電導体のコイルを励磁し、この直流チョッパ回路の
開閉と同期して直流チョッパ回路が開のときに上記コイ
ルの電圧を検出するようにしたので、励磁電圧の大きさ
の影響を受けず、感度の高いクエンチの検出が可能とな
り、早期に確実な保護ができる。
As described above, according to the present invention, a superconductor coil is excited by a DC chopper circuit, and the voltage of the coil is detected when the DC chopper circuit is open in synchronization with the opening and closing of this DC chopper circuit. Therefore, it is possible to detect quench with high sensitivity without being affected by the magnitude of the excitation voltage, and reliable protection can be achieved at an early stage.

従って、コイルのクエンチ部の電圧の検出にブリッジ回
路を用いなくとも充分に高い感度でクエンチを検出でき
、この場合、コイルの中間部にブリッジ回路を構成する
ための出力端子を設けなくて良いので、クエンチ発生時
にこの出力端子に異常電圧が発生してコイルを焼損する
虞れもなくなる。
Therefore, the quench can be detected with sufficiently high sensitivity without using a bridge circuit to detect the voltage at the quench section of the coil, and in this case, there is no need to provide an output terminal to configure the bridge circuit in the middle of the coil. There is also no risk of burning out the coil due to abnormal voltage occurring at this output terminal when quenching occurs.

また、クエンチ部の電圧の検出にブリッジ回路を用いた
場合にブリッジ回路を構成するインピーダンス素子の値
のアンバランスに対処するために保護手段の動作値を高
くすることを要せず、感度め良いクエンチの検出が可能
となる。
In addition, when a bridge circuit is used to detect the voltage in the quench section, it is not necessary to increase the operating value of the protection means to deal with the unbalance of the values of the impedance elements that make up the bridge circuit, and the sensitivity is improved. Quench detection becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はコイルにクエンチが発生したときの電圧。 電流等の変化を示す説明図、第3図はこの発明の他の実
施例を示すブロック図、第4図はクエンチが発生したと
きの電圧、電流等の変化を示す説明図、第5図は従来の
超電導コイル装置の一例を示す回路図、第6図はクエン
チが発生したときの電圧、電流等の変化を示す説明図、
第7図は直流チョッパ回路により超電導体のコイルを励
磁した場合の電圧、電流等の変化を示す説明図である。 図において、(3)は超電導体のコイル、 (3a) 
、 (3b)は第1及び第2のコイル、(6)はブリッ
ジ回路、(12)は直流チョッパ回路、(+31. (
23)は電圧検出手段、(!陥護手段である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士  大 岩 増 雄 第2図 a 2a 第3図 第5図 第6図 第4図 第7図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the voltage when quench occurs in the coil. FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram showing changes in voltage, current, etc. when quench occurs. FIG. 5 is an explanatory diagram showing changes in current, etc. A circuit diagram showing an example of a conventional superconducting coil device, FIG. 6 is an explanatory diagram showing changes in voltage, current, etc. when quench occurs,
FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in voltage, current, etc. when a superconductor coil is excited by a DC chopper circuit. In the figure, (3) is a superconductor coil, (3a)
, (3b) are the first and second coils, (6) is the bridge circuit, (12) is the DC chopper circuit, (+31.
23) is a voltage detection means (!) is a defective means. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts. Agent: Patent Attorney Masuo Oiwa Figure 2a 2a Figure 3 Figure 5 Figure 6 Figure 4 Figure 7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.直流チョッパ回路、この直流チョッパ回路に接続さ
れて励磁される超電導体のコイル、上記直流チョッパ回
路の開閉と同期して上記直流チョッパ回路が開のとき上
記コイルの電圧を検出する電圧検出手段及びこの電圧検
出手段の検出電圧に基づき動作して上記励磁を停止する
保護手段を備えた超電導コイル装置。
1. A DC chopper circuit, a superconductor coil connected to and excited by the DC chopper circuit, voltage detection means for detecting the voltage of the coil when the DC chopper circuit is open in synchronization with the opening and closing of the DC chopper circuit, and the A superconducting coil device comprising a protection means that operates based on the voltage detected by the voltage detection means and stops the excitation.
2.直流チョッパ回路、この直流チョッパ回路に接続さ
れて励磁される超電導体のコイル、上記コイルをインピ
ーダンス素子として含み上記コイルのクエンチを電圧と
して出力するようにされたブリッジ回路、上記直流チョ
ッパ回路の開閉と同期して上記直流チョッパ回路が開の
とき上記ブリッジ回路の上記電圧を検出する電圧検出手
段及びこの電圧検出手段の検出電圧に基づき動作して上
記励磁を停止する保護手段を備えた超電導コイル装置。
2. A DC chopper circuit, a superconductor coil connected to the DC chopper circuit and excited, a bridge circuit including the coil as an impedance element and outputting the quench of the coil as a voltage, and opening/closing of the DC chopper circuit. A superconducting coil device comprising voltage detection means for synchronously detecting the voltage of the bridge circuit when the DC chopper circuit is open, and protection means for operating based on the detected voltage of the voltage detection means to stop the excitation.
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WO2010055885A1 (en) * 2008-11-12 2010-05-20 三菱重工業株式会社 Superconducting coil quench detector and detection method
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