JPH0432208A - 超伝導コイルの保護装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超伝導エネルギ蓄積装置、電磁推進船等に用い
られる超伝導コイルの保護装置に関する。

（従来の技術） 第３図に従来の超伝導コイルの励磁回路例を示す。

超伝導コイル■と並列に保護抵抗■を接続し。

励磁電源■により、直流しゃ断器に）を介して、超伝導
コイルのを励磁する。

超伝導コイルの常伝導に転移時（以下クエンチ時とする
）、コイルの焼損を防止するために、超伝導コイル■の
電流を速やかに減衰させる目的で、直流しゃ断器（イ）
を開放して、超伝導コイルのに流れている電流を保護抵
抗■に転流させ、超伝導コイルのインダクタンス値と抵
抗値で決まる時定数で電流を減衰させる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の手段では超伝導コイル■の電流を速やかに減衰さ
せるには並列に接続される保護抵抗■の抵抗値を大きく
選定すれば可能であるが、超伝導コイル■の電流が保護
抵抗■を介して、循環電流として流れる時に電流値と抵
抗値の積の電圧が発生する。この電圧が超伝導コイルの
絶縁抵抗を発生させることもあるのである範囲内にする
必要がある。

第４図（ａ）、　（ｂ）は従来の直流電流しゃ断後時間
（１）と超伝導コイルの電圧（Ｖ）と電流（ｉ）の関係
を示す曲線図であるが、電圧、電流ともに減衰に時間が
かかり過ぎていることが分る。

以上の如く、電流減衰条件と過電圧の関係が相反する形
となるため、これらの適切な値の設定が重要となる。

本発明は、超伝導コイルの両端電圧をある領内に制限し
、かつ、コイル電流を速やかに減衰させることを目的と
する。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明においては。

超伝導コイルのクエンチ時にコイルの電磁エネルギを速
やかに減衰させるため多段切換の抵抗体を、超伝導コイ
ルに接続して解決しようとするもので、多段切換えはサ
イリスタスイッチと転流キャパシタの充放電作用を応用
する。

（作用） 超伝導コイルの端子電圧をある制限値内にし、かつ電流
の減衰を速やかにするには、電流（ｉ）と抵抗（ｒ）に
よる電圧（ｖ）＝ｉ−ｒとエネルギの吸収となる１２ｒ
との関係から、　ｉの減少に従いｒを可変にすれば良い
ので、キャパシタとサイリスタスイッチを利用して抵抗
を切換え、超伝導コイル電流減衰を監視して、抵抗値と
順次大きくすることにより所定電圧の範囲内でコイル電
流を速やかに減衰することができる。

（実施例） 以下１本発明の一実施例について第１図を参照して説明
する。

尚第１図において、従来例の第３図と同一部分には同一
符号を付して、説明を省略する。

主回路に関しては、保護回路■が従来の保護抵抗■と回
路構成が異るだけである。ｎを正の整数とした場合保護
回路■は第１番目ないし第ｎ番目のサイリスタスイッチ
であるサイリスタ（ＴＨユ）ないしくＴＨｎ）と、第１
番目ないし第ｎ番目の抵抗体（Ｒ１）ないしくｔｔｎ）
と、転流用の第１番目ないし第ｎ−１番目の静電キャパ
シタ（Ｃ１）ないしくｃｎ−ｘ）とにより構成されてい
る。

サイリスタは例えば（ｒｏｔ　）と抵抗体（Ｒ１）とを
直列接続したものを、（ＴＨ，）と（Ｒ２）、”’（ｒ
ｕｎ）と（Ｒｎ）というように複数個並列接続し、かつ
、サイリスタ（ＴＨＥ）と抵抗体（Ｒイ）の接続点と他
のサイリスタ（ＴＨ２’）と抵抗値（Ｒ２）との接続点
との間に、第１番目の静電キャパシタ（Ｃ１）を接続す
る。以下、静電キャパシタ（Ｃ２）・・・（ｃｎ−ｚ　
）を同順に接続する。

サイリスタゲートパルス信号回路は超伝導コイル電圧測
定用の分圧器０とパルス発生回路■とにより構成される
。

複数個の抵抗体の抵抗値の大きさはＲ工＜Ｒ２＜・・・
Ｒｎとする。

次に上記実施例の作用について第２図Ｃａｆｅ　（ｂ）
を参照して説明する。第２図（ａ）、　（ｂ）は時間（
１）対する電圧（Ｖ）、電流（ｉ）の変化を示す。

保護回路■の動作は以下による。

超伝導コイルのクエンチ時（１＝０）を何等かの手段（
例えば超伝導コイルの両端の電圧発生検知）で検出し、
パルス発生回路■に信号を送ると同時に直流しゃ断器に
）を開放する。一方パルス発生回路■からは最初第１番
目のサイリスタ（ＴＨｌ）にパルスを供給し、第１番目
のサイリスタ（Ｔｌ１１）を導通させる。超伝導コイル
電流（ｉ）は第１番目の抵抗体とサイリスタ（Ｒユ）ｔ
　（Ｔｏｌ）を介して流れ。

Ｖ＝ｉ−Ｒ，の端子電圧を発生させ、ある時定数で減衰
する。この時発生する電圧により第２番目の抵抗体（Ｒ
２）を介して第１番目の静電キャパシタ（Ｃ１）を充電
し、図中に示す（＋）、　（−）の極性を発生させる。

超伝導コイルの電圧が所定の設定値以下になった時（ｔ
ｌ）に第２番目のサイリスタ（ｒｕ、　）にパルス信号
を与え導通させる。この時、第１番目の静電キャパシタ
（Ｃ１）から第２番目と第１番目のサイリスタ（ｉｎ、
　）と（ＴＨＥ）の回路に放電電流１１が流れ、第１番
目のサリイスタ（ＴＨｌ）の電流を打ち消し、（Ｔｏ、
　）の導通を阻止する。この様な動作により、超伝導コ
イル電流は第１番目の抵抗体（Ｒ１）から第２番目の抵
抗体（Ｒ１）に転流される。以下同様にしてＲ３・・・
Ｒｎと抵抗値を切り換える。

この実施例によると、超伝導コイルのクエンチ時に過電
圧を発生させることなく、超伝導コイルの電磁エネルギ
を速やかに減衰させることができ、超伝導コイルの焼損
を防止できる。又、サイリスタスイッチのしゃ断手段と
しては回路が単純で信頼性の高い回路となり、経済的に
も有利なものとなる。

尚、他の実施例として、サイリスタ素子の代りにＧＴＯ
と呼ばれるターンオフサイリスタやＩＧＢＴと呼ばれる
半導体素子スイッチとする適用は十分可能であるので、
これらを総称してサイリスタスイッチとする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、超伝導コイルの
クエンチ時に過電圧を発生させることなく、超伝導コイ
ルの電磁エネルギを速やかに減衰させることができ、超
伝導コイルの焼損を防止できる。又、サイリスタスイッ
チのしゃ断手段としては、回路が単純で信頼性の高い回
路となり、経済的にも有利な超伝導コイルの保護装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超伝導コイルの保護装置の一実施例を
示す回路図、第２図（ａ）、　（ｂ）は第１図の装置に
よる時間に対する電圧、電流の変化を示す曲線図、第３
図は従来例を示す回路図、第４図（ａ）、　（ｂ）は第
３図の装置による時間に対する電圧。 電流の変化を示す曲線図である。 １・・・超伝導コイル、　　　３・・・励磁電源、４・
・・直流しゃ断器、　　　　５・・・保護回路、７・・
・パルス発生器、 Ｔ）ｌ工〜ＴＨｎ・・・第１〜第ｎ番目のサイリスタス
イッチであるサイリスタ。 Ｒ１−Ｒｎ・・・第１〜第ｎ番目の抵抗体、Ｃユ〜Ｃｎ
−ｘ・・・第１〜第ｎ−１番目の静電キャパシタ。 代理人　弁理士　大　胡　典　夫 第　　３　図 第　　４　　図 １１１２Ｅ！１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サイリスタスイッチと抵抗体とを直列接続した回路を超
   伝導コイルの両端に複数個並列に接続し、サイリスタス
   イッチと抵抗体との接続点同士を静電キャパシタを介し
   て接続し、超伝導コイルの電圧に応じてサイリスタスイ
   ッチを制御するパルス発生回路を設けたことを特徴とす
   る超伝導コイルの保護装置。