JPH0518445B2 - - Google Patents

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JPH0518445B2
JPH0518445B2 JP60068312A JP6831285A JPH0518445B2 JP H0518445 B2 JPH0518445 B2 JP H0518445B2 JP 60068312 A JP60068312 A JP 60068312A JP 6831285 A JP6831285 A JP 6831285A JP H0518445 B2 JPH0518445 B2 JP H0518445B2
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JP
Japan
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superconducting coil
heater
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parallel
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JPS61226905A (ja
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Mamoru Shimada
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency 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
    • H02H7/001Emergency 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は熱式永久電流スイツチのヒータに通電
するヒータ通電回路を超電導コイルに並列に接続
する超電導コイル装置に係り、特に、超電導コイ
ルの焼損を防止する保護装置を改良した超電導コ
イル装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に、超電導コイル装置に組み込まれる熱式
永久電流スイツチは超電導線と、これを加熱する
ヒータとを有し、この超電導線が極低温状態にあ
る時は、電気抵抗零の超電導状態、すなわち、ス
イツチON状態にある。一方、この超電導線がヒ
ータにより加熱されて、超電導状態から常電導状
態にクエンチ(転移)されると、超電導線は電気
抵抗を発生させ、OFF状態となる。
このような熱式永久電流スイツチの従来の使用
例を第5図に示す。
すなわち、超電導コイル1に対し、熱式永久電
流スイツチ2と保護抵抗3とをそれぞれ並列に接
続し、熱式永久電流スイツチ2のヒータ4を外部
電源5に接続している。
そして、極低温状態では永久電流が抵抗零の超
電導コイル1と熱式永久電流スイツチ2をそれぞ
れ流れる。しかし、このような状態において、永
久電流を急速に減衰させたい場合、または超電導
コイル1が常電導状態にクエンチしてしまつたよ
うな場合がある。このような場合には外部電源5
からヒータ4に通電して熱式永久電流スイツチ2
の超電導コイル1をクエンチさせて、OFF状態
にし、保護抵抗3に電流を分流させる。これによ
り、超電導コイル1に蓄積されていた電気エネル
ギーを保護抵抗3において消費させ、超電導コイ
ル1を保護していた。
しかしながら、このような従来例では、停電等
により外部電源5を喪失した場合に、超電導コイ
ル1が常電導状態にクエンチすると、ヒータ4を
加熱することができないために、熱式永久電流ス
イツチ2をターンオフすることができない。この
ために、超電導コイル1に蓄積された電気エネル
ギーを保護抵抗3で消費させることができず、超
電導コイル1等を焼損させる等の虞れがあつた。
そこで、他の従来例では第6図に示すように、
熱式永久電流スイツチ2aのヒータ4a,4bに
通電するヒータ通電回路6を超電導コイル1に並
列に接続している。したがつて、外部電源5(第
5図参照)を必要としない。
そして、超電導コイル1がクエンチして常電導
抵抗7が、例えば超電導コイル1の第6図中A−
B間に生ずると、電圧VABおよびVBCが発生し、
これらがヒータ4a,4bに印加され、ヒータ4
a,4bに電流が流れて加熱され、熱式永久電流
スイツチ2aがターンオフする。
しかしながら、このような従来例にあつては、
電圧VABもしくはVBCが非常に高圧になると、ヒ
ータ4a,4bに流入される電流が過大となり、
ヒータ4a,4bないし熱式永久電流スイツチ2
aを焼損する等の虞れがあり、超電導コイル1を
安全確実に保護することが困難であつた。
〔発明の目的〕
本発明は上述した事情を考慮してなされたもの
で、熱式永久電流スイツチの焼損を確実に防止
し、超電導コイルを安全かつ確実に保護し、信頼
性の高い超電導コイル装置を提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
本発明は、ダイオードが極低温状態においては
順方向電圧に対しても極めて大きな抵抗値を示す
ことに着目してなされたものであり、超電導コイ
ルにヒータを有する熱式永久電流スイツチを並列
に接続する超電導コイル装置において、上記熱式
永久電流スイツチのヒータに通電するヒータ通電
回路を上記超電導コイルに並列に接続すると共
に、このヒータ通電回路にダイオードを並列に接
続することにある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について第1図ないし第
4図を参照して説明する。なお、第1図ないし第
4図中、同一部分には同一符号を付して、その重
複した部分の説明は省略する。
第2図はダイオードの極低温状態における順方
向電圧−電流特性を示す。すなわち、絶対零度近
傍における極低温状態におけるダイオードは順方
向電圧に対しても極めて大きな抵抗値を示し、あ
る特性的な電圧Vb(例えば約28V程度)から電流
を流し始め、定格電流値まで正常に通電すること
ができる。
次に、このようなダイオードの極低温状態にお
ける負性抵抗特性を利用した本発明の原理を説明
する。
すなわち、第3図に示すように、熱式永久電流
スイツチ(図示省略)のヒータHに通電するヒー
タ通電回路Lhに、2個のダイオードDA,DBを
互いに逆極性にして並列にそれぞれ接続し、これ
らに電圧Vを印加する。そして、これらの極低温
状態において、印加電圧Vを漸次高めて行き、こ
れがVb(第2図参照、約28V程度)を超えたとき
は、印加電圧Vに対し順方向となるダイオード
DAまたはDBがターンオン(導通)し、ヒータ
Hに流入していた電流をこのダイオードDAまた
はDBへ分流させ、ヒータHへの過電流の流入を
防止することができる。これにより、ヒータHな
いし熱式永久電流スイツチを確実に保護すること
ができる。すなわち、本発明は熱式永久電流スイ
ツチのヒータHに順方向および逆方向のダイオー
ドを極低温状態において並列に接続したことに特
徴がある。
第1図は本発明のこのような原理を適用した超
電導コイル装置の一実施例を示す回路図であり、
図中符号10は絶対零度近傍の極低温状態におい
て電気抵抗が零になる、いわゆる超電導現象を呈
する素材を巻回して形成した超電導コイルであ
る。この超電導コイル10に対して並列に保護抵
抗11および熱式永久電流スイツチ12をそれぞ
れ接続している。
熱式永久電流スイツチ12は極低温状態におい
て抵抗が零になる超電導線と、この超電導線の前
後にあつてこれを加熱する2つのヒータ13a,
13bとを有し、超電導線が極低温状態にあると
きは、抵抗零の超電導状態、すなわち、スイツチ
ON状態にある。一方、ヒータ13a,13bに
より超電導線が加熱されて、常電導状態にクエン
チされると、超電導線が電気抵抗を発生させ、タ
ーンオフさせる。
これらヒータ13a,13bがそれぞれ直列に
接続されるヒータ通電回路14は超電導コイル1
0に対し並列に接続され、ヒータ13a,13b
を通電するようになつている。
2つのヒータ13a,13b間を接続するヒー
タ通電回路14の中間部は接続線15を介して超
電導コイル10の中間部Bに接続され、超電導コ
イル10をA−B間とB−C間とにそれぞれ区分
する。この超電導コイル10の各区間A−B,B
−Cには、逆極性の順方向ダイオード16A,1
6Bと逆方向ダイオード17A,17Bとをそれ
ぞれ並列に接続している。すなわち、第3図で示
す回路を超電導コイル10のA−B間と、B−C
間とにそれぞれ接続している。
次に本実施例の作用について述べる。
極低温状態においては永久電流iが第1図中矢
印に示す方向に超電導コイル10と熱式永久電流
スイツチ12とを流れる。
ここで、今、超電導コイル10内において常電
導部分が生ずると、この常電導部分の電圧降下お
よび永久電流iの減衰による誘導超電力により、
A−B間およびB−C間に電圧が発生する。この
電圧はヒータ通電回路14を介して熱式永久電流
スイツチ12の2つのヒータ13a,13bにそ
れぞれ印加され、これを加熱させる。
そして、この超電導コイル10の各区間A−
B,B−Cに発生した電圧が第2図で示す特性的
な電圧Vbを超えると、この電圧Vbに対し順方向
となる順方向ダイオード16A,16B、または
逆方向ダイオード17A,17Bが導通するの
で、ヒータ通電回路14へ流入していた電流が、
導通したダイオード16A,16B、または17
A,17Bへ分流され、ヒータ13a,13bへ
過電流が流入するのは防止される。
また、ダイオードは順方向16A,16Bと、
逆方向17A,17Bとを逆並列に接続している
ので、超電導コイル10の超電力の向きに拘ら
ず、ヒータ13a,13bに流れる電流を確実に
分流させることができる。これにより、ヒータ1
3a,13bないし熱式永久電流スイツチ12の
焼損の危険を確実に除去することができる。
第4図は本発明の他の実施例を示し、本実施例
が第1図で示す実施例と相違する主要な点は、超
電導コイル10のA−B間のみに順方向ダイオー
ド16Aおよび逆方向ダイオード17Aを並列に
接続し、B−C間にはダイオードを接続していな
いことにある。
すなわち、熱式永久電流スイツチ20は1つの
ヒータ21をヒータ通電回路22に直列に接続
し、このヒータ通電回路22の一端を超電導コイ
ル10のBに接続している。
したがつて、本実施例によればヒータ21とダ
イオード16A,17Aの個数を減少させること
ができ、コスト低減を図ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、超電導コイルに
ヒータを有する熱式永久電流スイツチを並列に接
続する超電導コイル装置において、上記熱式永久
電流スイツチのヒータに通電するヒータ通電回路
を上記超電導コイルに並列に接続すると共に、こ
のヒータ通電回路にダイオードを並列に接続す
る。
したがつて、本発明によれば、極低温状態にお
いて、ヒータ通電回路を介して熱式永久電流スイ
ツチのヒータに印加される電圧が所要値を超える
高圧になると、ダイオードが導通し、ヒータへ流
入している電流をこのダイオードへ分流させるの
で、ヒータへ過大電流が流入するのを確実に防止
することができる。これにより、ヒータないし熱
式永久電流スイツチの焼損を確実に防止し、その
結果、超電導コイルを確実に保護し、超電導コイ
ル装置の信頼性を向上させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る超電導コイル装置の一実
施例の回路図、第2図は極低温状態におけるダイ
オードの順方向電圧−電流特性を示すグラフ、第
3図は本発明の原理を示す要部回路図、第4図は
本発明の他の実施例の回路図、第5図は従来例の
一例を示す回路図、第6図は従来例の他例を示す
回路図である。 10……超電導コイル、11……保護抵抗、1
2,20……熱式永久電流スイツチ、H,13
a,13b,21……ヒータ、Lh,14,22
……ヒータ通電回路、DA,16A,16B……
順方向ダイオード、DB,17A,17B……逆
方向ダイオード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超電導コイルにヒータを有する熱式永久電流
    スイツチを並列に接続する超電導コイル装置にお
    いて、上記熱式永久電流スイツチのヒータに通電
    するヒータ通電回路を上記超電導コイルに並列に
    接続すると共に、このヒータ通電回路にダイオー
    ドを並列に接続することを特徴とする超電導コイ
    ル装置。 2 ダイオードは少なくとも2個有し、しかもこ
    れらは互いに逆極性かつ並列に接続されている特
    許請求の範囲第1項に記載の超電導コイル装置。 3 ダイオードは、その一方の電極が超電導コイ
    ルの中間部に接続されている特許請求の範囲第1
    項または第2項に記載の超電導コイル装置。 4 熱式永久電流スイツチは、その超電導線の前
    後にヒータをそれぞれ設け、これらヒータ間を接
    続するヒータ通電回路の中間部には、順方向ダイ
    オードおよび逆方向ダイオードをそれぞれ2つづ
    つ直列に接続する各接続部と、超電導コイルの中
    間部とにそれぞれ接続れている特許請求の範囲第
    1項に記載の超電導コイル装置。
JP60068312A 1985-03-30 1985-03-30 超電導コイル装置 Granted JPS61226905A (ja)

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JPS61226905A JPS61226905A (ja) 1986-10-08
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