JPH07294582A - Quench detector - Google Patents
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Landscapes
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、交流電流路にパワーリ
ードとして介挿された酸化物超電導体リードのクエンチ
を検出するクエンチ検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quench detector for detecting a quench of an oxide superconductor lead inserted as a power lead in an alternating current path.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように、最近の超電導技術の発展
は目覚ましく、直流超電導磁石の高性能化、小型化を実
現するとともに交流機器への応用へと進んでいる。超電
導を利用した直流機器と交流機器との大きな違いは、直
流機器では永久電流モードで運転できるが、交流機器で
はそれができない点にある。2. Description of the Related Art As is well known, the recent development of superconducting technology has been remarkable, and the performance and size reduction of DC superconducting magnets have been realized, and the application to AC equipment has progressed. The major difference between a DC device using superconductivity and an AC device is that a DC device can operate in a persistent current mode, but an AC device cannot.
【０００３】すなわち、直流超電導機器では、一度励磁
し、その状態で永久電流スイッチを閉成することによっ
て永久電流モードに移行できる。したがって、永久電流
モードに移行した後は、励磁時に用いた電力導入リード
（以後、パワーリードと呼ぶ。）を必要としないため、
これを取り外すことができる。このため、パワーリード
としては、銅などで形成された金属製リードが広く使用
されている。しかし、交流超電導機器においては永久電
流モードに移行できないので、パワーリードを取り外す
ことはできない。That is, in the DC superconducting device, it is possible to shift to the permanent current mode by exciting once and then closing the permanent current switch in that state. Therefore, after the transition to the persistent current mode, the power introduction lead used during excitation (hereinafter referred to as the power lead) is not required,
It can be removed. Therefore, metal leads made of copper or the like are widely used as power leads. However, in the AC superconducting device, the power lead cannot be removed because it cannot shift to the permanent current mode.
【０００４】超電導機器は、通常、クライオスタット内
に収容され、極低温に保たれた状態で運転される。パワ
ーリードは、クライオスタット内の超電導機器と外部電
源あるいは外部回路とを接続する役目を果たす。したが
って、交流超電導機器のようにパワーリードを取り外す
ことができないものにおいて、熱伝導性のよい金属製の
パワーリードを用いると、このパワーリードを介してク
ライオスタット内に侵入する熱量が増大し、冷却媒体に
多大なロスを与えることになる。A superconducting device is usually housed in a cryostat and operated in a cryogenic state. The power lead serves to connect the superconducting device in the cryostat to an external power source or an external circuit. Therefore, when the power lead made of metal with good thermal conductivity is used in the AC superconducting equipment in which the power lead cannot be removed, the amount of heat entering the cryostat through the power lead increases, and the cooling medium is increased. Will give a huge loss to.
【０００５】このような不具合を解消するために、交流
超電導機器に用いられるパワーリードの一部、たとえば
パワーリードのうちのクライオスタット内に位置してい
る部分の一部を最近開発が進んでいる高温超電導物質で
ある酸化物超電導体で構成することが考えられている。
酸化物超電導体は、熱伝導特性が金属に比べて非常に悪
く、また超電導物質であるため臨界温度以下で電気抵抗
が零になるという特性を合せ持ち、パワーリードには最
適な特性を有している。In order to solve such a problem, a part of a power lead used in an AC superconducting device, for example, a part of a part of the power lead located inside the cryostat has been recently developed at a high temperature. It is considered to be composed of an oxide superconductor which is a superconducting substance.
Oxide superconductors have extremely poor heat conduction properties compared to metals, and because they are superconducting substances, they have the property that the electrical resistance becomes zero below the critical temperature, and they have the optimum properties for power leads. ing.
【０００６】しかし、酸化物超電導体リードにあって
も、臨界電流以上の電流が流れたり、臨界磁界を越える
磁場が印加されたりした場合には、超電導状態から常電
導状態に転移（クエンチ）する。このようにクエンチが
起こると、酸化物超電導体リードに発生した抵抗成分Ｒ
と流れている電流Ｉおよび印加時間ｔで決定されるジュ
ール熱（Ｉ2 ・Ｒ・ｔ）が酸化物超電導体リード自身に
加わり、この結果として溶断事故や酸化物超電導体リー
ド自身の特性劣化等の悪影響が現れる可能性がある。し
たがって、このような事故や特性劣化を防止するには、
何らかの手段で酸化物超電導体リードにクエンチが発生
したことを検出し、速やかに電源を遮断する等の処置を
講じる必要がある。However, even in the oxide superconductor lead, when a current exceeding the critical current flows or a magnetic field exceeding the critical magnetic field is applied, the superconducting state transitions (quenches) to the normal conducting state. . When quenching occurs in this way, the resistance component R generated in the oxide superconductor lead
The Joule heat (I 2 · R · t) determined by the flowing current I and the application time t is added to the oxide superconductor lead itself, and as a result, the fusing accident and the characteristic deterioration of the oxide superconductor lead itself, etc. May have an adverse effect. Therefore, to prevent such accidents and characteristic deterioration,
It is necessary to detect that quenching has occurred in the oxide superconductor lead by some means, and take measures such as immediately turning off the power supply.
【０００７】そこで、酸化物超電導体リードの両端間電
圧を監視してクエンチの発生を検出することが考えられ
る。しかし、酸化物超電導体リードに流れている電流は
交流電流であるため、電気抵抗が如何に零であっても酸
化物超電導体リード自身が持っているインダクタンスＬ
(H) によって酸化物超電導体リードの両端間に誘導性起
電圧（ωＬＩ）が発生し、この誘導性起電圧が邪魔にな
ってクエンチを検出できない問題がった。Therefore, it is conceivable to detect the occurrence of quench by monitoring the voltage across the oxide superconductor lead. However, since the current flowing in the oxide superconductor lead is an alternating current, no matter how the electric resistance is zero, the inductance L of the oxide superconductor lead itself has.
(H) causes an inductive electromotive force (ωLI) between both ends of the oxide superconductor lead, and there is a problem that the inductive electromotive voltage interferes and the quench cannot be detected.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、途中に酸
化物超電導体リードを介在させた交流用パワーリードの
需要が今後ますます伸びる傾向にあり、このようなパワ
ーリードを使用するときの安全性を確保するためにも酸
化物超電導体リードのクエンチを検出できるクエンチ検
出装置の出現が望まれている。そこで本発明は、構成の
複雑化を招くことなく、上述した要望を満たすことがで
きるクエンチ検出装置を提供することを目的としてい
る。As described above, the demand for AC power leads in which oxide superconductor leads are interposed in the middle tends to increase more and more in the future, and it is safe to use such power leads. In order to secure the property, the appearance of a quench detection device that can detect the quench of the oxide superconductor lead is desired. Therefore, it is an object of the present invention to provide a quench detection device that can satisfy the above-mentioned demand without inviting a complicated structure.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流電流路にパワーリードとして介挿さ
れた酸化物超電導体リードのクエンチを検出するための
ものであって、前記酸化物超電導体リードの両端間電圧
を検出する電圧検出手段と、前記交流電流路に流れてい
る電流に感応して上記電流に対して位相が90゜推移した
電圧を発生する電圧発生手段と、この電圧発生手段で発
生した電圧を使って前記電圧検出手段で検出された検出
電圧中の誘導性起電圧分を打消し、抵抗性起電圧分を抽
出する電圧抽出手段と、この手段で抽出された抵抗性起
電圧が所定の閾値を越えたときにクエンチ発生信号を出
力する判定手段とを備えている。In order to achieve the above object, the present invention is to detect the quench of an oxide superconductor lead inserted as a power lead in an alternating current path. Voltage detection means for detecting the voltage across the oxide superconductor lead, and voltage generation means for generating a voltage in which the phase is shifted by 90 ° with respect to the current in response to the current flowing in the alternating current path, The voltage generated by the voltage generating means is used to cancel the inductive electromotive voltage component in the detected voltage detected by the voltage detecting means, and the voltage extracting means for extracting the resistive electromotive voltage component, and the voltage extracting means are extracted by this means. And a determination unit that outputs a quench generation signal when the resistive electromotive voltage exceeds a predetermined threshold value.
【００１０】なお、前記電圧検出手段としては、交流電
流路に近接させて前記誘導性起電圧を打消す位置に配置
されたピックアップコイルを主体に構成されたものや、
交流電流路の周囲に発生する磁界に感応して出力信号を
送出し、この出力信号の位相が前記誘導性起電圧を打消
すように調整されたホール素子内蔵の検出器を主体に構
成されたものが好ましい。As the voltage detecting means, a means mainly composed of a pickup coil arranged at a position near the AC current path to cancel the inductive electromotive force,
It is mainly composed of a detector with a built-in Hall element in which an output signal is sent out in response to a magnetic field generated around an alternating current path, and the phase of the output signal is adjusted so as to cancel the inductive electromotive force. Those are preferable.
【００１１】[0011]
【作用】電圧発生手段で発生した電圧を使って電圧検出
手段で検出された検出電圧中の誘導性起電圧分を打消
し、抵抗性起電圧分のみを抽出するようにしているの
で、酸化物超電導体リードが有しているインダクタンス
の影響を受けずにクエンチの発生を高感度に検出するこ
とが可能となる。Since the inductive electromotive voltage component in the detection voltage detected by the voltage detecting device is canceled by using the voltage generated by the voltage generating device and only the resistive electromotive voltage component is extracted, the oxide It becomes possible to detect the occurrence of quench with high sensitivity without being affected by the inductance of the superconductor lead.
【００１２】なお、電圧検出手段として、交流電流路に
近接させて前記誘導性起電圧を打消す位置に配置された
ピックアップコイルを主体に構成されたものや、交流電
流路の周囲に発生する磁界に感応して出力信号を送出
し、この出力信号の位相が前記誘導性起電圧を打消すよ
うに調整されたホール素子内蔵の検出器を主体に構成さ
れたものを用いれば、酸化物超電導体リードの両端間に
発生している誘導性起電圧に対して逆相で、かつレベル
の等しい電圧を簡単に発生させることができ、構成の単
純化に寄与できる。As the voltage detecting means, a means mainly composed of a pickup coil arranged at a position near the AC current path to cancel the inductive electromotive force, or a magnetic field generated around the AC current path is used. When an oxide superconductor is used which mainly comprises a detector with a built-in Hall element, which outputs an output signal in response to the above, and the phase of this output signal is adjusted so as to cancel the inductive electromotive force, It is possible to easily generate a voltage having a phase opposite to that of the inductive electromotive force generated between both ends of the lead and having the same level, which contributes to simplification of the configuration.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係るクエンチ検出装置
を付設した交流超電導装置が示されている。Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an AC superconducting device equipped with a quench detecting device according to an embodiment of the present invention.
【００１４】同図において、１はクライオスタットを示
し、２はクライオスタット１内に収容された限流器等の
交流超電導機器を示し、３は交流超電導機器２とクライ
オスタット１外の電源回路とを接続するためのパワーリ
ードを示している。この図では、１本のパワーリードし
か示していないが、交流超電導機器２が単相の場合には
２本のパワーリードが設けられ、交流超電導機器２が三
相の場合には３本あるいは６本のパワーリードが設けら
れる。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cryostat, 2 denotes an AC superconducting device such as a current limiter housed in the cryostat 1, and 3 denotes an AC superconducting device 2 and a power supply circuit outside the cryostat 1. Shows a power lead for. Although only one power lead is shown in this figure, two power leads are provided when the AC superconducting device 2 is a single phase, and three or six when the AC superconducting device 2 is a three-phase. Book power leads are provided.
【００１５】交流超電導機器２は、図示しない冷凍機や
冷媒によって、使用している超電導線の臨界温度以下、
たとえば１５Ｋ以下の温度に冷却されている。一方、パ
ワーリード３は、交流超電導機器２の入力端子４を銅ブ
ロック５などを介して酸化物超電導体リード６の一端側
に接続し、この酸化物超電導リード６の他端側を銅ブロ
ック７などを介して銅リード８の一端側に接続し、この
銅リード８の他端側をクライオスタット１の壁に気密に
設けられたブッシング９の中心導体１０を介して銅製の
外部リード１１に接続したものとなっている。そして、
外部リード１１が図示しない交流電源や交流回路に接続
される。なお、この例では外部リード１１の途中に回路
遮断機１２を挿設している。The AC superconducting device 2 has a refrigerating machine and a refrigerant (not shown), which are below the critical temperature of the superconducting wire used.
For example, it is cooled to a temperature of 15K or less. On the other hand, the power lead 3 connects the input terminal 4 of the AC superconducting device 2 to one end side of the oxide superconducting lead 6 via the copper block 5 or the like, and the other end side of the oxide superconducting lead 6 is connected to the copper block 7. And the like, and the other end of the copper lead 8 was connected to the copper outer lead 11 via the central conductor 10 of the bushing 9 hermetically provided on the wall of the cryostat 1. It has become a thing. And
The external lead 11 is connected to an AC power supply or an AC circuit (not shown). In this example, the circuit breaker 12 is inserted in the middle of the external lead 11.
【００１６】酸化物超電導体リード６は、イットリウム
系、ビスマス系、Ｔｌ系などのように臨界温度が100K程
度のもので形成されている。そして、この酸化物超電導
体リード６は図中上端部、つまり銅ブロック７の部分が
図示しない冷凍機によって液体窒素温度レベル(77K) に
冷却されている。The oxide superconductor lead 6 is formed of a material having a critical temperature of about 100 K, such as yttrium-based, bismuth-based, and Tl-based. The upper end of the oxide superconductor lead 6, that is, the copper block 7 is cooled to a liquid nitrogen temperature level (77K) by a refrigerator (not shown).
【００１７】このように構成された交流超電導装置に酸
化物超電導リード６のクエンチを検出するクエンチ検出
装置２１が付設されている。このクエンチ検出装置２１
は、パワーリード３における外部リード１１に近接させ
てピックアップコイル２２を設け、このピックアップコ
イル２２に誘起された誘起電圧で酸化物超電導体リード
６の両端間に現れる誘導性起電圧を打消すようにピック
アップコイル２２と酸化物超電導体リード６とを計測線
２３，２４で直列に接続し、この直列回路の両端を増幅
器２５の入力端に接続している。そして、増幅器２５の
出力電圧Ｖ1 と基準電圧発生器２６で得られた基準電圧
Ｖ0 とを比較器２７で比較し、出力電圧Ｖ1 が基準電圧
Ｖ0 を越えたときに比較器２７からクエンチ発生信号Ｓ
を出力させるようにしている。なお、クエンチ発生信号
Ｓは、回路遮断機１２のトリップ信号として与えられる
とともに図示しないアラーム系の入力信号として与えら
れる。A quench detecting device 21 for detecting the quench of the oxide superconducting lead 6 is attached to the alternating current superconducting device thus constructed. This quench detection device 21
Provides a pickup coil 22 close to the external lead 11 in the power lead 3 so that the induced voltage induced in the pickup coil 22 cancels the inductive electromotive force appearing across the oxide superconductor lead 6. The pickup coil 22 and the oxide superconductor lead 6 are connected in series by the measurement lines 23 and 24, and both ends of this series circuit are connected to the input end of the amplifier 25. Then, the output voltage V 1 of the amplifier 25 and the reference voltage V 0 obtained by the reference voltage generator 26 are compared by the comparator 27, and when the output voltage V 1 exceeds the reference voltage V 0 , the comparator 27 Quench generation signal S
Is output. The quench generation signal S is given as a trip signal for the circuit breaker 12 and also as an input signal for an alarm system (not shown).
【００１８】ここで、酸化物超電導体リード６の両端間
に現れる誘導性起電圧、ピックアップコイル２２に誘起
される電圧、ピックアップコイル２２の設け方について
詳しく説明する。Here, the inductive electromotive voltage appearing across the oxide superconductor lead 6, the voltage induced in the pickup coil 22, and the method for providing the pickup coil 22 will be described in detail.
【００１９】今、パワーリード３に周波数ｆで、Ｉなる
交流電流が流れているとし、酸化物超電導体リード６の
インダクタンスがＬであるとすると、酸化物超電導体リ
ード６の両端にはｅL ＝ 2πｆＬなる誘導性起電圧が発
生する。この電圧ｅL は流れている交流電流Ｉに対して
ベクトル的に位相が90゜進んでいる。Now, assuming that an alternating current I is flowing in the power lead 3 at a frequency f and the inductance of the oxide superconductor lead 6 is L, e L is provided at both ends of the oxide superconductor lead 6. = 2πfL, an inductive electromotive force is generated. This voltage e L has a 90 ° vector-leading phase with respect to the flowing AC current I.
【００２０】一方、パワーリード３における外部リード
１１の回りには、Ｈ＝Ｉ／ 2πｒ（AT/m) なる磁界が発
生している。ここで、ｒは外部リード１１の中心からの
距離である。On the other hand, a magnetic field of H = I / 2πr (AT / m) is generated around the external lead 11 in the power lead 3. Here, r is the distance from the center of the external lead 11.
【００２１】実施例のように、外部リード１１に近接さ
せ、かつ外部リード１１に対して直交するようにピック
アップコイル２２を設けると、ピックアップコイル２２
の両端間にｅ＝ｎ・ｄφ／ｄｔ（Ｖ）なる電圧が誘起さ
れる。ここで、ｎはピックアップコイル２２の巻数、φ
は磁束である。この誘起電圧ｅは流れている交流電流Ｉ
に対して90゜位相がずれて発生する。すなわち、誘起電
圧ｅは前述した誘導性起電圧ｅL と同相または逆相の関
係に発生する。When the pickup coil 22 is provided so as to be close to the external lead 11 and orthogonal to the external lead 11 as in the embodiment, the pickup coil 22 is provided.
A voltage of e = n · dφ / dt (V) is induced between both ends of. Here, n is the number of turns of the pickup coil 22, φ
Is the magnetic flux. This induced voltage e is the flowing alternating current I
90 ° out of phase with each other. That is, the induced voltage e is generated in the in-phase or anti-phase relationship with the inductive electromotive voltage e L described above.
【００２２】誘導性起電圧ｅL を誘起電圧ｅで打消すに
は、ｅL ＝ｅの関係に設定し、かつ両者を逆相の関係に
設定する必要がある。そこで、本実施例では、図２に示
すように、外部リード１１に対して直交するようにピッ
クアップコイル２２を配置するとともに非磁性絶縁材製
の補助具２８を使って外部リード１１の中心とピックア
ップコイル２２の中心との相対位置を図中実線矢印ａで
示す方向に調整可能にしている。In order to cancel the inductive electromotive voltage e L with the induced voltage e, it is necessary to set the relationship of e L = e and set the relationship of opposite phases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the pickup coil 22 is arranged so as to be orthogonal to the external lead 11 and the auxiliary lead 28 made of a non-magnetic insulating material is used to pick up the center of the external lead 11 and the pickup. The relative position to the center of the coil 22 can be adjusted in the direction indicated by the solid arrow a in the figure.
【００２３】このようにピックアップコイル２２を設け
ているので、外部リード１１の中心にピックアップコイ
ル２２の中心を合わせると、ピックアップコイル２２の
誘起電圧ｅは零（Ｖ）となり、左右にピックアップコイ
ル２２をスライドさせると、右側スライド時と左側スラ
イド時とでは誘起電圧ｅの位相が180 ゜反転する。ま
た、誘起電圧ｅのレベルは外部リード１１の中心線にピ
ックアップコイル２２の巻線が重ならない最小位置で最
大となり、この位置を境にして外部リード１１から離れ
ても、接近しても減少する。Since the pickup coil 22 is provided in this way, when the center of the pickup coil 22 is aligned with the center of the external lead 11, the induced voltage e of the pickup coil 22 becomes zero (V), and the pickup coil 22 is placed on the left and right sides. When it is slid, the phase of the induced voltage e is reversed by 180 ° between the right slide and the left slide. Further, the level of the induced voltage e becomes maximum at the minimum position where the winding of the pickup coil 22 does not overlap the center line of the external lead 11, and decreases at the position where the external lead 11 moves away from or approaches the external lead 11. .
【００２４】図３には外部リード１１の中心に対してピ
ックアップコイル２２をａなる方向へスライドさせたと
きのピックアップコイル２２の誘起電圧波形が示されて
いる。図中、一点鎖線が外部リード１１に流れている電
流Ｉを示し、実線および点線がピックアップコイル２２
に誘起される電圧ｅを示している。FIG. 3 shows an induced voltage waveform of the pickup coil 22 when the pickup coil 22 is slid in the direction a with respect to the center of the external lead 11. In the figure, the alternate long and short dash line indicates the current I flowing through the external lead 11, and the solid and dotted lines indicate the pickup coil 22.
It shows the voltage e induced in the.
【００２５】図２に示すようにピックアップコイル２２
が外部リード１１の中心から図中左側にあるときを図３
中の実線で示す誘起電圧波形であるとすると、ピックア
ップコイル２２を外部リード１１の中心方向へ移動させ
るにしたがって誘起電圧ｅのレベルが減少し、外部リー
ド１１の中心で零となり、さらに移動させると位相が反
転して当初の位相とは180 ゜異なる電圧が誘起される。As shown in FIG. 2, the pickup coil 22
Is located on the left side of the drawing from the center of the external lead 11 in FIG.
If the induced voltage waveform is shown by the solid line in the figure, the level of the induced voltage e decreases as the pickup coil 22 is moved toward the center of the external lead 11, becomes zero at the center of the external lead 11, and is further moved. The phase is reversed and a voltage 180 ° different from the initial phase is induced.
【００２６】本実施例では、ピックアップコイル２２の
外部リード１１に対する位置を調整することによってｅ
L ＝ｅの関係を満たし、かつｅL に対してｅを逆位相に
している。In the present embodiment, by adjusting the position of the pickup coil 22 with respect to the external lead 11, e
Satisfy the relationship of L = e, and has a e in opposite phase to e L.
【００２７】このように、ピックアップコイル２２の誘
起電圧ｅで酸化物超電導体リード６の両端間に発生して
いる誘導性起電圧ｅL を打消し、酸化物超電導体リード
６に発生した抵抗性起電圧、つまり酸化物超電導体リー
ド６がクエンチしたときだけ現れる電圧を抽出し、この
抽出電圧が所定レベル以上のときに比較器２７からクエ
ンチ発生信号Ｓを出力させるようにしている。したがっ
て、酸化物超電導体リード６の両端間に発生している誘
導性起電圧ｅL の影響を受けずにクエンチを検出するこ
とができる。As described above, the induced voltage e of the pickup coil 22 cancels the inductive electromotive force e L generated between both ends of the oxide superconductor lead 6, and the resistance generated in the oxide superconductor lead 6 is reduced. An electromotive voltage, that is, a voltage that appears only when the oxide superconductor lead 6 is quenched, is extracted, and the quench generation signal S is output from the comparator 27 when the extracted voltage is equal to or higher than a predetermined level. Therefore, the quench can be detected without being affected by the inductive electromotive force e L generated between both ends of the oxide superconductor lead 6.
【００２８】なお、ピックアップコイル２２は誘導性起
電圧ｅL を打消す位置に固定して使用されるので、補助
具２８のような位置調整手段は格別設けなくてもよい。
図４には本発明の別の実施例に係るクエンチ検出装置２
１ａを付設した交流超電導装置が示されている。なお、
この図では図１と同一部分が同一符号で示されている。
したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。Since the pickup coil 22 is fixedly used at a position where the inductive electromotive force e L is canceled, the position adjusting means such as the auxiliary tool 28 need not be provided.
FIG. 4 shows a quench detection device 2 according to another embodiment of the present invention.
An AC superconducting device with 1a attached is shown. In addition,
In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
Therefore, detailed description of the overlapping portions will be omitted.
【００２９】この実施例に係るクエンチ検出装置２１ａ
が図１に示されるクエンチ検出装置と異なる点は、ホー
ル素子を用いた電流検出器３１と位相調整回路３２との
組合せによって図１に示されるピックアップコイル２２
を代替えしたものとなっている。A quench detector 21a according to this embodiment.
Is different from the quench detection apparatus shown in FIG. 1 in that the pickup coil 22 shown in FIG. 1 is combined with the current detector 31 using a Hall element and the phase adjustment circuit 32.
Has been replaced.
【００３０】ピックアップコイルの使用は、パワーリー
ドに流れる交流電流が数10〜数100(A)の範囲で有効であ
る。しかし、パワーリードに流れる交流電流が数1000
(A) にまでおよぶ場合には、外部リード１１として通電
電流に見合った断面積を持ち、太くて、大重量のものを
用いる必要があるので、外部リード１１に近接させて設
けなければならないピックアップコイルの取付けや操作
性が悪くなる。この問題を解決したのが本実施例であ
る。Use of the pickup coil is effective when the AC current flowing through the power lead is in the range of several tens to several hundreds (A). However, the AC current flowing through the power lead is several thousand.
In the case of reaching (A), it is necessary to use a thick and heavy external lead 11 having a cross-sectional area commensurate with the energizing current. Therefore, the pickup must be provided close to the external lead 11. The installation and operability of the coil will deteriorate. This embodiment has solved this problem.
【００３１】電流検出器３１は、図５に示すように、磁
気鉄心４１と磁気センサ（ホール素子）４２との組合せ
によって構成され、優れた絶縁性を持つ。この電流検出
器３１は、外部リード１１に流れている電流Ｉに比例し
て外部リード１１の周囲に発生する磁束を磁気鉄心４１
で収束して磁気ギャップに挿入された磁気センサ４２に
通し、この磁気センサ４２のホール効果で(1) 式にした
がったホール電圧Ｖh を出力する。As shown in FIG. 5, the current detector 31 is constituted by a combination of a magnetic iron core 41 and a magnetic sensor (Hall element) 42, and has an excellent insulating property. The current detector 31 generates a magnetic flux generated around the outer lead 11 in proportion to the current I flowing through the outer lead 11 into the magnetic iron core 41.
Then, it is converged by and is passed through the magnetic sensor 42 inserted in the magnetic gap, and the Hall voltage V h according to the equation (1) is output by the Hall effect of this magnetic sensor 42.
【００３２】 Ｖh ＝Ｋ・Ｉc ・Ｂ …(1) ただし、Ｋは積感度定数、Ｉc は制御電流、Ｂは磁束密
度である。出力されたホール電圧Ｖh は、外部リード１
１に流れている電流Ｉと同位相である。V h = K · I c · B (1) where K is the product sensitivity constant, I c is the control current, and B is the magnetic flux density. The output Hall voltage V h is the external lead 1
It is in the same phase as the current I flowing through 1.
【００３３】そこで、本実施例では、位相調整回路３２
でホール電圧Ｖh の位相を90゜推移させ、酸化物超電導
体リード６の両端間に現れる誘導性起電圧ｅL に対して
逆相で、かつｅL と等しいレベルの信号を作るようにし
ている。すなわち、位相調整回路３２は、図６に示する
ように、一定ゲイン移相回路４３によって電流検出器３
１から出力されたホール電圧Ｖh の位相を90゜推移させ
ている。そして、反転増幅器４４および非反転増幅器４
５と、位相切換スイッチ４６と、レベル調整用可変抵抗
４７とを組合せて、誘導性起電圧ｅL に対して逆相で、
かつｅL と等しいレベルの信号Ｖ2 を出力させるように
している。Therefore, in this embodiment, the phase adjusting circuit 32 is used.
Then, the phase of the Hall voltage V h is changed by 90 ° so that a signal having a phase opposite to the inductive electromotive force e L appearing across the oxide superconductor lead 6 and having a level equal to e L is produced. There is. That is, as shown in FIG. 6, the phase adjustment circuit 32 uses the constant gain phase shift circuit 43 to detect the current detector 3.
The phase of the Hall voltage V h output from 1 is shifted by 90 °. Then, the inverting amplifier 44 and the non-inverting amplifier 4
5, the phase changeover switch 46, and the level adjusting variable resistor 47 are combined to have a reverse phase with respect to the inductive electromotive voltage e L ,
Moreover, the signal V 2 having the same level as e L is output.
【００３４】したがって、図１に示したクエンチ検出装
置と同じ機能を発揮させることができる。そして、この
場合には、電流検出器３１の磁気鉄心４１を大きくする
ことで設置も容易となり、一定ゲイン移相回路４３内の
レベル調整用可変抵抗４７を可変するだけの簡単な操作
で、酸化物超電導体リード６に発生する誘導性起電圧ｅ
L を相殺できる。Therefore, the same function as that of the quench detection device shown in FIG. 1 can be exerted. In this case, the magnetic iron core 41 of the current detector 31 is enlarged to facilitate the installation, and the oxidation can be performed by a simple operation of changing the level adjusting variable resistor 47 in the constant gain phase shift circuit 43. Electromotive force e generated in the superconductor lead 6
L can be offset.
【００３５】なお、誘導性起電圧ｅL を打消すようにホ
ール電圧Ｖh の位相が調整された磁気センサ４２を用い
れば、位相調整回路３２のような位相調整手段を省略で
きる。If the magnetic sensor 42 in which the phase of the Hall voltage V h is adjusted so as to cancel the inductive electromotive force e L is used, the phase adjusting means such as the phase adjusting circuit 32 can be omitted.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化物超電導体リードのクエンチを検出する際に外乱要
素となる酸化物超電導体リードの両端間に発生する誘導
性起電圧を簡単に除去でき、酸化物超電導体リードのク
エンチを確実に検出できる。As described above, according to the present invention,
When the quench of the oxide superconductor lead is detected, the induced electromotive voltage generated between both ends of the oxide superconductor lead, which becomes a disturbance element, can be easily removed, and the quench of the oxide superconductor lead can be reliably detected.
【図１】本発明の一実施例に係るクエンチ検出装置を付
設した交流超電導装置の模式図FIG. 1 is a schematic diagram of an AC superconducting device equipped with a quench detecting device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同クエンチ検出装置に組込まれピックアップコ
イルの設置例を説明するための図FIG. 2 is a diagram for explaining an installation example of a pickup coil incorporated in the quench detection device.
【図３】同ピックアップコイルの位置と誘起電圧との関
係を説明するための図FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the position of the pickup coil and the induced voltage.
【図４】本発明の別の実施例に係るクエンチ検出装置を
付設した交流超電導装置の模式図FIG. 4 is a schematic diagram of an AC superconducting device equipped with a quench detecting device according to another embodiment of the present invention.
【図５】同クエンチ検出装置に組込まれた電流検出器の
概略構成図FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a current detector incorporated in the quench detection device.
【図６】同クエンチ検出装置に組込まれた位相調整回路
の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a phase adjustment circuit incorporated in the quench detection device.
１…クライオスタット ２…交流超電導
機器 ３…パワーリード ６…酸化物超電
導体リード ９…ブッシング １１…外部リー
ド １２…回路遮断機 ２１，２１ａ…
クエンチ検出装置 ２２…ピックアップコイル ２３，２４…計
測線 ２５…増幅器 ２６…基準電圧
発生器 ２７…比較器 ２８…補助具 ３１…電流検出器 ３２…位相調整
回路 Ｓ…クエンチ発生信号1 ... Cryostat 2 ... AC superconducting equipment 3 ... Power lead 6 ... Oxide superconductor lead 9 ... Bushing 11 ... External lead 12 ... Circuit breaker 21, 21a ...
Quench detection device 22 ... Pickup coils 23, 24 ... Measurement line 25 ... Amplifier 26 ... Reference voltage generator 27 ... Comparator 28 ... Auxiliary tool 31 ... Current detector 32 ... Phase adjustment circuit S ... Quench generation signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大熊 武 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 菅原 良市 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Takeshi Okuma Takeshi Okuma 2-4-1 Nishi-Azajigaoka, Chofu-shi, Tokyo Tokyo Electric Power Co., Inc. Technical Research Institute (72) Ryo Sugawara, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Incorporated company Toshiba Research & Development Center
Claims (3)
た酸化物超電導体リードのクエンチを検出するためのも
のであって、前記酸化物超電導体リードの両端間電圧を
検出する電圧検出手段と、前記交流電流路に流れている
電流に感応して上記電流に対して位相が90゜推移した電
圧を発生する電圧発生手段と、この電圧発生手段で発生
した電圧を使って前記電圧検出手段で検出された検出電
圧中の誘導性起電圧を打消し、抵抗性起電圧を抽出する
電圧抽出手段と、この手段で抽出された抵抗性起電圧が
所定の閾値を越えたときにクエンチ発生信号を出力する
判定手段とを具備してなることを特徴とするクエンチ検
出装置。1. A voltage detecting means for detecting a quench of an oxide superconductor lead inserted as a power lead in an alternating current path, the voltage detecting means detecting a voltage between both ends of the oxide superconductor lead. , A voltage generating means for generating a voltage having a phase shifted by 90 ° with respect to the current flowing in the alternating current path, and the voltage detecting means using the voltage generated by the voltage generating means. A voltage extraction means for canceling the induced electromotive voltage in the detected detected voltage and extracting a resistive electromotive voltage, and a quench generation signal when the resistive electromotive voltage extracted by this means exceeds a predetermined threshold value. A quench detection device, comprising: a determination unit for outputting.
接させて前記誘導性起電圧を打消す位置に配置されたピ
ックアップコイルを主体に構成されていることを特徴と
する請求項１に記載のクエンチ検出装置。2. The voltage detecting means is mainly composed of a pickup coil arranged in a position near the AC current path to cancel the inductive electromotive force. The quench detection device described.
囲に発生する磁界に感応して出力信号を送出し、この出
力信号の位相が前記誘導性起電圧を打消すように調整さ
れたホール素子内蔵の検出器を主体に構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のクエンチ検出装置。3. The voltage detecting means sends an output signal in response to a magnetic field generated around the alternating current path, and the phase of the output signal is adjusted so as to cancel the inductive electromotive force. The quench detection device according to claim 1, wherein the quench detection device is mainly composed of a detector having a built-in Hall element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844494A JP3431269B2 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Quench detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8844494A JP3431269B2 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Quench detection device |
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| JPH07294582A true JPH07294582A (en) | 1995-11-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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1994
- 1994-04-26 JP JP8844494A patent/JP3431269B2/en not_active Expired - Fee Related
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