JPH10116743A - Superconducting current limiter introduced with air gap - Google Patents

Superconducting current limiter introduced with air gap

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JPH10116743A
JPH10116743A JP9231854A JP23185497A JPH10116743A JP H10116743 A JPH10116743 A JP H10116743A JP 9231854 A JP9231854 A JP 9231854A JP 23185497 A JP23185497 A JP 23185497A JP H10116743 A JPH10116743 A JP H10116743A
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air gap
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朱栢
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Taikoku Ko
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    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the control impedance of an electric apparatus from decreasing by coupling a closed magnetic path including an air gap and a closed magnetic path including no air gap in parallel with a primary winding short-circuited with a superconductor. SOLUTION: A superconductor 2 short-circuited as a secondary winding on the inside is wound around the one side leg part 1A of a core 1 having an air gap A and a primary winding 3 is wound on the outside thereof. A superconducting current limiter 10 is constituted by winding the superconductor 2 and the primary winding 3 thereby coupling a general magnetic path, i.e., a short-circuited magnetic path 4, and a magnetic path 5 including the air gap A in parallel, in the sense of magnetic circuit, with the primary winding 3. When a fault current flows, the current flowing through the primary winding 3 increases and flows through the secondary winding, i.e., the superconductor 2, to generate a resistance exceeding the critical value of the superconductor 2. Consequently, an impedance for limiting the fault current is generated for an extremely short time and a switching function for limiting the current can be provided using superconducting characteristics without requiring any additional controller.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空隙(Air Gap)を
導入した超伝導限流機器(Superconducting Current Lim
iting Device)に関し、外部に制御装置を設けることな
く、超伝導体の特性を利用し、特に、ダンピングコイル
を使用して限流性能を改善した超伝導限流機器に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting current limiting device having an air gap.
The present invention relates to a superconducting current limiting device that utilizes a characteristic of a superconductor without providing an external control device, and in particular, improves a current limiting performance by using a damping coil.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁性素子、インダクタ及び変圧器は多く
の電気デバイスの中でも特に必須不可欠な要素であり、
従来から多用されている。このような電気デバイスの材
料の磁気的、電気的な性質は、インダクタや電気機器の
設計と製作に重要な影響を及ぼす。つまり、磁気的性質
を用いるいろいろな部品は価格、体積、重さ、そして、
製作の難易度などいろいろの要素を考慮してデザインさ
れる。それ故に、磁性素子の特性を支配する原理に基づ
いた効果的なデザインが必要である。
2. Description of the Related Art Magnetic elements, inductors and transformers are indispensable elements among many electric devices.
It has been widely used in the past. The magnetic and electrical properties of such electrical device materials have a significant effect on the design and fabrication of inductors and electrical equipment. In other words, various components that use magnetic properties are price, volume, weight,
It is designed in consideration of various factors such as difficulty of production. Therefore, an effective design based on the principle governing the characteristics of the magnetic element is required.

【0003】磁性素子の一種類であると言える超伝導限
流機器は、良質の電力の供給と、高い事故電流または過
渡電流(TRANSIENT CURRENT)が電力システムの電気素子
に流れることを防止することを目的に開発され、提案さ
れたものである。理想的な超伝導限流機器は、正常状態
時における電力システムに影響が少なくなければなら
ず、一方、事故時にあっては事故電流を制限できる程度
の十分なインピダンスの増加を必要とする。しかし、磁
性材料を用いる高温超伝導限流機器の幾つかのプロトタ
イプ(Proto types)ではマグネチックコア(Magnetic Cor
e)の飽和でインピ−ダンスが減少する結果が現われてい
る。一般的に、そのような飽和問題は正常状態のインダ
クタの鎖交磁束を2倍に設計すれば解決することができ
る。しかし、これは超伝導限流機器(またはインダク
タ)の大きさと重さ、そして価格の増加を生じる問題が
ある。
[0003] A superconducting current limiting device, which is a type of magnetic element, is capable of supplying high-quality power and preventing high fault current or transient current (TRANSIENT CURRENT) from flowing to electric elements of a power system. Developed and proposed for purpose. An ideal superconducting current-limiting device should have a small effect on the power system under normal conditions, while in the event of an accident, it needs a sufficient increase in impedance to limit the fault current. However, some prototypes of high-temperature superconducting current-limiting devices using magnetic materials have a magnetic core (Magnetic Core).
As a result, the impedance is reduced by the saturation of e). In general, such a saturation problem can be solved by designing the flux linkage of the inductor in a normal state to be doubled. However, this has the problem of increasing the size and weight of the superconducting current limiting device (or inductor) and increasing the price.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
機器及び超伝導限流機器における制御インピダンスの減
少を防ぐことができる新たなインダクタを提供すること
にある。すなわち、効果的な空隙の導入及びダンピング
コイル、具体的には短絡された超伝導体あるいは短絡さ
れた一般導体のような鉄心の適切な設計とすることによ
りコアの飽和を防止できるようにすることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new inductor capable of preventing a decrease in control impedance in electric equipment and superconducting current limiting equipment. That is, the introduction of an effective air gap and the proper design of the core, such as a shorted superconductor or a shorted general conductor, to prevent core saturation by proper design. It is in.

【0005】[0005]

【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、2個の磁気回路を並列に接続させるように
したものであり、すなわち、複数の脚部を有し、その少
なくとも1つの脚部に飽和を防止し得る空隙が形成され
る鉄心を有する超伝導限流機器において、前記鉄心の脚
部に1次巻線と短絡された超伝導体とを巻回し、前記空
隙を含まない閉磁路と前記空隙を含む閉磁路とを前記1
次巻線に対して磁気回路的に並列連結したことを基本的
特徴とするものである。この構成により、本発明の超伝
導限流機器は、低い動作電圧、電流では空隙のない磁路
のインダクタンスによって事故電流を制限し、高い動作
電圧や電流では空隙のある磁路のインダクタンスによっ
て事故電流を制限させることが可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention has a structure in which two magnetic circuits are connected in parallel, that is, it has a plurality of legs, at least one of which has a plurality of legs. In a superconducting current limiting device having an iron core in which a gap capable of preventing saturation is formed in one leg, a primary winding and a short-circuited superconductor are wound around a leg of the core, and the gap is included. Between the closed magnetic path and the closed magnetic path including the air gap,
It is a fundamental feature that the secondary winding is connected in parallel with a magnetic circuit. With this configuration, the superconducting current limiting device of the present invention limits the fault current by the inductance of the magnetic path without a gap at a low operating voltage and current, and the fault current by the inductance of the magnetic path with a gap at a high operating voltage and current. Can be restricted.

【0006】一般的に、空隙のない鉄心を使用する場
合、飽和が生じないようにするためには設計条件として
最大エネルギを4倍増加させなければならないのでイン
ダクタの体積も4倍増加することになる。
In general, when a core having no air gap is used, the maximum energy must be increased four times as a design condition in order to prevent saturation, so that the volume of the inductor is also increased four times. Become.

【0007】これを解消するために本発明は、2個の磁
気回路を並列接続させるようにするものである。勿論、
空隙のある脚部と空隙のない脚部の個数は複数個可能な
ようにし、このいろいろの組合も可能でありダンピング
コイルも複数個組合わせ可能である。このように並列連
結させた磁気回路を有する変圧器とインダクタはより幅
広い動作電圧を有することができるようになる。これの
特性及び原理は超伝導限流機器の特性と同じであるが、
これの特性を改善するために、本発明は空隙のある脚部
に短絡された超伝導体(巻線ないしダンピングコイル)
あるいは短絡された一般導体(巻線ないしダンピングコ
イル)を設置するものである。上記においてダンピング
コイルは短絡された導体であると定義することができ、
これが設置されたインダクタまたは変圧器は、インダク
タンスがほとんど変化されなくなり、このような形態で
変圧器の2次側コイルを開放させるとインダクタとして
動作することになるのである。
In order to solve this problem, the present invention is to connect two magnetic circuits in parallel. Of course,
The number of leg portions having a gap and the leg portion without a gap can be plural, and various combinations are possible, and a plurality of damping coils can be combined. The transformer and the inductor having the magnetic circuit connected in parallel in this way can have a wider operating voltage. The characteristics and principle of this are the same as those of the superconducting current limiting device,
In order to improve this characteristic, the present invention provides a superconductor (winding or damping coil) short-circuited to a gap leg.
Alternatively, a short-circuited general conductor (winding or damping coil) is provided. In the above, the damping coil can be defined as a shorted conductor,
When the inductor or the transformer in which it is installed has almost no change in inductance, when the secondary coil of the transformer is opened in such a form, it operates as an inductor.

【0008】本発明は、さらに具体的には、1次側巻線
{一般導体巻線または超伝導体(巻線)}と2次側巻線
(短絡された超伝導体(巻線)または開放された一般導
体巻線あるいは開放された超伝導体巻線)を3個の脚部
を有した鉄心で磁気回路的に並列連結させたものであ
る。上記において、1つの脚部は巻線が位置する脚部で
あり、中央の脚部は空隙が導入されている。回路素子を
保護するために1次側銅巻線が電力線に直列連結されて
いる。正常状態時は、超伝導体に誘導された電流によっ
て磁束相殺が発生されるようにすることによってインピ
ダンスが非常に低くなり、1次側巻線抵抗と漏洩インダ
クタンスに依存されるようになる。事故時に、超伝導体
が臨界電流を超過するようになれば、超伝導体にフラッ
クスフロー(Flux flow)抵抗が発生して鉄心内の磁束が
急激に増加することになる。もし、磁気飽和が発生すれ
ば、空隙が含まれていない磁炉の磁気抵抗より空隙が含
まれている磁路の方の磁気抵抗がずっと小さくなる。し
たがって、磁束は磁気抵抗が小さい側である空隙側に流
れるようになって、飽和時に、急激なインピダンスの減
少を防止することになるので限流効果を大きく増大させ
ることができることになるのである。本発明において、
鉄心構造について説明すると、空隙のない鉄心である場
合には磁化曲線(B−H)上で飽和が早く起きることに
なるが、鉄心に空隙が形成されると、短絡された磁路と
空隙磁路が並列連結されて磁化曲線上には緩慢な曲線を
なすことになるので、飽和が遅く起こることになる。従
って、磁化制御範囲を大きく改善することができるよう
になるものであって、この空隙にダンピングコイルを設
置してもっと効果を高める。
The present invention more specifically relates to a primary winding {a general conductor winding or a superconductor (winding)} and a secondary winding (a short-circuited superconductor (winding) or An open general conductor winding or an open superconductor winding) is connected in parallel in a magnetic circuit with an iron core having three legs. In the above, one leg is the leg on which the winding is located, and the center leg has a gap introduced. A primary copper winding is connected in series to the power line to protect the circuit elements. In a normal state, the magnetic flux is canceled by the current induced in the superconductor, so that the impedance is very low and the impedance is dependent on the primary winding resistance and the leakage inductance. If the superconductor exceeds the critical current at the time of the accident, a flux flow resistance occurs in the superconductor, and the magnetic flux in the iron core increases rapidly. If magnetic saturation occurs, the magnetic resistance of the magnetic path including the air gap becomes much smaller than the magnetic resistance of the magnetic furnace including no air gap. Therefore, the magnetic flux flows to the air gap side where the magnetic resistance is small, which prevents a sudden decrease in impedance at the time of saturation, so that the current limiting effect can be greatly increased. In the present invention,
Explaining the iron core structure, if the iron core has no air gap, saturation will occur earlier on the magnetization curve (BH). However, if an air gap is formed in the iron core, the short-circuited magnetic path and air gap Since the paths are connected in parallel to form a slow curve on the magnetization curve, saturation will occur slowly. Therefore, the magnetization control range can be greatly improved, and the damping coil is provided in this gap to further enhance the effect.

【0009】本発明はさまざまな形態を含んでいる。そ
の例を挙げると次のとおりである。 1)1次巻線と短絡された超伝導体は、異なる脚部にそ
れぞれ巻回される場合と、同一の脚部に前記1次巻線を
内側に巻回し、その外側に前記超伝導体を巻回される場
合と、同一の脚部に前記超伝導体を内側に巻回し、その
外側に前記1次巻線が巻回される場合と、同一の脚部に
前記1次巻線と前記超伝導体と交互配列して巻回される
場合のいずれをも含む。 2)また、空隙を鉄心の外側に形成させるようにし、一
側脚部の内側には1次巻線を、外側には短絡された超伝
導体を設置してもよい。 3)1次巻線による磁路以外の並列磁路に短絡された導
体あるいは短絡された超伝導体を位置させて構成しても
よい。 4)空隙を鉄心の外側に形成させるようにし、1次巻線
による磁路以外の並列磁路に短絡された導体あるいは短
絡された超伝導体を位置させてもよい。 5)並列に連結された磁気回路を複数個組合わせするた
めに空隙を複数個組み合わせ、ダンピングコイルも複数
個組み合わせてもよい。 6)空隙を有する鉄心の一側脚部の内側には開放された
超伝導体あるいは開放された一般導体巻線あるいは巻線
なしに、外側には一般導体巻線または超伝導体となった
1次巻線を設置して1次巻線による磁路以外の並列磁路
に短絡された一般導体巻線あるいは短絡された超伝導体
を設置してインダクタとして使用するようにしてもよ
い。 7)空隙を有する鉄心の一側脚部の内側には2次側とし
て開放された超伝導体あるいは開放された一般導体巻線
を、外側には一般導体巻線または超伝導体となった1次
巻線を設置して1次巻線が設置できる磁路以外の並列磁
路に短絡された一般導体巻線あるいは短絡された超伝導
体を設置して変圧器として使用することもできる。
The present invention includes various forms. An example is as follows. 1) When the superconductor short-circuited with the primary winding is wound around different legs, respectively, the primary winding is wound inside the same leg and the superconductor is wound outside the same. When the superconductor is wound inside the same leg and the primary winding is wound outside the same leg, the primary winding is wound around the same leg. This includes any case where the superconductor is wound alternately with the superconductor. 2) Also, the air gap may be formed outside the iron core, the primary winding may be provided inside the one leg, and the short-circuited superconductor may be provided outside. 3) A short-circuited conductor or a short-circuited superconductor may be located in a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding. 4) A gap may be formed outside the iron core, and a short-circuited conductor or a short-circuited superconductor may be located in a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding. 5) In order to combine a plurality of magnetic circuits connected in parallel, a plurality of gaps may be combined and a plurality of damping coils may be combined. 6) An open superconductor or an open general conductor winding or no winding is provided inside one leg of the iron core having an air gap, and a general conductor winding or superconductor is provided outside the opening. The secondary winding may be provided and a general conductor winding short-circuited to a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding or a superconductor short-circuited may be provided and used as an inductor. 7) A superconductor or an open general conductor winding as a secondary side is provided inside one leg of the iron core having an air gap, and a general conductor winding or superconductor is provided outside the opening. A general conductor winding short-circuited or a superconductor short-circuited may be installed in a parallel magnetic path other than the magnetic path in which the primary winding can be installed by using the secondary winding, and used as a transformer.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図1〜図6
によって具体的に説明する。 [第1の実施例]=図3 図3は空隙Aを有する鉄心1の一側脚部1Aに対して、
内側に2次巻線として短絡された超伝導体2を巻回し、
その外側には1次巻線3を巻回している。前記超伝導体
2と1次巻線3の巻回により、一般的な磁路としての短
絡された磁路4と、空隙Aが含まれた磁路5を上記1次
巻線3に対して磁気回路的に並列連結させて超伝導限流
機器10を構成する。なお、前記超伝導体2として、線
状体、板状体等の任意の形態のものが利用される。線状
体と板状体はそれぞれ粉状のものを成形したものを含ん
でいる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
This will be described specifically. [First Embodiment] = FIG. 3 FIG. 3 shows an example in which one side leg 1 </ b> A of the iron core 1 having a gap A is provided.
The superconductor 2 short-circuited as a secondary winding is wound inside,
A primary winding 3 is wound around the outside. Due to the winding of the superconductor 2 and the primary winding 3, the short-circuited magnetic path 4 as a general magnetic path and the magnetic path 5 including the air gap A are moved relative to the primary winding 3. The superconducting current limiting device 10 is configured by being connected in parallel in a magnetic circuit. The superconductor 2 may be in any form such as a linear body or a plate-like body. The linear body and the plate-like body each include those obtained by molding powdery materials.

【0011】上記空隙Aはこの実施例では単一である
が、複数個を組み合わすこともでき、並列に連結された
磁気回路を複数個組み合わせることもでき、さらにはダ
ンピングコイルも複数個組み合わせることができる。さ
らには、1次巻線3と超伝導体(巻線)2は、その内側
と外側の位置を変更してもよく、あるいは上下に分離設
置して交互配置としても良く、さらに脚部1Aと脚部1
Cにそれぞれ分離設置することができる。上記におい
て、主磁路4は1次巻線3を通過する磁路であり、並列
磁路5は数個の空隙A、または数個の脚部(1次巻線3
を設置してる脚部以外の)を通過する磁路である。即
ち、主磁路4を脚部1Aを通る磁路とすれば並列磁路5
は脚部1Bまたは脚部1Cを通過する磁路である。ま
た、空隙Aの長さ、磁路の長さと磁路の断面積は磁気抵
抗を調節するために適当に変更することができる。ま
た、ダンピングコイル6の位置は並列磁路の中1個また
は数個設置することができる。上記において、1次巻線
3は超伝導体と一般的な導体巻線のうち、いずれを使用
しても構わなく、電気回路などを保護するために電気回
路に超伝導限流機器10を直列連結させる。また、2次
巻線2は短絡された超伝導体(巻線)を使用する。
Although the gap A is single in this embodiment, a plurality of gaps can be combined, a plurality of magnetic circuits connected in parallel can be combined, and a plurality of damping coils can be combined. Can be. Further, the positions of the primary winding 3 and the superconductor (winding) 2 inside and outside may be changed, or the primary winding 3 and the superconductor (winding) 2 may be separately arranged vertically and alternately arranged. Leg 1
C can be separately installed. In the above description, the main magnetic path 4 is a magnetic path passing through the primary winding 3, and the parallel magnetic path 5 is formed by several air gaps A or several legs (primary winding 3).
(Other than the legs on which the is installed). That is, if the main magnetic path 4 is a magnetic path passing through the leg 1A, the parallel magnetic path 5
Is a magnetic path passing through the leg 1B or the leg 1C. In addition, the length of the air gap A, the length of the magnetic path, and the cross-sectional area of the magnetic path can be appropriately changed to adjust the magnetic resistance. In addition, one or several damping coils 6 can be installed in the parallel magnetic path. In the above, the primary winding 3 may use any of a superconductor and a general conductor winding, and the superconducting current limiting device 10 is connected in series to the electric circuit to protect the electric circuit. Connect. The secondary winding 2 uses a short-circuited superconductor (winding).

【0012】いずれにしてもこのように構成された超伝
導限流機器10は、図2に図示したように、電力系統の
回路に適用させて事故電流の流入時に外部のどのような
制御装置の助けがなくても自ら事故電流を感知して、事
故電流を制限することができるようになるものである。
In any case, the superconducting current limiting device 10 configured as described above is applied to a circuit of a power system as shown in FIG. Even without help, the fault current can be sensed by itself and the fault current can be limited.

【0013】次にその具体的な作用について説明する。
電流が電力系統の回路に正常状態で供給されている場合
には、図1に示したように超伝導体2が臨界値以内にあ
るということである。即ち、外部で作ってくれた磁界H
に対して上記磁界Hをなくそうとする方向に電流が発生
することになるので内部の磁界−Hにより磁界はほぼ0
(ゼロ)になる。従って、インダクタンスもほぼ0にな
って電圧降下がなくなり、電流の流れに何の妨害も与え
ないようになる。それ故に、正常状態時には超伝導体2
の磁束相殺効果あるいは磁気遮蔽効果によって鉄心1に
磁束が侵入できなくなり、この時のインピダンスはただ
漏洩インピダンスと1次巻線3による抵抗のみであるこ
とから、正常的に電力系統の回路に電流が流れるように
なる。
Next, the specific operation will be described.
If the current is supplied to the circuit of the power system in a normal state, it means that the superconductor 2 is within the critical value as shown in FIG. That is, the magnetic field H created outside
A current is generated in a direction in which the magnetic field H is to be eliminated.
(Zero). Accordingly, the inductance becomes almost zero and the voltage drop is eliminated, so that no interruption is caused to the current flow. Therefore, in the normal state, the superconductor 2
The magnetic flux cannot enter the iron core 1 due to the magnetic flux canceling effect or the magnetic shielding effect. Since the impedance at this time is only the leakage impedance and the resistance of the primary winding 3, the current normally flows into the circuit of the power system. It will flow.

【0014】もし、事故電流が流れる場合には図2の負
荷抵抗(RL)が0となって電流が増加することになる
ので、1次巻線3の電流が増加することになって2次側
巻線である超伝導体2に誘導され、これにより超伝導体
2の臨界値を超過して抵抗が発生する。このため、図1
での磁界−Hが発生されず、インダクタンスLは増大す
ることになる。従って、インダクタンスLの増大により
電圧降下が発生することになるので、事故電流を制限す
るインピダンスが極短時間に発生して事故電流を別途の
制御装置を必要とすることなく超伝導特性を用いて電流
を制限するスイッチング機能を有するようになるのであ
る。即ち、事故時には超伝導体2に誘導された電流が超
伝導体の臨界電流を超過して超伝導体が持つ磁束相殺あ
るいは磁気遮蔽効果がなくなるので磁束が鉄心1を通過
することになってインピダンスの増大を生じるようにな
るのである。
If an accident current flows, the load resistance (R L ) in FIG. 2 becomes 0 and the current increases, so that the current of the primary winding 3 increases and 2 It is guided by the superconductor 2 which is the secondary winding, thereby exceeding the critical value of the superconductor 2 and generating a resistance. Therefore, FIG.
Is not generated, and the inductance L increases. Therefore, a voltage drop occurs due to an increase in the inductance L, and an impedance for limiting the fault current is generated in a very short time, and the fault current is controlled by using the superconducting characteristic without requiring a separate control device. It has a switching function to limit the current. That is, at the time of an accident, the current induced in the superconductor 2 exceeds the critical current of the superconductor and the magnetic flux cancels out or the magnetic shielding effect of the superconductor is lost. This leads to an increase in

【0015】このように鉄心1を通過した磁束が鉄心1
の最大磁束密度に到達すれば、磁束は短絡された磁路4
を通じることなく空隙Aが含まれた磁路5を通じること
になる。これは飽和が起こる時点で短絡された磁路4側
の磁気抵抗が、空隙Aが含まれた磁路5側の磁気抵抗よ
り大きくなるので磁束は空隙Aが含まれた磁路5側を選
ぶことによる。即ち、空隙Aが含まれた鉄心1は空隙が
ない鉄心より飽和が遅く発生されるばかりでなく、高い
電流で飽和が起こることになるので次のような関係が成
立する。 空隙Aが含まれていない鉄心が飽和されない
場合には、磁気抵抗(空隙を含む)〉磁気抵抗(空隙を
含まない)になる。空隙が含まれていない鉄心が飽和さ
れた場合には、磁気抵抗(空隙をふくむ)〈磁気抵抗
(空隙を含まない)になる。このように、空隙Aが含ま
れた磁路5側に磁束の流れを移動させることにより飽和
が防止され、これによってインピダンスの減少を防止す
ることになるので事故電流をもっと容易に制限できるこ
とになるのである。
The magnetic flux that has passed through the iron core 1 is
When the maximum magnetic flux density reaches
Without passing through the magnetic path 5 including the air gap A. This is because the magnetic resistance of the short-circuited magnetic path 4 at the time when saturation occurs becomes larger than the magnetic resistance of the magnetic path 5 including the air gap A, so that the magnetic flux selects the magnetic path 5 including the air gap A. It depends. That is, the iron core 1 including the gap A not only generates saturation later than the iron core having no gap, but also causes saturation at a high current, so that the following relationship is established. If the iron core that does not include the gap A is not saturated, the magnetic resistance (including the gap)> the magnetic resistance (not including the gap). When the iron core that does not include the air gap is saturated, the magnetic resistance (including the air gap) <the magnetic resistance (not including the air gap). As described above, saturation is prevented by moving the flow of the magnetic flux toward the magnetic path 5 including the air gap A, thereby preventing the impedance from decreasing. Therefore, the fault current can be more easily limited. It is.

【0016】[第2の実施例]=図4 本実施例は図4で図示すように、鉄心1における空隙A
の位置を中央でなく外側の脚部1Bに変更させると同時
に、前記脚部1Bと反対側の一側脚部1Aに対して、内
側に1次巻線3を巻回し、外側に短絡された超伝導体2
を巻回している。 その他は第1の実施例と同様であ
り、同じ部分に同じ符号を付し、また、作用も同一なの
で説明は省略する。
[Second Embodiment] = FIG. 4 In this embodiment, as shown in FIG.
Was changed not to the center but to the outer leg 1B, and at the same time, the primary winding 3 was wound inside the one leg 1A opposite to the leg 1B and short-circuited outside. Superconductor 2
Has been wound. The other parts are the same as those of the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the operation is the same, so that the description is omitted.

【0017】[第3の実施例]=図5 本実施例は、図5に図示したように、空隙Aがある中央
の脚部1Bにダンピングコイル、即ち、短絡された一般
導体巻線または短絡された超伝導体または短絡された超
伝導体巻線6を位置させて磁束相殺効果によって飽和が
発生されないようにするものである。即ち、空隙Aがあ
る鉄心1であるといえども、磁界の強さが大きくなれば
飽和が起こるのが当然であるが、上記空隙A部位の脚部
1Bに超伝導体6を位置させるようにすることにより、
超伝導体6の磁束相殺効果によって空隙A内の磁束がほ
ぼ0に維持され、飽和も防止し、十分な量だけの磁束を
通過させて電流制限効果をさらに増進させることができ
るようになるのである。なお、一側の脚部1Aには、内
側に2次巻線として短絡された超伝導体2を巻回し、そ
の外側には1次巻線3を巻回している。もちろんこれに
代えて、内側に1次巻線3を巻回し、外側に短絡された
超伝導体2を巻回してもよい。
[Third Embodiment] = FIG. 5 In this embodiment, as shown in FIG. 5, a damping coil, that is, a short-circuited general conductor winding or a short-circuit is provided on a central leg 1B having a gap A. The superconductor or the short-circuited superconductor winding 6 is positioned so that saturation is not generated by the magnetic flux canceling effect. That is, even if the iron core 1 has the gap A, it is natural that saturation occurs when the strength of the magnetic field increases, but the superconductor 6 should be positioned on the leg 1B of the gap A. By doing
Since the magnetic flux in the air gap A is maintained at almost zero by the magnetic flux canceling effect of the superconductor 6, saturation can be prevented, and a sufficient amount of magnetic flux can be passed to further enhance the current limiting effect. is there. A superconductor 2 short-circuited as a secondary winding is wound inside the leg 1A on one side, and a primary winding 3 is wound around the outside thereof. Alternatively, the primary winding 3 may be wound inside and the short-circuited superconductor 2 may be wound outside.

【0018】[第4の実施例]=図6 本実施例は、図6に図示したように、空隙Aがある脚部
1Bの位置を鉄心1の外側に位置させると共に、上記脚
部1Bに短絡された一般導体巻線または短絡された超伝
導体または短絡された超伝導体巻線6を位置させてい
る。そして、反対側の脚部1Aに、短絡された超伝導体
2と1次巻線3を巻回している。前記の短絡された超伝
導体2と1次巻線3は、図示するものでは内側が1次巻
線3、外側が超伝導体2であるが、これは逆であっても
よい。この第4実施例のその作用は第3の実施例と同一
なので同じ部分に同じ符号を付し、説明は省略する。
[Fourth Embodiment] = FIG. 6 In this embodiment, as shown in FIG. 6, the position of the leg 1B having the gap A is located outside the iron core 1 and the leg 1B is A shorted general conductor winding or a shorted superconductor or a shorted superconductor winding 6 is located. The short-circuited superconductor 2 and the primary winding 3 are wound around the opposite leg 1A. The short-circuited superconductor 2 and the primary winding 3 are the primary winding 3 on the inside and the superconductor 2 on the outside in the drawing, but the reverse is also possible. Since the operation of the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment, the same reference numerals are given to the same parts, and the description will be omitted.

【0019】[第5の実施例]本実施例は本発明をイン
ダクタ(INDUCTOR)として使用する場合であ
る。即ち、図3の第1の実施例で示すように空隙Aを有
する鉄心1の一側脚部1Aに内側には開放された超伝導
体(巻線)または開放された一般導体巻線2または巻線
を巻回することなしに、外側には一般導体巻線または超
伝導体になった1次巻線3を設置させるようにしてイン
ダクタとして使用させるようにするものであって、その
作用は第1の実施例と同一である。しかし、インダクタ
としてはこれに限らず、第3、4の実施例(図5及び図
6)で空隙Aがある脚部1Bに短絡された一般導体巻線
または短絡された超伝導体を設置する場合を含む。
[Fifth Embodiment] In this embodiment, the present invention is used as an inductor (INDUCTOR). That is, as shown in the first embodiment of FIG. 3, an open superconductor (winding) or an open general conductor winding 2 is provided inside one leg 1A of an iron core 1 having a gap A. Without winding the winding, a general conductor winding or a primary winding 3 which is a superconductor is installed on the outside so that the winding can be used as an inductor. This is the same as the first embodiment. However, the inductor is not limited to this. In the third and fourth embodiments (FIGS. 5 and 6), a short-circuited general conductor winding or a short-circuited superconductor is installed on the leg 1B having the air gap A. Including cases.

【0020】[第6の実施例]本実施例は本発明を変圧
器として使用する場合である。即ち、図3のような第1
の実施例で空隙Aを有する鉄心1の一側脚部1Aに内側
には開放された超伝導体または開放された一般導体巻線
2を2次負荷側として、外側には一般導体巻線または超
伝導体になった1次巻線3を設置させるようにして変圧
器として使用させるようにするものであって、その作用
は第1の実施例と同一である。本実施例はもちろんこれ
に限定されず、第3、4の実施例(図5及び図6)のよ
うに、空隙Aのある脚部1Bに短絡された一般導体巻線
あるいは短絡された超伝導体を設置する場合を含む。
[Sixth Embodiment] In this embodiment, the present invention is used as a transformer. That is, the first as shown in FIG.
In the embodiment of the present invention, an open superconductor or an open general conductor winding 2 is used as a secondary load side on one side leg 1A of an iron core 1 having a gap A, and a general conductor winding or The primary winding 3, which is a superconductor, is installed and used as a transformer, and its operation is the same as that of the first embodiment. This embodiment is of course not limited to this, and as in the third and fourth embodiments (FIGS. 5 and 6), a general conductor winding short-circuited to the leg 1B having the air gap A or a superconductor short-circuited. Including when placing the body.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項1によれ
ば、飽和を防止し得る空隙Aが導入された鉄心1を用い
て、短絡された磁路と空隙が含まれた磁路とを1次巻線
と超伝導体に対して磁気回路的に並列連結し、事故時に
おける磁束の経路を空隙がない磁路から空隙がある磁路
側に変えるようにしたので、インピダンスの増加によっ
て事故電流を効率的に制限することができる。しかも、
本発明は外部のどのような制御装置の助けもなしに、自
ら事故電流を感知して事故電流を制限することができる
ので、複雑な電子的回路設計及びこれによる費用などを
大きく節減することができ、また、既存の電力系統の交
替なく電力系統間を積極的に連繋することが可能であ
り、電力系統の容量を増加させることができるので電力
需要増加に容易に対処できるなどのすぐれた効果が得ら
れる。また、本発明は飽和が起こらないように空隙が含
まれた磁路と一般的な磁路とを並列連結して飽和を防止
すると共に、空隙が含まれた磁路での飽和を防止するた
めに短絡された超伝導体あるいは短絡された一般導体を
用いることができるので、磁束相殺効果で限流効果をさ
らに増加することができるというすぐれた効果が得られ
る。
According to the first aspect of the present invention described above, the short-circuited magnetic path and the magnetic path including the air gap are formed using the iron core 1 into which the air gap A capable of preventing the saturation is introduced. The primary winding and the superconductor are connected in parallel in the form of a magnetic circuit, and the path of magnetic flux at the time of an accident is changed from a magnetic path with no air gap to a magnetic path with an air gap. Can be restricted efficiently. Moreover,
Since the present invention can detect the fault current by itself and limit the fault current without the help of any external control device, it is possible to greatly reduce the complicated electronic circuit design and the resulting cost. It is possible to connect the power systems positively without replacing the existing power system, and it is possible to increase the capacity of the power system. Is obtained. In addition, the present invention is to prevent saturation by connecting a magnetic path including a gap and a general magnetic path in parallel so as to prevent saturation, and to prevent saturation in a magnetic path including a gap. Since a short-circuited superconductor or a short-circuited general conductor can be used, an excellent effect that the current limiting effect can be further increased by the magnetic flux canceling effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】超伝導体の磁束相殺効果の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a magnetic flux canceling effect of a superconductor.

【図2】本発明の超伝導限流機器を適用させた電力系統
を例示した回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a power system to which the superconducting current limiting device of the present invention is applied.

【図3】本発明の超伝導限流機器の第1の実施例を模式
的に示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing a first embodiment of a superconducting current limiting device according to the present invention.

【図4】本発明の超伝導限流機器の第2の実施例を模式
的に示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram schematically showing a second embodiment of the superconducting current limiting device of the present invention.

【図5】本発明の超伝導限流機器の第3の実施例を模式
的に示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram schematically showing a third embodiment of the superconducting current limiting device of the present invention.

【図6】本発明の超伝導限流機器の第4の実施例を模式
的に示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing a fourth embodiment of the superconducting current limiting device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 空隙 1 鉄心 1A 一側脚部 1B 空隙を有する脚部 1C 脚部 2 短絡された超伝導体あるいは短絡された一般導体
(超伝導限流機器の場合) 開放された超伝導体あるいは一般導体(インダクタ、変
圧器の場合) 3 1次巻線 4、5 閉磁路 6 ダンピングコイル 10 限流機器
A Air gap 1 Iron core 1A One side leg 1B Leg with air gap 1C Leg 2 Short-circuited superconductor or short-circuited general conductor (in case of superconducting current limiting device) Open superconductor or general conductor ( In the case of an inductor and a transformer) 3 Primary winding 4, 5 Closed magnetic circuit 6 Damping coil 10 Current limiting device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朱栢 大韓民国ソウル特別市江南区三成洞123− 10 (72)発明者 朱▲敏▼皙 大韓民国ソウル特別市江南区三成洞123− 10 (72)発明者 高太國 大韓民国ソウル特別市陽川区木洞903番地 木洞新市街地アパート303棟303号 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Zapea 123-10, Samseong-dong, Gangnam-gu, Seoul, Republic of Korea No. 903, Mok-dong, Mok-dong, Seoul, Korea

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の脚部を有し、その少なくとも1つの
脚部に飽和を防止し得る空隙Aが形成される鉄心1を有
する超伝導限流機器において、前記鉄心1の脚部に1次
巻線3と短絡された超伝導体2とを巻回し、前記空隙A
を含まない閉磁路4と前記空隙Aを含む閉磁路5とを前
記1次巻線3に対して磁気回路的に並列連結したことを
特徴とする空隙を導入した超伝導限流機器。
1. A superconducting current limiting device having a core having a plurality of legs, wherein at least one of the legs has an air gap A capable of preventing saturation, the leg of the iron core has one leg. The secondary winding 3 and the short-circuited superconductor 2 are wound, and the gap A
A superconducting current limiting device having an air gap, wherein a closed magnetic path 4 containing no air gap and a closed magnetic path 5 containing the air gap A are connected in parallel to the primary winding 3 in a magnetic circuit manner.
【請求項2】1次巻線3と短絡された超伝導体2は、異
なる脚部にそれぞれ巻回される場合と、同一の脚部に前
記1次巻線3を内側に巻回し、その外側に前記超伝導体
2を巻回される場合と、同一の脚部に前記超伝導体2を
内側に巻回し、その外側に前記1次巻線3を巻回される
場合と、同一の脚部に前記1次巻線3と前記超伝導体2
と交互配列して巻回される場合のいずれかである請求項
1記載の空隙を導入した超伝導限流機器。
2. The superconductor 2 short-circuited with the primary winding 3 is wound around different legs, and the primary winding 3 is wound around the same leg inside. The same as when the superconductor 2 is wound on the outside and the case where the superconductor 2 is wound on the same leg and the primary winding 3 is wound on the outside. The primary winding 3 and the superconductor 2
2. The superconducting current limiting device having an air gap according to claim 1, wherein the superconducting current limiting device is wound in a state of being alternately arranged.
【請求項3】空隙Aを鉄心1の外側に形成させるように
し、一側脚部1Aの内側には1次巻線3を、外側には短
絡された超伝導体2を設置したことを特徴とする請求項
1または請求項2に記載の空隙を導入した超伝導限流機
器。
3. An air gap A is formed outside the iron core 1, a primary winding 3 is provided inside one leg 1A, and a short-circuited superconductor 2 is provided outside. A superconducting current limiting device having a void introduced therein according to claim 1 or 2.
【請求項4】1次巻線3による磁路以外の並列磁路に短
絡された導体あるいは短絡された超伝導体6を位置させ
て構成したことを特徴とする請求項1、請求項2または
請求項3に記載の空隙を導入した超伝導限流機器。
4. A short-circuited conductor or a short-circuited superconductor 6 is positioned on a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding 3. A superconducting current limiting device into which the void according to claim 3 is introduced.
【請求項5】空隙Aを鉄心1の外側に形成させるように
し、1次巻線3による磁路以外の並列磁路に短絡された
導体あるいは短絡された超伝導体6を位置させているこ
とを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3に記
載の空隙を導入した超伝導限流機器。
5. The air gap A is formed outside the iron core 1, and a short-circuited conductor or a short-circuited superconductor 6 is positioned in a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding 3. The superconducting current-limiting device according to claim 1, wherein the device is provided with a void.
【請求項6】並列に連結された磁気回路を複数個組合わ
せするために空隙Aを複数個組み合わせ、ダンピングコ
イルも複数個組み合わせて構成することを特徴とする請
求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または請求項
5に記載の空隙Aを導入した超伝導限流機器。
6. A combination of a plurality of air gaps A and a plurality of damping coils in order to combine a plurality of magnetic circuits connected in parallel. A superconducting current-limiting device into which the gap A according to claim 3, 4, or 5 is introduced.
【請求項7】空隙Aを有する鉄心1の一側脚部1Aの内
側には開放された超伝導体あるいは開放された一般導体
巻線2あるいは巻線なしに、外側には一般導体巻線また
は超伝導体となった1次巻線3を設置して1次巻線3に
よる磁路以外の並列磁路に短絡された一般導体巻線ある
いは短絡された超伝導体6を設置してインダクタとして
使用することを特徴とする請求項2、請求項4、請求項
5または請求項6に記載の空隙を導入した超伝導限流機
器。
7. An open superconductor or an open general conductor winding 2 or no inside of one side leg 1A of an iron core 1 having an air gap A, and a general conductor winding or an outside outside thereof. A superconducting primary winding 3 is installed, and a general conductor winding short-circuited to a parallel magnetic path other than the magnetic path formed by the primary winding 3 or a short-circuited superconductor 6 is installed as an inductor. 7. The superconducting current limiting device having a void introduced therein according to claim 2, wherein the device is used.
【請求項8】空隙Aを有する鉄心1の一側脚部1Aの内
側には2次側として開放された超伝導体あるいは開放さ
れた一般導体巻線2を、外側には一般導体巻線または超
伝導体となった1次巻線3を設置して1次巻線3が設置
できる磁路以外の並列磁路に短絡された一般導体巻線あ
るいは短絡された超伝導体6を設置して変圧器として使
用することを特徴とする請求項2、請求項4、請求項5
または請求項6に記載の空隙を導入した超伝導限流機
器。
8. A superconductor or an open general conductor winding 2 which is opened as a secondary side inside the one side leg 1A of the iron core 1 having the air gap A, and a general conductor winding or the outside is opened outside. The primary winding 3 which has become a superconductor is installed, and a short-circuited general conductor winding or a short-circuited superconductor 6 is installed in a parallel magnetic path other than the magnetic path in which the primary winding 3 can be installed. 2. The method according to claim 2, wherein the transformer is used as a transformer.
Or a superconducting current limiting device into which the void according to claim 6 is introduced.
【請求項9】超伝導体2は線状体または板状体のいずれ
かであることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7または請
求項8に記載の空隙を導入した超伝導限流機器。
9. The superconductor 2 is one of a linear body and a plate-like body, according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6. A superconducting current-limiting device into which the void according to claim 7 or 8 is introduced.
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