JPS59121902A - 超電導コイル励磁電源システム - Google Patents

超電導コイル励磁電源システム

Info

Publication number
JPS59121902A
JPS59121902A JP57227752A JP22775282A JPS59121902A JP S59121902 A JPS59121902 A JP S59121902A JP 57227752 A JP57227752 A JP 57227752A JP 22775282 A JP22775282 A JP 22775282A JP S59121902 A JPS59121902 A JP S59121902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coil
switch
parallel
series
superconducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57227752A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6357927B2 (ja
Inventor
Yoshihisa Sato
義久 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57227752A priority Critical patent/JPS59121902A/ja
Publication of JPS59121902A publication Critical patent/JPS59121902A/ja
Publication of JPS6357927B2 publication Critical patent/JPS6357927B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は超電導コイルを複数個直列接続して励磁運転す
るものにおいて、特に超電導コイルのクエンチ発生時の
保護を確実に行ない得るようにした超電導コイル励g!
L電源システムとその運転制御方法に関するものである
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、核融合、加速器等の分野においては、超電導コイ
ルの適用が急速に広まシつつある。
超電導コイルは、通常はその電気抵抗が零であるが、磁
場の急変、温度の異常上昇等の外乱若しくは異常現象に
より、超電導状態が部分的に常電導状態(電気抵抗発生
)に転移する(この超電導破壊現象を、以下クエンチと
称する)ことがある。このクエンチが発生するとその部
分に電気抵抗ROが発生し、通電電流■によシR012
の熱を発生する。この発熱によシクエンチが漸次蓼大し
て行き、液体ヘリウムの異常蒸発による圧力増大等重大
事故に拡大する可能性がある。
そこで、一般に超電導コイルと並列に放電抵抗を接続し
ておき、該コイルにクエンチ発生時は該コイルを励磁電
源から切り離し、該コイル−放電抵抗から構成される閉
回路によシ該コイルに蓄積されたエネルギーを放電抵抗
によシ消費し、クエンチの拡大を抑制して該コイルを保
護する方式が採られている。ここで、放電抵抗の抵抗値
をR1超電導コイルのインダクタンスをLlとすると、 導体の発生熱く導体の温度上昇 ・・・・・・・・・(
1)つまシ 12− p’!−・dtりA ・ax  P ・edT
   −−−(2)よシ、 が導かれる。但し、j□:電流密度、■:比重、C:比
熱、ρ:電気導電度、To:導体温度上昇値、A:導体
断面積を夫々示す。
つまシ、放電抵抗値Rは(3)式よシ、R〉α・LI。
2  曲・・・・叩 (4)を満足しなければならない
ところで、トーラス形核融合装置のトロイダルコイル等
、複数個の超電導コイルを準定常に励磁運転する場合、
コイル個々は励磁電源を設けることは極めて不経済であ
るから、通常は複数個の超電導コイルを直列に接続し、
これを1式の励磁電源で励磁する方式が採用されている
第1図は、この種の超電導コイル励磁電源システムの構
成を示すものである。
第1図において、直流励磁電源1により直列接続された
複数個(n個)の超電導コイル51゜52 、・・・5
nを励磁する。いま、超電導コイル励磁中に1部のコイ
ル5i(i=t121・・・nのいずれかを示す)でク
エンチが発生した場合には、開閉器30を閉じて開閉器
20を開放することによシ、超電導コイル51 * 5
2・・・5nに蓄えられたエネルギーを放電抵抗IOで
消費シ、各コイルの保護を行なう。
ところで、第1図に示す従来方式では前述の(4)式に
示すとおシ、放電抵抗値としてR≧d・n L Io”
が必要となる。(但し、超電導コイル1個のインダクタ
ンスをL1通重電流を工。とする)したがって、n個の
超電導コイル極間には、R≧α・nLI(1’でおるか
ら、(Vn )= n (Vt )peakとなる。但
し、(Vn )−peak ;コイルn個を直列接続し
た本システムにおいて、クエンチ発生時放電抵抗を投入
した場合のコイル極間に発生する最大電圧、(V、) 
peak :コイル1個の場合のクエンチ時最高電圧で
ある。つま)、従来のコイル直列接続構成ではコイル直
列個数をnとすると、コイル1個の場合のn倍の電圧が
直列コイル極間に発生する。そして、従来行なわれてい
た小形コイルあるいは直列個数nが少ない場合は、コイ
ル極間電圧がn倍(nは2〜3程度)となっても、超電
導コイルの絶縁耐力上余シ問題視されていなかった。
ところが、核融合装置、加速器等の大形化について、超
電導コイルそのものの大形化、直列個数の増加によシ、
もはやコイル1個の場合の絶縁耐力のn倍もの高電圧に
耐える超電導コイルを設計製作することは極めて不経済
であるばかシでなく、技術的にも極めて困難な領域に近
づきつつある。さらに、第1図に示す従来の励磁電源シ
ステムでは、n個の超電導コイルのうち1個の超電導コ
イルがクエンチを起こしても、n個の全コイルの蓄積エ
ネルギーを放電抵抗で消費させなければならず、省エネ
ルギーの観点からも不経済である。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような事情に鑑みて成されたもので、そ
の目的は複数個の超電導コイルを直列接続して励磁する
システムにおいて、クエンチ発生時にも励磁運転を継続
しつつ当該超電導コイルを主回路から切離して保護し、
且つクエンチ解消後は当該コイルを再度主回路に接続す
ることが容易に行なえ、絶縁耐力上の問題をなくシシか
も経適的で柔軟性のある超電導コイル励磁電源システム
とその運転制御方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明では、複数個の超電導
コイルを直列接続して励磁電源によシ励磁するようにし
た励磁電源システムにおいて、前記超電導コイルと並列
に放電抵抗を各別に接続し、これらの並列回路と直列に
第1の開閉器を各別に接続し、且つこれらの直列回路と
並列に第2の開閉器を各別に接続して成シ、前記超電導
コイルのクエンチ発生時には、まず当該超電導コイルに
対応する前記第2の開閉器を閉じ次に前記第1の開閉器
を開放し、また前記クエンチ解消後にはまず前記第1の
開閉器を閉じ次に前記第2の開閉器を開放することを特
徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第2図は、本発明による超電導コイル励磁電源システム
の構成例を示すもので、第1図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。
つ−iニジ、第2図は第1図における放電抵抗10およ
び各開閉器20.30を省略すると共に、これに代えて
前記超電導コイル51,52゜・・・、5nと並列に放
電抵抗11,12.・・・。
Inを開閉器31,32.・・・、Jnを介して各別に
接続し、またこれらの並列回路と直列に開閉器(第1)
21,22.・・・、2nを各別に接続し、さらにこれ
らの直列回路と並列に開閉器(第2)4z、42.・・
・、4nを各別に接続して構成したものである。
次に、かかる如く構成した励磁電源システムにおける、
クエンチ発生時の励磁運転制御方法について述べる。な
おここでは、各超電導コイル51,52.・・・、5n
に励磁電流工を通電中に、超電導コイル51にクエンチ
が発生した場合を例とする。つまり、かかるクエンチ発
生時にはまず開閉器41を閉じ、健全な超電導コイル5
2.・・・、5nの電流がクエンチ発生コイル51をバ
イパスして流れるだめの回路を構成する。つぎに開閉器
31を閉じ、放電抵抗11をクエンチ発生コイル51と
並列に投入する。その後開閉器21を開放し、クエンチ
発生コイル51の電流を放電抵抗IIで消費させる。以
上の3開閉器21,31.41の順序動作によシ、クエ
ンチ発生コイル5Zのみを主回路から切離し、健全超電
導コイル52.・・・、5nはそのまま励磁運転を継続
することができる。
一方、上記超電導コイル51のクエンチが途中で解除さ
れた場合、まだは電流が零となった場合等超電導コイル
51が再励磁可能となった場合には、まず開閉器2Iを
閉じ、つぎに開閉器41を開放し、その後開閉器31を
開放するように、前述とは逆の動作をさせることにょ広
超電導コイル51を主回路に接続して再励磁運転するこ
とができる。
また、当然のことながらクエンチ発生コイル51のみを
主回路から切離し、健全超電導コイル52.・・・、5
nを引続いて消磁する場合には、第1図のものとは異な
シいついがなる時点で健全超電導コイル52.・・・r
 5 nを消磁してもよいわけであるので、健全超電導
コイル群52゜・・・+5nに蓄積された莫大なエネル
ギー(n−1) −1/2 I、Io’を、直流励磁電
源1(サイリスタ変換装置を使用する)にょシ必要に応
じて回生じて有効に利用することができ、この省エネル
ギー、エネルギー有効利用の観点からも極めて優れたも
のである。
従って、本構成および運転制御方法とすれば、例え全超
電導コイル51,52.・・・、5nが一済にクエンチ
し、全超電導コイル5z、52゜・・・、5nを同時に
消磁した場合においても、何個のコイル極間および全直
列コイル極間にはコイル1個分を放電させた場合の電圧
しか発生せず、前述した従来方法のような絶縁耐力の問
題は発生しない。この状況を第3図(a) 、 (b)
に、また従来方法による発生電圧状況を第4図(a) 
、 (b)に夫々示す。図からも明らかなように、従来
方法では前述の如くコイルをn個直列接続するとコイル
1個の場合のn倍の電圧が発生するのに対し、本方法の
ものでは何個コイルを直列に接続しようとも、コイル極
間、直列コイル極間のいずれにおいてもコイル1個分の
電圧のみしか発生しない。
上述したように、超電導コイル励磁電源システムを前記
の如く構成してかかる励磁運転制御方法とすることによ
シ、各超電導コイルの絶縁耐力は原理的にコイル単独運
転の場合と同一仕様で必要十分であシ、一部の超電導コ
イルにクエンチが発生した場合にも、他の健全な超電導
コイルはその励磁運転を継続したまま、クエンチ発生コ
イルのみを主回路から切離して保護することができる。
また、クエンチ解消後はそのコイルを再度主回路に接続
して励磁することが容易に行なえ、結果的に極めて経済
的で柔軟性のあるシステムを得ることができる。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のようにしても実施することができるものである。
上記実施例で述べた、クエンチ発生コイルのみを主回路
から切離しクエンチ解消後は該コイルを主回路に再投入
接続する場合において、放電抵抗zz、(z2.・・・
、In)を可変抵抗器としておき、且つその抵抗値をコ
イル51゜(52,・・・、5n)励磁時最小としてお
き、バイノやス回路の開閉器41.(42,・・・、4
n)を開放し、健全コイル(51,)52.・・・。
5n側から強制的に流し込まれる電流による発を低く抑
え、可変抵抗器の抵抗値を漸次増加させてゆくことによ
り、コイル51.(5,?、・・・。
5n)が再クエンチすることがないように、コイル51
.(5,?、・・・、5n)の再励磁電流の制御を行な
うことも可能となる。なお、上述のクエンチ発生コイル
sr、(s2.・・・、5n)を主胆路に再投入接続す
る場合の各開閉器の動作状況、コイル51 r (52
r ”’ + 5 ” )の励磁電流ニジ、放電抵抗1
1.(12(−、In)の抵抗値Rと電流値I、の関係
を示すと、第5図および第6図のようになる。
また、上記実施例では1個の超電導コイルに対して夫々
各別に一式の放電抵抗および開閉器を設ける構成とした
が、複数個の超電導コイルに対して一式の放電抵抗およ
び開閉器を設けるように構成してもよいものである。
その他、本発明はその要旨を変更しない範囲で、種々に
変更して実施することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、複数個の超電導コ
イルを直列接続して励磁するシステムにおいて、クエン
チ発生時にも励磁運転を継続しつつ当該超電導コイルを
主回路から切離して保護し、且つクエンチ解消後は当該
コイルを再度主回路に接続することが容易に行なえ、絶
縁耐力上の問題をなズししかも経済的で柔軟性のある超
電導コイル励磁電源システムとその運転制御方法が提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の超電導コイル励磁電源システムを示す図
、第2図は本発明の一実施例を示す構成図、第3図(す
、(b)および第4図(、) 、 (b)は本発明と従
来による発生電圧の差異を説明するだめの図、第5図お
よび第6図は本発明の他の実施例を示すIW構成図よび
タイムチャートである。 1・・・直流励磁電源、11,12.・・・、Zn・・
・放置抵抗、21 r22 、”’+2n、31.32
゜・・−,3n、41.42、−.4n−・開閉器、5
1.52.・・・、5n・・・超電導コイル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)複数個の超電導コイルを直列接続して励磁電源に
    よシ励磁するようにした励磁電源システムにおいて、前
    記超電導コイルと並列に放電抵抗を各別に接続し、これ
    らの並列回路と直列に第1の開閉器を各別に接続し、且
    つこれらの直列回路と並列に第2の開閉器を各別に接続
    して成るととを特徴とする超電導コイル励磁電源シ矢テ
    ム。 (2)放電抵抗は可変抵抗を用いるようにした特許請求
    の範囲第(1)項記載の′超電導コイル励磁電源システ
    ム。 (3)  複数個の超電導コイルを直列接続して励磁電
    源によシ励磁するようにした励磁電源システムにおいて
    、前記超電導コイルと並列に放電抵抗を各別に接続し、
    これらの並列回路と直列に第1の開閉器を各別に接続し
    、且つこれらの直列回路と並列に第2の開閉器を各別に
    接続して成シ、前記超電導コイルのクエンチ発生時にま
    ず当該超電導コイルに対応する前記第2の開(4)複数
    個の超電導コイルを直列接続して励磁電源によシ励磁す
    るようにした励磁電源システムにおいて、前記超電導コ
    イルと並列に放電抵抗を各別に接続し、これらの並列回
    路と直列に第1の開閉器を各別に接続し、且つこれらの
    直列回路と並列に第2の開閉器を各別に接続して成9、
    前記超電導コイルのクエンチ発生時には、まず当該超電
    導コイルに対応する前記第2の開閉器を閉じ次に前記第
    1の開閉器を開放し、また前記クエンチ解消後にはまず
    前記第1の開閉器を閉じ次に前記第2の開閉器を開放す
    ることを特徴とする超電導コイル励磁電源システムの運
    転制御方法。 (5)放電抵抗として可変抵抗を用い、その抵抗値を予
    め最小としておき第2の開閉器を開放した後肢抵抗値を
    漸次上昇させるようにした特許請求の範囲第(4)項記
    載の超電導コイル励磁電源システムの運転制御方法。
JP57227752A 1982-12-28 1982-12-28 超電導コイル励磁電源システム Granted JPS59121902A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57227752A JPS59121902A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導コイル励磁電源システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57227752A JPS59121902A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導コイル励磁電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59121902A true JPS59121902A (ja) 1984-07-14
JPS6357927B2 JPS6357927B2 (ja) 1988-11-14

Family

ID=16865813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57227752A Granted JPS59121902A (ja) 1982-12-28 1982-12-28 超電導コイル励磁電源システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59121902A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059920A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Bruker Biospin Ag 接続可能な抵抗要素を備えた超伝導磁石構造
JP2019175889A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 学校法人上智学院 超電導装置及び超電導コイル保護方法
CN110376419A (zh) * 2019-08-13 2019-10-25 上海联影医疗科技有限公司 超导磁体的励磁检测电路及其控制方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059920A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Bruker Biospin Ag 接続可能な抵抗要素を備えた超伝導磁石構造
DE102005040374A1 (de) * 2005-08-25 2007-03-15 Bruker Biospin Ag Supraleitende Magnetanordnung mit kontaktierbaren Widerstandselementen
EP1757950A3 (de) * 2005-08-25 2007-05-09 Bruker BioSpin AG Supraleitende Magnetanordnung mit kontaktierbaren Widerstandselementen
DE102005040374B4 (de) * 2005-08-25 2008-10-02 Bruker Biospin Ag Supraleitende Magnetanordnung mit kontaktierbaren Widerstandselementen
JP4583349B2 (ja) * 2005-08-25 2010-11-17 ブルーカー バイオシュピン アー・ゲー 接続可能な抵抗要素を備えた超伝導磁石構造
JP2019175889A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 学校法人上智学院 超電導装置及び超電導コイル保護方法
CN110376419A (zh) * 2019-08-13 2019-10-25 上海联影医疗科技有限公司 超导磁体的励磁检测电路及其控制方法
CN110376419B (zh) * 2019-08-13 2021-06-01 上海联影医疗科技股份有限公司 超导磁体的励磁检测电路及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6357927B2 (ja) 1988-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106787876B (zh) 一种模块化多电平换流器及其高压阀组对地故障保护方法
Fink et al. Analysis and application of a transformer core that acts as an arc snubber
US6958893B2 (en) Superconducting matrix fault current limiter with current-driven trigger mechanism
JPH0586052B2 (ja)
JP4713880B2 (ja) 連続動作するフラックスポンプを備えた超伝導磁石システム及び対応するその運転方法
US4349853A (en) Strong magnetic field generator and method of operating the same
JPS59121902A (ja) 超電導コイル励磁電源システム
CN113678337B (zh) 电池逆变器系统
JP2006340418A (ja) 超電導コイルの保護装置
US3176195A (en) Superconducting solenoid
Tseng et al. Bidirectional impedance-type transformer inrush current limiter
EP3934083A1 (en) Isolated multi-phase dc/dc converter with reduced quantity of blocking capacitors
EP2601658B1 (en) A core
US10566120B2 (en) Fault tolerant superconducting magnetic energy storage (SMES) device
JPS6359524B2 (ja)
JP2947275B1 (ja) 限流装置
JP2868766B2 (ja) 不飽和変圧器
US7359164B2 (en) Superconducting matrix fault current limiter with current-driven trigger mechanism
JPS5972706A (ja) 電磁コイルの励磁装置
CA2277670A1 (en) Current-limiting device
JPS60157207A (ja) 超電導電磁石
JPH11146555A (ja) 超電導限流装置
JP2947277B1 (ja) 限流装置
JPH06333739A (ja) 超電導コイルシステム
CN116247960A (zh) 一种无环流电抗器的有环流四象限大功率电源电路