JPS605744A - Energy storing device by superconductive magnet - Google Patents
Energy storing device by superconductive magnetInfo
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- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この発明は、サイリスタ変換器を介して交流電流を直流
電流に変換して電気的エネルギーを超電導マグネットに
より貯蔵するエネルギー貯蔵装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to an energy storage device that converts alternating current into direct current through a thyristor converter and stores electrical energy using a superconducting magnet.
この種のエネルギー貯蔵装置として、従来第1図に示す
ものが知られている。第1図において、符号1は交流電
源としての電力供給線、TCは電力供給線1からの交流
を昇降圧するための変圧器2とサイリスタ3とから構成
されるサイリスタ変換器、4は液体ヘリウム等を収容し
ている極低温槽T内に設けられた超電導マグネット、5
は極低温槽T内に設けられた永久電流スイッチ、6はそ
の抵抗値が常電導状態下にあるマグネット4の抵抗値よ
りも十分に小さい値を有する保岐用抵抗、7は超電導マ
グネット4が常電導に転移したときこれを閉じてエネル
ギーを速かに保護用抵抗6に回収するためのスイッチを
示す。As this type of energy storage device, one shown in FIG. 1 is conventionally known. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power supply line as an AC power supply, TC a thyristor converter consisting of a transformer 2 and a thyristor 3 for stepping up and down the alternating current from the power supply line 1, 4 a liquid helium, etc. A superconducting magnet provided in a cryogenic chamber T containing a
6 is a persistent current switch provided in the cryogenic chamber T, 6 is a hoki resistor whose resistance value is sufficiently smaller than the resistance value of the magnet 4 under normal conduction state, and 7 is a resistor for superconducting magnet 4. A switch is shown which closes the switch when it transitions to normal conductivity and quickly recovers energy to the protective resistor 6.
第1図に示す従来のエネルギー貯蔵装置において、′眠
気的エネルギーを貯蔵する場合には、まずサイリスタ変
換器TCを順変換器として作動させることにより、交流
電流を直流電流に変侠したのち、この直流電流で超電導
マグネット4をFjJJ磁し最大許容電流値に達するま
で超電導マグネット4に電流を供給してから、機械的ス
イッチに代表される永久電流スイッチ5を閉じると、永
久電流が超電導マグネット4と永久電流スイッチ5とで
形成される閉回路内を環流し、これにより電気的エネル
ギーが貯蔵される。In the conventional energy storage device shown in Fig. 1, when storing drowsy energy, the thyristor converter TC is first operated as a forward converter to convert alternating current to direct current, and then converts the alternating current into direct current. When the superconducting magnet 4 is FjJJ magnetized with a direct current and the current is supplied to the superconducting magnet 4 until the maximum allowable current value is reached, the persistent current switch 5, which is typically a mechanical switch, is closed, the persistent current flows between the superconducting magnet 4 and the superconducting magnet 4. It circulates in a closed circuit formed with the persistent current switch 5, thereby storing electrical energy.
超電導マグネット4に貯蔵された電気的エネルギーを外
部電力供給線1に取り出すには、サイリスク変換器TC
を逆変換器として作動させ、永久電流スイッチ5を開く
ことにより超電導マグネット4に生ずる電圧により電力
供給線1に電気的エネルギーを取り出すことができる。In order to extract the electrical energy stored in the superconducting magnet 4 to the external power supply line 1, a Cyrisk converter TC is used.
By operating the magnet as an inverse converter and opening the persistent current switch 5, electrical energy can be taken out to the power supply line 1 by the voltage generated in the superconducting magnet 4.
前述したような超電導マグネットによるエネルギー貯蔵
装置において、超電導マグネット4の周囲における謡度
が局部的に上昇したり、あるいは超電導マクネット4に
おける電流や磁束密度がある値を超えたりすると、この
超電導マグネット4は短時間のうちに常電導状態に転移
してジュール熱を発生するとともにマグネット4の両端
に非富に高い電圧を発生するが、このような事態が発生
した際には、永久電流スイッチ5をすばやく開放し、ス
イッチ7を閉じて貯蔵エネルギーを保護用抵抗6へ分流
させて、この抵抗6によって貯蔵エネルギーを急速に消
費させることにより、超電導マグネット4が絶縁破壊等
を起こしたり、液体ヘリウムが急激に気化したりするこ
とを防止している。In the energy storage device using a superconducting magnet as described above, when the singing level around the superconducting magnet 4 locally increases, or when the current or magnetic flux density in the superconducting magnet 4 exceeds a certain value, the superconducting magnet 4 changes to a normal conducting state in a short time, generates Joule heat, and generates an extremely high voltage across the magnet 4. When this situation occurs, the persistent current switch 5 is turned off. By quickly opening the switch 7 and closing the switch 7, the stored energy is shunted to the protective resistor 6, and the stored energy is rapidly consumed by the resistor 6, which may cause dielectric breakdown of the superconducting magnet 4 or cause sudden liquid helium leakage. This prevents it from evaporating.
しかしながら、このような従来のエネルギー貯蔵装置で
は、超電導マグネット4の常電導転移時に、貯蔵エネル
ギーが保護用抵抗6によりほとんど全て消費されるので
、大規模な超電導エネルギー貯蔵装置例えば揚水発電所
レベルの電力をこの装置にて貯蔵する場合、そのエネル
ギー損失は美大なものとなるほか、液体ヘリウムの消耗
も多くざらに保護用装置の大型化を招くという問題があ
った。However, in such a conventional energy storage device, almost all of the stored energy is consumed by the protective resistor 6 when the superconducting magnet 4 transitions to normal conductivity. When stored in this device, there was a problem that not only the energy loss would be enormous, but also the liquid helium would be consumed a lot, which would lead to an increase in the size of the protective device.
この発明は前述の問題点に鑑みてなされたもので、超電
導マグネットの常電導転移時において、常電導転移を超
電導マグネットの一部に留め、この超電導マグネットを
保穫するための貯蔵エネルギーの放出による損失および
極低温槽内における液体ヘリウムの気化による消耗を最
小限に抑えかつ保護用装置の小型化を図る超電導エネル
ギー貯蔵装置を提供することを目的とする。This invention was made in view of the above-mentioned problem, and when a superconducting magnet undergoes a normal conduction transition, the normal conduction transition is kept in a part of the superconducting magnet, and the stored energy is released to preserve this superconducting magnet. It is an object of the present invention to provide a superconducting energy storage device that minimizes loss and consumption due to vaporization of liquid helium in a cryogenic chamber and miniaturizes a protective device.
この発明は、交流電源にサイリスタ変換器を介して接続
された超電導マグネットを備えたエネルギー貯蔵装置に
おいて、超電導マグネットを複数個の超電導コイルを直
列接続して構成し、各超電導コイルに保険用永久電流ス
イッチを夫々並列に接続し、更に複数個の超電導コイル
から成る超電導マグネット全体に並列にスイッチを接続
して、一部の超電導コイルに常電導転移が生じた場合に
、常電導転移の生じたコイルとそのコイルに並列接続さ
れた保険用永久電流スイッチとから成る局所閉回路およ
びその他の健全なコイルと超電導マクネット全体に並列
に設けたスイッチとから成る閉回路を形成することによ
り、超電導マグネット保獲のため貯蔵エネルギーをほと
んど外部へ放出することなく、健全な超電導コイルへ吸
収するようにするものである。This invention provides an energy storage device equipped with a superconducting magnet connected to an AC power source via a thyristor converter, in which the superconducting magnet is configured by connecting a plurality of superconducting coils in series, and each superconducting coil is provided with an insurance permanent current. If a switch is connected in parallel to each other, and a switch is connected in parallel to the entire superconducting magnet consisting of multiple superconducting coils, and a normal conduction transition occurs in some of the superconducting coils, the coil in which the normal conduction transition has occurred can be detected. The superconducting magnet can be protected by forming a local closed circuit consisting of the coil and the insurance persistent current switch connected in parallel to the coil, and a closed circuit consisting of the other healthy coils and the switch installed in parallel throughout the superconducting magnet. This system allows the stored energy to be absorbed into healthy superconducting coils without releasing much of it to the outside.
第2図はこの発明の実施例を示す電気回路図、第3図は
その作用を説明するための電流図である。FIG. 2 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a current diagram for explaining its operation.
第1図と同一部分には同一記号を符して説明を省略する
。第2図において超電導マグネット8は例えば3個に分
割された超電導コイル8a、8bおよび8Cを直列接続
したものから構成されており、各コイルに対応して保険
用永久電流スイッチ9a。Components that are the same as those in FIG. 1 are designated by the same symbols and their explanations will be omitted. In FIG. 2, the superconducting magnet 8 is composed of, for example, three divided superconducting coils 8a, 8b, and 8C connected in series, and an insurance persistent current switch 9a is connected to each coil.
9bおよび9Cが夫々並列に接続されている。また超電
導マグネット8と並列に永久電流スイッチ10が接続さ
れ、前記超電導マグネット8および保峻用永久電流スイ
ッチ9a〜9Cと共に極低温槽T1内に収納されている
。さらに超電導マグネット8を保映するときにのみ開き
、サイリスタ変換器TCと超電導マグネット8を切り離
すためのスイッチ11が、超電導マグネット8とサイリ
スク変換器TCとの間に直列に接続されている。9b and 9C are each connected in parallel. Further, a persistent current switch 10 is connected in parallel with the superconducting magnet 8, and is housed in a cryogenic chamber T1 together with the superconducting magnet 8 and the persistent current switches 9a to 9C for maintenance. Further, a switch 11 is connected in series between the superconducting magnet 8 and the thyristor converter TC, and is opened only when the superconducting magnet 8 is imaged to disconnect the thyristor converter TC and the superconducting magnet 8.
このような構成において、電気的エネルギーを超電導マ
クネット8により貯蔵するには、まずサイリスタ変換器
TCを順変換器として作動させることにより、電流値が
各超電導コイル8a 、 8b。In such a configuration, in order to store electrical energy by the superconducting maknet 8, the thyristor converter TC is first operated as a forward converter, so that the current value changes between each of the superconducting coils 8a and 8b.
8Cの最大許容電流値になるまで、各コイル8a。each coil 8a until the maximum allowable current value of 8C is reached.
8b、8Cに充電する。その際、各保護用永久電流スイ
ッチ9a、9b、9cおよび永久電流スイッチ10はい
ずれも開いた状態にしておく。Charge to 8B, 8C. At this time, the protective persistent current switches 9a, 9b, 9c and the persistent current switch 10 are all kept open.
充電が完了すると、永久電流スイッチ10を閉じてエネ
ルギーを保持する。永久電流スイッチ10を閉じても、
各保護用永久電流スイッチ93〜9Cは開いた状態のま
まにしておく。従って、各超電導コイル8a〜8Cを流
れる電流は、永久′電流スイッチ10と超電導マグネッ
ト8とで形成される閉回路内を環流して外部へは放出さ
れず、これにより電気的エネルギーが超電導マグネット
8に貯蔵され続けることになる。超電導マグネット8に
貯蔵された電気エネルギーを外部電力供給線1に取り出
すには、サイリスタ変換器TCを逆変換器として作動さ
せ永久′電流スイッチ10を開くことにより行うことは
第1図において説明した動作と同様である。When charging is complete, the persistent current switch 10 is closed to preserve energy. Even if the persistent current switch 10 is closed,
Each protective persistent current switch 93-9C is left open. Therefore, the current flowing through each superconducting coil 8a to 8C circulates within the closed circuit formed by the permanent current switch 10 and the superconducting magnet 8, and is not released to the outside. will continue to be stored. To extract the electrical energy stored in the superconducting magnet 8 to the external power supply line 1, the thyristor converter TC is operated as an inverse converter and the permanent current switch 10 is opened, thereby performing the operation explained in FIG. It is similar to
次に一部の超電導コイルに常電導転移が生じた場合の動
作について第3図を参照して説明する。Next, the operation when normal conduction transition occurs in some of the superconducting coils will be explained with reference to FIG. 3.
−例として常電導転移が超電導コイル8bに生じたとす
ると、直ちに超電導コイル8bに並列接続された保設用
永久電流スイッチ9bを閉じると同時に永久電流スイッ
チ10も閉じる。その除保護用永久電流スイッチ9aお
よび9cは依然として開いた状態のままにしておく。こ
の一連の動作において、最後にスイッチ11を開き超電
導マグネット8をサイリスク変換器TCから切離す。こ
れにより超電導コイル8aおよび8cの有する′電気エ
ネルギーは、第3図実線Pループで示すように、超電導
コイル8aおよび8cと永久電流スイッチ10および保
護用永久電流スイッチ9bとで形成される閉回路内を′
電流として環流せしめられ、これによりこれらのエネル
ギーは外部へ放出されることなく貯蔵されつづけること
lこなる。- As an example, if a normal conduction transition occurs in the superconducting coil 8b, the persistent current switch 9b for maintenance connected in parallel to the superconducting coil 8b is immediately closed, and at the same time the persistent current switch 10 is also closed. The protection persistent current switches 9a and 9c are still left open. In this series of operations, the switch 11 is finally opened to disconnect the superconducting magnet 8 from the Cyrisk converter TC. As a result, the electrical energy possessed by the superconducting coils 8a and 8c is transferred into a closed circuit formed by the superconducting coils 8a and 8c, the persistent current switch 10, and the protective persistent current switch 9b, as shown by the solid line P loop in FIG. of'
The energy is allowed to circulate as an electric current, so that the energy continues to be stored without being released to the outside.
一方超電導コイル8bの電流は第3図の破線Qループで
示すように局所閉回路を堀流し、それが有する貯蔵エネ
ルギーは、一部は常電導転移した部分でのジュール熱と
して消費されるが、大部分の貯蔵エネルギーは超電導コ
イル8aおよび8cと8bとの相互インダクタンスによ
り超電導コイル8aおよび8cに転送され、急速に超電
導コイル8bのエネルギーを減衰させることができる。On the other hand, the current in the superconducting coil 8b flows through a local closed circuit as shown by the broken line Q loop in FIG. Most of the stored energy is transferred to the superconducting coils 8a and 8c by mutual inductance between the superconducting coils 8a and 8c, and the energy of the superconducting coil 8b can be rapidly attenuated.
したがって超電導マグネット8の一部に常電導転移が起
きた場合に、常電導転移を他の正常な部分に伝播するこ
となしに局所に抑えることがOr#I目となり、貯蔵エ
ネルギーのごく一部だけが失われるのみで、第1図に示
す従来装置に比べてエネルギー放出による損失ならびに
極低温情内における液体ヘリウムの気化による消耗を最
小限に抑えることができる。Therefore, when a normal conduction transition occurs in a part of the superconducting magnet 8, it is important to suppress the normal conduction transition locally without propagating it to other normal parts, and only a small part of the stored energy is suppressed. Compared to the conventional device shown in FIG. 1, losses due to energy release and consumption due to vaporization of liquid helium in cryogenic conditions can be minimized.
また、常電導転移により超電導マクネット8に電圧が発
生するか、この発生電圧は十分に低くこれにより超電導
マグネット8が絶縁破壊することもない。さらにこの方
法によれば、保険用永久電流スイッチは極低温槽T1内
にあるので、各々の超電導コイル8a、8b、8cから
外部常温部に特別の電流リードを設ける必要がなく、極
低温部にリード線を介して侵入する熱が存在しないため
、エネルギー貯蔵装置としての効率を低下させることが
ない。さらにまた保設用抵抗か存在しないため、その分
装置が小型化するメリットが生ずる。Also, whether a voltage is generated in the superconducting magnet 8 due to the normal conduction transition, or this generated voltage is sufficiently low that the superconducting magnet 8 will not suffer dielectric breakdown. Furthermore, according to this method, since the insurance persistent current switch is located inside the cryogenic chamber T1, there is no need to provide special current leads from each of the superconducting coils 8a, 8b, 8c to the external normal temperature section, and Since there is no heat penetrating through the leads, there is no reduction in efficiency as an energy storage device. Furthermore, since there is no storage resistor, there is an advantage that the device can be made smaller.
第4図はこの発、明の異なる実施例を示すもので、第2
図における実施例と異なる点は、第2図における永久電
流スイッチ10を第4図においては、極低温槽′l゛2
の外部に設けたスイッチ12とした点で、エネルギー貯
蔵装置としての動作は、エネルギーの減衰の程度を除い
ては第2図の実施例と何等異るところはない。第4図の
実施例はエネルギーの出入の頻度が比較的大きい場合に
は実用的である。FIG. 4 shows a different embodiment of the invention.
The difference from the embodiment in the figure is that the persistent current switch 10 in FIG.
Since the switch 12 is provided externally, the operation as an energy storage device is no different from the embodiment shown in FIG. 2 except for the degree of energy attenuation. The embodiment of FIG. 4 is practical when the frequency of energy input and output is relatively high.
以上説明した実施例では、超電導マグネット8を三つの
コイルに分割した例について説明したが、この分割数は
3に限定されるものではない。さらに多数分割すればす
る程、常電導発生時に伴なう動作による各回路に及ばず
衝撃は無視し得る程小さいものにすることができる。ま
た実施例ではサイリスク変換器TCと超電導マクネット
8との間に、スイッチ11を直列接続する例について説
明したが、このスイッチ11は省略することもできる。In the embodiment described above, an example has been described in which the superconducting magnet 8 is divided into three coils, but the number of divisions is not limited to three. The larger the number of divisions, the smaller the impact can be made to be negligible since it will not affect each circuit due to the operation that occurs when normal conduction occurs. Furthermore, in the embodiment, an example has been described in which the switch 11 is connected in series between the Cyrisk converter TC and the superconducting Macnet 8, but the switch 11 may be omitted.
なぜならば、このスイッチ11を開く代りにサイリスタ
をブロックしておけばよい。This is because instead of opening this switch 11, the thyristor can be blocked.
この発明によれば、超電導マグネットを複数個の超電導
コイルを直列接続して構成し、各超電導コイルに保護用
永久電流スイッチを夫々並列に接続し、更に超電導マグ
ネットに並列にスイッチを接続して、一部の超電導コイ
ルに常電導転移が生じた場合に、常電導転移の生じたコ
イルとそのコイルに並列接続された保護用永久電流スイ
ッチとから成る局所閉回路およびその他の健全なコイル
と超電導マグネット全体に並列に設けたスイッチとから
成る閉回路を形成するようにしたので、超電導マクネッ
ト保護のための電気エネルギーの損失および極低温冷媒
である液体ヘリウムの消耗を最小限に抑えかつ保護用装
置の小型化を図る効果が得られる。According to this invention, a superconducting magnet is constructed by connecting a plurality of superconducting coils in series, a protective persistent current switch is connected in parallel to each superconducting coil, and a switch is connected in parallel to the superconducting magnet, When a normal conduction transition occurs in some superconducting coils, a local closed circuit consisting of the coil in which the normal conduction transition has occurred and a protective persistent current switch connected in parallel to that coil, other healthy coils, and a superconducting magnet is generated. Since a closed circuit is formed with switches installed in parallel throughout the entire structure, the loss of electrical energy and the consumption of liquid helium, which is a cryogenic refrigerant, for protecting the superconducting magnet can be minimized, and the protection device This has the effect of reducing the size of the device.
第1図は従来の超電導マグネットによるエネルギー貯蔵
装置の電気回路図、第2図はこの発明の実施例の電気回
路図、第3図は第2図の実施例の作用を説明するための
電流図、第4図はこの発明の異なる実施例の電気回路図
である。
8・・・超電導マグネット、8a、8b、8c・・・超
電導コイル、9a、9b、9c・・・保護用永久電流ス
イッチ、10・・永久電流スイッチ、11.12スイツ
チ、TC・・・サイリスタ変換器、Tt、T221 口
才2図
才3凹
1/
す4図Fig. 1 is an electric circuit diagram of an energy storage device using a conventional superconducting magnet, Fig. 2 is an electric circuit diagram of an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a current diagram for explaining the operation of the embodiment of Fig. 2. , and FIG. 4 are electrical circuit diagrams of different embodiments of the present invention. 8... Superconducting magnet, 8a, 8b, 8c... Superconducting coil, 9a, 9b, 9c... Persistent current switch for protection, 10... Persistent current switch, 11.12 Switch, TC... Thyristor conversion Vessel, Tt, T221 Mouth: 2 Diagrams: 3 Concave 1/ Su: 4 Diagrams
Claims (1)
電導マグネットを備えたエネルギー貯蔵装置において、
前記超電導マグネットを複数個の超電導コイルを直列接
続して構成し、該超電導コイルに保護用永久電流スイッ
チを夫々並列に接続し、更に前記超電導マグネットに並
列にスイッチを接続したことを特徴とする超電導マグネ
ットによるエネルギー貯蔵装置。1) In an energy storage device equipped with a superconducting magnet connected to an AC power source via a thyristor converter,
A superconductor characterized in that the superconducting magnet is constructed by connecting a plurality of superconducting coils in series, a protective persistent current switch is connected in parallel to each of the superconducting coils, and a switch is further connected in parallel to the superconducting magnet. Energy storage device using magnets.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58112341A JPS605744A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Energy storing device by superconductive magnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58112341A JPS605744A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Energy storing device by superconductive magnet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS605744A true JPS605744A (en) | 1985-01-12 |
JPH0350497B2 JPH0350497B2 (en) | 1991-08-01 |
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ID=14584256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58112341A Granted JPS605744A (en) | 1983-06-22 | 1983-06-22 | Energy storing device by superconductive magnet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS605744A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1983
- 1983-06-22 JP JP58112341A patent/JPS605744A/en active Granted
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JPH0798040B2 (en) * | 1985-09-17 | 1995-10-25 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | X-ray scanning device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0350497B2 (en) | 1991-08-01 |
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