JPS61230303A - 超電導電磁石の保護回路 - Google Patents
超電導電磁石の保護回路Info
- Publication number
- JPS61230303A JPS61230303A JP60071951A JP7195185A JPS61230303A JP S61230303 A JPS61230303 A JP S61230303A JP 60071951 A JP60071951 A JP 60071951A JP 7195185 A JP7195185 A JP 7195185A JP S61230303 A JPS61230303 A JP S61230303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- quench
- superconducting electromagnet
- magnet
- protection circuit
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency 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
- H02H7/001—Emergency 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
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
- Superconductive Dynamoelectric Machines (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
この考案は永久電流モードで運転されている超電導電磁
石の常電導転移（クエンチ）を確実に検出し、磁石の磁
気エネルギーを外部に取出すことによって温度上昇を抑
制し、しかも冷媒の蒸発を最小にするための保護回路に
関する。
石の常電導転移（クエンチ）を確実に検出し、磁石の磁
気エネルギーを外部に取出すことによって温度上昇を抑
制し、しかも冷媒の蒸発を最小にするための保護回路に
関する。
超電導電磁石はクエンチ時には抵抗発生部分にジュール
熱が生じ温度上昇する。この発熱は磁石の温度を上昇さ
せるとともに超藏纒現２＃！を保持するのに必要な極低
温冷媒を大量に蒸発させる。このようなりエンチ現象に
対しては超電４亀磁石の磁気エネルギーを外部へ取り出
すことにより磁石内部でのエネルギー消費を減らす方法
がとられる。
熱が生じ温度上昇する。この発熱は磁石の温度を上昇さ
せるとともに超藏纒現２＃！を保持するのに必要な極低
温冷媒を大量に蒸発させる。このようなりエンチ現象に
対しては超電４亀磁石の磁気エネルギーを外部へ取り出
すことにより磁石内部でのエネルギー消費を減らす方法
がとられる。
まず第１の方法は第２図に示すごとく、磁石１の両端の
電圧端子１ａ、ｌｂに発生した電圧をクエンチ検出器２
によって判定し、クエンチの場合には透析器３を動作さ
せて電源と磁石１を切離し、磁石１と並行に挿入されて
いる保護抵抗体４と磁石１とで直列回路を形成させ、磁
石１に蓄積されたエネルギーの大部分な保護抵抗体４で
消費させるものである。この保−抵抗体４は常温部分あ
るいは冷媒ガス空間中に設置しておけば冷媒の大量蒸発
を防ぐことができる。しかし、第２図のように磁石の両
端の電圧端子によるクエンチ検出方法は永久電流モード
で運転される′電磁石のように電磁石の両端が短絡され
ている回路では抵抗の発生を検出することはできず、ク
エンチの検出も不可能である。以下にその理由を説明す
る。第２図において、磁石１の両鴻を短絡した永久底流
回路を想定すればよい。すなわち磁石１のインダクタン
スなＬとし、クエンチにより巻線に発生する抵抗値をＲ
（ｔｌ、回路に流れる電流なＩ（ｔｌとすれば、Ｌ−剣
里＋Ｒ（ｔｌ・Ｉ （ｔ） ： ０ なる式が成立す
る。
電圧端子１ａ、ｌｂに発生した電圧をクエンチ検出器２
によって判定し、クエンチの場合には透析器３を動作さ
せて電源と磁石１を切離し、磁石１と並行に挿入されて
いる保護抵抗体４と磁石１とで直列回路を形成させ、磁
石１に蓄積されたエネルギーの大部分な保護抵抗体４で
消費させるものである。この保−抵抗体４は常温部分あ
るいは冷媒ガス空間中に設置しておけば冷媒の大量蒸発
を防ぐことができる。しかし、第２図のように磁石の両
端の電圧端子によるクエンチ検出方法は永久電流モード
で運転される′電磁石のように電磁石の両端が短絡され
ている回路では抵抗の発生を検出することはできず、ク
エンチの検出も不可能である。以下にその理由を説明す
る。第２図において、磁石１の両鴻を短絡した永久底流
回路を想定すればよい。すなわち磁石１のインダクタン
スなＬとし、クエンチにより巻線に発生する抵抗値をＲ
（ｔｌ、回路に流れる電流なＩ（ｔｌとすれば、Ｌ−剣
里＋Ｒ（ｔｌ・Ｉ （ｔ） ： ０ なる式が成立す
る。
ｉ
この式の左辺の第１項は電流の変化に伴うａ起電圧を表
わし、ＬＩ２項は抵抗発生に伴う電圧を表わすが、これ
らが互に打ち消し合ってコイルの両端には電圧が発生し
ない。
わし、ＬＩ２項は抵抗発生に伴う電圧を表わすが、これ
らが互に打ち消し合ってコイルの両端には電圧が発生し
ない。
これを解決する方法として、第３図に示すように永久電
流モードにおいても抵抗の発生すなわちクエンチが検出
できるように磁石の巻線の途中より端子を引き出す方法
が考えられる。第３図において第２図と同一部分には同
一記号を符して説明を省略する。第３図においてＩＣは
磁石の巻線の中間端子、５は永久電流スイッチ、６は永
久電流スイッチ用ヒータ、７は同上ヒータ用電源を示す
。
流モードにおいても抵抗の発生すなわちクエンチが検出
できるように磁石の巻線の途中より端子を引き出す方法
が考えられる。第３図において第２図と同一部分には同
一記号を符して説明を省略する。第３図においてＩＣは
磁石の巻線の中間端子、５は永久電流スイッチ、６は永
久電流スイッチ用ヒータ、７は同上ヒータ用電源を示す
。
中間端子ＩＣによって電気的に分割されたコイル１ａ−
ＩＣ，ＩＣ−１ｂのインダクタンスなＬｌ ＋ Ｌ２と
しこのＬＩ Ｔ Ｌ２が等しくないように分割する。巻
線に抵抗発生が生じた場合は端子１ａ−１ｃと１ｃｍ１
ｂの間には異なる電圧が観測されるため、この２つの電
圧差を利用してクエンチ検出器２でクエンチを検出する
。そしてクエンチ検出器２よりの信号によって作動する
ヒータ電源７により熱作動式永久電流スイッチ５のヒー
タ６が通電され永久電流スイッチ５をオフ状態にする。
ＩＣ，ＩＣ−１ｂのインダクタンスなＬｌ ＋ Ｌ２と
しこのＬＩ Ｔ Ｌ２が等しくないように分割する。巻
線に抵抗発生が生じた場合は端子１ａ−１ｃと１ｃｍ１
ｂの間には異なる電圧が観測されるため、この２つの電
圧差を利用してクエンチ検出器２でクエンチを検出する
。そしてクエンチ検出器２よりの信号によって作動する
ヒータ電源７により熱作動式永久電流スイッチ５のヒー
タ６が通電され永久電流スイッチ５をオフ状態にする。
これにより磁石１が保護抵抗４と直列回路を形成するよ
うになり啓 磁石ｌのエネルギーを保護板１で消費させることができ
る。
うになり啓 磁石ｌのエネルギーを保護板１で消費させることができ
る。
しかしながら巻線部の中間から端子を引き出すことは、
（ａｌ均一な磁界生成に必要な均一な巻線を妨げる。（
ｂｌ端子取り付けのために巻線材の絶縁を破る等の不都
合が生ずるため、上記のような中間端子引き出し方法は
、均一磁場を形成する磁石においては適用上問題があっ
た。
（ａｌ均一な磁界生成に必要な均一な巻線を妨げる。（
ｂｌ端子取り付けのために巻線材の絶縁を破る等の不都
合が生ずるため、上記のような中間端子引き出し方法は
、均一磁場を形成する磁石においては適用上問題があっ
た。
この発明は上記の状況に鑑み、磁石巻線の中間に検出し
、これにより永久電流スイッチのヒータへ電流を供給し
て速やかにスイッチなオフ状態にし得る超電導電磁石の
保護回路を提供することを目的とする。
、これにより永久電流スイッチのヒータへ電流を供給し
て速やかにスイッチなオフ状態にし得る超電導電磁石の
保護回路を提供することを目的とする。
この発明は上記の目的達成のため、永久電流モードで運
転されている超電導ＩＥ電磁石発生する磁場の強さの変
化な磁気センサで検出し、この磁気センサの出力の変化
に対応して磁石のクエンチを検出するようにするもので
ある。
転されている超電導ＩＥ電磁石発生する磁場の強さの変
化な磁気センサで検出し、この磁気センサの出力の変化
に対応して磁石のクエンチを検出するようにするもので
ある。
第１図はこの発明の実施例を示すもので、記号は第３図
と同じ記号を用いる外、磁気センサプローブには８ａｅ
ａ気センサ検出回路には８ｂなる記号を付している。
と同じ記号を用いる外、磁気センサプローブには８ａｅ
ａ気センサ検出回路には８ｂなる記号を付している。
すなわちこの回路においてはａ置する。そしてプローブ
８ａは磁気七ンーリ゛検出回路８ｂに接続され、この検
出回路８ｂの出力がクエンチ検出回路２に入力される。
８ａは磁気七ンーリ゛検出回路８ｂに接続され、この検
出回路８ｂの出力がクエンチ検出回路２に入力される。
一般に永久゛亀６市モードで運転する超電導電磁石１を
流れる電流は■（ｔ）＝ Ｉ ６ ｅ−’ｒで衷わされ
る。ここでｌｏはｔ＝ｏにおける初期電流値、τ＝Ｌ７
Ｈ，１，： 磁石のインダクタンス Ｒａルーズの全抵
抗である。したがって発生する磁界はＢ（ｔｌ＝Ｇ −
Ｉ （ｔｌ ここでＧ：比例常に小さく １０
オーム以下に作られ、またインダクタンスは数ヘンリー
以上に作られる。したがって磁場の時間変化率は極めて
小さく数ｐ ｐｍ／ｈｏｕ ｒ以下となる。超電導電磁
石中に常電導状態が出現し抵抗が発生した場合は、線材
の安定化材の量にもよるが一般に１０ オームより数
桁以上大きな抵抗が発生する。このため回路のｔｇに急
激な減衰が生じ磁場も急激に減少する。したがって磁場
の時間変化を磁気センサプローブ８ａで測定し、その出
力の変化力Ｊ予め決めである臨界値を越え、かつ予め決
められた時間以上持続した場合はクエンチと利足するこ
とが可能である。クエンチが検出されたあとは第３図の
説明で述べた通りでヒータ電源τに指令してヒータ電流
を流し、熱作動式永久電流スイッチなオフにする。なお
磁気センサプローブとしてはホール素子あるいは核磁気
共鳴現象生する磁場の影響しない部分に設置することが
必要である。
流れる電流は■（ｔ）＝ Ｉ ６ ｅ−’ｒで衷わされ
る。ここでｌｏはｔ＝ｏにおける初期電流値、τ＝Ｌ７
Ｈ，１，： 磁石のインダクタンス Ｒａルーズの全抵
抗である。したがって発生する磁界はＢ（ｔｌ＝Ｇ −
Ｉ （ｔｌ ここでＧ：比例常に小さく １０
オーム以下に作られ、またインダクタンスは数ヘンリー
以上に作られる。したがって磁場の時間変化率は極めて
小さく数ｐ ｐｍ／ｈｏｕ ｒ以下となる。超電導電磁
石中に常電導状態が出現し抵抗が発生した場合は、線材
の安定化材の量にもよるが一般に１０ オームより数
桁以上大きな抵抗が発生する。このため回路のｔｇに急
激な減衰が生じ磁場も急激に減少する。したがって磁場
の時間変化を磁気センサプローブ８ａで測定し、その出
力の変化力Ｊ予め決めである臨界値を越え、かつ予め決
められた時間以上持続した場合はクエンチと利足するこ
とが可能である。クエンチが検出されたあとは第３図の
説明で述べた通りでヒータ電源τに指令してヒータ電流
を流し、熱作動式永久電流スイッチなオフにする。なお
磁気センサプローブとしてはホール素子あるいは核磁気
共鳴現象生する磁場の影響しない部分に設置することが
必要である。
の中間端子をとりつけることなく、発生磁場の変化を別
置の磁気センサプローブで検出するようにしたので、磁
石の巻線において均一な巻線が得られ均一磁場の形成が
可能である。また巻線内の絶縁状態が均一なためコイル
の耐電圧を高く設定することができ、このため高電流密
度の磁石の設計も可能となる。
置の磁気センサプローブで検出するようにしたので、磁
石の巻線において均一な巻線が得られ均一磁場の形成が
可能である。また巻線内の絶縁状態が均一なためコイル
の耐電圧を高く設定することができ、このため高電流密
度の磁石の設計も可能となる。
第１図はこの発明の実施例を示すもので磁気センサによ
るクエンチ検出回路、第２図は従来技術によるコイル両
端子電圧によるクエンチ検出回路、第３図は従来技術に
よるコイル中間端子によるクエンチ検出回路である。 １：超電導電磁石、２：クエンチ検出器、４：保護抵抗
イ本、８ａ：磁気センサプローブ、８ｂ：磁気センサ検
出回路。
るクエンチ検出回路、第２図は従来技術によるコイル両
端子電圧によるクエンチ検出回路、第３図は従来技術に
よるコイル中間端子によるクエンチ検出回路である。 １：超電導電磁石、２：クエンチ検出器、４：保護抵抗
イ本、８ａ：磁気センサプローブ、８ｂ：磁気センサ検
出回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）永久電流モード状態で運転される超電導電磁石の保
護回路であって；超電導電磁石の発生する磁場領域内に
配置した磁気センサにより該磁石の常電導転移（クエン
チ）を検出するとともに該検出信号により永久電流スイ
ッチをオフ状態にして前記磁石を保護抵抗に接続させる
ようにしたことを特徴とする超電導電磁石の保護回路。 ２）特許請求の範囲第１項記載の保護回路において磁気
センサはホール素子または核磁気共鳴現象を利用した素
子であることを特徴とする超電導電磁石の保護回路。 ３）特許請求の範囲第１項および第２項記載の保護回路
において磁気センサは超電導電磁石と併用する他の磁石
装置の発生する磁場の影響しない部分に配置することを
特徴とする超電導電磁石の保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60071951A JPS61230303A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 超電導電磁石の保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60071951A JPS61230303A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 超電導電磁石の保護回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230303A true JPS61230303A (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=13475299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60071951A Pending JPS61230303A (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 超電導電磁石の保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61230303A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0423927A2 (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-24 | Westinghouse Electric Corporation | Monitoring system for detecting quench |
| US5067044A (en) * | 1990-03-05 | 1991-11-19 | Westinghouse Electric Corp. | Sensor for detecting a quench in a superconductor using an optical coupling |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP60071951A patent/JPS61230303A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0423927A2 (en) * | 1989-08-31 | 1991-04-24 | Westinghouse Electric Corporation | Monitoring system for detecting quench |
| US5067044A (en) * | 1990-03-05 | 1991-11-19 | Westinghouse Electric Corp. | Sensor for detecting a quench in a superconductor using an optical coupling |
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