コンデンサバンクの設計コンデンサバンクの設計 東北大学金属材料研究所...
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コンデンサバンクの設計
東北大学金属材料研究所
野尻浩之
強磁場用小型 電源 自作野尻浩之 固体物理 37 (2002) 465-472理解
本 強磁場若手道場 制作 趣旨 使 自由 次利用 関 出典 明確 掲載内容 関 利用者
保証 与 明記
基本回路図
MC LC
SL
ETH
THR
ER
200 V
AC
CT
ReD2
D3
D4
Rc
C1
T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
Rd
Rm2
Rm1
DMR !"Dd
#$%&'(
D 1
エネルギーの決定
!
E =B2
2µ0
vl =CV
2
2
" = # LC
B=30 T, 3.5 kJ/cm3
ID=1,l=8, vl~6.4 cm3, E~22 kJ
C=2 mF, V~5 kV
L=0.5mH,τ~5ms
充電圧の決定
V=2kV 25 T 初級, ミニコイル
3 kV 30T 中級
5kV 40T 上級
10kV 50T 専門
パルス幅 磁化測定なら 5ms程度
磁気抵抗なら 25ms程度（立ち下がり利用）
放電波形の計算
充電シーケンスMC LC
SL
ETH
THR
ER
200 V
AC
CT
ReD2
D3
D4
Rc
C1
T1
Rt
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Rb
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Rm1
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接地シーケンスMC LC
SL
ETH
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200 V
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CT
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D3
D4
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Rb
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放電シーケンスMC LC
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逆充電MC LC
SL
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THR
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200 V
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Rb
RbRb
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クローバー回路のメリットMC LC
SL
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C t
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Rb
RbRb
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Rm1
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D 1
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,-.-/012345+
反転回路
Nojiri et al.J. Mag. Mag. Matter, 2007
放電スイッチ!"#$%&'()*+.
,-./01!"#$%
2345-678-69:;<
=>?@:AB-67, 8-6C2DEF
!>G4H-3I60 HzCJ!"HKC-37L!"?M
N"MCO,-3PQRS+TU)*+.
VM$WX)I, YZ4H-3[23C-3\PQB]10-20DEF
-3^_`IabcdP9+ef
ghiO,-315 kA, VM$j10 msec, 2k106EFPl+ .
三菱半導体カタログより
MC LC
SL
ETH
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Rc
C1
T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
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Rm1
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D 1
接地抵抗
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23456789:;<=1.
>?01@AB7@CDE?FGH??IJ<GK=91.
LMNAB7?FG, OPQ?F<=1:;
RS$7"#$(TP1UV
WXYZ!B<?[\+]^_,
7`abcG?F\+OPNP1!6d`B<ef01
実体配線
据え付けなら棚がお勧め
鉄板の上に固定
可動式なら複数分割も
ひもで配線シュミレーション
実体配線
3次元の構造を想像だけで考えるのは無理
内部配線
ブスバーかケーブルか
ケーブルの場合肉厚の圧着端子利用
複数の並列接続
コンデンサのガイシはトルクレンチ使用が必須
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+,-22 mm2(.)/012#$%&3456
!")*7*89:;(<=', %>?$@0A9
BC4 mm, D50 mm(EF
MC LC
SL
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ER
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AC
CT
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D4
Rc
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T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
Rd
Rm2
Rm1
DMR !"Dd
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D 1
安全
例えばRm1の配線がはずれると
DMRの電圧は充電圧まで上昇
切れていけないところはしっかりと
特に接地電位に繋がる配線
MC LC
SL
ETH
THR
ER
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AC
CT
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D3
D4
Rc
C1
T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
Rd
Rm2
Rm1
DMR !"Dd
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D 1
熱計算
例えばRcの選択
Rcではコンデンサに蓄積すると同じエネルギーが消費
50 kJ 1秒充電なら 50kW
100Wの抵抗なら500個、充電間隔があるので減らせる
低電圧の繰り返し充電に注意
セラミックス抵抗がベスト
MC LC
SL
ETH
THR
ER
200 V
AC
CT
ReD2
D3
D4
Rc
C1
T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
Rd
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Rm1
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D 1
接地抵抗
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&'HI@JK1'6 L! MNOPLFF! QO=>!!
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MC LC
SL
ETH
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ER
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AC
CT
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D3
D4
Rc
C1
T1
Rt
C t
Rb
Rb
RbRb
Rd
Rm2
Rm1
DMR !"Dd
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D 1
接地抵抗
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()*++,*-#./01234!
5678#9:0!
;<=>?-@'ABCD!
点検
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-.'/01234,56#$7!-.189:;<7!!
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op#!"^_`a<q!!"EArs1t4n!!
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絶縁空気中 10kV 4cm
絶縁 ポリエチレン
カプトンも良いが割れやすい
低温ではテフロンチューブ
沿面放電
ほこりなどによるリーク
乾燥しすぎはだめ