DE10317733B3 - Kühlung eines supraleitenden Transformators mit unterkühltem Stickstoff - Google Patents

Kühlung eines supraleitenden Transformators mit unterkühltem Stickstoff Download PDF

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Abstract

Um eine Vorrichtung (1) zum Umwandeln elektrischer Spannungen, insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik, mit einem Kryostaten (2), der einen mit Kühlmitteln befüllten und zur Aufnahme eines supraleitenden Transformators (5) eingerichteten Kälteraum aufweist, mit einem Kühlaggregat (15) zum Abkühlen des Kühlmittels und mit Druckerzeugungsmitteln (8) zum Erhöhen des Druckes in dem Kälteraum (3), wobei eine Pumpe (7) zum Umwälzen des Kühlmittels vorgesehen ist, bereitzustellen, die in ihrem Aufbau kompakt und die einen kontinuierlichen Betrieb ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass die Pumpe (7) und die Druckerzeugungsmittel in dem Kryostaten (2) angeordnet und Teil eines von dem Kühlaggregat (15) gekühlten Rohrleitungssystem (11) sind, das sich geschlossen zwischen eine Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung erstreckt, die jeweils in dem Kälteraum (3) angeordnet sind, und dass der Transformator (5) liegend in dem Kälteraum (3) angeordnet ist, wobei eine Gasaustrittsöffnung zum Entgasen des Kälteraums (3) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwandeln elektrischer Spannungen, insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik, mit einem Kryostaten, der einen mit Kühlmitteln befüllten und zur Aufnahme eines supraleitenden Transformators eingerichteten Kälteraum aufweist, mit einem Kühlaggregat zum Abkühlen des Kühlmittels und mit Druckerzeugungsmitteln zum Erhöhen des Druckes in dem Kälteraum, wobei eine Pumpe zum Umwälzen des Kühlmittels vorgesehen ist.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus AIP Conference Proceedings Band 613A, 2002, S. 473–480 "1 ATM Subcooled Liquid Nitrogen Cryogenic System with GM-Refrigerator for a HTS Power Transformer" der Autoren S. Yoshida, K. Ohashi, T. Umeno, Y. Suzuki, Y. Kamioka, H. Kimura, K. Tsutsumi, M. Iwakuma, K. Funaki, T. Bhono und Y. Yagi bereits bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung weist einen Kryostaten mit einem Kälteraum auf, in dem ein stehender supraleitender Transformator angeordnet ist. Zum Abkühlen des Transformators unter die kritische Temperatur seines supraleitenden Materials ist der Kälteraum mit flüssigem Stickstoff befüllt. Außerhalb des Kryostaten sind Druckerzeugungsmittel in Form von Gasdruckflaschen vorgesehen, mit deren Regelventilen der Innendruck des Kälteraums eingestellt werden kann. Die vorbekannte Vorrichtung weist ferner einen zusätzlichen Pumpenkryostaten auf, in dem ein Pumpenkühlraum eingerichtet ist. Der Pumpenkühlraum ist mit flüssigem Stickstoff befüllt, der von Kühleinheiten gekühlt ist. Eine ebenfalls in dem Pumpenkühlraum angeordnete Pumpe sorgt für ein Umwälzen des flüssigen Stickstoffes in der Vorrichtung. Der durch die Kühleinheiten tiefgekühlte Stickstoff wird anschließend mittels der Pumpe über eine Zuleitung dem Kälteraum zugeführt. Aufgrund der von den Druckerzeugungsmitteln erzeugten Druckerhöhung liegt in dem Kälteraum unterkühlter Stickstoff vor. Durch diese Unterkühlung kann der Transformator den flüssigen Stickstoff erwärmen, ohne ihn unmittelbar in die Dampfphase zu überführen, wodurch die Kühlung und insbesondere die Isolation der Transformatorwindungen deutlich verschlechtert würde. Der sich bei der Transformatorkühlung erwärmende Stickstoffe wird, über ein Rohrleitung aus dem Kälteraum in den Pumpenkühlraum des zusätzlichen Pumpenkryostaten geleitet.
  • Der vorbekannten Vorrichtung haftet der Nachteil an, dass zum Abkühlen des Stickstoffes ein zweiter Kryostat erforderlich ist. Der Einsatz eines zweiten Kryostaten ist jedoch kostenintensiv und darüber hinaus im Hinblick auf eine kompakte Bauform nachteilig. Darüber hinaus ist der durch die Kühlung bedingte Verlust von Kühlmittel durch den Zusatz von flüssigem Stickstoff auszugleichen.
  • Die DE 198 50 911 C2 offenbart ein Kühlungssystem zum Kühlen eines Hochtemperatursupraleiters. Das dort beschriebene Kühlsystem weist einen Kryostaten mit einem ersten Kühlmittel und einen Versorgungstank mit einem zweiten Kühlmittel auf. Ferner ist eine Pumpe zum Umwälzen des zweiten Kühlmittels vorgesehen, die in dem Kryostaten angeordnet ist.
  • Aus dem in Supercond. Sci. Technol., 13 (2000), 60–67 erschienen Beitrag "Recent activities for applications to HTS transformers in Japan" der Autoren K. Funaki und M. Iwakuma ist eine Vorrichtung mit einem Kryostaten bekannt, der einen mit flüssigem Stickstoff befüllten Kälteraum sowie einen stehend in dem flüssigen Stickstoff angeordneten supraleitenden Transformator aufweist. Darüber hinaus ist ein Pumpenkryostat vorgesehen, in dessen mit flüssigem Stickstoff befülltem Pumpenkühlraum eine Umwälzpumpe befestigt ist. Zum Abkühlen des flüssigen Stickstoffes unter 77 Kelvin ist ein dritter Wärmeaustauschkryostat mit einem Tiefkühlraum vorgesehen. Der Tiefkühlraum ist teilweise mit flüssigem Stickstoff befüllt, wobei eine Vakuumpumpe in der Gasphase des Stickstoff einen Unterdruck erzeugt. Durch das adiabatische Verdampfen des flüssigen Stickstoffs im Tiefkühlraum kühlt sich dieser auf 65 Kelvin ab. Der den Transformator aufnehmende Kälteraum ist über eine Zuleitung mit dem Pumpenkühlraum verbunden, wobei die Zuleitung spiralförmig durch den Tiefkühlraum geführt ist, so dass der durch die Zuleitung gepumpte Stickstoff auf seinem Wege zum Kälteraum ebenfalls auf 65 Kelvin abkühlt. Im Kälteraum herrscht Normaldruck, so dass eine Unterkühlung des Kühlmittels bereitgestellt ist. Der durch den HTS-Transformator erwärmte Stickstoff wird über eine Ableitung dem Pumpenkühlraum zugeführt.
  • Auch bei dieser vorbekannten Vorrichtung sind mehrere raumgreifende Kryostaten erforderlich. Durch das adiabatische Verdampfen des Stickstoff muss der Vorrichtung darüber hinaus stetig Stickstoff zugeführt werden. Insbesondere im Hinblick auf einen Einsatz der Vorrichtung in Fahrzeugen ist ein fortwährendes Auftanken mit Stickstoff jedoch unerwünscht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in ihrem Aufbau kompakt ist und bei der ein Nachtanken mit Kühlmittel vermieden ist.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Pumpe und die Druckerzeugungsmittel in dem Kryostaten angeordnet und Teil eines von dem Kühlaggregat gekühlten Rohrleitungssystems sind, das sich geschlossen zwischen einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung erstreckt, die jeweils in dem Kälteraum angeordnet sind, und dass der Transformator liegend in dem Kälteraum angeordnet ist und die Ausströmöffnung zum Entgasen des Kälteraums vorgesehen ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist lediglich einen einzigen Kryostaten auf, in dem sowohl der supraleitende Transformator, die Pumpe als auch die Druckerzeugungsmittel angeordnet sind. Dabei sind Pumpe und Druckerzeugungsmittel Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems, das zum Umwälzen des Kühlmittels zwischen dem Kälteraum und dem Kühlaggregat vorgesehen ist. Im Hinblick auf einen Einsatz in Fahrzeugen ist eine niedrige Bauhöhe mit tief liegendem Schwerpunkt vorteilhaft. Der supraleitende Transformator ist daher liegend in dem Kälteraum angeordnet. Mit anderen Worten ist die Längsachse der Wicklungen des Transformators im Wesentlichen parallel zum Boden des Kälteraums ausgerichtet. Um die Ausbildung von Gasblasen, beispielsweise bei ruckartigen Bewegungen einer mobil aufgestellten Vorrichtung, an den Transformatorwicklungen zu vermeiden, ist die Ausströmöffnung so in dem Kälteraum angeordnet, dass gasförmiges Kühlmittel durch eine ansteigende Flüssigphase nahezu vollständig aus dem Kälteraum verdrängt werden kann. Hierzu ist die Ausströmöffnung möglichst in einem oberen Bereich des Kälteraums, also möglichst weit vom Boden des Kälteraums entfernt, in diesem angeordnet. Bei hinreichend starker Kühlung steigt der Anteil der flüssigen Phase des Kühlmittels durch die Kondensation stetig an und verdrängt die gasförmige Phase nahezu vollständig aus dem Kälteraum bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist.
  • Das Kühlmittel wird im gasförmigen und/oder flüssigen Zustand mittels der Pumpe durch das Rohrleitungssystem befördert und gelangt über die Ausströmöffnung wieder zurück in den Kälteraum, in dem der Transformator angeordnet ist. Auf dem Wege zwischen Einströmöffnung und Ausströmöffnung bildet das Rohrleitungssystem einen Kaltkopf des Kühlaggregats aus. Hierzu sind aus dem Kryostaten geführte Rohrabschnitte des Rohrlei tungssystems mittels zweckmäßiger Rohrverbindungsmittel mit dem Kaltkopf des Kühlaggregats verbunden. Mit anderen Worten wird dem Kühlmittel an diesem Kaltkopf Wärme entzogen. Erfindungsgemäß ist das Kühlmittel somit in einem geschlossenen System angeordnet, so dass Verluste an Kühlmittel vermieden sind. Darüber hinaus vereinfacht die geschlossene Ausgestaltung die konzeptionelle Auslegung der Vorrichtung, da das Kühlmittel des Kälteraums sich nicht mit dem im Kühlaggregat verwendeten Kühlmittel vermischt. So kann der Transformator beispielsweise in flüssigem Stickstoff angeordnet sein, während im Kühlaggregat zur Kühlung des Kaltkopfes Helium oder ein sonstiges zweckmäßiges Kühlmittel eingesetzt ist.
  • Vorteilhafterweise wird als Kühlmittel Stickstoff eingesetzt. Dabei weist der supraleitende Transformator Windungen aus einem sogenannten Hochtemperatursupraleiter auf, dessen kritische Temperatur oberhalb der Siedetemperatur des Stickstoffs liegt. Hochtemperatursupraleiter sind als Stand der Technik bereits bestens bekannt. Typischerweise werden oxidische Keramiken zu deren Herstellung verwendet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Druckerzeugungsmittel einen Druckbehälter auf, der über eine Phasentrenneinrichtung zum Trennen einer gasförmigen Phase von einer flüssigen Phase des Kühlmittels verfügt, wobei elektrische Heizmittel zum Heizen der flüssigen Phase vorgesehen sind. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist eine einfache und genaue Druckkontrolle innerhalb des Kälteraumes ermöglicht, die darüber hinaus nur geringe Temperaturschwankungen innerhalb des Kälteraumes verursacht. Zweckmäßigerweise wirken die Druckerzeugungsmittel mit geeigneten Druckaufnehmern und Reglern zusammen.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung mündet das Rohrleitungssystem mit einer Einströmöffnung in einen Kühlkanal, der von dem Transformator ausgebildet ist. Durch die liegende Anordnung des Transformators kann das Kühlmittel vom Kaltkopf direkt zum Transformator und beispielsweise zu Kanälen, die durch Transformatorwicklungen ausgebildet sind, geführt werden, so dass die Kühlwirkung des Kühlmittels im Bereich der supraleitenden Transformatorwicklung am größten ist.
  • Zweckmäßigerweise ist das Rohrleitungssystem mit einem aus dem Kryostaten herausgeführten Einführstutzen zum Einleiten des Kühlmittels verbunden. Mittels des Einführstutzens kann das Kühlmittel beispielsweise gasförmig bei Raumtemperatur zugeführt werden. Das gasförmige Kühlmittel wird anschließend durch die Pumpe umgewälzt, wobei am Kaltkopf des Rohrleitungssystems ein Wärmeentzug stattfindet. Das Kühlmittel kondensiert schließlich im Kälteraum, bis der Transformator vollständig in flüssigem Kühlmittel eingebracht ist und lediglich eine kleine Blase von gasförmigem Kühlmittel im Kälteraum verbleibt.
  • Vorteilhafterweise ist der Kälteraum mit einer Berstscheibe versehen. Dabei bildet die Berstscheibe eine Sollbruchstelle aus, die im Falle einer explosionsartigen Druckentwicklung, beispielsweise durch ein plötzliches Aufheizen der Transformatorwicklungen, die entstehende Druckwelle an einer vordefinierten Stelle freigibt.
  • Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist einen Kryostaten 2 auf, in dessen Inneren ein Kälteraum 3 vorgesehen ist, der mit flüssigem Stickstoff 4 befüllt ist. In dem Kälteraum 3 und in der flüssigen Phase des Stickstoffes 4 ist ein supraleitender Transformator 5 liegend angeordnet. Die Längsachse der hohlzylindrisch ausgestalteten Wicklung des Transformators ist also parallel zur Bodenwandung des Kälteraums 3 ausgerichtet. Die elektrischen Anschlüsse des Transformators 5 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 nicht gezeigt.
  • Um eine möglichst hohe Wärmeisolation des Kälteraumes 3 zu gewährleisten, ist zwischen der Außenwandung des Kryostaten 2 und dem Kälteraum 3 eine Vakuumkammer 6 vorgesehen, in der ein Vakuum angelegt ist. In der Vakuumkammer 6 des Kryostaten 2 sind eine Pumpe 7 und Druckerzeugungsmittel 8 vorgesehen, die jeweils über ein Zuleitungsrohr 9 mit Einströmöffnung sowie ein Ableitungsrohr 10 mit Ausströmöffnung mit dem Kälteraum 3 verbunden sind. Das Zuleitungsrohr 9 und das Ableitungsrohr 10 sind Teile eines Rohrleitungssystems 11, das aus dem Kryostaten 2 herausgeführt ist, wobei außerhalb des Kryostaten 2 im Wesentlichen wärmeisolierte Transferleitungen 12 vorgesehen sind. Ferner sind Schließventile 13 erkennbar, die eine Steuerung des Kühlmittelflusses ermöglichen. Ein Teil des Rohrleitungssystems 11 bildet einen Kaltkopf 14 eines Kühlaggregats 15 aus.
  • Zum Bereitstellen definierter Sollbruchstellen an dem Rohrleitungssystem 11, dem Kälteraum 3 und der Vakuumkammer 6 sind Berstscheiben 16 vorgesehen, wobei der Druck der Vakuumkammer 6 über eine zweckmäßige Druckaufnehmer 17 kontrollierbar ist.
  • Innerhalb des Kryostaten 2 ist weiterhin ein Schließventil 13 erkennbar, das über einen Motor 18 betätigt werden kann, so dass beispielsweise in einem Störfall das gesamte Rohrleitungssystem 11 und damit der Kälteraum 3 zum Atmosphärendruck hin geöffnet werden kann.
  • Das in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzte Kühlaggregat 15 ist eine Sterlingmaschine und weist einen Kühlmotor 19 auf. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, ein hiervon abweichendes Kühlaggregat 15 einzusetzen.
  • Eine einfache Stickstoffflasche 20, die außerhalb des Kryostaten 2 angeordnet ist, dient zur bedarfsweisen Einspeisung von gasförmigen Stickstoff. Zur Betriebsaufnahme der Vorrichtung wird die Sterlingmaschine 15 in Gang gesetzt und das der Stickstoffflasche 20 zugeordnete Schließventil 13 geöffnet, so dass gasförmiger Stickstoff in das Rohrleitungssystem 11 eingeleitet wird. Mittels der Pumpwirkung der Pumpe 7 wird der gasförmige Stickstoff durch das Rohrleitungssystem 11 transportiert und in dem Kaltkopf 14 des Kühlaggregats 15 abgekühlt. Dieser Vorgang wird kontinuierlich fortgesetzt, bis der Stickstoff in dem Kühlmittelbehälter 3 kondensiert und der supraleitende Transformator 5 vollständig in flüssigem Stickstoff angeordnet ist. Die Druckerzeugungsmittel 8 weisen einen Druckbehälter auf, in dem ein Phasenabscheider, beispielsweise ein Drahtgeflecht, eine Glasspirale oder dergleichen, angeordnet sind. Der Phasenabscheider bewirkt die Kondensation des gasförmigen Stickstoffs und die Ausbildung einer flüssigen Phase innerhalb des Druckgasbehälters der Druckerzeugungsmittel 8. Die Druckerzeugungsmittel 8 verfügen weiterhin über Heizmittel, beispielsweise über eine elektri sche Heizschlange, die in der flüssigen Phase des Stickstoffs innerhalb des Druckbehälters angeordnet sind. Durch kontrolliertes und geregeltes Heizen wird innerhalb des Druckbehälters Stickstoff verdampft, der dann zu einer Druckerhöhung innerhalb des Kälteraumes 3 führt. Das Kühlaggregat 15, in diesem Fall die Sperlingmaschine, erzeugt am Kaltkopf 14 des Rohrleitungssystems 11 flüssigen Stickstoff mit einer Temperatur von 65°Kelvin. Dieser tiefgekühlte Stickstoff wird über das Zuleitungsrohr 9 direkt zwischen die Wicklungen, beispielsweise zwischen die Unterspannungs- und Oberspannungswicklungen des supraleitenden Transformators 5 geführt. Durch die liegende Anordnung des Transformators 5 ist es somit möglich, die durch die Pumpe 7 erzeugte erzwungene Konvektion innerhalb des flüssigen Stickstoffs auszunutzen und den Stickstoff vom Kaltkopf 14 direkt zu den zu kühlenden Wicklungen des supraleitenden Transformators 5 zu führen.
  • Durch die Kühlung des flüssigen Stickstoffs wird der in dem Kühlraum 3 befindliche flüssige Stickstoff 4 insgesamt auf eine Temperatur von 67 Kelvin abgesenkt. Im Gleichgewichtszustand würde sich daher in dem Kälteraum 3 ein gegenüber der Außenatmosphäre abgesenkter Dampfdruck des Stickstoffs einstellen. Durch Aufheizen des flüssigen Stickstoffs in dem Druckbehälter der Druckerzeugungsmittel 8 wird jedoch ein gegenüber dem Gleichgewichtsdruck überhöhter Dampfdruck bereitgestellt, so dass der Stickstoff 4 des Kälteraums 3 unterkühlt ist.
  • In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Dampfdruck des Kälteraums 3 1 bar, so dass der Stickstoff vor seinem Verdampfen um 10 Kelvin erwärmt werden müsste. Dies ist insbesondere bei plötzlichen Stromstößen vorteilhaft, da flüssiger Stickstoff nicht mehr unmittelbar unter Verlust seiner Isolierwirkung in dampfförmigen Stickstoff umgewandelt wird. Darüber hinaus ist durch die Unterkühlung auch eine längere stromlose Phase ermöglicht, ohne dass der flüssige Stickstoff in dem Kälteraum 3 verdampft. Die Vorrichtung bleibt somit auch bei kürzeren Stromunterbrechungen ohne längere Ausfallzeiten funktionstüchtig. Dies ist beispielsweise bei einem Einsatz der Vorrichtung in einem Bahnfahrzeug, wo kurze Stromunterbrechungen nicht unüblich sind, von großem Vorteil.

Claims (4)

  1. Vorrichtung (1) zum Umwandeln elektrischer Spannungen, insbesondere im Bereich der Hochspannungstechnik, mit einem Kryostaten (2), der einen mit Kühlmitteln befüllten und zur Aufnahme eines supraleitenden Transformators (5) eingerichteten Kälteraum aufweist, einem Kühlaggregat (15) zum Abkühlen des Kühlmittels und mit Druckerzeugungsmitteln (8) zum Erhöhen des Druckes in dem Kälteraum (3), wobei eine Pumpe (7) zum Umwälzen des Kühlmittels vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (7) und die Druckerzeugungsmittel in dem Kryostaten (2) angeordnet und Teil eines von dem Kühlaggregat (15) gekühlten Rohrleitungssystems (11) sind, das sich geschlossen zwischen einer Einströmöffnung und einer Ausströmöffnung erstreckt, die jeweils in dem Kälteraum (3) angeordnet sind, und dass der Transformator (5) liegend in dem Kälteraum (3) angeordnet ist, wobei eine Gasaustrittsöffnung zum Entgasen des Kälteraums (3) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungsmittel (8) einen Druckbehälter aufweisen, der über eine Phasentrenneinrichtung zum Trennen einer gasförmigen Phase von einer flüssigen Phase des Kühlmittels verfügt, wobei elektrische Heizmittel zum Heizen der flüssigen Phase vorgesehen sind.
  3. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (11) mit einer Einströmöffnung in einen Kühlkanal mündet, der von dem Transformator (5) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (11) mit einem sich aus dem Kryostaten (2) nach außen erstreckenden Einfüllstutzen zum Einleiten des Kühlmittels verbunden ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1619439A2 (de) * 2004-05-07 2006-01-25 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Kryogenisches System
CN108375241A (zh) * 2018-03-23 2018-08-07 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种适用于高绝缘强度要求的精确控温冷却系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850911C2 (de) * 1998-11-05 2000-12-07 Messer Griesheim Gmbh Flüssiggas-Kühlungssystem zur Kühlung eines Verbrauchers auf Tieftemperatur

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19850911C2 (de) * 1998-11-05 2000-12-07 Messer Griesheim Gmbh Flüssiggas-Kühlungssystem zur Kühlung eines Verbrauchers auf Tieftemperatur

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. Funaki, M. Iwakuma: Recent activities for applications to HTS transformers in Japan. In: Superconductor Science and Technology, Voloume 13, No. 1, Jan. 2000, 60-67
K. Funaki, M. Iwakuma: Recent activities for applications to HTS transformers in Japan. In: Superconductor Science and Technology, Voloume 13,No. 1, Jan. 2000, 60-67 *
S. Yoshida, u.a.: ATM Subcooled Liquid Nitrogen Cyrogemic System with GM-Refrigerator for a HTS Power Transformer. In: AIP Conference Proceedings Band 613A, 2002, S.473-480 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1619439A2 (de) * 2004-05-07 2006-01-25 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Kryogenisches System
EP1619439A3 (de) * 2004-05-07 2006-05-31 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Kryogenisches System
CN108375241A (zh) * 2018-03-23 2018-08-07 中国工程物理研究院流体物理研究所 一种适用于高绝缘强度要求的精确控温冷却系统

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