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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
chinesischen Patentanmeldung Nr. 201610316691.5 mit dem Titel „HOCHTEMPERATUR-SUPRALEITENDER HYBRID-STROMBEGRENZER“, eingereicht am 12. Mai 2016 beim Chinesischen Patentamt, die hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft das technische Gebiet der Supraleitungs-Elektrotechnik und insbesondere einen Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzer.
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HINTERGRUND
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Die Verwendung von supraleitfähigen Materialien ist wegen ihrer Eigenschaften eines Widerstands von null und der Fähigkeit, hohe Ströme zu führen, in Elektroinstallationen von großem Maßstab weit verbreitet. Insbesondere in einem Netzsystem kann die Eigenschaft eines Widerstands von null eines Hochtemperatur-Supraleiters verwendet werden, um eine neuartige Elektroinstallation von geringer Größe und starker Leistung zu gestalten, was eine wesentliche Vorrichtung für ein intelligentes Stromnetz (Smart Grid) ist. Ein Hochtemperatur-supraleitender Fehlerstrombegrenzer ist eine ihrer Anwendungen.
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Ein Strombegrenzer, der auf der Hochtemperatur-Supraleitungstechnologie basiert, weist in erster Linie die folgenden drei Typen auf.
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Ein erster Typ ist ein Widerstandsstrombegrenzer, der unter Verwendung einer Eigenschaft ausgelegt wird, dass sich ein Widerstand eines Supraleiters schnell erhöht, wenn ein Strom über einem kritischen Strom liegt. Wenn jedoch ein Fehlerstrom auftritt, wird Energie des Fehlerstroms auf dem Supraleiter verbraucht, was ein Erwärmen des Supraleiters veranlasst. Es dauert lange, bis sich der Supraleiter wieder auf einen supraleitfähigen Zustand abgekühlt hat, nachdem sich der Supraleiter aufgeheizt hat. Das heißt, es dauert lange, bis der Supraleiter in einen normalen leitfähigen Zustand zurückkehrt, was die Verwendung des Widerstandsstrombegrenzers einschränkt.
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Ein zweiter Typ ist ein Strombegrenzer mit gesättigtem Kern, was einen gesättigten Magnetkreis einer supraleitfähigen Gleichstromwicklung umfasst. Bei einem normalen Stromleitzustand ist durch die Sättigung des Magnetkreises die Impedanz der strombegrenzenden Wicklung recht klein. Bei einem Standardstrom tritt eine Entmagnetisierung an der Gleichstromwicklung auf, und somit wird ein großer induktiver Blindwiderstand erzeugt, um die Strombegrenzung zu verwirklichen. Der Strombegrenzer mit gesättigtem Kern ist jedoch groß und schwer.
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Ein dritter Typ ist ein Hybrid-Strombegrenzer, der sowohl einen Supraleiter-Strombegrenzer als auch einen herkömmlichen Leiter-Strombegrenzer beinhaltet, um die Strombegrenzung zu verwirklichen. Insbesondere werden bei dem Hybrid-Strombegrenzer mehrere elektronische oder mechanische Schalter verwendet, um die Strombegrenzung durch Schalten zwischen dem Supraleiter-Strombegrenzer und dem herkömmlichen Leiter-Strombegrenzer zu verwirklichen, wenn der Fehlerstrom auftritt. Da der Hybrid-Strombegrenzer basierend auf dem Zusammenwirken der mehreren Schalter verwirklicht wird, sind eine hohe Genauigkeit und Anforderungen betreffend das Steuern der mehreren Schalter erforderlich.
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KURZFASSUNG
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Angesichts des Vorstehenden wird gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Hochtemperatur-supraleitender Hybrid-Strombegrenzer vorgesehen, um die Probleme einer großen Größe, eines hohen Gewichts, einer hohen Steuergenauigkeit und hoher Steueranforderungen sowie einer bei einem herkömmlichen Hochtemperatur-supraleitenden Strombegrenzer bestehenden Nutzungseinschränkung zu lösen. Eine spezifische technische Lösung sieht folgendermaßen aus.
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Ein Hochtemperatur-supraleitender Hybrid-Strombegrenzer, der gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, beinhaltet: einen Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen, ein Stromschaltventil, eine elastische Verbindungsvorrichtung, eine Strombegrenzungsschaltung und einen Satz von Stromaufnahmeanschlüssen.
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Der Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen beinhaltet ein erstes Hochtemperatur-supraleitendes Modul und ein zweites Hochtemperatur-supraleitendes Modul. Das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul sind nebeneinander angeordnet.
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Ein Ende des Stromschaltventils ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des Stromschaltventils ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen.
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Ein Ende der elastischen Verbindungsvorrichtung ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende der elastischen Verbindungsvorrichtung ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen.
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Der Satz von Stromaufnahmeanschlüssen beinhaltet einen ersten Stromaufnahmeanschluss und einen zweiten Stromaufnahmeanschluss. Ein Ende des ersten Stromaufnahmeanschlusses ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des ersten Stromaufnahmeanschlusses ist an ein Ende der Strombegrenzungsschaltung angeschlossen. Ein Ende des zweiten Stromaufnahmeanschlusses ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des zweiten Stromaufnahmeanschlusses ist an das andere Ende der Strombegrenzungsschaltung angeschlossen.
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Der Satz der Stromaufnahmeanschlüsse ist dafür ausgelegt, einen Strom einzuspeisen und auszugeben.
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Vorzugsweise umfasst die Tatsache, dass das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul nebeneinander angeordnet sind, dass das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul parallel zueinander angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist der Satz der Hochtemperatur-supraleitenden Module jeweils durch Armierung mehrerer Schichten von Hochtemperatur-supraleitenden Streifen gebildet.
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Vorzugsweise beinhaltet jeder der Hochtemperatur-supraleitenden Streifen einen Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid-(YBCO)-Hochtemperatur-supraleitenden Draht oder einen Bi2223/Ag-Mehrfachkern-Hochtemperatur-supraleitenden Draht. Ein für die Armierung verwendetes Material umfasst ein Metallmaterial.
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Vorzugsweise beinhaltet der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer ferner: mindestens ein zusätzliches Stromschaltventil und mindestens einen Satz von zusätzlichen Stromaufnahmeanschlüssen.
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Ein Ende des zusätzlichen Stromschaltventils ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des zusätzlichen Stromschaltventils ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen.
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Der Satz der zusätzlichen Stromaufnahmeanschlüsse beinhaltet einen ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschluss und einen zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschluss. Ein Ende des ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses ist an ein Ende der Strombegrenzungsschaltung angeschlossen. Ein Ende des zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul angeschlossen, und das andere Ende des zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses ist an das andere Ende der Strombegrenzungsschaltung angeschlossen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Strombegrenzungsschaltung: einen herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer und/oder einen herkömmlichen Induktivstrombegrenzer.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die elastische Verbindungsvorrichtung eine Feder.
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Bei der vorstehenden technischen Lösung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, beinhaltet der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer, der gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, den Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen mit einem nichtlinearen Widerstandskennzeichen. Das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul in dem Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen sind über ein Stromschaltventil miteinander verbunden, und der Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen und eine Strombegrenzungsschaltung sind parallel verbunden. In der vorliegenden Offenbarung erhöht sich, wenn ein Fehlerstrom auftritt, ein Widerstand des Satzes von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen plötzlich auf Grund des nichtlinearen Widerstandskennzeichens. Indes erhöht sich die elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul, um das Stromschaltventil automatisch abzuschalten, so dass der Fehlerstrom in die Strombegrenzungsschaltung fließt, wodurch der Strom, der im Netz fließt, weitgehend unterdrückt wird. Wenn das Stromschaltventil abgeschaltet wird, fließt nahezu kein Strom durch den Satz der Hochtemperatur-supraleitenden Module, so dass eine Temperatur des Satzes der Hochtemperatur-supraleitenden Module schnell abnehmen kann, so dass er in einen supraleitfähigen Zustand zurückkehrt. Die elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul wird auch allmählich verringert, und somit wird das Stromschaltventil mit einer Zugkraft der elastischen Verbindungsvorrichtung wieder eingeschaltet, so dass der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer in einen normalen Stromleitzustand zurückkehrt. So kann der gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer automatisch den Strom erfühlen, der im Netz fließt, und automatisch den Fehlerstrom unterdrücken, wenn der Fehlerstrom im Netz auftritt, und zwar mit einem hohen Automatisierungsgrad und flexibel und zur unbegrenzten Verwendung. Außerdem hat der gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer eine einfache Struktur und ist von kleiner Größe, was einen weiten Bereich an Anwendungen erleichtert.
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Figurenliste
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Um technische Lösungen der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung oder der herkömmlichen Technologie deutlicher zu veranschaulichen, werden die zur Beschreibung der Ausführungsformen oder der herkömmlichen Technologie benötigten Zeichnungen nachstehend kurz beschrieben. Es ist ersichtlich, dass es sich bei den Zeichnungen nur um einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung handelt, und die Fachleute können basierend auf den hier vorgesehenen Zeichnungen ohne jeglichen kreativen Arbeitsaufwand zu anderen Zeichnungen gelangen.
- 1 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Moduls gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist ein weiteres schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist ein weiteres schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
- 5 ist ein weiteres schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachstehend werden die technischen Lösungen gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung deutlich und vollständig im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es ist ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur einige, und nicht alle der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind. Alle anderen Ausführungsformen, die Fachleute auf dem Gebiet basierend auf den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne jeglichen kreativen Arbeitsaufwand erhalten, fallen in den Schutzbereich der Offenbarung.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, welche ein schematisches Strukturdiagramm eines Hochtemperatur-supraleitenden Hybrid-Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Offenbarung ist. Der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer beinhaltet einen Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100, ein Stromschaltventil 200, eine elastische Verbindungsvorrichtung 300, eine Strombegrenzungsschaltung 400 und einen Satz von Stromaufnahmeanschlüssen 500.
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Der Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 beinhaltet: ein erstes Hochtemperatur-supraleitendes Modul 101 und ein zweites Hochtemperatur-supraleitendes Modul 102. Das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 sind nebeneinander angeordnet.
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Vorzugsweise sind das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 parallel zueinander angeordnet.
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Wie in 2 gezeigt ist, sind als Kernkomponente der vorliegenden Offenbarung das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 durch Armieren von mehreren Schichten von Hochtemperatur-supraleitenden Streifen gebildet. Der Hochtemperatur-supraleitende Streifen beinhaltet einen YBCO-(YBaCuO, Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid)-Hochtemperatur-supraleitenden Draht oder einen Bi2223/Ag-Mehrfachkern-Hochtemperatur-supraleitenden Draht. Ein für die Armierung verwendetes Material ist ein Metallmaterial. Wie in 2 gezeigt ist, sind die mehreren Schichten von Hochtemperatur-supraleitenden Streifen 700 von einem Metallgehäuse 800 umwickelt.
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Ein Ende des Stromschaltventils 200 ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 angeschlossen, und das andere Ende des Stromschaltventils 200 ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 angeschlossen. Das heißt, in der vorliegenden Offenbarung ist das Stromschaltventil 200 zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102 angeordnet, um das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 zu verbinden.
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Ein Ende der elastischen Verbindungsvorrichtung 300 ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 angeschlossen, und das andere Ende der elastischen Verbindungsvorrichtung 300 ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 angeschlossen. Das heißt, in der vorliegenden Offenbarung ist die elastische Verbindungsvorrichtung 300 auch zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102 angeordnet, um das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 zu ziehen, wenn das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 auf Grund einer elektromagnetischen Repulsionskraft gegeneinander gedrückt werden.
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Vorzugsweise ist die elastische Verbindungsvorrichtung 300 eine Feder.
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Der Satz von Stromaufnahmeanschlüssen 500 beinhaltet einen ersten Stromaufnahmeanschluss 501 und einen zweiten Stromaufnahmeanschluss 502. Ein Ende des ersten Stromaufnahmeanschlusses 501 ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 angeschlossen, und das andere Ende des ersten Stromaufnahmeanschlusses 501 ist an ein Ende der Strombegrenzungsschaltung 400 angeschlossen. Ein Ende des zweiten Stromaufnahmeanschlusses 502 ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 angeschlossen, und das andere Ende des zweiten Stromaufnahmeanschlusses 502 ist an das andere Ende der Strombegrenzungsschaltung 400 angeschlossen.
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In der vorliegenden Offenbarung ist der Satz der Stromaufnahmeanschlüsse 500 dafür ausgelegt, einen Strom 600 einzuspeisen und auszugeben. Insbesondere kann in der vorliegenden Offenbarung der erste Stromaufnahmeanschluss 501 als ein Eingangsende des Stroms 600 verwendet werden und der zweite Stromaufnahmeanschluss 502 kann als ein Ausgabeende des Stroms 600 verwendet werden.
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Mit den vorstehenden Verbindungsbeziehungen der vorliegenden Offenbarung sind die Strombegrenzungsschaltung 400 und der Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 parallel verbunden.
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Vorzugsweise kann die Strombegrenzungsschaltung 400 einen herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer und/oder einen herkömmlichen Induktivstrombegrenzer beinhalten.
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Nachstehend wird der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer, der gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, im Einzelnen beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist die elastische Verbindungsvorrichtung 300 eine Feder 301. Die Strombegrenzungsschaltung 400 ist ein herkömmlicher Widerstandsstrombegrenzer 401 oder ein herkömmlicher Induktivstrombegrenzer 402. Die Ausführungsform wird anhand eines Beispiels beschrieben, in dem die Strombegrenzungsschaltung 400 ein herkömmlicher Widerstandsstrombegrenzer 401 ist. Es werden YBCO-Hochtemperatur-supraleitende Drähte in dem Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 verwendet.
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In einer tatsächlichen Anwendung der vorliegenden Offenbarung befindet sich in einem normalen Stromleitzustand das Stromschaltventil 200 in einem geschlossenen Zustand. Der Strom 600 wird über den ersten Stromaufnahmeanschluss 501 eingespeist, passiert das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102, die parallel angeordnet sind, und fließt schließlich aus dem zweiten Stromaufnahmeanschluss 502 heraus.
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Wenn ein Netz ausfällt und ein Fehlerstrom auftritt (im Allgemeinen ist der Fehlerstrom sehr groß und wird auch als hoher Fehlerstrom bezeichnet), wird der Strom 600 über den ersten Stromaufnahmeanschluss 501 eingespeist. Widerstände des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102 können auf Grund des nichtlinearen Widerstandskennzeichens des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102, die parallel angeordnet sind, plötzlich ansteigen. Da das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 parallel mit dem herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401 verbunden sind, kann ein Teil des Stroms 600, der von dem ersten Stromaufnahmeanschluss 501 eingespeist wird, in den herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401 fließen. Gleichzeitig kann, da der Fehlerstrom sehr hoch ist, eine große elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102, die parallel angeordnet sind, erzeugt werden. Wenn die elektromagnetische Repulsionskraft, angetrieben von einem Hochstrom-Magnetfeld, einen bestimmten Schwellenwert erreicht, wird das Stromschaltventil 200 von der elektromagnetischen Repulsionskraft zwangsweise unterbrochen, um ein automatisches Abschalten zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt werden das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 getrennt, und der gesamte Strom 600 fließt in den herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401, so dass der Fehlerstrom im Netz von dem herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401 weitgehend unterdrückt wird.
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Das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102, die parallel angeordnet sind, werden auf Grund des Abschaltens des Stromschaltventils 200 getrennt und führen somit keinen Strom. Daher können die Temperaturen des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102 schnell fallen, bis sie in den supraleitfähigen Zustand zurückkehren. Während eines Prozesses des schnellen Temperaturabfalls des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102 kann die elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102 allmählich verringert werden, und daher nähern sich das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 unter einer Spannung der Feder 301 an, so dass das Stromschaltventil 200 wieder eingeschaltet wird. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer in den normalen Stromleitzustand zurück, bis ein nächster Fehlerstrom auftritt.
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Es ist anzumerken, dass in einer tatsächlichen Anwendung der vorliegenden Offenbarung, wenn das Stromschaltventil 200 auf Grund der elektromagnetischen Repulsionskraft zwangsweise unterbrochen wird, ein Teil des Stroms 600 mittels eines Lichtbogens immer noch durch das Stromschaltventil 200 fließt. Der gesamte Strom 600 fließt in den herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401, nachdem der Lichtbogen verschwunden ist.
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Basierend auf der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, wie sie in 4 gezeigt ist, kann die Strombegrenzungsschaltung 400 vorzugsweise einen herkömmlichen Widerstandsstrombegrenzer 401 und einen herkömmlichen Induktivstrombegrenzer 402 beinhalten, die in Reihe geschaltet sind, um eine herkömmliche Strombegrenzungsschaltung zu bilden, so dass eine Phase basierend auf Lastkennzeichen in der vorliegenden Offenbarung besser angepasst ist.
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Basierend auf der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind des Weiteren vorzugsweise mindestens ein zusätzliches Stromschaltventil 900 und mindestens ein Satz von zusätzlichen Stromaufnahmeanschlüssen 1000 enthalten.
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Ein Ende des mindestens einen zusätzlichen Stromschaltventils 900 ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 angeschlossen, und das andere Ende des mindestens einen zusätzlichen Stromschaltventils 900 ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 angeschlossen.
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Der mindestens eine Satz von zusätzlichen Stromaufnahmeanschlüssen 1000 beinhaltet einen ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschluss 1001 und einen zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschluss 1002. Ein Ende des ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses 1001 ist an das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 angeschlossen, und das andere Ende des ersten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses 1001 ist an ein Ende der Strombegrenzungsschaltung 400 angeschlossen. Ein Ende des zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses 1002 ist an das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 angeschlossen, und das andere Ende des zweiten zusätzlichen Stromaufnahmeanschlusses 1002 ist an das andere Ende der Strombegrenzungsschaltung 400 angeschlossen.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist die Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung anhand eines Beispiels veranschaulicht, das ein zusätzliches Stromschaltventil 900 und einen Satz von zusätzlichen Stromaufnahmeanschlüssen 1000 beinhaltet. Es werden Bi2223/Ag-Mehrfachkern-Hochtemperatur-supraleitende Drähte in dem Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 verwendet.
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In der Ausführungsform fuhren sowohl das Stromschaltventil 200 als auch das zusätzliche Stromschaltventil 900 den Strom 600. Das heißt, im normalen Stromleitzustand passiert der Strom 600 sowohl das Stromschaltventil 200 als auch das zusätzliche Stromschaltventil 900. Auf Grund des zusätzlichen Stromschaltventils 900 passiert der Strom 600 den Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100, die parallel angeordnet sind, über einen kürzeren Weg, was für eine schnelle Erholung des Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 100 in einer späteren Stufe günstig ist.
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Wenn der Fehlerstrom auftritt, steigen die Widerstände des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102 auf Grund des nichtlinearen Widerstandskennzeichens des ersten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 101 und des zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Moduls 102, die parallel angeordnet sind, plötzlich an. In diesem Fall wird eine große elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 1021 erzeugt. Wenn die elektromagnetische Repulsionskraft, angetrieben von einem Hochstrom-Magnetfeld, einen bestimmten Schwellenwert erreicht, werden das Stromschaltventil 200 und das zusätzliche Stromschaltventil 900 von der elektromagnetischen Repulsionskraft zwangsweise unterbrochen, um das automatische Abschalten zu erreichen. Dann werden das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 getrennt und der gesamte Strom 600 fließt in die Strombegrenzungsschaltung 400. Bei dem zusätzlichen Stromaufnahmeanschluss 1000 in der vorliegenden Offenbarung kann der Fehlerstrom ferner an die Strombegrenzungsschaltung 400 nebengeschlossen werden.
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Bei der vorstehenden technischen Lösung, die gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, beinhaltet der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer, der gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, den Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 mit einem nichtlinearen Widerstandskennzeichen. Das erste Hochtemperatur-supraleitende Modul 101 und das zweite Hochtemperatur-supraleitende Modul 102 in dem Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 sind miteinander über das Stromschaltventil 200 verbunden, und der Satz von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 und die Strombegrenzungsschaltung 400 sind parallel verbunden. In der vorliegenden Offenbarung erhöht sich, wenn ein Fehlerstrom auftritt, ein Widerstand des Satzes von Hochtemperatur-supraleitenden Modulen 100 plötzlich auf Grund des nichtlinearen Widerstandskennzeichens. Indes erhöht sich die elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102, um das Stromschaltventil 200 automatisch auszuschalten, so dass der Fehlerstrom in die Strombegrenzungsschaltung 400 fließt, wodurch der Strom, der im Netz fließt, weitgehend unterdrückt wird. Wenn das Stromschaltventil 200 abgeschaltet wird, fließt nahezu kein Strom durch den Satz der Hochtemperatur-supraleitenden Module 100, so dass eine Temperatur des Satzes der Hochtemperatur-supraleitenden Module 100 schnell abnehmen kann, so dass er in einen supraleitfähigen Zustand zurückkehrt. Die elektromagnetische Repulsionskraft zwischen dem ersten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 101 und dem zweiten Hochtemperatur-supraleitenden Modul 102 wird auch allmählich verringert, und somit wird das Stromschaltventil 200 mit einer Zugkraft der elastischen Verbindungsvorrichtung 300 wieder eingeschaltet, so dass der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer in einen normalen Stromleitzustand zurückkehrt. So kann der gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer automatisch den Strom erfühlen, der im Netz fließt, und automatisch den Fehlerstrom unterdrücken, wenn der Fehlerstrom im Netz auftritt, und zwar mit einem hohen Automatisierungsgrad und einer flexiblen und unbegrenzten Verwendung. Außerdem hat der gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehene Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer eine einfache Struktur und ist von kleiner Größe, was einen weiten Bereich an Anwendungen erleichtert.
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Es sei ferner angemerkt, dass die Beziehungsterminologien, wie „erste(r/s)“, „zweite(r/s)“ und dergleichen hier nur verwendet werden, um eine Einheit oder einen Vorgang von einer oder einem anderen zu unterscheiden, und nicht, um zu erfordern oder implizieren, dass die tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge unter den Einheiten oder Vorgängen besteht. Ferner sollen Begriffe wie „beinhalten“, „umfassen“ oder irgendwelche anderen Varianten nicht ausschließlich sein. Daher beinhaltet ein Prozess, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, der, die oder das mehrere Elemente beinhaltet, nicht nur die Elemente, sondern auch andere Elemente, die nicht aufgezählt sind, oder beinhaltet auch die dem Prozess, Verfahren, Gegenstand oder der Vorrichtung inhärenten Elemente. Wenn es nicht ausdrücklich anderweitig eingeschränkt ist, schließt die Aussage „umfassend (beinhaltend) ein /eine einen ...“ nicht den Fall aus, dass andere ähnliche Elemente in dem Prozess, Verfahren, Gegenstand oder der Vorrichtung vorliegen können.
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Der Hochtemperatur-supraleitende Hybrid-Strombegrenzer, der gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt ist, ist im Einzelnen beschrieben. Die Prinzipien und Implementierungen werden hier unter Verwendung von speziellen Ausführungsformen beschrieben. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen soll nur zum Verständnis des Verfahrens der vorliegenden Offenbarung und des Schlüsselkonzepts von dieser beitragen. Es ist anzumerken, dass an der vorliegenden Offenbarung, betreffend spezielle Implementierung und Anwendungsbereich, von den Fachleuten auf dem Gebiet basierend auf dem Prinzip der vorliegenden Offenbarung Änderungen vorgenommen werden können. Zusammengefasst sollte der Inhalt der Beschreibung nicht dahingehend verstanden werden, dass er die vorliegende Offenbarung einschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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