DE1490639C - Supraleitender Draht - Google Patents
Supraleitender DrahtInfo
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Description
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Da der ohmsche Widerstand von supraleitfähigen Materialien völlig verschwindet, wenn diese sich im
supraleitenden Zustand befinden, sind Drähte aus solchen Materialien von großer technischer Bedeutung.
So sind zunächst beispielsweise von der Verwendung von Supraleitern bei der Fortleitung elektrischer Ströme,
der Herstellung von Spulen zur Erzeugung hoher Magnetfelder oder deren Anwendung in elektrischen
-».sHöchleistungsgeräten, wie Transformatoren oder Generatoren, Vorteile zu erwarten.
Es ist jedoch bekannt, daß nur Gleichströme verlustfrei in Supraleitern transportiert werden, während
bei Wechselströmen frequenzabhängige Verluste auftreten.
Man unterscheidet zwischen weichen und harten Supraleitern. Weiche Supraleiter besitzen Sprungtemperaturen,
die unterhalb von 10° K liegen. Das kri-■■- «rtische Magnetfeld, bei dem ein weicher Supraleiter in
den normalleitenden Zustand übergeht, ist der Sprung-■ temperatur proportional und kleiner als etwa 2 KiIo-
* ■'" ;gäuß. Der Stromtransport sowie das Eindringen äußerer
Magnetfelder ist im supraleitenden Zustand auf dünne Oberflächenschichten beschränkt. Bei einer
Temperatur von 0°K beträgt diese Eindringtiefe etwa 10 5 cm. Bei harten Supraleitern ist das kritische Magnetfeld
viel größer, als es der bei weichen Supraleitern bekannten Proportionalität zur,.Sprungtemperatur
entsprechen würde. Der Stromtransport erfolgt bei nicht zu kleinen Strömen und Feldern im ganzen
Querschnitt des Supraleiters.
Nach einem weit verbreiteten und durch zahlreiche^*
Experimente belegten Modell, dem sogenannten FiIament-Modell,
ist bei einem harten Supraleiter ein Netzwerk von dünnen, untereinander vermaschten
Fäden in ein mehr oder weniger weiches Supraleitermaterial eingebettet. Die kritischen Daten dieser
Fäden liegen sehr hoch. Die Fäden bleiben auch bei Strombelastungen noch supraleitend, bei denen wegen
der dabei auftretenden Magnetfelder das umgebende Material bereits normalleitend ist. In einem solchen
Netzwerk können Verluste auftreten, wenn einer der Zweige kritisch belastet wird. Das ist aufgrund ungleichmäßiger
Verteilung von Strömen in dem Netzwerk möglich. Ferner treten bei Belastungen der Supraleiter
mit Wechselstrom Hysteresisverluste auf, da die supraleitenden Fäden wegen der Vermaschung
des Netzwerkes mehrfach zusammenhängende Strompfade bilden, durch welche magnetischer Fluß
eingefangen wird. Außerdem können in den normalleitenden Gebieten zwischen Stromfäden Wirbelströme
induziert werden, was zu weiteren Verlusten führt.
Für die technische Verwendung im Starkstrombereich sind die harten Supraleiter interessant, da die
Magnetfelder, die in diesem Bereich auftreten können, weit über den kritischen Magnetfeldern der weichen
Supraleiter liegen. Wenn es gelingt, die Wechselstromverluste
auszuschalten oder herabzusetzen, ergeben sich auch in der' Wechselstromtechnik vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
für diese harten Supraleiter.
Auch in weichen Supraleitern, für die das Filament-Modell nicht gilt, treten Wechselstromverluste auf,
wenn der Supraleiter wegen zu hoher Belastung in den Zwischenzustand übergeht, wobei Teile des Supraleiters
normalleitend werden. Unter anderem werden in den normalleitenden Bereichen energieverzehrende
Wirbelströme induziert. Weiche Supraleiter mit geringen Wechselstromverlusten könnten im Bereich
schwacher Wechselströme breite Anwendung finden.
Gemäß der Hauptanmeldung wird die Aufgabe, die Wechselstromverluste bei Supraleitern so weit wie
möglich zu vermeiden, und diesen damit eine technische Anwendung in Wechselstromkreisen zu erschließen,
dadurch gelöst, daß der Draht aus dünnen, gegeneinander isolierten Fäden aus Supraleitermaterial
aufgebaut ist, deren Durchmesser die Eindringtiefe magnetischer Felder in einem kompakten Körper
aus diesem»sSupraleitermaterial nicht wesentlich übersteigt.
Diese Erfindung ist eine Weiterbildung der Erfindung der Hauptanmeldung. Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Fadenbündel um die Längsachse des Drahtes verdrillt ist und an wenigstens einem
Drahtende zu den supraleitenden Einzelfäden endliche Widerstände in Reihe geschaltet sind.
Hierdurch werden die Wechselstromverluste noch weiter verringert;.. BeL dem Gegenstand der Hauptanmeldung
besteht nämlich wegen der Parallelführung der Einzelfäden noch die Möglichkeit, daß unterschiedliche
Induktionsspannungen in diesen Fäden auftreten, die über den supraleitenden Kurzschluß an
den Enden einen störenden Stromfluß bewirken. Die Weiterbildung zielt darauf ab, durch Verdrillen der
Fäden den Unterschied der Induktionsspannungen und durch Einbau von Widerständen an den Enden
des Drahtes die Auswirkung dieser Spannungen zu verringern. Das Zuschalten endlicher Widerstände geschieht
hierbei einfach auf die Weise, daß die abisolierten supraleitenden Einzelfäden in ein bei der Betriebstemperatur
normalleitendes Metall eingebettet werden.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand einer Figur erläutert.
Die Figur läßt das Endstück eines supraleitenden Drahtes erkennen, der aus dünnen Fäden aus supraleitendem
Material 1 aufgebaut ist, die durch Isolationsschichten 2 gegeneinander isoliert sind.. Der
Durchmesser der Fäden ist so gewählt, daß er die Eindringtiefe magnetischer Felder in einem kompakten
Körper aus diesem Supraleitermaterial nicht we-
sentlich übersteigt. Das Fadenbündel ist um die Längsachse des Drahtes verdrillt und zwar so, daß die
Steighöhe der Verdrillung möglichst klein ist und jeder Faden abwechselnd im Inneren und an der
Außenseite des Drahtes liegt. Hierdurch wird bewirkt, daß sich das magnetische Eigenfeld des Drahtes
und auch Fremdfelder gleich stark auf die Einzelfäden des Drahtes auswirken, so daß die in den Einzeldrähten
induzierten Spannungen auch gleich groß sind. Es entstehen nur noch sehr viel kleinere Span-
nungsdifferenzen als wenn die Einzelfäden parallel geführt würden. Der Stromfluß dieser Spannungsdifferenzen
wird außerdem dadurch vermindert, daß am Drahtende zu den supraleitenden Einzelfäden endliehe
Widerstände in Reihe geschaltet sind. Es sind zu diesem Zweck die supraleitenden Einzelfäden am
Ende abisoliert und in einen Körper 3 aus einem bei der Betriebstemperatur normalleitenden Metall eingebettet.
Als Metall kann Kupfer, Woodmetall, Hartlot oder Weichlot verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Supraleitender Draht, der aus dünnen, parallel zueinander und zur Längsachse des Drahtes
verlaufenden, gegeneinander isolierten Fäden aus Supraleitermaterial aufgebaut ist, deren Durchmesser
die Eindringtiefe magnetische Felder in einen kompakten Körper aus diesem Supraleitermaterial
nicht wensentlich übersteigt, nach Patentanmeldung P 1,490,527.2-34 (deutsche Auslegeschrift
1,490,527), dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenbündel um die Längsachse des Drahtes
verdrillt ist und an wenigstens einem Drahtende zu den supraleitenden Einzelfäden endliche Widerstände
in Reihe geschaltet sind.
2. Supraleitender Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abisolierten supraleitenden
Einzelfäden an dem betreffenden Drahtende in ein bei der Betriebstemperatur normallei-1
tendes Metall eingebettet sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES0092921 | 1964-09-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1490639C true DE1490639C (de) | 1973-04-12 |
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