DE1908885C - Elektrischer Leiter mit mehreren verseilten Supraleiteradern für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken - Google Patents
Elektrischer Leiter mit mehreren verseilten Supraleiteradern für supraleitende Wicklungen oder SchaltstreckenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter mit einer vakuumdichten Hülle, die
flüssiges oder überkritisches Helium als Kühlmittel niedriger Temperatur enthält, und mit mehreren miteinander
verseilten und voneinander elektrisch getrennten Supraleiteradern, die in der Hülle angeordnet
sind, für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken.
Aus der österreichischen Patentschrift 256 956 ist
bereits eine supraleitende Energieübertragungsleitung bekannt, deren aus Supraleitermatcrial bestehende
Stromleiter in einer mit Kühlmittel gefüllten, rohrförmigen Hülle angeordnet und durch schlecht
wärmeleitende Abstandshalter mechanisch an dieser 4„ Hülle abgestützt sind.
Elektrische Leiter aus supraleitenden Werkstoffen werden jedoch nicht nur für Energieübertragungsleitungen, sondern auch für supraleitende Wicklungen
und Schaltstrecken benötigt. Hier liegen nun wesentlieh andere Bedingungen vor als bei Energieübertragungsleitungen,
da der elektrische Leiter einer supraleitenden Wicklung oder Schaltstrecke von Natur aus
in einem hohen Magnetfeld arbeiten muß, das in einem Falle aus dem Eigenfeld der Wicklung und
im anderen Falle aus dem die Schaltstrecke steuernden Feld besteht. Elektrische Leiter für supraleitende
Wicklungen oder Schaltstrecken sind daher im Betrieb mechanischen Kräften ausgesetzt, die sehr
große Beträge annehmen können, und man kann daher die für supraleitende Energieübertragungsleitungen
bekannten Konstruktionen nicht für Wicklungen oder Schaltstrecken verwenden, da die bei Energieübertragungsleitungen
üblichen Abstandshalter, die in möglichst großen Abständen angeordnet und mögliehst
leicht ausgebildet sind, um die Wärmeverluste so gering wie möglich zu halten, nicht in der Lage
•sind, die bei Wicklungen und Schaltstrecken auftretenden Kräfte aufzunehmen.
Bei supraleitenden Wicklungen oder Schaltstrecken müssen also sowohl die Wicklung oder Schaltstrecke als Ganzes als auch die sie bildenden Leiter in der Lage sein, hohen elektromagnetischen Kräften ohne nennenswerte Verformung standzuhalten.
Bei supraleitenden Wicklungen oder Schaltstrecken müssen also sowohl die Wicklung oder Schaltstrecke als Ganzes als auch die sie bildenden Leiter in der Lage sein, hohen elektromagnetischen Kräften ohne nennenswerte Verformung standzuhalten.
•f
Diese Methode versagt aber bei Gleichstromwicklungen/die
starken Magnetfeldänderungen ausgesetzt sind z.B. bei Erregerwicklungen von Großmaschinen
bei Wechselstromwicklungen und t bei
Kryotrons, weil dabei um so mehr Wirbelstromverluste
im Stabilisierungsmetall enstehen, je großer dessen
Querschnitt ist. Gemäß einer Ausgestaltung; der Er-Hndung
wird daher der Querschnitt;der Seiladern des Leiters so verkleinert, daß die W.rbe stromver-
H1^
Bei supraleitenden Wicklungen ist es bekannt, die
Leiter dicht zu wickeln, so daß sie sich gegeneinander
abstützen können und die Wicklung als Ganzes in
einem Bad aus flüssigem Helium zu betreiben, um die erforderliche niedrige Arbeitstemperatur von bei-
spielswcise 4,2° K aufrechtzuerhalten und die von
außen einströmende sowie die in der Wicklung entstehende
Wärme abzuführen.
Es ist auch bekannt, die Wicklung aus rohrförmigen
Leitern aufzubauen, die im Innern das Kühlmittel, 10 luste vernachlässigbar sind. .
z. B. flüssiges oder gasförmiges Helium, führen. Die den dadurch praktisch vermieden
Wicklung braucht dann außerhalb der Leiter nur eine Wärmeisolation, aber keinen Heliumbehälter. Solche
direkt gekühlte, hohle Leiter bestehen aus einem Rohr
aus normalleitendem Metall wie Kupfer oder Aluminium, in das Supraleiteradern als Einzeldrähte eingebettet
sind, oder das den Supraleiter als Oberflächenschicht an seiner Innen- oder Außenseite trägt.
Naturgemäß hat ein solches Rohr einen Durchmesser
vcmi mehreren Millimetern, da sonst das zur Kühlung
erforderliche Kühlmittel nicht durchströmen kann Derartige Abmessungen führen nun bei Leitern für
Stromstärken über 100 A bzw. bei Wicklungen für magnetische Feldstärken über H)OOOe zu nennenswerten
Verlusten bei Strom- und Feldänderungcn.
nl*o z. B. bei Wicklungen für Wechselstrom, aber audi bei Wicklungen für Gleichstrom, die innerhalb
he nrenzter Zeit auf- und aberregt werden. Es ent-
siclien dabei Wirbelstromverluste und Hysteresc-Vcr- men, sie müssen mc .»"'""."" ~Z"UC Supraleitung
lus,e. Die Verluste steigen mit dem Quadrat des 30 geben,.»^J^^JL. Deshalb ist
auch die bisher übliche Konstruktion mit großen
Menge" von Stabilisierungsmetall nur betnebssicher
wenn sich keine Gasblasen von "«^^^^^ an der Oberfläche des Stabihsierungsmeta Is ansam
eine Sge Stömung de» flüssigen Kühlnntles ode,
den uauuitu uiaivuav-n »w....~——; - -
seelen der Adern sehr dünn, gegeneinander und verdrillt sind. Enthält eine Ader metaere supraleitende
Seelen, so sind auch diese verdrillt, gegeneinander jedoch nur durch normalleitendes Metall getrennt. Um die bei Flußänderungen trotedeni1 noch
auftretenden restlichen Flußsprunge mit ihrer lokalen Erwärmung unschädlich zu machen, werden die
Adern von einem Wärmespeicher umgeben der diese lokalen Wärmemengen ohne nennenswerte Tempeaufnehmen
kann. Als solcher
25
s:
Durchmessers und der Magnetfeldstärke. Sie können bei hoher Feldstärke für die Bemessung der Rückkiihlanlage
der Wicklungen eine ausschlaggebende Rolle spielen.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen für supraleitende Wicklungen
oder Schaltstrecken geeigneten elektrischen Leiter der eingangs genannten Art derart auszubilden,
daß Wirbelstrom- und Hysterese-Verluste möglichst vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülle einen rechteckigen Querschnitt
hat und den runden oder ovalen Leiter aus den miteinander verseilten Adern so· umgibt, daß sich an
den vier Ecken zwischen der Hülle und dem Leiter freie Strömungsquerschnittc für das Kühlmittel ergeben
und der Zwischenraum zwischen den einzelnen Adern mit Kühlmittel ausgefüllt ist.
Bei dem vorliegenden Leiter werden nennenswerte Wirbelstrom- und Hystereseverluste vermieden und
ein großflächiger Kontakt mn dem Kühlmittel gewährleistet. Der Leiter ist außerdem leicht biegsam,
so daß er sich auch für Wicklungen mit kleinem Biegeradius verwenden läßt. Er zeichnet sich außerdem
durch eine hohe mechanische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Kräfte
aus, wie sie bei Leitern für supraleitende Wicklungen und Schaltstrccken notwendig ist.
Um das Supraleiter-Material gut auszunützen, ist senkrechte Leiteranordnung, einhalten
Bei einer Weiterbildung des Leiters gemäß der Erfindung werden demnach Supraleiteradern mit
kleinem Durchmesser mit einer gewissen Menge Metall in gut wärmeleitenden Kontakt gebracht, se
daß die Oberfläche der Ader gegenüber der Oberfläche der Aderseele vergrößert wird. Die Aderoberfläche
"" ^~:i "*:i A"m Kühlmittel
um aas aupraiciier-maicnai gui uubz.uuuu.wii, ■·■··. ^- ·
■■ -
es ferner bekannt, den Supraleiter voll zu stabilisieren. 60 aufeinanderfolgende
...... ... τ . · , ._.i__ ι- 1-:. \A„., Ι.,ηη Hip I ape
Isolierung wird am einfachsten durch eine ganz lockere Umspinnung mit isolierenden Fäden bewirkt,
z. B. wird Glasfaserzwirn von mindestens 50 μηι Durchmesser schraubenlinienförmig um die Ader
herumgewickelt, wobei die Steigungshöhe der Schraubenlinie mehrfach so groß wie die Zwirndicke ist.
Die Adern werden " °" **->·'*** rWspn
Dies geschieht durch die Verbindung des Supraleiters mit einem mehrfach größeren Querschnitt aus hochreinem
Kupfer oder Aluminium. Dies bewirkt, daß bei Flußsprüngen im Supraleiter die lokalen Verluste
klein bleiben, weil der Strom aus dem Supraleiter in einen ausreichend großen Querschnitt des Stabilisicrungsmetalls
übergehen kann, dessen Verluste durch das Kühlmittel dauernd abgeführt werden können?
M An ST gen aui einen isolieren helium-SSgen
Kern8 wickeln, % B. auf eine Schraubenfeder
aus einem Kunststoff-Faden. Zur guten Platz
ausnutzung ist es zweckmäßig, das rund > oder^ovalc
Seil in eine rechteckige Hülle so «nziuchheBen, daß
an den vier Ecken freie Strömungsquerschnitte ent tehen T?otzdem kann das Seil sich in ata Richtungen
abstützen. Die erfindungsgemaße Leiter
bauart hat zur Folge, daß der Innenraum der Hülle zu mindestens einem Viertel, vorzugsweise aber zu
mehr als der Hälfte vom Kühlmittel ausgefüllt wird. Trotzdem erhält man günstige effektive Stiomdichten.
Sie liegen auch bei Gleichstromwicklungen günstiger als bei voll stabilisierten Wicklungen der üblichen
Bauweise.
Die vakuumdichlcn Hüllen werden zweckmäßig über das fertige Seil stranggepreßt. Bei kürzeren Leilerlängen
kann das Seil auch in die Hülle eingezogen werden. Die Hülle kann aus Metall, Kunststoff oder
Glas usw. bestehen. Nimmt man Metall, so soll dieses bei der niedrigen Betriebstemperatur keine besonders
hohe Leitfähigkeit besitzen. Als cxtrudierbare Metalle eignen sich z. B. Aluminium geringer Reinheit,
Aluminium-Zink-Legierungen oder nicht supraleitende Blei-Legierungen. Stranggepreßte Kunststoffhüllen
können durch einen Überzug aus Metall vakuumdicht gemacht werden. Man kann z. B. einen zusätzlichen
dünnen Überzug aus einem Kunststoff aufpressen, der sich mit einem fest haftenden Nickelüberzug
durch stromlose Reduzierung versehen läßt, auf den dann auf galvanischem Wege ein weiterer
porenfreier Metallüberzug, z. B. Nickei oder Chrom, von einigen μΐη Dicke aufgebracht wird.
Wird das Sen mn cinei Metallhülle umgeben, so
ist es zweckmäßig, das Seil mit isolierenden Fäden locker zu umspinnen, so daß es einerseits von der
Hülle isoliert ist, das Helium jedoch aus dem freien Strömungsquerschnitt zwischen die Adern des Seiles
eindringen kann. Dies hat den Vorteil, daß die Hüllen außen für nebeneinandcrliegende Windungen nicht
isoliert zu werden brauchen. Zur Verhinderung großer Wirbelstromverluste in den aneinanderliegenden
Hüllen einer Wicklung genügen bereits die natürlichen Oxydschichten zwischen den einzelnen Windungen.
Die ganze Wicklung bildet einen gut wärmeleitenden Körper, der bei Gleichstromwicklungcn nur
an seiner Oberfläche gekühlt und auf die Betriebstemperatur gebracht werden muß. Das Kühlmittel im
Innern der Hülle braucht dann nicht zu zirkulieren und dient nur dazu, durch seine hohe spezifische
Wärmespeicherfähigkeit die bei Flußsprüngen und Feldänderungen entstehenden Wärmemengen aufzunehmen
und zu verhindern, daß dabei lokale Übererwärmungen auftreten, die zu einer Löschung der
Supraleitfähigkeit führer, könnten. Die ganze Wicklung wird innerhalb der Wärmeisolation von einem
Schirm aus wärmeleitendem Metall umgeben, der mittels von flüssigem oder überkritischem Helium
durchströmten Rohren auf der niedrigen Betriebstemperatur gehalten wird. Zur ersten Abkühlung kann
durch solche Rohre auch zunächst flüssiger Stickstoff geleitet werden, ohne daß das Innere der Leiterhüllen
durch einen Stoff verunreinigt wird, der beim Abkühlen auf 4,2° K fest wird und die Leiterhüllen
innen verstopfen könnte. Bei einer solchen Anordnung mit Kühlung der Wicklung von außen genügt
es, die Leiterhüllen an einem oder beiden Enden der Wicklung an eine Helium-Vorratsflasche anzuschließen.
Beim Abkühlen der zunächst gasförmigen Hüllenfüllung kann dann Helium nachströmen und immer
der gleiche Druck aufrechterhalten werden.
Befinden sich die Zuführungen zur Wicklung auf Zimmertemperatur, so verwendet man zweckmäßig
Heliumgasflaschen hohen Druckes, der dann durch Reduzierventile auf den Betriebsdruck innerhalb der
Lederhülle herabgesetzt wird. Ist der Betriebsdruck
unterkritisch, wird das Helium innerhalb der Hülle bei Abkühlung auf 4,2U K flüssig, ist er überkritisch.
z. B. also 3 ata, so bleibt das Helium bei hoher Dichte gasförmig, und es können sich keine Gasblasen bilden.
Verwendet man den erfindungsgemäßen Leiter für Wechselstrom oder sich häufig in seiner Stärke ändernden
Gleichstrom oder als magnetisch gesteuerte Schaltstrecke (Kryotron), muß man also mit nennenswerten
Verlusten im Betrieb rechnen, genügt es nicht. die von außen einströmende Wärme an der Oberfläche
der ganzen Wicklung durch einen gekühlten Schirm fernzuhalten. Es muß dann jeder Leiter im
Innern der Hülle dauernd gekühlt werden. In diesem Fall wird das Kühlmittel im Innern der Hülle laufend
durch frisch gekühltes ersetzt. Der Leiterhülle wird in geeigneten Abständen frisches Kühlmittel züge
führt, das dann durch die Leiterhülle strömt und nach einer gewissen Entfernung wieder ausströmen
kann. Liegen die Leiterhüllen auf Erdpotential, s<> ao kann die Kühlmittelzu- und -ableitung durch Metall
rohre innerhalb der Wärmeisolation erfolgen. Sinti metallische Leiterhüllen mit dem Leiterseil in elektrischem
Kontakt, so wird die wiederholte Kühlmittelzufuhr und -ableitung über Isolierrohre bzw
S5 Metallrohre mit isolierendem Zwischenstück vore
nommen. Dann muß auch die Leiterhülle jeder Ww, dung von den anderen Windungen elektrisch isolk-::
werden. Nachfolgend wird die Erfindung an Haiv der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Querschnitt eines Leiters für Gleichstrom. großer Stromstärke,
Fig. 2 Querschnitt durch eine Ader eines Leite"·- nach Fig. 1,
Fig. 3 Querschnitt durch eine Gleichstrom wicklung aus Leitern nach Fig. 1,
Fig. 4 schematische Darstellung einer Wickln■■■.:
nach F i g. 3 einschließlich der Kühleinrichtung.
Fig. 5 Querschnitt durch einen Leiter für ciu
Wechsel strom-Wicklung,
Fig. 6 Querschnitt durch eine Ader für einen ■
ter nach F i g. 5,
Fig. 7 Querschnitt durch einen Kryotron-Leiu ■
Fig. 8 ein Verbindungsstück für zwei Leiter na
Fig. 1 und 7,
Fig. 9 Querschnitt durch einen Leiter mit Mc'n:
fichscil.
Fig 1 zeigt den Querschnitt eines Leiters 1'iü
Gleichstrom von beispielsweise 10 000 A. Au! t-i"-.-wellenförmig
gefalteten und gelochten Kunststoffsie- ' sind supraleitende isolierte Adern 2 in mehreren 1 .;·--
gen gegensinnig verdrillt aufgewickelt. Durch eilockere Umspinnung 3 mit isolierenden Fäden isi d-■■■
Seil gegen eine äußere Hülle S isoliert. Die Hülle au; einer Aluminiumlegierung ist auf das fertige Sei
durch Strangpressen aufgebracht. An den vier Ecker
der Hülle bleiben freie Strömungsquerschnitte 4 füi
das Kühlmittel, das auch in den Kanälen des Steges 1
.t .strömen kann. Das Kühlmittel dringt durch dif
*' lockere Umspinnung 3 zwischen die einzelnen Aden
ein. Die Kühloberfläche für die Adern ist deshalt
groß.
F i g. 2 zeigt den Querschnitt einer Ader des Leiter1
nach Fi g. 1. 6 ist die supraleitende Seele. Sie besteh z. B. aus dem harten Supraleiter Niob-Titan. Dif
Seele ist von einem Mantel 7 aus hochreinem Kupfe umgeben, der auch einen so großen Querschnitt er
halten kann, daß eine Vollstabilisierung eintritt. Un hohe effektive Stromdichten zu erreichen, kann abc
der Querschnitt wesentlich verkleinert werden, ohne daß die Betriebssicherheit leidet. Tritt allerdings bei
einer so bemessenen Wicklung eine Löschung der Supraleitfähigkeit auf, so muß der Wicklungsslrom
schnell herabgesetzt werden, um zu verhindern, daß die gesamte magnetische Energie der Wicklung innerhalb
der Leiter in Warme umgesetzt wird. Um die einzelnen Adern gegeneinander zu isolieren, erhalten
sie eine lockere Umspinnung mit einem isolierenden Faden 8.
Fig. 3 zeigl den Querschnitt einer Wicklung, die
aus Leitern nach Fig. 1 aufgebaut ist und beispielsweise zur Erregung eines Turbogenerators dient. 10
ist eine Windung aus einem Leiter nach Fig. 1. Die Windungen sind ohne Isolation nebeneinander- und
übereinandergewickclt und stützen sieh gegenseitig
ab. Sie sind von einem Schirm 12 aus Kupfer umschlossen, der aber nicht vakuumdicht zu sein braucht
und zweckmäßig zur Veminderung von Wirbelstromverlustcn Längs- und Qucrschlilze besitzt. Ein Längsschlitz
ist mit 16 bezeichnet. Der Schirm 12 steht in wärmeleitender Verbindung mit einem Flachrohr 13,
das im Innern flüssiges oder überkritisches Helium führt. Schirm und Kühlrohr befinden sich auf Erdpotential.
Sie werden in einem Vakuumbehälter 14 durch Abstandsstücke 15 festgehalten.
Der Vakuumbehälter 14 besteht aus schlecht leitendem Metall, z. B. nicht rostendem Stahl, und liegt
nuf Erdpotcntial. Die Abstandsstücke 15 können aus druckfesten Keramikscheiben so aufgebaut sein, daß
zwischen den einzelnen Teilen immer nur einige Berührungspunkte vorhanden sind, so daß der Wärmeübergang
gering bleibt.
F i g. 4 zeigt schematisch eine Wicklung 21 aus Leitern nach Fig. 1 mit einem Schirm 22, Zuführungen
23 des Kühlmittels aus einem Rückkühler 24 sowie Stromzuführungen 25 zur Wicklung mit Drucknaschen
26 für gasförmiges Helium und Gleichstromklenimen
27. 28 ist der äußere Vakuumbehälter der Wiirmeisolation. Die Abstandsstückc zwischen Vakuumbchältcr
und Schirm sind nicht gezeichnet. Der Zwischenraum zwischen Schirm und Vakuumbehälter
wird zweckmäßig mit Superisolation, also reflektierenden Folien, ausgefüllt, so daß die Wärmccinstrah-
;;ιημ vermindert wird.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt durch einen Leiter,
-.'er auch für Wechselstrom geeignet ist. Das Seil besteht
aus Adern 31. die in mehreren gegensinnig verdrillten Lagen um einen Mittelleiler herumgelegt sind.
Das Seil befindet sich in einer stranggepreßten Kunststoffhülle 32. Der Aufbau der Ader 31 geht aus
Fig. 6 hervor. Diese enthält eine Vielzahl von supraleitenden
Seelen 41, die in ein Metall 42 eingebettet sind. Die Ader wird um ihre eigene Achse verdreht,
so daß die einzelnen Seelen schraubenlinienförmig um die Aderachse verlaufen. Die Isolation gegen die
Nachbaradern ist durch einen schraubenlinienförmig um die Ader gewickelten Isolierfaden 43 sichergestellt.
Die Steighöhe der Schraubenlinie ist mehrfach so groß wie die Fadendicke.
F i g. 7 zeigt den Querschnitt durch einen Leiter, der für ein Kryotron in Maschinen oder Schaltern
Verwendung finden kann. Das Seil besteht hier aus :wei Lagen von Adern 51, die gegensinnig verdrillt
nif eine Schraubenfeder 52 aus einem Kunststoff-Fa-Jen
aufgewickelt sind. Um das Seil liegt als Isolierung eine lockere Umspinnung 53, alles in einer Hülle 54.
Verwendet man für diese Metall, so soll es eine relativ schlechte Leitfähigkeit haben. Die Adern dieses Seiles
sind ähnlich aufgebaut wie bei Fig. 6, doch darf das Einbettungsmetall keinen wesentlich größeren
Querschnitt haben als die Summe der Querschnitte der supraleitenden Seelen. Die Seelen bestehen aus
einem weichen Supraleiter, z. B. Niob, oder aus einem harten Supraleiter, wie Blei-Wismut-Eutektikum mit
einer kritischen Feldstärke von etwa 13,8kG, also
unterhalb der Eisensättigung. Das Einbettungsmetall soll einen möglichst hohen spezifischen Widerstand
haben. Man wählt dafür z. B. Legierungen von Nickel mit Kupfer, Eisen oder Chrom. Die Adern werden
dadurch hergestellt, daß ein Block aus dem Einbcttungsmetall
mit Löchern versehen wird, in die die
•5 Supraleiterstäbe eingepaßt und eventuell eingelötet
werden. Das Ganze wird dann durch Hämmern, Walzen oder Ziehen auf einen so kleinen Querschnitt
heruntergearbeitet, daß die einzelnen Seelen nur noch wenige μηι dick sind. Bei Verwendung von weichen
ao Supraleitern ist es besonders wichtig, für die Seelen
möglichst geringe Dicke zu erreichen, weil dadurch die kritische Stromdichte jc und infolge des Weglängen-Effektes
der spezifische Widerstand « erhöht wird. Zur Herabsetzung der Spcrrvcrluste eines
*5 Kryotrons ist es wichtig, das Produkt /r · ρ möglichst
groß zu machen. Weil mit abnehmender Dicke der supraleitenden Seele die kritische Feldstärke zunimmt,
ist auch eine untere Grenze für die Dicke gegeben. Auch hier ist die Verdrehung der Ader um ihre
Längsachse zweckmäßig.
F i g. 8 zeigt den Längsschnitt durch ein Verbindungsstück zwischen einem Leiter nach F i g. 1 und
einem Leiter nach F i g. 7. Mit 61 ist der Leiter nach Fig. 1 bezeichnet und mit 62 der Leiter nach F i g. 7.
Um eine Verbindung herzustellen, wird bei beiden Leitern die Hülle eine Strecke von mehreren Zentimetern
entfernt, ebenso die Isolation zwischen den Adern. Dann werden die Adern 63 des Leiters 61 und
die Adern 64 des Leiters 62 ineinander gesteckt, mit einer Kupferhülse 65 umgeben, zusammengequetscht
und verlötet. An dieser Stelle also sind die Adern nicht voneinander isoliert und erhöhte Wirbelstromverluste
zu befürchten. Deshalb werden solche Verbindungen innerhalb einer Wicklung in ein Gebiet
kleiner Magnetfeldstärke gelegt. Die Hüllen der beiden Leiter 61 und 62 werden durch eine Hülle 66 miteinander
vakuumdicht verbunden. Die F i g. 8 zeigt auch die Zufuhr des Kühlmittels, die zweckmäßig
an solchen Verbindungsstücken erfolgt, um die hier entstehende Wärme sicher abzuführen. Ein Rohransatzstück
67 ist über ein federndes Metallzwischenstück 68 mit einem Keramikrohr 69 vakuumdicht verlötet,
dieses wieder auf die gleiche Weise mit einem Rohr 70. Dadurch wird zwischen das geerdete Zu-
fuhrrohr 70 und die Metallhülle 66 eine Isolierung
eingeschaltet, was in den Fällen von Bedeutung ist,
wo ein Kontakt zwischen Leiterseil und Leiterhülle vorhanden ist.
Die F i g. 9 zeigt einen Leiter mit Mehrfachseil,
der für Wechselstrom oder als Kryotron geeignet ist. Die einzelnen Adern 71 sind z. B. wie bei F i g. 6
aufgebaut. Sie bilden sechs einlagige Seile 72, die auf Schraubenfedern 73 aus Kunststoff gewickelt sind.
Gemeinsam liegen sie auf einer Schraubenfeder 74 aus
6S Kunststoff. Sie werden von einer Hülle 75 vakuumdicht
eingeschlossen. Hier ist der größere Teil d*s Innenraumes der Hülle für die Kühlmittelströmung
frei.
Man kann auch in Maschinen mit harten Supraleitern und Kryotron diese beiden Leiter in einer gemeinsamen
Hülle oder auch den harten Supraleiter im inneren Hohlraum eines Kryotrons gemäß F i g. 7
oder 9 unterbringen.
Claims (13)
1. Elektrischer Leiter mit einer vakuumdichten' Hülle, die flüssiges oder überkritisches Helium, als
Kühlmittel niedriger Temperatur enthält, und mit mehreren miteinander verseilten und voneinander
elektrisch getrennten Supraleiteradern, die in der Hülle angeordnet sind, für supraleitende
Wicklungen oder Schaltstrecken, dadurch gekennzeichnet,
daß die HuHe(S, 54) einen rechteckigen Querschnitt hat und den runden
oder ovalen Leiter aus den miteinander verseilten Adern (2, 31, 51, 63, 64, 71) so umgibt, daß sich
an den vier Ecken zwischen der Hülle und dem Leiter freie Strömungsquerschnitte (4) für das
Kühlmittel ergeben und der Zwischenraum zwischen den einzelnen Adern mit Kühlmittel ausgefüllt
ist.
2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ader des Seiles
aus einer oder mehreren supraleitenden Seelen (6, 41) und einem mit jeder Seele in gut wärmeleitendem
Kontakt stehenden Metall (7, 42) besteht.
3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ader mit isolierenden
Fäden (43) so locker umsponnen ist, daß das Kühlmittel mit dem größeren Teil der
Metalloberfläche direkte Berührung hat.
4. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kühlmittel mindestens ein Viertel des Innenraumes der Hülle einnimmt.
5. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülle aus einem Metall geringer Leitfähigkeit, z. B. aus unreinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
besteht.
6. Elektrischer Leiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Seil mit isolierenden
Fäden (53) locker umsponnen ist, so daß das Seil einerseits von der Hülle (54) isoliert ist, das
Kühlmittel jedoch aus dem freien Stömungsqucrschnitt leicht zwischen die Adern des Seiles eindringen
kann.
7. Elektrischer Leiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kompletten Leiter
ohne Isolation zwischen den Hüllen der einzelnen Windungen zu größeren Wicklungen oder Wicklungsteilen
gewickelt sind.
8. Elektrischer Leiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wicklungen
oder Wicklungsteile innerhalb einer Wärmeisolation in einem Schirm (12, 22) aus gut wärmeleitendem
Metall befinden, der mittels von flüssigem oder überkritischem Helium durchströmten Rohren
auf der niedrigen Betriebstemperatur gehalten wird.
9. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hülle (5, 54) aus einem stranggepreßten Kunststoff mit einem vakuumdichten Metallüberzug
besteht.
10. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
überkritisches Helium innerhalb der Hülle des Leiters dadurch aufrechterhalten wird, daß die
Enden des Leiters (21) an mit Heliumgas gefüllte Druckflaschen (26) angeschlossen sind.
11. Elektrischer Leiter nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder überkritische Helium der
Leiterhülle an mehreren Stellen der Leiterlänge zu- und wieder abgeführt wird und eine Kühlmittelströmung
innerhalb der Hülle aufrechterhalten wird.
12. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß das Seil von der Hülle nicht elektrisch isoliert ist, diese mit einer Isolierung umgeben
ist und die Zu- und Abführungen des Heliums über Isolierstrecken erfolgen.
13. Verbindung von zwei Leiterstücken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die einzelnen Adern der zu verbindenden Seile über eine Strecke von mehreren
Zentimetern Länge von der Hülle und ihren Isolierungen befreit, ineinandergeschoben, zusammengequetscht
und verlötet sind.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691908885 DE1908885C (de) | 1969-02-21 | Elektrischer Leiter mit mehreren verseilten Supraleiteradern für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken | |
FR6944075A FR2030901A5 (de) | 1969-02-21 | 1969-12-19 | |
CH198370A CH513535A (de) | 1969-02-21 | 1970-02-11 | Einrichtung mit elektrischem Supraleiter und mit Kühlanordnung |
US13123A US3639672A (en) | 1969-02-21 | 1970-02-20 | Electrical conductor |
GB1296968D GB1296968A (de) | 1969-02-21 | 1970-02-20 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691908885 DE1908885C (de) | 1969-02-21 | Elektrischer Leiter mit mehreren verseilten Supraleiteradern für supraleitende Wicklungen oder Schaltstrecken |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1908885A1 DE1908885A1 (de) | 1970-08-27 |
DE1908885B2 DE1908885B2 (de) | 1971-08-19 |
DE1908885C true DE1908885C (de) | 1973-05-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2908879A1 (de) * | 1979-02-09 | 1980-08-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | Supraleitendes kabel |
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---|---|---|---|---|
DE2908879A1 (de) * | 1979-02-09 | 1980-08-14 | Bbc Brown Boveri & Cie | Supraleitendes kabel |
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