DE4340046A1 - Supraleitendes Kabel - Google Patents
Supraleitendes KabelInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein supraleitendes Kabel für
Wechselströme gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Supraleitende Kabel für die Wechselströme gewinnen in ver
mehrtem Maße an Bedeutung, da hiermit eine verlustarme Über
tragung möglich ist. Es sind bereits supraleitende Kabel für
die Wechselstromanwendung bekannt, doch weisen sie einen kom
plexen Aufbau auf, der die Herstellung dieser Kabel sehr teuer
macht. Dieses ist ein wesentlicher Hinderungsgrund für den
großtechnischen Einsatz dieser Kabel. Bei den bekannten Kabeln
dieser Art sind die Phasenleiter aus metallischem supraleiten
dem Material gefertigt. Dieses erfordert getrennte Kühlungen
für jede Phase. Der Raum innerhalb der Phasenleiter dient
hierbei als Kanal für die Kühlflüssigkeit, wobei ausschlie
ßlich flüssiges Helium für die Kühlung benutzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein supraleitendes
Kabel für Wechselströme aufzuzeigen, dessen Aufbau kompakter,
materialsparender und dessen Kühlvorrichtung kleiner ist als
bei bekannten Kabeln dieser Art.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa
tentanspruches 1 gelöst.
Das supraleitende Kabel ist so ausgebildet, daß für die drei
Phasenleiter R, S und T nur ein gemeinsamer Rückleiter vor
gesehen ist. Zusätzlich sind die Phasenleiter, der Rückleiter
sowie die Kühlkanäle konzentrisch zueinander angeordnet. Durch
diese Maßnahmen erhält das supraleitende Kabel einen sehr kom
pakten Aufbau. Die Kühlung des Kabels erfolgt mit flüssigem
Stickstoff. Zwischen den Phasenleitern R, S und T sowie dem
Rückleiter und den Kühlkanälen ist jeweils eine elektrische
Isolation angeordnet. Diese ist aus Polyethylen oder Poly
propylen gefertigt. Das Kabel wird nach außen hin durch eine
Vakuumisolation begrenzt. Die Kühlflüssigkeit wird im Kern des
Kabels hin und in einem Ringkanal, der sich unmittelbar an die
Vakuumisolation anschließt, zurückgeleitet.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteran
sprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zei
chnung näher erläutert.
Die einzige zur Beschreibung gehörige Figur zeigt ein supra
leitendes Kabel 1 im Vertikalschnitt. Der Kern 2 des Kabels
wird durch einen Kanal 2 mit einem Durchmesser von 50 bis 200
mm gebildet, durch den Kühlflüssigkeit 2F geleitet wird. Ein
anderer Durchmesser kann ebenfalls gewählt werden. Bei dem
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für die Kühlung
flüssiger Stickstoff verwendet. Der Kanal 2 wird durch den
ersten Phasenleiter R begrenzt. Der Mantel des Kanals 2, der
gleichzeitig den Phasenleiter R bildet, ist deshalb mit einem
supraleitenden Material belegt. Vorzugsweise wird der Phasen
leiter R aus supraleitenden Bändern gebildet. Für die Herstel
lung der Bänder werden Hülsen aus Silber mit einem keramischen
Material gefüllt, das nach einer Wärmebehandlung supraleitende
Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise werden die Hülsen (hier
nicht dargestellt) mit pulverförmigem Wismutkuprat (BiSrCaCuO)
gefüllt. Anschließend werden die Hülsen zu flachen Bändern
(hier nicht dargestellt) gewalzt. Diese Bänder werden auf
einen Dorn (hier nicht dargestellt) gewickelt, wobei der R-
Leiter ausgebildet wird. Die Dicke des R-Leiters beträgt vor
zugsweise 0,1 bis 10 mm. Um den ersten Phasenleiter R wird
eine elektrische Isolation 3 angeordnet. Diese wird aus Poly
ethylen oder Polypropyhlen gefertigt. Hierfür werden um den
Phasenleiter R Bänder aus diesen Materialien gewickelt, bis
die Isolation 3 die gewünschte Dicke aufweist. Bei dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der
Isolation vorzugsweise 10 bis 50 mm. An die Isolation 3
schließt sich der zweite Phasenleiter S an. Dieser wird
wiederum durch Bänder aus supraleitendem Material gebildet.
Diese werden um die Isolation 3 gewickelt. Der Phasenleiter S
weist die gleiche Stärke wie der Phasenleiter R auf. An den
Phasenleiter S schließt sich eine weitere Isolation 4 an.
Diese ist in gleicher Weise und gleicher Stärke ausgebildet
wie die Isolation 3. Auf die Isolation 4 folgt der dritte Pha
senleiter T, der in gleicher Weise und in gleicher Stärke wie
die Phasenleiter R und S gefertigt ist. An den Phasenleiter T
schließt sich eine weitere Isolation 5 an, die in gleicher
Weise wie die Isolationen 3 und 4 ausgebildet ist. Die Dicke
der Isolation 5 hat jedoch nur etwa 60% von der Dicke der Iso
lationen 3 und 4. Nach außen wird die Isolation 5 durch den
Rückleiter 6 begrenzt. Dieser Rückleiter 6 hat bei symmetri
scher Last nur wenig Strom zu tragen, und kann daher aus einem
herkömmlichen leitenden Material, vorzugsweise aus Kupfer ge
fertigt werden. Seine Dicke beträgt bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel einige mm. Der Rückleiter 6 dient
gleichzeitig als Begrenzung für einen sich daran anschlie
ßenden ringförmigen Kühlkanal 7, durch den ebenfalls flüssiger
Stickstoff geleitet wird. Der Durchmesser des Kühlkanals 7 be
trägt vorzugsweise 150 bis 500 mm. Nach außen wird der Kühlka
nal 7 von einer Vakuumsuperisolation 8 begrenzt. Diese weist
eine innere Begrenzungsfläche 8I und eine äußere Begrenzungs
fläche 8A auf. Zwischen den beiden Begrenzungsflächen ist ein
Ringraum vorgesehen, der mit einer Superisolation ausgefüllt
und evakuiert ist. Als Isolationsmaterial können beispiels
weise mit Al bedampfte Kunststoffolien verwendet werden.
Claims (8)
1. Supraleitendes Kabel (1) für Wechselströme mit
Phasen- und Rückleitern (R, S, T, 6), Kühlkanälen (2, 7) und
einer nach außen begrenzenden Vakuumisolation (8), dadurch
gekennzeichnet, daß für alle drei Phasenleiter (R, S, T)
ein gemeinsamer Rückleiter (6) vorgesehen ist, und daß die
Leiter (R, S, T, 6) und die Kühlkanäle (2, 7) konzentrisch
zueinander angeordnet sind.
2. Supraleitendes Kabel nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Phasenleiter (R) den als Kühl
kanal (2) dienenden Kern des Kabels (1) begrenzt, daß zwi
schen dem ersten und dem zweiten Phasenleiter (R, S), dem
zweiten und dem dritten Phasenleiter (S, T) sowie dem drit
ten Phasenleiter (T) und dem Rückleiter (6) jeweils eine
elektrische Isolationsschicht (3, 4, 5) definierter Dicke
angeordnet ist, daß zwischen dem Rückleiter (6) und der
Vakuumsuperisolation (8) ein als Kühlkanal dienender Ring
kanal (7) vorgesehen ist, und daß die Phasenleiter (R, S,
T) aus einem supraleitenden Material gefertigt sind.
3. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Phasenleiter (R,
S, T) aus supraleitenden Bändern hergestellt ist, und daß
die Bänder aus flachgewalzten Hülsen bestehen, die aus einem
Sauerstoff durchlässigen Metall gefertigt sind, und in die
ein keramisches supraleitendes Material gefüllt ist.
4. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenleiter (R, S
und T) aus Bändern hergestellt sind, die aus Hülsen aus
Silber gefertigt sind, in die Wismutkuprat (BiSrGaCuO₃) ge
füllt ist.
5. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kühlung der
supraleitenden Phasenleiter (R, S, T) flüssiger Stickstoff
durch die Kanäle (2 und 7) leitbar ist.
6. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückleiter (6) aus
Kupfer gefertigt ist.
7. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten
(3, 4, 5) zwischen den Phasenleitern (R, S und T) aus Poly
ethylen oder Polypropylen gefertigt sind.
8. Supraleitendes Kabel nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumsuperisolation
aus Kunststoffolien gefertigt ist, die mit Aluminium be
dampft sind.
Priority Applications (1)
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DE4340046A DE4340046C2 (de) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Supraleitendes Kabel |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=6503335
Family Applications (1)
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DE4340046A Expired - Fee Related DE4340046C2 (de) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | Supraleitendes Kabel |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: ABB PATENT GMBH, 68526 LADENBURG, DE |
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