ES2374547T3 - Cable superconductor. - Google Patents

Abstract

Cable superconductor, compuesto de un alma de cable (1) superconductora y un criostato (2) que aloja el alma de cable (1) superconductora, estando el alma de cable (1) compuesta de un conductor superconductor (3), un aislamiento (4) que envuelve el conductor superconductor (3) y un blindaje (5) que envuelve el aislamiento (4), caracterizado porque sobre un elemento central (3a) del material conductor normal, realizado como conductor cableado o tubo, se encuentra aplicada una capa (3b) de un material dieléctrico o semiconductor, porque sobre la capa (3b) de un material dieléctrico o semiconductor se encuentra aplicada en forma helicoidal una capa (3c) de al menos un hilo o una cinta de material superconductor y porque el elemento central (3a) y la capa (3c) están conectados eléctricamente entre sí en los extremos del alma de cable (1).

Description

Cable superconductor

La invenci6n se refiere a un cable superconductor segun el preambulo de la reivindicaci6n 1.

Por el documento WO 00/39813 se conoce un cable superconductor que se compone de un sustrato tubular sobre el 5 que se encuentra arrollada una primera capa de cintas superconductoras.

La primera capa esta envuelta en un dielectrico sobre el cual se encuentra arrollada una segunda capa de cintas superconductoras.

Las cintas superconductoras se encuentran dentro de una capa metalica.

En este cable superconductor sirve la primera capa como conductor de ida y la segunda capa como conductor de 10 vuelta. Los conductores de ida y de vuelta se extienden coaxiales el uno con el otro.

Sobre la segunda capa se encuentra otra capa de cintas de cobre que sirven como estabilizaci6n para el caso de fallar el enfriamiento del cable o que se produzca un cortocircuito. Las cintas de cobre se encuentran en contacto directo con la capa metalica, en la cual se encuentra el material superconductor.

Una pluralidad de conductores estructurados de esta forma se encuentra en un criostato, que aisla los 15 superconductores de la incidencia de calor exterior.

La desventaja en esta construcci6n de conductores consiste en que se producen perdidas en el cable debido al contacto directo del conductor de material superconductor con el conductor de material conductor normal y a un cableado no 6ptimo de las diferentes capas.

La presente invenci6n tiene el objetivo de poner a disposici6n un conductor para un cable superconductor, que

20 garantiza que en operaci6n normal la corriente fluye, principalmente, en el material superconductor y que la corriente que fluye en el material conductor normal se reduce en la mayor parte. Por otro lado, el conductor de material conductor normal debe estar en condiciones de conducir toda la corriente en caso de un cortocircuito o en el caso de superar la temperatura de transici6n.

Dicho objetivo es conseguido por medio de la caracteristicas detalladas en la parte caracterizante de la 25 reivindicaci6n 1.

Mediante la invenci6n se consigue que, respetando las resistencias inductivas y resistivas, se obtenga en el cable una distribuci6n de corriente ventajosa, de modo que en operaci6n normal la corriente fluye, principalmente, en el material superconductor y, en caso de multicapas del material superconductor se distribuye, 6ptimamente, entre las capas, mientras que en caso de cortocircuito la corriente es soportada, principalmente, por las capas de material

30 conductor normal.

La invenci6n se explica con mas detalle mediante los ejemplos de realizaci6n mostrados esquematicamente en las figuras 1 y 2.

La figura 1 muestra un cable superconductor compuesto de un alma de cable superconductora 1 y un criostato 2 en el cual esta dispuesta el alma de cable 1. El alma de cable 1 presenta un conductor superconductor 3, una capa

35 aislante 4 y un blindaje 5.

La estructura del conductor superconductor 3 y el blindaje 5 se explica en mayor detalle mediante la figura 2.

La capa aislante 4 se compone de una pluralidad de capas de material aislante cintiforme, preferentemente de papel

o de papel laminado con polipropileno (PPLP).

El criostato 2 se compone de dos tubos metalicos 2a, 2b corrugados dispuestos concentricamente el uno con el otro,

40 preferentemente de acero inoxidable, distanciados uno de otro por medio de un distanciador no mostrado en detalle. El intersticio anular que se encuentra entre el alma de cable 1 y el tubo corrugado interior 2a y el que se encuentra entre los tubos corrugados 2a y 2b sirven para el transporte del agente refrigerante.

En el tubo corrugado exterior 2b se encuentra, ademas, una camisa de material sintetico extruido 6.

Tres cables superconductores del mismo tipo forman un sistema de transmisi6n de corriente.

45 La figura 2 muestra una secci6n lateral a traves del alma de cable 1.

El conductor 3 del alma de cable 1 se compone de un elemento central 3a conformado como un tubo o tambien, como se muestra en la figura, como un conductor compuesto de una pluralidad de hilos de cobre cableados entre si. Con particular ventaja, el elemento central se compone de una o mas capas de hilos conductores normales cableados.

Sobre el elemento central 3a se encuentra una capa 3b de un material dielectrico o semiconductor. La capa 3b se compone de multiples capas de papel o papel carb6n.

Sobre la capa 3b se encuentra al menos una capa 3c de hilos o cintas superconductores cableados yuxtapuestos sobre la capa 3b. El paso de cableado de los hilos o las cintas superconductores de la capa 3c es mayor que 3D1, 5 siendo D1eldiametro exterior de la capa 3b.

En los extremos del conductor 3, el elemento central 3a con la capa 3c de material superconductor esta conectado, en cada caso, con una pieza de conexi6n 7. Las piezas de conexi6n 7 estan realizadas, preferentemente, como anillos de cobre que estan soldados tanto con el elemento central 3a como con los hilos o las cintas de la capa 3c.

Sobre la capa 3c se encuentra la capa aislante 4 que se compone de una pluralidad de capas individuales de cintas 10 de papel revestido de polipropileno.

Sobre la capa aislante 4 se encuentra el blindaje 5 que se compone de una primera capa 5a de material superconductor. La capa 5a esta construida semejante a la capa 3c del conductor 3. El paso de cableado de los hilos o las cintas de la capa 5a es mayor que 3D2, siendo D2 el diametro exterior de la capa aislante 4.

Sobre la capa 5a se encuentra una capa 5b estructurada como la capa 3b del conductor 3.

15 Sobre la capa 5b se encuentra una capa 5c de material conductor normal. La capa 5c se componen, ventajosamente, de al menos una cinta de cobre enrollada, firmemente, sobre la capa 5b. En los extremos del blindaje 5, las capas 5a y 5c estan conectadas entre si mediante elementos de conexi6n 8. Al igual que los elementos de conexi6n 7, los elementos de conexi6n 8 estan realizados, preferentemente, como anillos de cobre soldados con las capas 5a y 5c.

20 Con particular ventaja, para las capas superconductores 3c y 5a se usan hilos cintiformes sobre cuyas superficies o en cuyo interior se encuentra el material superconductor. El material superconductor es una ceramica, preferentemente sobre la base de una mezcla de 6xidos de cobre, bario e itrio (YBCO), bismuto, plomo, estroncio, calcio, cobre, talio y mercurio (BSCCO) o mezclas similares.

El paso de cableado de la cinta o las cintas de la capa 5c es mayor que 3D2, siendo D2 el diametro exterior de la 25 capa aislante 4.

Claims (14)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Cable superconductor, compuesto de un alma de cable (1) superconductora y un criostato (2) que aloja el alma de cable (1) superconductora, estando el alma de cable (1) compuesta de un conductor superconductor (3), un aislamiento (4) que envuelve el conductor superconductor (3) y un blindaje (5) que envuelve el aislamiento (4), caracterizado porque sobre un elemento central (3a) del material conductor normal, realizado como conductor cableado o tubo, se encuentra aplicada una capa (3b) de un material dielectrico o semiconductor, porque sobre la capa (3b) de un material dielectrico o semiconductor se encuentra aplicada en forma helicoidal una capa (3c) de al menos un hilo o una cinta de material superconductor y porque el elemento central (3a) y la capa (3c) estan conectados electricamente entre si en los extremos del alma de cable (1).

2. 2.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque la capa (3b) es una capa de un material sintetico termoplastico o papel aplicada sobre el elemento central (3a).

3. 3.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 2, caracterizado porque la capa (3b) se compone de al menos una capa de material cintiforme aplicada en forma helicoidal sobre el conductor.

4. 4.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 2 o 3, caracterizado porque la capa (3b) se compone de una

   o mas capas de cinta de papel laminada con polipropileno.

5. 5.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque la capa (3b) se compone de una o mas capas de papel carb6n.

6. 6.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque la capa (3b) es aire y entre el elemento central (3a) y la capa (3c) de material superconductor estan dispuestos uno o mas distanciadores de material dielectrico.

7. 7.

   Cable superconductor segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la conexi6n electrica prevista en cada extremo del alma de cable (1) se ha realizado mediante al menos un anillo (7) de cobre previsto entre el elemento central (3a) y la capa (3c) y puesto en contacto electroconductor con el elemento central (3a) y la capa (3c).

8. 8.

   Cable superconductor segun la reivindicaci6n 7, caracterizado porque cada anillo (7) esta conectado mediante una uni6n soldada tanto con el elemento central (3a) como con la capa (3c) de material superconductor.

9. 9.

   Cable superconductor segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el blindaje (5) se compone, aplicada sobre la capa aisladora (4), de una primera capa (5a) de hilos o cintas superconductores colocada en forma helicoidal sobre la capa aisladora (4), una segunda capa (5c) de al menos un hilo o una cinta de material conductor normal y una capa (5b) de un dielectrico o de un material semiconductor que se encuentra entre la primera capa (5a) y la segunda capa (5c), y porque la primera capa (5a) y la segunda capa (5c) estan conectados electricamente entre si en los extremos del blindaje (5).

10. 10.

    Cable superconductor segun la reivindicaci6n 9, caracterizado porque la conexi6n electrica se ha realizado por al menos un anillo (8) de cobre dispuesto entre las dos capas (5a, 5c) y en contacto electroconductor con ambas capas (5a, 5c).

11. 11.

    Cable superconductor segun la reivindicaci6n 10, caracterizado porque cada anillo (8) esta conectado mediante una uni6n soldada tanto con la capa (5a) de material superconductor como con la capa (5c) de material conductor normal.

12. 12.

    Cable superconductor segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el al menos un hilo o la al menos una cinta de la primera capa (3c) de material superconductor esta aplicado sobre la capa (3b) de material dielectrico o semiconductor con un paso de cableado que es mayor que 3D1, siendo D1 el diametro exterior de la capa (3b).

13. 13.

    Cable superconductor segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el al menos un hilo o la al menos una cinta de la primera capa (5a) del blindaje (5) esta aplicado sobre el aislamiento (4) con un paso de cableado que es mayor que 3D2, siendo D2 el diametro exterior del aislamiento (4).

14. 14.

    Cable superconductor segun una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque al operar el cable superconductor con corriente alterna los pasos de cableado de las capas (3c, 5a) superconductoras y capas (3a, 5c) conductoras normales respectivas son escogidos, respetando las componentes de resistencia inductiva y resistiva, de modo que en operaci6n normal resulte una distribuci6n de corriente en la que la corriente fluye, principalmente, en las capas (3c, 5a) superconductoras y en el caso de operaci6n de corriente de cortocircuito resulte una distribuci6n de corriente en la que la corriente fluye, principalmente, en las capas (3a, 5c) de material conductor normal.