DE1665940C3

DE1665940C3 - Stromzu- bzw. Stromabführung für elektrische Einrichtungen mit mehreren elektrisch parallel geschaltet zu betreibenden Supraleitern

Info

Publication number: DE1665940C3
Application number: DE1665940A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 8521 Tennenlohe Kafka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-04-29
Filing date: 1967-04-29
Publication date: 1975-07-03
Also published as: DE1665940A1; AT276532B; SE330922B; GB1217761A; US3522361A; DE1665940B2; FR1560967A

Description

betreibenden Supraleitern zu gewährleisien und gleichzeitig die in der Stromzu- bzw. Stromabführung auftretenden Verluste möglichst gering zu halten.

Die Stromzu- bzw. Stromabführung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß das Ende jedes einzelnen Supraleiters mit je einem elektrisch normalleitenden Leiter verbunden Li, daß die normalleitenden Leiter von der Verbindungsstelle bis zu einer auf höherer Temperatur befindlichen Stelle elektrisch getrennt voneinander geführt Und don mit dem einen Ende eines normalleitenden Leiters größeren Querschnitts elektrisch verbunden sind, dessen anderes Ende sich auf noch höherer Temperatur befindet, und daß jeder der elektrisch getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter den gleichen elektrischen Widerstand besitzt und dieser Widerstand groß gegenüber dem Übergangswiderstand an der Verbindungsstelle mit dem Supraleiter und groß gegenüber sonstigen ge₆ebenenfalls in der supraleitenden Einrichtung entlang des Supraleiters auftretenden Übergangswiderständen ist.

Die elektrisch getrennt voneinander geführter., elektrisch normalleitenden Leiter haben die Funktion von Vorschaltwiderständen vor den einzelnen Supraleitern, gegenüber denen die entlang der einzelnen Supraleiter auftretenden Übergangswiderstände vernachlässigbar klein sind und die daher die Stromverteilung in den Supraleitern bestimmen. Da die Widerstände der elektrisch getrennt geführten normalleitenden Leiter untereinander gleich iind, stellt sich in allen Supraleitern der gleiche Strom ein. Gleichzeitig dienen die elektrisch getrennt voneinander geführten Leiter als Stromzu- bzw. Stromabführungen für die Supraleiter, so daß getrennte Vorschaltwiderstände, die zusätzliche Verluste verursachen würden, vermieden sind.

Unter gleichen elektrischen Widerständen sind gleiche Widerstände im technischen Sinne zu verstehen. Unterschiede von wenigen Prozent werden oft aus technischen Gründen nicht vermeidbar sein.

Eine besonders gute Gleichverteilung des elektrischen Stromes auf die einzelnen Supraleiter kann erreicht werden, wenn der elektrische Widerstand jedes der elektrisch getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter wenigstens das zehnfache des größten der entlang der einzelnen Supraleiter auftretenden Gesamtwiderstände beträgt. Unter Gesamtwiderstand ist dabei die Summe aller entlang eines Supraleiters auftretenden Widerstände zu verstehen.

Bei einer wegen ihrer Einfachheit besonders vorteilhaften Stromzu- bzw. Stromabführung gemäß der Erfindung besitzen die getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt, bestehen aus dem gleichen Material und weisen im Betriebszustand zwischen den Verbindungsstellen mit dem Supraleiter und dem normalleitenden Leiter größeren Querschnitts die gleiche Temperaturverteilung auf. Die gleiche Temperaturverteilung ist bei dieser Ausführungsform von Bedeutung, da der spezifische Widerstand des Materials der normalleitenden Leiter, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, von der Temperatur abhängt.

Eine gleiche Temperaturverteilung entlang der einzelnen, elektrisch getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter kann bei dieser Ausführungsform vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die elektrisch getrennt voneinander geführten normal leitenden Leiter an der Verbindungsstelle mit der Supraleitern und entlang eines daran anschließender jeweils gleich langen Leiterabschnittes von einenr flüssigen Kühlmittel niedriger Temperatur umgeber sind, daß die Leiter vom Ende dieses Leiterabschnitt; bis zur Verbindungsstelle mit dem normalleitender Leiter größeren Querschnittes in Isoliermaterial eingebettet sind und daß diese Verbindungsstelle durch

ίο ein Kühlmittel höherer Temperatur gekühlt ist Durch die Flüssigkeitskühlung am einen Ende dei noimalleitenden Leiter und die Kühlung an der Verbindungsstelle mit dem normalleitenden Leiter größeren Querschnittes sind an beiden Enden der als Vorschaltwiderstände dienenden normalleitenden Leiter feste Temperaturen vorgegeben. Durch das Isolationsmaterial zwischen beiden Kühlstellen, das die getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter eng umschließen soll, wird das Eindringen

ao von Kühlmittel entlang der Leiter verhindert. Zwischen den beiden Kühlstellen an den Leiterenden stellt sich dann auf Grund der Wärmeleitung eine für alle Leiter gleiche Temperaturverteilung ein. Der von dem flüssigen Kühlmittel umgebene Leiterabschnitt wird vorteilhaft so lang gewählt, daß die Bildung einer Kühlmitteldampfhaut an der Leiteroberfläche beim Betrieb der Einrichtung vermieden wird. Eine Kühlmitteldampfhaut an der Leiteroberfläche kann nämlich zu einer Verringerung der Wärmeabfuhr und damit zu lokalen Erwärmungen der Leiter führen, durch welche die gleichmäßige Temperaturverteilung unter Umständen gestört werden kann. Ferner können die Leiter zur Verhinderung einer Dampfhautbildung Kühlfahnen erhalten.

Zur Herabsetzung der zur Kühlung der Stromzu- bzw. Stromabführung erforderlichen Kühlleistung kann es vorteilhaft sein, an einer Stelle des in Isoliermaterial eingebetteten Teiles der getrennt voneinander geführten normalleitenden Leiter eine zusätzliche Kühlstelle vorzusehen. Als Kühlmittel wird man dabei ein Kühlmittel verwenden, dessen Temperatur zwischen den Temperaturen der an den Enden der normalleitenden Leiter verwendeten Kühlmittel liegt.

Zur Herabsetzung der erforderlichen Kühlleistung ist es ferner vorteilhaft, die Stromzu- bzw. Stromabführung derart auszubilden, daß sich an das auf der höheren Temperatur befindliche Ende des normalleitenden Leiters größeren Querschnittes weitere stufenweise gekühlte normalleitende Leiterabschnitte anschließen.

An Hand zweier Figuren und eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung noch näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt schematisch im Schnitt ein Ausführungsbeispie! einer erfindungsgemäß ausgebildeten Stromzuführung für ein supraleitendes Kabel;

F i g. 2 zeigt schematisch im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stromzuführung für ein supraleitendes Kabel.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Stromzuführung sind die Enden jedes einzelnen der Supraleiter 1 des supraleitenden Kabels mit je einem elektrisch normalleitenden Leiter 2 verbunden. Zur Herabsetzung des Übergangswiderstandes sind die Enden der Supraleiter ganz in das normalleitende Material eingebettet. Die Verbindungsstellen zwischen Supraleitern und Normalleitern befinden sich in e.'tnpr Kühl.

kammer 3, die beispielsweise mit flüssigem Helium leiter 1 sowie groß gegenüber den anderen entlang gefüllt werden kann, das eine Temperatur von etwa der Supraleiter auftretenden Widerständen sind. Die 4,2" K besitzt, die unterhalb der Sprungtemperatur Länge/₀ der in der Kühlkammer 3 befindlichen Abder Supraleiter 1 liegt. Die normalleitenden Leiter 2 schnitte der Leiter 2 ist so lang gewählt, daß bei der sind von der Verbindungsstelle mit den Supraleitern 5 Kühlung der Leiter 2 die Bildung einer Kühlmittelbis zu der auf einer höheren Temperatur befind- dampfhaut an der Leiteroberfläche vermieden wird, liehen Stelle 4 elektrisch getrennt voneinander ge- Ferner können die Länge / und der Querschnitt Q führt und dort mit dem einen Ende des normal- der zwischen zwei Kühlstellcn befindlichen normalleitenden Leiters 5 elektrisch verbunden, der einen leitenden Leiterabschnitte etwa im Verhältnis
größeren Querschnitt besitzt. Der normalleitende io

Leiter 5 kann beispielsweise aus massivem, Vorzugs- ] \J2k_m-AT
weise hochreinem Aluminium bestehen, in das die I/
ebenfalls aus Aluminium bestehenden Leiter 2 ein- " » ' ' I'm
gelötet sind. An der Verbindungsstelle mit den Leitern 2 ist der Leiter 5 mit Hilfe eines Kühlblockes 6 15 gewählt sein, wobei k_m die mittlere Wärmeleilfähigkühlbar, der mit Kühlkanälen 7 versehen ist. Durch keil und y_m den mittleren spezifischen Widerstand diese Kühlkanäle kann beispielsweise gasförmiges des normalleitenden Materials im gegebenen Tem-Helium mit einer Temperatur von 20° K geleitet peraturbereich, A T die Temperaturdifferenz zwischen werden. Das andere Ende des Leiters 5 ist mit einem den Kühlslellen und /² den im Betriebszustand durch v/eiteren, beispielsweise ebenfalls aus Aluminium ao den Leiterabschnitt fließenden elektrischen Strom bestehenden Leiter 8 verbunden. An der Verbin- bedeutet. Wie in einem Artikel von McFee in der dungssteile ist ein beispielsweise ring- bzw. spiral- Zeitschrift »Review of Scientific Instruments«, förmiger Kühlkanal 9 vorgesehen, durch den bei- Band 30, 1959, S. 98 bis 102, im einzelnen bespielswcise flüssiger Stickstoff mit einer Temperatur schrieben ist, erreicht bei einer solchen Wahl des von etwa 77° K geleitet werden kann, der inner- »5 Verhältnisses von Leiterlänge zu Leiterquerschnitt halb des Kühlkanals verdampft. Als weitere Kühl- die am kälteren Ende des Leiterabschnittes ausstufe ist ein Wasserkanal 10 vorgesehen. tretende Wärme ihr Minimum. Am wärmeren Ende

Jeweils gleich lange Leiterabschnitte der normal- des Leiterabschnittes strömt dabei keine Wärme in leitenden Leiter 2 befinden sich im Anschluß an die den Leiter ein, und die am kühleren Leiterende ausVerbindungsstelle mit den Supraleitern 1 in der 30 tretende Wärme stammt von den ohmschcn Ver-Kühlkammcr 3 und sind beim Betrieb des Kabels lustcn innerhalb des Lehrabschnittes. Der Quermit flüssigem Helium umgeben. Vom Ende dieses schnitt der einzelnen Leiterabschnitte wird vortcil-Leiterabschnittes bis zur Verbindungsstelle 4 mit haft so gewählt, daß sich eine günstige Konstruktion dem normalleitenden Leiter 5 sind die Leiter 2 in ergibt und die Leitcroberfläche an den Kühlstellcn Isoliermaterial 11 eingebettet. Als Isoliermaterial ist 35 ^zur Abführung der im jeweiligen Leiterabschnitt ein Material verwendet, das die zwischen dem Ka- entstandenen Verlustwärme ausreicht,
bei und dem Erdpotential auftretenden Spannungen Die Längen der zwischen den einzelnen Kühlaushält. Beispielsweise können als Isoliermaterial stellen befindlichen Leiterabschnitte sind in F i g. 1 Polyäthylen oder ein geeignetes Gießharz oder die mit /,, L₂ und /_s bezeichnet.

unter den Handelsnamen Teflon oder Nylon bekann- 4° Als Äusführungsbeispiel soll eine Stromeinführung ten Kunststoffe verwendet werden. Die Wand 12 der für ein spezielles supraleitendes Kabel, die im \ve-Kühlkammer 3 und die Umhüllung 13 der normal- sentlichcn gemäß F i g. 1 ausgebildet ist, noch geleitenden Leiter 5 und 8 bestehen ebenfalls aus Iso- nauer beschrieben werden. Das 100 km lange Kabel liermatcrial. Das flüssige Helium wird durch das besteht aus 127 elektrisch parallel geschaltet zu beRohr 14 in die Kühlkammer 3 eingeleitet; durch das 45 treibenden Drähten aus der supraleitenden Legiekonzentrisch dazu angeordnete Rohr 15 kann der rung Niob — 33 Atomprozent Zirkon. Die einzelnen Heliumdampf aus der Kühlkammer entweichen. Zur Drähte haben einen Durchmesser von 0,25 mm. Die Zu- und Ableitung des gasförmigen Heliums dienen 127 einzelnen Supraleiter sollen jeweils aus Stücken die Rohre 16 und 17, zur Zuführung des flüssigen von je 10 km Länge zusammengesetzt werden. Der Stickstoffs das Rohr 18. Durch das Rohr 19 kann 50 Übergangswiderstand an jeder Verbindungsstelle beder im Kühlkanal 9 verdampfte gasförmige Stick- trägt bei geeigneter Verbindung höchstens etwa stoff entweichen. Das Rohr 20 dient zur Zuführung 10" Ohm. In der erfindungsgemäßen Stromzufühvon Kühlwasser zum Kühlkanal 10. Die Rohre 14 rung wird jeder der 127 Supraleiter 1 mit einem bis 20 bestehen ebenfalls aus Isoliermaterial. Der drahtförmigen normalleitenden Leiter 2 aus Aluauf der Temperatur des flüssigen Stickstoffs und auf 55 minium mit einer Reinheit von etwa 99,99 ⁰Z₀ und niedrigeren Temperaturen befindliche Teil der Strom- einem Durchmesser d von etwa 1,28 mm verbunden, einführung ist von einem Vakuummanlel 21 um- Der Übergangswiderstand an dieser Verbindungsgeben. Innerhalb des Vakuummantels befindet sich stelle beträgt ebenfalls höchstens etwa 10 ⁹ Ohm. ein Strahlungsschutzmantel 22, der beispielsweise Entlang eines einzelnen Supraleiters 1 tritt daher auf aus Aluminium- oder Kupferblech bestehen kann. 60 der Gesamtlänge des Kabels ein Gesamtwiderstand Ferner sind innerhalb des Vakuummantels verschie- von höchstens etwa 10~⁸Ohm auf. Der Widerstand dene Lagen aus geknitterter, aluminiumbeschichteter eines Leiters 2 soll also groß gegenüber 10 ^s Ohm Polyäthylenterephthalatfolie 23 vorgesehen, die un- sein, um eine gleichmäßige Stromverteilung in den ter dem Namen »Superisolation« bekannt ist. Supraleitern 1 zu gewährleisten. Der Nennstrom /

Die normalleitenden Leiter 2 sind so ausgebildet, 65 des Kabels beträgt 2 · 10¹ Ampere,
daß ihre elektrischen Widerstände untereinander Die Leiter 2 werden 45 cm lang gewählt. Dabei gleich und groß gegenüber dem Obergangswidcr- hat der in der Kühlkammer 3 hcfinilüche Leiterstand an der Verbindungsstelle mit dem Supra- abschnitt die I-änge /„ 4 cm und der in das Iso-

liermaterial eingebettete Leiterabschnitl die Länge I₁ - 41 cm.

Der Querschnitt eines Leiters 2 beträgt etwa 1,28 mm². Bei einem spezifischen Widerstand ^₀ von etwa 6 · 10-^fl Ohm · cm für den auf der Temperatur des flüssigen Heliums befindlichen Leiterabschnitt der Länge /_n und einem mittleren spezifischen Widerstand i>_m von etwa 7 · 10~⁹ Ohm · cm für den Leitcrabschnitt der Länge /, beträgt dann der elektrische Widerstand jedes Leiters 2 etwa 2,4 · 1O^-5 Ohm, ist tlso wesentlich größer als 10-⁸Ohm. Diese Bemessung der Leiter 2 entspricht gleichzeitig dem obenerwähnten vorteilhaften Verhältnis zwischen Leiterlänge und Leiterquerschnitt sowie der Forderung, daß I_n so groß sein soll, daß an der Oberfläche der von flüssigem Helium umgebenen Leiterabschnitte keine Heliumdampfhaut gebildet wird.

Bei Kühlung mit flüssigem Helium von 4,2° K bzw. gasförmigem Helium von 20'' K beträgt nämlich die Temperaturdifferenz zwischen den Kühl- »0 stellen des von Isoliermaterial umschlossenen Leiterabschnittes der Länge/, ΛΤ =15,8° K. Die mittlere Wärmeleitfähigkeit dieses Leitcrabschnittes k_m beträgt etwa 55 W/cm "K. Setzt man nun in die Gleichung »5

Ik_n-AT

die genannten Werte für /, k_m, i>_m und Λ T ein und setzt ferner, da sich der Strom / auf alle 127 Leiter verteilt, Q = 127 · 1,28 mm² = 1,63 cm², so erhält man gerade /, = 41 cm.

Auf Grund der in den 127 Leiterabschnitten der Länge /, auftretenden ohmschen Verluste entsteht am kühleren Ende dieser Leiterabschnitle ein Wärmestrom

-^p, ■-■ /-'»»/,ß-¹ = 70 W.

Dieser Wärmestrom und die durch die ohmschen Verluste

in den 127 Leiterabschnitten der Länge/₀ selbst entstehende Wärme muß entlang der Leiterabschnitte der Länge Z₀ an das flüssige Helium abgegeben werden, damit keine Erwärmung der Supraleiter eintritt. Um an der Oberfläche der Leiter 2 die Bildung einer Heliumdampfhaut zu vermeiden, soll der Wärmestrom durch die Oberfläche der im flüssigen Helium befindlichen Leiterabschnitte kleiner als 0,4 W/cm* sein. Es gilt also die Bedingung

P₀ + P₁

127 -I₀-Cl-:τ

< 0,4 W cm².

55

Daraus erhält man die weitere Bedingung, daß I₀ größer als 3,7 cm sein muß. Für /₀ = 4 cm ist somit diese Bedingung erfüllt. Die ohmschen Verluste in den 127 Leiterabschnitten dieser Länge betragen 6 W, so daß insgesamt eine Verlustleistung von insgesamt 76 W durch das flüssige Helium abgeführt werden muß. Dies ist mit einer Kühlmaschine möglich, die zwischen die Leitungen 14 und 15 geschallet wird.

Der Leiter 5, mit dem die Aluminiumdrähte 2 verbunden sind, besteht ebenfalls aus Aluminium einer Reinheit von etwa 99,99° 0. Er wird an seinem kälteren Ende mit gasförmigem Heiium von 20° K und an seinem wärmeren Ende mit flüssigem Stickstoff von 77° K gekühlt. Δ Τ beträgt somit entlang der Strecke I₂ 57° K. Der mittlere spezifische elektrische Widerstand beträgt etwa 0,9 · 10~⁷ Ohm ■ cm, die mittlere Wärmeleitfähigkeit etwa 24 W/cm ° K. Wählt man für den Leiter 5 den aus konstruktiven Gründen günstigen Querschnitt von 5 cm², so erhält man aus der bereits genannten Beziehung für l/Q als besonders günstige Länge für den Leiter 5 I₂ = 44 cm. Die ohmschen Verluste im Leiter 5 führen zu einem Wärmestrom von 320 W am kühleren Ende, der im Kühlblock 6 an das gasförmige Helium abgegeben wird.

Der anschließende Leiterabschnitt 8 mit der Länge I₃ besieht wiederum aus Aluminium einer Reinheit von 99,99%. Das kühlere Ende befindet sich auf der Temperatur des flüssigen Stickstoffs von 77° K, das wärmere Ende auf der Temperatur des Kühlwassers von 300⁰K. ΔΤ ist also 223° K. Bei einem mittleren spezifischen Widerstand von .1,3 · 10~^eOhm · cm, einer mittleren Wärmeleitfähigkeit von 3,6 W/cm ⁰K und einem vorgewählten Leiterquerschnitt von 40 cm² ergibt sich aus der bereits genannten Beziehung für den Leiterabschnitt zwischen beiden Kühlstellen die Länge /, = 70 cm. Die in diesem Leiterabschnitt entstehende, durch den flüssigen bzw. gasförmigen Stickstoff abzuführende Verlustleistung beträgt etwa 900 W. Die im anschließenden, auf Raumtemperatur befindlichen Teil des Aluminiumleiters auftretende Verlustwärme wird durch das Kühlwasser übernommen, das in dem zentralen Kanal 10 durch den Leiter geführt wird.

Die durch die Isolation von den Seiten in die einzelnen Leiterabschnitte eindringende Wärme wurde bei dem vorstehenden Beispiel nicht berücksichtigt, da sie durch gute Wärmeisolation so gering gehalten wird, daß sie gegenüber der in den Leiterabschnitten entstehenden Verlustwärme vernachlässigbar klein ist.

In F i g. 2 ist ein Ausschnitt einer gegenüber F i g. 1 etwas abgeänderten Ausführungsform einer Stromzuführung für ein supraleitendes; Kabel dargestellt. Für die der F i g. 1 entsprechenden Teile wurden dieselben Bezugszeichen beibehalten. Bei der Stromzuführung nach F i g. 2 ist an einer Stelle des in das Isoliermaterial 11 eingebetteten Teiles der getrennt geführten normalleitenden Leiter 2 eine zusätzliche Kühlstclle in Form einer Kühlkammer 25 vorgesehen, durch die mit Hilfe der Rohre 26 und 27 ein Kühlmittel geleitet werden kann, dessen Temperatur zwischen den Temperaturen der die Enden der Leiter 2 kühlenden Kühlmittel liegt. Es kann beispielsweise ein flüssiges Kühlmittel, wie flüssiger Wasserstoff, verwendet werden. Da dieser eine Temperatur von etwa 20° K hat, wird man dann zur Kühlung des Kühlblockes 6 an Stelle des gasförmigen Heliums ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel verwenden, dessen Temperatur zwischen 20^c K und der Temperatur des flüssigen Stickstoffs von 77^r K liegt. Wird für die Zwischenkühlung in der Kühlkammer 25 bei 10 bis 30° K kaltes Heliumgas verwendet, so kann dies vorteilhaft Anzapfstellen eines Helium-Refrigerators entnommen werden, der bereits zwischen die Leitungen 14 und 15 geschaltet ist. Die Oberfläche der zu kühlenden Leiterabschnitte kann vorteilhaft an der Kühlstelle durch Abflachung

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der Leiter oder durch Kühlfahnen 28 vergrößert werden. Gegenüber der in Fi g. 1 dargestellten Stromzuführung wird bei der Ausführungsform nach F i g. 2 eine zusätzliche Kühlstufe gewonnen, wodurch gegebenenfalls die zur Abführung der Verlustwärme erforderliche Kühlleistung verringert werden kann.

Auch entlang der Leiterabschnitte größeren Quer-

10

Schnitts können gegebenenfalls noch weitere Kühlstufen vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Stromzu- bzw. Stromabführung eignet sich nicht nur für supraleitende Kabel, sondern für alle elektrischen Einrichtungen mit elektrisch parallel zu betreibenden Supraleitern, wie beispielsweise supraleitende Spulen oder supraleitende Maschinen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 an einer Stelle des in Isoliermaterial (11) einPatentansprüche: gebetteten Teiles der getrennt geführten normal- leitenden Leiter (2) eine zusätzliche Kühlstelle

1. Stromzu- bzw. Stromabführung für elek- (25) vorgesehen ist.

trische Einrichtungen mit mehreren elektrisch 5 7. Stromzu- bzw. Stromabführung nach einem parallel geschaltet zu betreibenden Supraleitern, der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, wobei die Supraleiter an einer auf eine Tempe- daß sich an das auf der höheren Temperatur ratur unterhalb der Sprungtemperatur der Supra- befindliche Ende des normalleitenden Leiters (5) leiter gekühlten Stelle mit bei dieser Temperatur größeren Querschnittes weitere stufenweise geelektrisch normalleitendem Material verbunden io kühlte normalleitende Leiterabschnitte (8) an- »nd, dadurch gekennzeichnet, daß das schließen. Ende jedes einzelnen Supraleiters (1) mit je
einem elektrisch normalleitenden Leiter (2) verbunden ist, daß die normalleitenden Leiter (2)

»on der Verbindungsstelle bis zu einer au^f höhe- 15
per Temperatur befindlichen Stelle (4) elektrisch

getrennt voneinander geführt und dort mit dem Die Erfindung betrifft eine Stromzu- bzw. Stromeinen Ende eines normaUeitenden Leiters (5) abführung für elektrische Einrichtungen mit mehgrößeren Querschnittes elektrisch verbunden reren elektrisch parallel geschaltet zu betreibenden sind, dessen anderes Ende sich auf noch höherer 20 Supraleitern, wobei die Supraleiter an einer auf eine Temperatur befindet, und daß jeder der elek- Temperatur unterhalb der Sprungtemperatur der trisch getrennt voneinander geführten normal- Supraleiter gekühlten Stelle mit bei dieser Tempeleitenden Leiter (2) den gleichen elektrischen _ratur elektrisch normalleitendem Material verbunden Widerstand besitzt und dieser Widerstand groß _sj_nd.

gegenüber dem Übergangswiderstand an derVer- 25 Bei elektrischen Einrichtungen mit Supraleitern, bindungssteile mit dem Supraleiter und groß beispielsweise bei supraleitenden Kabeln, Spule .1 gegenüber sonstigen gegebenenfalls in der supra- _od_er Maschinen, muß häufig elektrischer Strom dem leitenden Einrichtung entlang des Supraleiters _auf _eine Temperatur unterhalb seiner Sprungtempeauftretenden Ubergangswiderständen ist. _{ratur a}bgekühlten Supraleiter von einer auf höherer

2. Stromzu- bzw. Stromabführung nach An- 30 Temperatur, insbesondere auf Raumtemperatur, bespruch 1, dadurch gekennzeichnet, Haß der elek- findlichen Stelle zugeführt werden. Da der Supratrische Widerstand jedes der elektrisch gelrennt leiter bei Raumtemperatur seine Supraleitfähigkeit voneinander geführten normaUeitenden Leiter verlieren würde, wird zur Überbrückung der Tempe-(2) wenigstens das zehnfache des größten der raturdifferenz elektrisch normalleitendes Material, entlang der einzelnen Supraleiter (1) auftreten- 35 beispielsweise Aluminium oder Kupfer, verwendet, den Gesamtwiderstände beträgt. <j_{as an} einer auf eine Temperatur unterhalb der

3. Stromzu- bzw. Stromabführuns nach An- Sprungtemperatur des Supraleiters abgekühlten Stelle spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit diesem verbunden ist.

die getrennt voneinander geführten normalleiten- Bei verschiedenen derartigen elektrischen Einrich-

den Leiter (2) die gleiche Länge und den glei- 40 tungen sind mehrere Supraleiter, die untereinander chen Querschnitt besitzen, aus dem gleichen Ma- nicht in supraleitender Verbindung stehen, elektrisch terial bestehen und im Betriebszustand zwischen parallel geschaltet zu betreiben, wobei die Parallelden Verbindungsstellen mit dem Supraleiter (1) schaltung über das elektrisch normalleitende Ma- und dem normaUeitenden Leiter (5) größeren terial erfolgt. Dabei ist es oft wünschenswert, daß Querschnitts die gleiche Temperaturverteilung 45 j_ed_er Supraleiter mit dem gleichen Strom belastet aufweisen. wird. Die erwünschte gleiche Stromverteilung kann

4. Stromzu- bzw. Stromabführung nach An- jedoch durch die an der Verbindungsstelle mit dem spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elek- elektrisch normalleitenden Material vorhandenen trisch getrennt voneinander geführten normal- Übergangswiderstände oder durch entlang der einzelleitenden Leiter (2) an der Verbindungsstelle ₅o „en Supraleiter auftretende Übergangswiderstände mit den Supraleitern (1) und entlang eines daran gestört werden. Solche Übergangswiderstände könansohließenden jeweils gleich langen Leiter- _nen beispielsweise auftreten, wenn in langen Supraabschnittes von einem flüssigen Kühlmittel nied- leitungskabeln verschiedene Supraleiterstücke zu riger Temperatur umgeben sind, daß die Leiter einem Leiter zusammengesetzt werden müssen oder vom Ende dieses Lehrabschnittes bis zur Ver- 55 _wenn innerhalb der Einrichtung im Verlauf eines bindungsstelle (4) mit dem normaUeitenden Lei- Supraleiters etwa Schaltkontakte vorhanden sind, ter (5) größeren Querschnittes in Isoliermaterial Wenn sich die entlang der einzelnen Supraleiter (11) eingebettet sind und daß diese Verbindungs- auftretenden Gesamtwiderstände voneinander unterstelle (4) durch ein Kühlmittel höherer Tempe- scheiden, stellt sich im Verlaufe des Betriebs der ratur gekühlt ist. 60 Einrichtung über das elektrisch normalleitende Ma-

5. Stromzu- bzw. Stromabführung nach An- t_eri_al eine diesen unterschiedlichen Widerständen spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von entsprechende Stromverteilung ein, bei der dann die dem flüssigen Kühlmittel umgebene Leiter- einzelnen Supraleiter mit unterschiedlichen Strömen abschnitt so lang gewählt ist, daß die Bildung belastet sind.

einer Kühlmitteldampfhaut an der Leiterober- 65 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch fläche vermieden wird. eine geeignete Ausbildung der Stromzu- bzw. Strom-

6. Stromzu- bzw.

Stromabführung nach An- abführungen für derartige Einrichtungen eine gleichspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mäßige Stromverteilung in den elektrisch parallel zu