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DE2908879C2 - Supraleitendes Kabel - Google Patents

Supraleitendes Kabel

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Publication number
DE2908879C2
DE2908879C2 DE2908879A DE2908879A DE2908879C2 DE 2908879 C2 DE2908879 C2 DE 2908879C2 DE 2908879 A DE2908879 A DE 2908879A DE 2908879 A DE2908879 A DE 2908879A DE 2908879 C2 DE2908879 C2 DE 2908879C2
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DE
Germany
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strand
cable
strands
stranded
coolant channels
Prior art date
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Expired
Application number
DE2908879A
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English (en)
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DE2908879A1 (de
Inventor
Imre Rümlang Zürich Horvath
Kurt Dr. Glattbrugg Zürich Kwasnitza
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Switzerland filed Critical BBC Brown Boveri AG Switzerland
Publication of DE2908879A1 publication Critical patent/DE2908879A1/de
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Publication of DE2908879C2 publication Critical patent/DE2908879C2/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
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    • Y10S505/884—Conductor
    • Y10S505/885—Cooling, or feeding, circulating, or distributing fluid; in superconductive apparatus
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49014—Superconductor

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein supraleitendes Kabel, enthaltend mehrere mit einem hochohmigen, nichtmagnetischen, wärmeleitenden Material ummantelte Stränge, von denen jeder aus einer Mehrzahl Drähte geseilt ist und jeder Draht eine Vielzahl in einem Matrixmaterial eingebettete Filamente aus einem supraleitenden Material enthält.
  • Der Aufbau eines supraleitenden Kabels aus Drähten, die in ein Matrixmaterial eingebettete, sehr dünne Filamente aus dem supraleitenden Material enthalten, hat den Vorteil, daß solche Drähte vergleichsweise geringe magnetische Instabilitäten und kleine Hystereseverluste in den Filamenten aufweisen. Diesen Vorteilen steht der Nachteil gegenüber, daß das Magnetfeld, das beim Einschalten des Stroms durch die Filamente aufgebaut wird oder ein überlagerndes, sich zeitlich änderndes Magnetfeld in dem auch bei niedrigsten Temperaturen normal leitenden Matrixmaterial Wirbelströme induziert, wobei diese induzierten Ströme teilweise in den supraleitenden Filamenten fließen und darum nur sehr langsam verschwinden.
  • Um induzierte Ströme im Matrixmaterial möglichst zu vermeiden, sind bisher zwei Maßnahmen gebräuchlich. Der Draht wird um seine Längsachse verdrillt, und mehrere Drähte werden zu einem Strang verseilt oder zu einem Band verschränkt. Außerdem wird jeder Draht und jeder Strang mit einem hochohmigen Material ummantelt. Dieses hochohmige Material darf nicht magnetisch und soll gut wärmeleitend sein, damit das vom Strom in den supraleitenden Filamenten erzeugte Magnetfeld nicht beeinträchtigt und die in den Drähten entstehende Wärme möglichst ungehindert abgeleitet wird.
  • Der beschriebene Nachteil wird noch verstärkt, wenn das supraleitende Kabel zum Aufbau eines sehr starken Magneten verwendet wird, auf den ein anderes periodisch veränderliches Magnetfeld großer Stärke einwirkt, wie beispielsweise bei bestimmten zur Kernfusion vorgesehenen Anlagen.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt darum die Aufgabe zugrunde, ein supraleitendes Kabel für sehr hohe Stromstärken zu schaffen, in dem die durch induzierte Ströme bewirkten Verluste klein sind und das eine optimale Kühlung des gesamten Kabelquerschnitts ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Kabel der eingangs beschriebenen Art gelöst, dessen Stränge zu Strangbündeln verseilt oder verflochten sind, die den Querschnitt des Kabels kreisförmig oder sektorförmig unterteilen und wobei jedes Strangbündel eine Ummantelung aus einem hochohmigen, nichtmagnetischen, wärmeleitenden Material aufweist.
  • Die eine Ausführungsform des neuen Kabels mit dem von den Strangbündeln kreisförmig unterteilten Querschnitt enthält mehrstufig verseilte Drähte, welche Maßnahme eine bisher nicht erreichbare Verminderung der durch induzierte Ströme bewirkten Verluste ermöglicht. Weiter sind die Drähte jedes Strangs vorzusgweise um einen Kühlmittelkanal verseilt, was auch bei Kabeln mit großem Querschnitt eine gleichmäßige Temperatur über den gesamten Kabelquerschnitt ermöglicht.
  • Die andere Ausführungsform des neuen Kabels mit dem von den Strangbündeln sektorförmig unterteilten Querschnitt enthält ebenfalls mehrstufig verseilte Drähte und wahlweise verseilte oder verflochtene Stränge. Besonders die letztere Maßnahme ermöglicht, die Drähte bzw. Stränge innerhalb eines Strangbündels vollständig und systematisch zu transponieren, d. h. die inneren und die äußeren Drähte bzw. Stränge längs des Kabels regelmäßig zu vertauschen, welche Maßnahme die durch induzierte Ströme bewirkten Verluste noch besser als eine mehrfache Verseilung gemäß der einen Ausführungsform unterdrückt. Vorzugsweise sind auch bei dieser anderen Ausführungsform die Drähte um einen Kühlmittelkanal verseilt, oder es ist jedem Strangbündel mindestens ein Kühlmittelkanal zugeordnet.
  • Die beiden Ausführungsformen kann der Raum zwischen den Drähten und/oder Strängen und/oder Strangbündeln mit einem Lot ausgefüllt sein, oder diese Räume können als zusätzliche Kühlmittelkanäle verwendet werden, was eine besonders wirksame Mehrstromkühlung ermöglicht.
    •
  • Nachfolgend werden mit Hilfe der Figuren mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kabels bzw. von Strangbündeln, die für dieses Kabel besonders geeignet sind, beschrieben. Es zeigen
  • Fig. 1a bis 1c Querschnitte durch verschiedene Stränge, die mehrere geseilte oder verschränkte Drähte enthalten,
  • Fig. 2 einen Teil des Querschnitts durch ein Kabel, dessen Strangbündel den Querschnitt kreisförmig unterteilen,
  • Fig. 3 einen Teil des Querschnitts durch ein Kabel, dessen Strangbündel den Querschnitt sektorförmig unterteilen und
  • Fig. 4a bis 4g den Schnitt durch verschiedene Ausführungsformen von Strangbündeln, die für den Aufbau eines Kabels gemäß der Fig. 3 geeignet sind.
  • In Fig. 1a ist der Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines symmetrisch aufgebauten Strangs 10 gezeigt. Der Strang enthält ein Kupferrohr 11, dessen Bohrung 12 als Leitung oder Kanal für das Kühlmittel vorgesehen ist. Um das Rohr und an diesem anliegend sind mehrere Drähte 13 verseilt. Jeder Draht besteht aus einem Matrixmaterial, in das eine Vielzahl sehr dünner Filamente aus einem supraleitenden Material eingebettet ist, und jeder Draht ist um seine eigene Achse verseilt. Der Strang weist noch eine Ummantelung 14 auf, die aus einer Folie eines hochohmigen, nichtmagnetischen und gut wärmeleitenden Materials besteht und die Drähte einschließt. Der Freiraum zwischen den Drähten und der Außenwand des Rohrs 11 bzw. der Innenwand der Ummantelung 14 kann mit einem Lot gefüllt sein oder als zusätzlicher Durchflußkanal für das Kühlmittel verwendet werden.
  • Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Strangs beträgt der Außendurchmesser des Kupferrohrs 2 mm und der Innendurchmesser 1,2 mm. Jeder Draht enthält 66 Filamente aus NbTi-Supraleitermaterial, die in eine Matrix aus Cu-CuNi eingebettet sind. Der Durchmesser jedes Filaments beträgt 30 µm, der des gesamten Drahts 0,4 mm. Die Ummantelung besteht aus einer nichtmagnetischen CuNi-Folie, deren elektrischer Widerstand etwa 3 · 10-7 Ohm · m ist. Die Folie kann bandförmig um den Strang gewickelt sein mit aneinanderstoßenden oder sich überlappenden seitlichen Rändern. Es ist auch möglich, anstelle einer Folie einen dünnen Draht zu verwenden. Als Lot zum Ausfüllen der Zwischenräume kann PbSn-Lot mit einem elektrischen Widerstand von etwa 10-8 Ohm · m verwendet werden.
  • In Fig. 1b ist der Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines im Querschnitt unsymmetrisch aufgebauten Strangs 15 gezeigt. Der Strang enthält zwei Drahtbündel 16, 17, von denen jedes eine Mehrzahl Drähte 18 enthält, die um einen mittleren Draht 19 verseilt sind. Beide Drahtbündel sind mit einem als Kühlmittelkanal verwendeten Kupferrohr 20 verseilt. Jedes Drahtbündel weist eine Ummantelung 21 bzw. 22 auf, und auch der aus den beiden Drahtbündeln und dem Kupferrohr gebildete Strang ist von einer Ummantelung 21 eingeschlossen.
  • Bei dem gezeigten Strang kann anstelle des Kupferrohrs 20 auch ein entsprechender, zur Stabilisierung des Strangs verwendbarer Kupferdraht verwendet werden. Die Freiräume 25, 26 zwischen den Drähten und deren Ummantelung bzw. den Drahtbündeln und der Ummantelung des Strangs können mit Lot ausgefüllt sein oder als zusätzliche Durchflußkanäle für das Kühlmittel genutzt werden.
  • Schließlich ist in Fig. 1c noch der Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines unsymmetrisch aufgebauten Strangs 30 gezeigt. Dieser Strang besteht aus einem dickwandigen Kupferrohr 31, dessen Bohrung 32 als Kühlmittelkanal verwendet wird und dessen Wand eine kreisringsektorförmige Ausnehmung 33 aufweist, in die ein mindestens zweilagiges Band 34 aus miteinander verschränkten Drähten 36 eingelegt ist. Um das Band 34 aus den verschränkten Drähten ist eine Ummantelung 37 und um den gesamten Strang eine weitere Ummantelung 38 aus hochohmigem Material gelegt.
  • Die gezeigten Stränge haben den Vorteil, daß das Kühlmittel in unmittelbarer Nähe der die supraleitenden Filamente enthaltenden Drähte durch das Kabel strömt, wobei der vom Kupferrohr gebildete Kühlmittelkanal nur einen geringen Strömungswiderstand aufweist. Das ermöglicht eine gute Stabilität gegen thermische Störungen, eine gute Ausnutzung der spezifischen Wärme des Kühlmittels und einen relativ geringen Druckabfall des Kühlmittels in den Kanälen. Diese Vorteile sind besonders ausgeprägt, wenn als Kühlmittel superkritisches Helium verwendet wird, d. h. unter die kritische Temperatur abgekühltes, aber noch gasförmiges Helium.
  • Es versteht sich, daß die Drähte, Drahtbündel, Kühlmittelkanäle oder Stabilisierungsdrähte auf viele andere Arten zu Strängen verarbeitet werden können. Es versteht sich auch, daß Drähte, Filamente und Kühlmittelkanäle mit anderen als den beispielsweise beschriebenen Abmessungen und aus anderen als den beispielsweise genannten Materialien verwendet werden können.
  • In Fig. 2 ist ein Teilschnitt durch ein Kabel gezeigt, dessen Strangbündel den Querschnitt kreisringförmig unterteilen. Das Kabel enthält einen mittleren Strang 40, um den ein erstes Strangbündel 41 geseilt ist. Um dieses erste Strangbündel ist ein zweites Strangbündel 42 geseilt und darum ein drittes Strangbündel 43. Der mittlere Strang 40 und jedes der drei Strangbündel sind mit einer Ummantelung 45, 46, 47 bzw. 48 aus einem hochohmigen Material versehen. Die Stränge sind in eine zweiteilige Stahlhülse 50, 51 eingeschlossen. Die beiden Teile dieser Hülse sind längs einer Schweißnaht 52 miteinander verschweißt. (Es versteht sich, daß die Hülse eine zweite nicht gezeigte Schweißnaht aufweist, die gegenüber der Naht 52 um 180° versetzt ist.) In jedes der beiden Teile der Hülse ist im Bereich der vorgesehenen Schweißnaht eine Ausnehmung 53, 53&min; eingearbeitet, welche Ausnehmungen zusammen einen Kühlmittelkanal bilden. Dieser Kanal wird während des Verschweißens der beiden Hülsenteile mit einem Kühlmittel beschickt, um eine unzulässige Erwärmung des Strangbündels bzw. der Stränge oder Drähte zu vermeiden. Die Stahlhülse bildet einen wirksamen Schutz der Strangbündel und Stränge gegen mechanische Beschädigung und vermag insbesondere alle in der Längsrichtung des Kabels wirksamen Zugkräfte aufzunehmen. Schließlich ist die Stahlhülse mit einer Isolierschicht 54 umhüllt, wofür vorteilhafterweise Kunststoffolien und Glasgewebebänder verwendet werden.
  • Bei dem gezeigten Kabel ist jedem Strang ein Kühlmittelkanal zugeordnet, was das Aufrechterhalten einer relativ gleichmäßigen Temperatur über den gesamten Kabelquerschnitt ermöglicht. Der Leerraum zwischen den Drähten jedes Strangs und zwischen den Strängen jedes Strangbündels, z. B. die Leerräume 55, 56, kann mit einem Lot ausgefüllt sein oder als Kühlmittelkanal verwendet werden. Letzteres ermöglicht eine sehr wirksame Mehrstromkühlung bei nur geringem Strömungswiderstand für das Kühlmittel.
  • Die Strangbündel bestehen bei dieser Ausführungsform aus kreisringförmig angeordneten und um die Achse dieses Kreisrings verseilten Strängen. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß sie relativ einfach hergestellt werden kann. Dagegen ermöglicht diese Ausführungsform nicht, die einzelnen Stränge zu transportieren, d. h. die achsnahen und die am Kabelrand verlaufenden Stränge in der Längsrichtung miteinander zu vertauschen und dadurch die Induktionsströme im Kabel optimal zu unterdrücken. Kabel der in Fig. 2 gezeigten Art werden darum vorzugsweise für die Wicklung von Magneten mit konstantem Erregerstrom verwendet oder für solche Anwendungen, wo sie keinem äußeren Magnetfeld ausgesetzt sind.
  • In Fig. 3 ist ein Teilschnitt durch ein Kabel gezeigt, dessen Strangbündel den Kabelquerschnitt sektormäßig unterteilt. In der Mitte dieses Kabels ist ein Stahlseil 60 angeordnet, das die Zugfestigkeit des Kabels merklich erhöht. Um dieses Stahlseil sind mehrere im Schnitt kreissektorförmige Strangbündel 62, 63 verseilt. Jedes Strangbündel enthält mehrere Stränge 64, 65, 66 usw., von denen jeder eine Ummantelung 68, 69, 70 aus einem hochohmigen, gut wärmeleitenden Material aufweist. Die Stränge im Strangbündel sind umeinander verseilt, so daß sie längs des Kabels kontinuierlich ihren Platz im Bündelquerschnitt ändern, womit eine systematische und vollständige Transposition erreicht wird. Wie bereits einleitend erwähnt wurde, ermöglicht diese Transposition die optimale Unterdrückung unerwünschter Induktionsströme. Solche Strangbündel mit transponierten Strängen sind darum besonders gut für Kabel geeignet, die für die Wicklung von Magneten mit periodisch veränderlichem Erregerstrom vorgesehen sind bzw. für Kabel, auf die ein veränderliches Magnetfeld einwirkt.
  • Jedes Strangbündel ist in eine Ummantelung 72, 73 aus einem hochohmigen, gut wärmeleitenden Material eingeschlossen. Die Strangbündel sind wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 in eine Stahlhülse 74 eingeschweißt, welche Hülse mit einer Isolierschicht 75 umgeben ist.
  • Die Leerräume, z. B. die Räume 77, 78, 79, zwischen den Drähten jedes Strangs, zwischen den Strängen und zwischen den Strangbündeln können mit einem Lot ausgefüllt sein oder als zusätzliche Kühlmittelkanäle verwendet werden.
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen von Strangbündeln beschrieben, die den Kabelquerschnitt sektorförmig unterteilen und für den Aufbau eines Kabels gemäß der Fig. 3 verwendet werden können.
  • Fig. 4a zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, das zum Verseilen um ein zentrales Bündel aus (nicht gezeigten) Kühlmittelkanälen vorgesehen ist. Dieses Strangbündel enthält Stränge 80, 81, 82, 83, die ähnlich dem Strang gemäß der Fig. 1b aufgebaut sind und nur Drahtbündel enthalten und dazwischenliegende Kupferrohre 85, 86, 87, 88, die alle um einen Kupferdraht 90 verseilt sind. Jedes Drahtbündel, jeder Strang und jedes Strangbündel weisen eine Ummantelung aus einem hochohmigen, gut wärmeleitenden Material auf, von denen nur die Ummantelung 91 des Strangbündels bezeichnet ist.
  • Fig. 4b zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, das zum Verseilen um ein einziges Kupferrohr 93 vorgesehen ist. Dieses Strangbündel enthält mehrere Stränge 94, 95, 96 usw., die zweilagig miteinander verschränkt sind. Weiter enthält dieses Strangbündel eine Mehrzahl Kupferrohre 98, 99, 100 usw. Die verschränkten Stränge und die Kupferrohre sind im Strangbündel nebeneinander angeordnet, wobei die verschränkten Stränge an der einen Längsseite und die Kupferrohre im verbleibenden Raum angeordnet sind, der von einer hochohmigen, gut wärmeleitenden Ummantelung 102, 103 eingeschlossen ist.
  • Fig. 4c zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, dessen Stränge 105, 106, 107 usw. miteinander verseilt oder verflochten und von einer Ummantelung 108 eingeschlossen sind. Um diese ummantelten Stränge ist eine Lage Kupferrohre 110, 111, 112 usw. gelegt, die wiederum mit einer Ummantelung 114 umhüllt sind. Zur Herstellung eines Kabels werden die Strangbündel um einen Stahldraht 115 verseilt.
  • Fig. 4d zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, das komplementär zu dem Strangbündel gemäß der Fig. 4c aufgebaut ist. Dieses Strangbündel enthält einen aus mehreren Kupferrohren 117, 118, 119 gebildeten Kern, um den verseilte Stränge 121, 122, 123 usw. angeordnet sind. Die Kühlmittelrohre und die Stränge sind je mit einer Ummantelung 125 bzw. 126 aus einem hochohmigen, wärmeleitenden Material umwickelt. Auch dieses Strangbündel ist zum Verseilen um einen Stahldraht 127 vorgesehen.
  • Fig. 4e zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, bei dem die einzelnen Stränge 128, 129, 130 usw. miteinander verseilt oder verflochten und am äußeren Umfang des Strangbündels angeordnet sind. Die Stränge sind von einer hochohmigen wärmeleitenden Ummantelung 132 eingeschlossen. Im verbleibenden Teil des Strangbündels sind Kupferrohre 134, 135, 136 usw. angeordnet. Die Stränge und die zugeordneten Kupferrohre sind von einer weiteren hochohmigen, wärmeleitenden Ummantelung 138 eingeschlossen.
  • Fig. 4f zeigt den Schnitt durch ein Strangbündel, das praktisch komplementär zur Ausführungsform gemäß Fig. 4e aufgebaut ist. Bei diesem Strangbündel sind die Stränge 140, 141, 142 usw. in dem Teil des Strangbündels angeordnet, der im zusammengebauten Kabel der Kabelachse benachbart ist. Die Stränge sind von einer hochohmigen, wärmeleitenden Ummantelung 144 umgeben. Die Kühlmittelkanäle 146, 147, 148 usw. sind im Bereich des äußeren Umfangs dieses Strangbündels angeordnet und ebenfalls von einer Ummantelung 150 umhüllt. Eine dritte Ummantelung 151 schließt das gesamte Strangbündel ein.
  • Schließlich ist in Fig. 4g der Schnitt durch ein Strangbündel 154 gezeigt, das im Unterschied zu den in den Fig. 4a bis 4f gezeigten Ausführungsformen keine gemeinsame Ummantelung für die Stränge und die Kühlmittelkanäle aufweist. Die Stränge 155, 156, 157 usw. sind verseilt oder verflochten und in einer Ummantelung 158 aus hochohmigem, gut wärmeleitendem Material angeordnet. Das Strangbündel ist von Kupferrohren 162, 163, 164 usw., 166, 167, 168 usw. umhüllt, welche Kupferrohre in Gruppen 160, 161 zusammengefaßt sind. Auch diese Gruppen von Kupferrohren weisen eine Ummantelung 171, 172 aus einem hochohmigen, wärmeleitenden Material auf. Das Strangbündel ist wie jede der in den Fig. 4a bis 4f gezeigten Ausführungsformen um die Mittel des Kabels verseilt. Die Gruppen der Kupferrohre können wahlweise verseilt oder nichtverseilt sein. Die seitliche Begrenzung der Gruppen der Kupferrohre ist gegenüber der seitlichen Begrenzung des Strangbündels verschoben.
  • Es versteht sich, daß die beispielsweise gezeigten Ausführungsformen der Leiterstränge, Strangbündel und supraleitenden Kabel an definierte praktische Anforderungen angepaßt werden können. Die Seele des Kabels kann beispielsweise aus Kühlmittelkanälen bestehen, um eine besonders gute Kühlung zu erreichen, oder aus massivem oder verseiltem, bei tiefen Temperaturen elektrisch normal leitendem Material, um das Kabel zu stabilisieren, oder aus einem Stahldraht bzw. -seil, um die Zugfestigkeit des Kabels zu erhöhen. Zur besseren Stabilisierung können auch weitere Kupferdrähte in die Strangbündel eingelegt werden. Die Kühlmittelkanäle müssen nicht aus Kupfer bestehen, sondern aus irgendeinem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Aluminium. Es ist auch nicht notwendig, daß diese Rohre einen kreisrunden Querschnitt aufweisen. Außerdem können die gleichen Kabel Kühlmittelkanäle mit verschiedenen Abmessungen verwendet werden. Die gezeigten Ausführungsformen der Strangbündel können mit irgendeinem der in den Fig. 1a bis 1c gezeigten Stränge oder auch mit anderen nichtgezeigten Strangarten aufgebaut sein. Es ist auch möglich, im gleichen Strangbündel Stränge unterschiedlicher Konstruktion zu verwenden. Bei allen Ausführungsformen kann der Raum zwischen den Drähten im Strang, zwischen den Strängen im Strangbündel und zwischen den Strangbündeln mit Lot ausgefüllt oder als zusätzlicher Kühlmittelkanal verwendet werden. Um die Kühlmittelströmung zu verbessern, ist es auch möglich, Kühlmittelkanäle mit Perforierungen zu verwenden, was dann den Austausch des Kühlmittels zwischen dem Kühlmittelkanal und den Freiräumen zwischen den Drähten, Strängen oder Strangbündeln ermöglicht. Schließlich ist es auch möglich, ein Kabel mit der neuen Anordnung der Strangbündel aufzubauen, bei dem die Strangbündel keine Kühlmittelkanäle enthalten, sondern das Kabel ausschließlich von Kühlmittel gekühlt wird, das durch die Leerräume zwischen den Drähten, Strängen oder Strangbündeln strömt.

Claims (14)

1. Supraleitendes Kabel, enthaltend mehrere mit einem hochohmigen, nichtmagnetischen, wärmeleitenden Material ummantelte Stränge, von denen jeder aus einer Mehrzahl Drähte geseilt ist und jeder Draht eine Vielzahl in einem Matrixmaterial eingebettete Filamente aus einem supraleitenden Material enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (64, 65, 66) zu Strangbündeln (41, 42, 43; 62, 63) verseilt oder verflochten sind, die den Querschnitt des Kabels kreisförmig oder sektorförmig (Fig. 2 bzw. 3) unterteilen und wobei jedes Strangbündel eine Ummantelung (46, 47, 48; 72, 73) aus einem hochohmigen, nichtmagnetischen, wärmeleitenden Material aufweist.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangbündel (41, 42, 43; 62, 63) um die Kabelachse (40; 60) verseilt sind.
3. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kabelachse mindestens ein Kühlmittelkanal (40; 93) angeordnet ist.
4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel (Fig. 4a) mindestens ein Kühlmittelkanal (85, 86, 87, 88) zugeordnet ist.
5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (13) jedes Strangs (10) um einen Kühlmittelkanal (11) verseilt sind.
6. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (16, 17) jedes Strangs (15) mit einem Kühlmittelkanal (20) verseilt sind.
7. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Zweistromkühlung der Raum (25, 26, 55, 56) zwischen benachbarten Drähten und/oder Strängen und/oder Strangbündeln als zusätzlicher Kühlmittelkanal vorgesehen ist.
8. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangbündel (154) von einer Mehrzahl kreisringförmig angeordneter Kühlmittelkanäle (162, 163, 164; 166, 167, 168) umgeben sind, welche Kühlmittelkanäle zu Gruppen (160, 161) zusammengefaßt sind, von denen jede eine Ummantelung (171, 172) aus einem hochohmigen, nichtmagnetischen, wärmeleitenden Material aufweist und deren im Querschnitt radiale Begrenzung von der radialen Begrenzung der sektorförmigen Strangbündel abweicht.
9. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere mit den Strängen (80, 81, 82, 83) verseilte oder verflochtene Kühlmittelkanäle (85, 86, 87, 88) zugeordnet sind.
10. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere Kühlmittelkanäle (98, 99, 100) zugeordnet sind und jedes Strangbündel aus mindestens zweilagig flach verseilten oder verflochtenen Strängen (94, 95, 96) gebildet ist, welches Strangbündel an einer der radialen Seitenwände der im Querschnitt sektorförmigen Ummantelung (103) anliegt, während die Kühlmittelkanäle im verbleibenden, von dieser Ummantelung umfaßten Raum angeordnet sind.
11. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere Kühlmittelkanäle (117, 118, 119) zugeordnet sind und jedes Strangbündel aus einlagig verseilten, an der Ummantelung (126) anliegenden Strängen (121, 122, 123) gebildet ist, welche Stränge die Kühlmittelkanäle umfassen.
12. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere Kühlmittelkanäle (110, 111, 112) zugeordnet sind, welche Kühlmittelkanäle an der Innenwand der Ummantelung (114) des Strangbündels anliegen und die miteinander verseilten oder verflochtenen Stränge (105, 106, 107) umfassen.
13. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere Kühlmittelkanäle (146, 147, 148) zugeordnet sind, wobei die verseilten oder verflochtenen Stränge (140, 141, 142) in dem der Kabelachse benachbarten Bereich des im Querschnitt sektorförmigen Strangbündels und die Kühlmittelkanäle in dem dem Kabelrand benachbarten Bereich angeordnet sind.
14. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Strangbündel mehrere Kühlmittelkanäle (134, 135, 136) zugeordnet sind, wobei diese Kühlmittelkanäle in dem der Kabelachse benachbarten Bereich des im Querschnitt sektorförmigen Strangbündels und die verseilten oder verflochtenen Stränge (128, 129, 130) in dem dem Kabelrand benachbarten Bereich angeordnet sind.
DE2908879A 1979-02-09 1979-03-07 Supraleitendes Kabel Expired DE2908879C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH1279/79A CH648148A5 (de) 1979-02-09 1979-02-09 Supraleitendes kabel.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2908879A1 DE2908879A1 (de) 1980-08-14
DE2908879C2 true DE2908879C2 (de) 1987-05-14

Family

ID=4206700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2908879A Expired DE2908879C2 (de) 1979-02-09 1979-03-07 Supraleitendes Kabel

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4327244A (de)
CH (1) CH648148A5 (de)
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