DD284094A5 - Verfahren und vorrichtung zur aktivierung, veraenderung und/oder umkehrung eines elektrischen stromes in einem stromkreis eies supraleitfaehigen materials - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aktivierung, Veraenderung und/oder Umkehrung eines elektrischen Stromes in einem Stromkreis aus supraleitfaehigem Material, dadurch, dasz der genannte Stromkreis vollkommen oder teilweise in einen nichtsupraleitfaehigen Zustand ueberfuehrt wird, waehrend welches Zustandes der Strom in dem Stromkreis manipuliert werden kann.{Strom, elektrisch; Aktivierung; Veraenderung; Umkehrung; Stromkreis; Material, supraleitend; Zustand, nichtsupraleitend; manipuliert}
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Aktivierung, Veränderung und/oder Umkehrung eines elektrischen Stromes in einem Stromkreis aus supraleitfähigem Material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung des in einem supraleitenden Stromkreis fließenden Stromes sowie der Aktivierung und/oder Umkehrung des Stromes in einem derartigen Stromkreis.
Im allgemeinen werden supraleitende Stromkreise hauptsächlich auf eine solche Weise angewendet, daß der elektrische Strom in eine Spule aus einem supraleitfähigen Material eingeleitet wird, wonach die genannte Spule kurssgeschlossen wird und dieser Stromkreis weist von diesem Moment an keinen elektrischen Widerstand mehr auf· Das ist der Grund, weshalb der elektrische Strom zu fließen fortfährt, ohne daß irgendeine Zuführung von elektrischer Energie erfolgt« Ein magnetisches Feld, welches auf diese Weise erzeugt wird, ist statisch und weist den Nachteil auf, daß es einige Zeit in Anspruch nimmt, einen elektrischen Strom in dem supraleitfähigen Stromkreis zustandezubringen oder zu verändern. Aufgrund dieser Tatsache ist es bei diesem Verfahren nicht ausführbar eine schnelle Veränderung des magnetischen Feldes bezüglich der Stärke und der Richtung herbeizuführen, wie dieses für viele technische Anwendungsgebiete erforderlioh ist«
IiUAK 1S30 0482B0
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die breitesten Anwendungsmogliohkeiten für die permanent-supraleltfähigen Materialien zu schaffen«
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe duroh ein Verfahren zur Aktivierung, Veränderung, Steuerung und/oder Umkehrung eines elektrischen Stromes in einem supraleitfähigen Stromkreis gelöst, welches daduroh gekennzeichnet ist, daß der genannte Stromkreis vollständig oder teilweise in einen nichtsupraleitfähigen Zustand versetzt wird, während welohen Zustande» in dem genannten Stromkreis ein Strom aktiviert, verändert oder umgekehrt werden kann.
Im Gegensatz zu den sogenannten "kalten" oder "nichtpermanenten" supraleitfähigen Materialien, können warme oder permanent-supraleitfähige Materialien, entsprechend der Erfindung nicht zeitweilig in einen nichtsupraleitfähigen Zustand gebracht werden, indem man sie erwärmt* Folglich ist eine weitere AusfUhrungsvariante der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zeitweilig oder permanent ein ohmscher Widerstand in den supraleitfähigen Stromkreis eingeführt wird. Dieser genannte Widerstand kann ein nichtsupraleitfähiger elektrischer Leiter sein,
Noch eine andere AusfUhrungsVariante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der supraleItfähige Stromkreis örtlich einem magnetischen Feld ausgesetzt wr'rd, derart» daß der genannte Stromkreis an dieser Stelle in den nichtsupraleItfähigen Zustand zurückgeführt wird« Durch die Anwendung eines ausreichend starken Magnetfeldes kann der supraleltfähige Zustand örtlich unterdrückt werden, derart, daß an der genannten Stelle ein elektrischer Widerstand hervorgerufen wird, welcher wieder verschwindet, wenn das
elektriaohe Feld entfernt wird« Die Aktivierung, Veränderung oder Umkehrung des Stromes im nichtsupraleitfähigen Zustand des Stromkreises kann entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Hilfe einer elektromagnetischen Induktion und/oder durch eine elektrische Verbindung des Stromkreises mit einer elektrischen Energiequelle bewirkt werden.
Eine Vorrichtung entsprechend 'dor Erfindung, mit welcher der Strom in einem supraleitfähigen Stromkreis duroh Elektromagnetismus beeinflußt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß induktiv wirkende Mittel vorgesehen sind, die den genannten Stromkreis ganz oder teilweise In einen nichtsupraleitenden Zustand versetzen und Mittel die den Strom in dem genannten Stromkreis aktivieren, verändern oder umkehren«
Eine bevorzugte AusfUhrungsvariante der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Sekundärwicklung aus nichtsupraleitfähigem Material in Reihe mit dem supraleitfähigen Stromkreis verbunden ist, daß die genannte Sekundärwicklung magnetisch mit einer Primärspule aus nichtsupraleitfähigem Material gekoppelt ist, mit dem Ziel den Strom in dem supraleitfähigen Stromkreis duroh die genannte Primärspule zu beeinflussen«
Eine weitere Vorrichtung entsprechend der Erfindung zur Steuerung des Stromes in einem supraleitfähigen Stromkreis ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet vorgesehen ist. Mit dem Ziel den supraleitfähigen Stromkreis örtlich zu magnetisieren, sind auf jeder Seite der Stelle, an welcher das magnetische Feld den supraleitfähigen Stromkreis beeinflußt, Elektroden angeordnet, welche elektrisch mit dem genannten Stromkreis verbunden sind, mit dem Ziel, eine elektrische Energiequelle elektrisch mit dem Stromkreis zu ver-
binden, derart, daß auf den Strom in dem βupraleitfähigen Stromkreis eingewirkt wird0
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe möglicher Ausfuhr unga variant en zur Steuerung permanent-supraleitfähiger Stromkreise erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird« Es zeigen»
Vorrichtung zur Steuerung des Stromes in einem supraleitfähigen Stromkreis durch elektromagnetische Induktion,
Pig» 2A-Bi schematische Querschnittsdarstellungen einer Vorrichtung zur Steuerung des Stromes in einem supraleitfähigen Stromkreis durch ein magnetisches Feld und eine elektrische Energiequelle»
Die Figuren 1A-B stellen schematische Quersohnittsdarstellungen von vier wesentlichen Teilen einer AusfUhrungsvariante einer Vorrichtung entsprechend der Erfindung dar, die dem Ziel dient, den elektrischen Strom in einem Stromkreis aus supraleitfähigen! Material zu aktivieren, zu verändern oder umzukehren« Die Figur IA zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in der Figur 1B, Die Figur 1B zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I in der Figur 1A.
Die zur Diskussion stehende Ausführungevariante enthält eine Primärspule 1, vorzugsweise aus isoliertem Kupferdraht, und eine sekundäre Hybrid-Wiciclung, welche aus einem nichtsupra-
leitfähigen Tell 2, vorzugsweise aus Kupfer besteht, welcher eloktrisch mit einem supraleitfähigen Teil 3 verbunden ist· Sie Primärspule 1 wurde mit der sekundären Hybrid-Wioklung, Teile 2 und 3, mit Hilfe eines geeigneten magnetischen Mediums 4, vorzugsweise einem lamellierten Kern aus weichem Eisen, Induktiv gekoppelt· In Abhängigkeit von der konstruktiven Verwendung und ihren entsprechenden Frequenzen kann auch keramisches Magnetmaterial oder Luft als Medium ftir die induktive Koρτ lung Verwendung finden· Es ist von Bedeutung, daß die Induktive Erregung der Hybrid-Wioklung durch Ihren niohtsupraleitfähigen Teil 2 bewirkt wird, da der Meißner-Effekt eine induktive übertragung von Energie auf den supraleitfähigen Teil 3 unmöglich maohto
Zur Erläuterung werden die nachfolgenden Dimensionen als AusfUhrungsbeispiel angegeben) Frlmärspule 1 : 1000 Windungen, 220 V, 5 Aj Sekundärwicklung« Länge Teil 2 » 10 % (Kupfer) und Länge Teil 3 : 90 % (supraleitfähiges Material)· Eine Vorrichtung, welche auf diese Weise dimensioniert ist, verbraucht lediglich angenähert 10 % der Energie eines vergleichbaren, nichtsupraleitfähigen Systems mit gleicher Aufgabenstellung, Zum Zwecke der Übersichtlichkeit sind die Anschlußklemmen der Primärspule 1 in der Zeichnung nioht dargestellt·
Die Figuren 2A-B stellen schematische Querschnittsdarstellungen von vier wesentlichen Teilen in einer anderen AusfUhrungsVariante der Vorrichtung entr/prechend der Erfindung dar, die dem Ziel dient den elektrischen Strom in einem supraleitfähigen Stromkreis zu aktivieren, zu verändern oder umzukehren. Die Figur 2A zeigt einen Schnitt entlang der Linie II-II in der Figur 2B· Die Figur 2B zeigt einen Schnitt entlang der Linie I-I in der Figur 2A·
Die zur Diskussion stehende AusfUhrungsvariante enthält eine kurzgeschlosnene supraleitfähige Wicklung 5, welche elektrisch mit den Elektroden 6 und 7 verbunden ist, durch welche ein elektrischer Strom in die supraleitende Wioklung 5 eingeführt wird· Zu diesem Zwecke sind die Elektroden 6 und 7 mit einer elektrischen Energiequelle (nioht dargestellt) verbunden. Mit dem Ziel den elektrischen Strom in der supraleitenden Wioklung 5 zu verändern oder umzukehren, wurde ein Elektromagnet vorgesehen, welcher örtlich ein magnetische? Feld mit einer solchen Stärke erzeugen kann, daß während der Zeitdauer, während welcher das magnetische Feld, welches durch den Elektromagneten 8 erzeugt wird, auf die supraleitfähige Wicklung 5 einwirkt, zeitweise die supraleitende Wioklung in einen Zustand mit elektrischem Widerstand zurückgeführt wird«
Bei gleichzeitiger Unterbrechung der Energieversorgung zu. den Elektroden 6 und 7 und zu dem Elektromagneten 8 verschwindet der elektrische Widerstand der supraleitfähigen Wicklung 5 und der elektrische Strom fließt kontinuierlich weiter, ohne irgendeine weitere Zuführung von elektrischer Energie zu der supraleitfähigen Wioklung 5· Wenn der Strom in dem supraleitfähigen Stromkreis verringert werden soll, kann dieses schnell durch eine Aktivierung des Elektromagneten 8 erfolgen,, Auf diese Weise ist eine schnelle Veränderung des magnetischen Feldes, welches durch die Wicklung 5 erzeugt wird möglich, sowohl der Größe als auch der Richtung desselben·
Die Zeichnungen sind selbstverständlich nur zur Erläuterung und Klarstellung des Verfahrens und der Vorrichtung entsprechend der Erfindung vorgesehen und die Erfindung soll nicht als auf die oben erwähnten Ausführungsvarianten beschränkt betrachtet werden, Fachleute auf dem Gebiet der Technik können sich viele Variationen und Modifikationen ausdenken ohne sich aus dem vollen Umfang und den Gedanken, auf welchen die Erfindung begründet ist, zu entfernen.
Claims (2)
- Pat entans pr üohe1» Verfahren zur Aktivierung, Veränderung und/oder Umkehrung eines elektrischen Stromes in einem Stromkreis aus supraleitfähigen Material, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Stromkreis vollkommen oder teilweise in einen nichtsupraleitfähigen Zustand versetzt wird, während welchen Zustandes ein Strom in dem genannten Stromkreis aktiviert, verändert oder umgekehrt werden kann«2· Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß zeitweise oder ständig in einem Teil des Stromkreises ein ohmscher Widerstand eingeführt wird«,3ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsehe Widerstand durch einen niohtsupraleitfähigen elektrischen Leiter gebildet wird·4« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß der supraleitfähige Stromkreis örtlich einem magnetischen Feld ausgesetzt wird, mit dem Ziel den genannten Stromkreis an dieser bestimmten Stelle in einen nichtsuprale it fähigen Zustand zu versetzen«,5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivieren, Verändern oder Umkehren des Stromes im nichtsupraleitfähigen Zustand des Stromkreises durch elektromagnetische oder magnetische Induktion bewirkt wird·6, Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivieren, Verändern oder Umkehren des Stromes im nichtsupraleitfähigen Zustand durch eine elektrische Verbindung des Stromkreises mit einer elektrischen Energiequelle durchgeführt wird·7· Vorrlohtung zur Aktivierung, Veränderung und/oder Umkehrung eines elektrischen Stromes In einem Stromkreis aus supra-1θitfähigem Material, daduroh gekennzelohnet, daß Induktiv einwirkende Mittel vorgesehen sind, die den genannten Stromkreis ganz oder teilweise in einen nichtsupraleitfähigen Zustand versetzen und Mittel, die den Strom in dem genannten Stromkreis aktivieren, verändern oder umkehren«,
- 8. Vorrichtung naoh Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, daß eine Sekundärwicklung aus niotoräsupraleitfähigem Material in Reihe mit dem supraleitfähigen Stromkreis verbunden ist, daß die genannte Sekundärwicklung magnetisch mit einer Primärspule aus nichtsupraleitfähigem Material gekoppelt ist, derart, daß der Strom in dem supraleitfähigen Stromkreis mit Hilfe der genannten Frioiärspule beeinflußbar ist09· Vorrichtung naoh Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromagnet vorgesehen ist, um den supraleitfähigen Stromkreis örtlich zu magnetisieren, daß auf jeder Seite der Stelle, an welcher das magnetische Feld den supraleitenden Stromkreis beeinflußt, Elektroden vorgesehen sind, die elektrisch mit dem genannten Stromkreis verbunden sind, mit dem Ziel eine elektrische Energiequelle elektrisch mit dem Stromkreis zu verbinden, derart, daß der Strom in dem supraleitfähigen Stromkreis beeinflußt wirdoHittzu i Seil en iacihu
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