DE68912431T2

DE68912431T2 - Supraleitender Schalter und Strombegrenzer unter Verwendung eines solchen Schalters.

Info

Publication number: DE68912431T2
Application number: DE68912431T
Authority: DE
Inventors: Daisuke Ito; Yoshihisa Masuda; Hiroyuki Okumura; Kazuyuki Tsurunaga
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1989-07-13
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2009-07-14
Also published as: EP0350916B1; DE68912431D1; EP0350916A3; US5021914A; EP0350916A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen supraleitenden Schalter und einen Strombegrenzer zur elektromagnetischen Begrenzung eines Überstroms in dem Leitungsweg eines elektrischen Wechselstroms, in welchem ein derartiger supraleitender Schalter vorhanden ist.
Fließt in einem elektrischen Gerät ein Überstrom, so muß zum Schutz des elektrischen Gerätes gegen einen derartigen Überstrom der Fluß des Überstroms in dem Moment begrenzt werden, in welchem er auftritt. Als Strombegrenzer zum Begrenzen eines Überstroms ist ein Strombegrenzer bekannt, der beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nummer 74932/85 beschrieben ist. Bei diesem Strombegrenzer sind zwei Spulen auf einen Eisenkern gewickelt, so daß ihre Magneto-EMKs im wesentlichen einander gleich sind. Die jeweiligen Enden beider Spulen sind an einen elektrischen Weg auf der Seite der Stromversorgung angeschlossen, so daß die Richtungen ihrer Magnetflüsse einander entgegengesetzt sind. Das andere Ende der Spule auf einer Seite ist mit einem elektrischen Leitungsweg auf der Lastseite über einen Schalter verbunden. Darüberhinaus ist das andere Ende der Spule auf der anderen Seite entsprechend mit dem elektrischen Leitungsweg auf der Lastseite verbunden. Ein Strombegrenzungswiderstand ist parallel zum Schalter geschaltet. Zusätzlich ist ein Stromtransformator in dem elektrischen Leitungsweg vorgesehen. Dieser Stromtransformator dient zur Auslösung des Schalters, wenn er einen Überstrom feststellt.
Wenn in der Schaltung ein Überstrom in den elektrischen Leitungsweg infolge eines Kurzschlusses der Last fließt, stellt der Stromtransformator dieses Phänomen fest und öffnet den Schalter, um den Strombegrenzungswiderstand in die Schaltung der Spule auf einer Seite einzuführen. Während ein in der Spule auf einer Seite fließender Strom verringert wird, wird daher ein in der Spule auf der anderen Seite fließender Strom erhöht. Dies führt dazu, daß der von der Spule auf der anderen Seite, die auf den Eisenkern gewickelt ist, erzeugte Magnetfluß überwiegt, verglichen mit dem Magnetfluß, der von der Spule erzeugt wird, die auf die eine Seite gewickelt ist. Daher wird die Induktivität der Spule auf der anderen Seite aktiv, so daß also ein Fehlerstrom durch die Reaktionswirkung begrenzt wird.
Da im Normalzustand in dem voranstehend beschriebenen Strombegrenzer ein Strom von mehreren hundert bis zu mehreren tausend Ampere existiert, müssen beide Spulen einen großen Querschnitt aufweisen, und sie müssen darüberhinaus eine erhöhte Anzahl an Wicklungen aufweisen, um eine hohe Strombegrenzungsimpedanz zur Verfügung zu stellen. Dies führt zu den Schwierigkeiten, daß der Strombegrenzer große Abmessungen aufweist, und daß nicht vermieden werden kann, daß infolge einer Erhitzung ein beträchtlicher Leistungsverlust auftritt.
Darüberhinaus verwendet der voranstehend beschriebene Strombegrenzer häufig einen mechanischen Schalter, und erfordert daher eine Zeit von einem Zyklus bis zu drei Zyklen seit dem Zeitpunkt der Erfassung eines Überstroms, bis der Schalter geöffnet wird, um den Strombegrenzungsvorgang auszuführen, was zu der Schwierigkeit führt, daß der elektrische Leitungsweg schwierig zu schützen ist.
In dieser Hinsicht kann als Gegenmaßnahme ein Halbleiterschalter eingesetzt werden, beispielsweise ein Thyristor und dergleichen. In diesem Fall wird ein Leistungsverlust durch einen Spannungsabfall in der Vorwärtsrichtung des Thyristors erzeugt. Dies führt dazu, daß der Strombegrenzer darüberhinaus große Abmessungen aufweist und kompliziert wird, was dazu führt, daß der Einsatz eines derartigen Halbleiterschalters schwierig war.
Aus diesem Grund wurde vorgeschlagen, eine Strombegrenzungskörper unter Verwendung eines Supraleiters einzusetzen. Hierbei wird ein Strombegrenzungselement, welches durch Ausbildung eines supraleitenden Körpers in Form einer rechteckigen Welle hergestellt ist, in Reihe mit einem Schaltkreis geschaltet, welcher eine Stromquelle, einen Unterbrecher, eine Leitungsimpedanz und eine Last aufweist. Wenn bei der auf diese Weise aufgebauten Schaltung ein Strom ia in der Last über den Strombegrenzungskörper fließt, befindet sich der Strombegrenzungskörper in einem supraleitenden Zustand. Der Wert des in dem Strombegrenzungskörper fließenden Stroms liegt in einem Bereich, der kleiner ist als ein kritischer Stromwert Jc1. Wird nunmehr angenommen, daß ein kritischer Strom Jc1 in dem Strombegrenzungskörper fließt, so erzeugt der Strombegrenzungskörper Quenching, so daß er schnell in einen normal leitenden Zustand übergeht. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Widerstandswert des Strombegrenzungskörpers abrupt auf dessen wirklichen Widerstandswert an. Durch diesen hohen Widerstandswert wird ein in der Last durch den Strombegrenzungskörper fließender Strom begrenzt. Der Widerstandswert R des Strombegrenzungskörpers bei einer Erzeugung von Quenching in dem Strombegrenzungskörper, wie voranstehend erläutert, läßt sich ausdrücken als R = pc(l/A). Der Widerstandswert R des Strombegrenzungskörpers ist nämlich proportional zum Produkt des wirklichen Widerstands pc (uΩ-cm) und der Länge l (cm) des Strombegrenzungskörpers, und umgekehrt proportional zum Querschnitt A (cm²) des Strombegrenzungskörpers.
Allerdings weist die kritische Stromdichte wohlbekannter Supraleiter auf Nb-Ti-Basis einen sehr hohen Wert in der Größenordnung von 1 bis 3 (kA/cm²) auf, jedoch weist der wirkliche Widerstand zum Zeitpunkt einer normalen Leitung einen sehr kleinen Wert in der Größenordnung von 20 bis 50 (uΩ-cm)auf. Nur im Falle eines Supraleiters in Form einer Rechteckwelle ist daher der Querschnitt A (cm²) groß, und die Länge ist nicht ausreichend, so daß zum Zeitpunkt des Quenching des Supraleiters ein ausreichend hoher Widerstandswert nicht erhalten werden kann. Aus diesem Grund könnte ein spulenförmiger Supraleiter entwickelt werden, der weiter verdünnt und verlängert ist, um einen hohen Widerstandswert zur Verfügung zu stellen. Da ein derartiger spulenförmiger Supraleiter jedoch eine Induktivität aufweist, würde ein Impedanz-Spannungsabfall in bezug auf einen Gleichgewichtsstrom auftreten, und es würde eine hohe Stoßspannung zum Zeitpunkt des Quenching erzeugt, was sich negativ auf die Schaltungsgeräte auswirkt. Darüberhinaus wird eine Strombegrenzung nicht definitiv durch eine Verzögerung auf der Grundlage des induktiven Bauteils ausgeführt. Da zum Zeitpunkt des Quenchings eine hohe Spannung an einen Supraleiter angelegt wird, gibt es darüberhinaus das Problem, daß die Abstände zwischen Spulen groß sein müssen, um eine ausreichende Spannungsfestigkeit zu erzielen.
In der GB-A-1 163 027 ist eine Strombegrenzungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschrieben.
Die EP-A-0 139 189 beschreibt einen Stromschalter für supraleitende Hochenergie-Magnetspulen.
Eine zweiadrige Anordnung supraleitender Leiter ist um eine Isolierkern herumgewickelt. Eine Heizelementspule ist zwischen dem Kern und den supraleitenden Wicklungen vorgesehen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines supraleitenden Schalters, der bei einem Überstrom mit hoher Geschwindigkeit sicher betätigbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Strombegrenzers, der kompakt ausgebildet werden kann und einen definierten Leitungsschutz zur Verfügung stellt, und der einen Leistungsverlust infolge Erhitzung auf einen extrem niedrigen Wert unterdrücken kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Strombegrenzers, in welchem zum Zeitpunkt des Quenchens der Strombegrenzer einen ausreichend hohen Widerstandswert zur Verfügung stellen kann, so daß der Strom ausreichend begrenzt werden kann, und eine sichere Strombegrenzung zur Verfügung stellt, wobei in einem Normalzustand keine verschwenderische Verlustleistung durch eine Induktivität erzeugt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Strombegrenzers, welcher die Abmessungen des Körpers einer supraleitenden Spule verringern kann.
Die Ziele der Erfindung werden durch einen Strombegrenzer erreicht, welcher aufweist: eine zylindrische Kerneinrichtung; eine erste supraleitende Spule, die auf die Außenumfangsoberfläche der ersten zylindrischen Kerneinrichtung von deren einer Seite aus aufgewickelt ist, bis zu deren anderer Seite, und einen ersten kritischen Stromwert aufweist, wobei beim Fluß eines Stroms oberhalb des kritischen Stromwertes sich der Widerstandswert der ersten supraleitenden Spule zu einem ersten hohen Widerstandswert in einem normalen Leitungszustand ändert; eine zweite supraleitende Spule, die in Beziehung zur ersten supraleitenden Spule gewickelt ist und dieselbe Magneto-EMK aufweist wie die erste supraleitende Spule; und eine Verbindungseinrichtung zur Parallelverbindung der ersten und zweiten supraleitenden Spule, um so Magneto-EMKs in einander entgegengesetzten Richtungen zu erzeugen; und ist gekennzeichnet durch einen supraleitenden Schalter, der in Reihe entweder mit der ersten oder der zweiten supraleitenden Spule geschaltet ist, nicht induktiv ausgebildet und innerhalb eines Magnetfelds angeordnet ist, welches von der ersten supraleitenden Spule erzeugt wird, und einen zweiten kritischen Stromwert aufweist, der einem Überstromwert entspricht, der kleiner als der erste kritische Stromwert ist, wobei beim Fluß eines Stroms oberhalb des zweiten kritischen Stromwertes die Schaltereinrichtung ihren Zustand zu einem normal leitenden Zustand ändert; wobei der Strombegrenzer in Reihe mit einer Last in einem elektrischen Leitungsweg geschaltet ist, wobei beim Fluß eines Überstroms oberhalb des zweiten kritischen Stromwertes in dem elektrischen Leitungsweg der Strombegrenzer so arbeitet, daß er diesen Überstrom begrenzt.
Da bei der vorliegenden Erfindung der supraleitende Schalter unabhängig von einem Magnetfeld der supraleitenden Spule angeordnet ist, kann der Strombegrenzungsvorgang ohne Einfluß der Seite der supraleitenden Spule sicher ausgeführt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen zeigt:
Figur 1 eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer ersten Ausführungsform eines supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung ;
Figur 2 eine Perspektivansicht des Wicklungszustands zweier supraleitender Spulen;
Figur 3 eine Querschnittsansicht des Aufbaus einer zweiten Ausführungsform eines supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung;
Figur 4 ein Schaltbild zur Erläuterung des Betriebs bei der ersten und zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Figur 5 ein Äquivalentschaltbild zum Zeitpunkt eines Normalbetriebs des supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung;
Figur 6 ein Äquivalentschaltbild zum Zeitpunkt des Quenchings des supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung;
Figur 7A einen Graphen der Stromänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Quenchings bei dem supraleitenden Schalter gemäß der Erfindung;
Figur 7B einen Graphen von Impedanzänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Quenchings des supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung;
Figur 8 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 9 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht des Aufbaus einer ersten Ausführungsform eines Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 10 eine Modellansicht einer Verbindung der Strombegrenzungsspule und des supraleitenden Schalters in dem erfindungsgemäßen Strombegrenzer;
Figur 11A einen Graphen von Stromänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Quenching- Betriebs des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 11B einen Graphen von Impedanzänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Quenching- Betriebs des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 12 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform eines Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 13 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht des Aufbaus einer Strombegrenzungsspule in der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 14 eine Modellansicht von dessen Spulenanschluß;
Figur 15 eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht des Aufbaus des supraleitenden Schalters in der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 16 eine Modellansicht von dessen Spulenanschluß;
Figur 17A ein Äquivalentschaltbild eines Normalzustandsbetriebs in der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 17B ein Äquivalentschaltbild des Strombegrenzungsbetriebs bei der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung;
Figur 18A einen Graphen von Stromänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Strombegrenzungsbetriebs bei der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung; und
Figur 18B einen Graphen von Impedanzänderungen zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Strombegrenzungsbetriebs bei der zweiten Ausführungsform des Strombegrenzers gemäß der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zuerst wird eine erste Ausführungsform eines supraleitenden Schalters gemäß der Erfindung beschrieben, die in Figur 1 dargestellt ist. Ein hohles Glasrohr 7 wird als Kern verwendet, um darauf einen supraleitenden Draht aufzuwickeln. Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist eine erste supraleitende Spule 8 von einer Seite zur anderen Seite auf die Außenumfangsoberfläche des Glasrohrs 7 aufgewickelt, so daß sie eine vorbestimmte Anzahl an Wicklungen aufweist, mit einem Abstand zwischen jeweiligen Spulenabschnitten.
Weiterhin ist eine zweite supraleitende Spule 9 mit der gleichen Anzahl an Wicklungen wie die erste supraleitende Spule 8 auf solche Weise aufgewickelt, daß sie mit der ersten supraleitenden Spule 9 überlappt, in einer Richtung entgegengesetzt zur Wicklungsrichtung der ersten supraleitenden Spule 8. Dies stellt eine Art einer nicht- induktiven Wicklung dar, die so ausgebildet ist, daß sie keine elektromagnetische Induktion erzeugt, und die als sogenannte AP-Wicklung (Ayrton Perry) bekannt ist. Auf diese Weise wird ein supraleitender Spulenkörper 10 ausgebildet. Isolierkappen 14, die jeweils aus einem Einführungsabschnitt 11 und einem Abschnitt 12 großen Durchmessers bestehen, und ein Klemm- oder Verriegelungsloch 13 aufweisen, sind in Öffnungsabschnitte jeweils eines Endes des Glasrohres 7 eingepaßt. Klemmenplatten 15 sind zwischen den Abschnitten 12 mit großem Durchmesser und beiden Endoberflächen des Glasrohrs 7 angeordnet. Weiterhin sind Klemmenstücke 16 an den gegenüberliegenden Seiten der Klemmenplatte 15 auf solche Weise befestigt, daß beide Enden des Glasrohrs 7 in die Klemmenstücke 16 eingepaßt sind. Das Klemmenstück 16 kann ein kreisringförmiges Teil sein, welches das Glasrohr 7 umgibt, oder kann ein Teil sein, welches mehrere Abschnitte auf den Außenumfangsoberflächen des Glasrohrs 7 haltert. Die jeweiligen Enden der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 sind parallel zu den Klemmenstücken 16 befestigt und elektrisch leitend mit der Klemmenplatte 15 verbunden. Bürsten 17 sind in die Klemmlöcher 13 der jeweiligen Isolierkappen 14 eingefügt. Ein Klemmbolzen 18 ist von einer Isolierkappe 14 durch diese Bürsten 17 zur anderen Isolierkappe 14 eingeführt. Beide Endabschnitte des Klemmbolzens 18, die von der jeweiligen Isolierkappe aus vorstehen, sind durch Muttern festgeklemmt, durch Befestigungsplatten 19, die jeweils zwischen der Isolierkappe 14 und der Mutter 20 liegen. Eine Befestigungsplatte 19 und die Isolierkappe 14 sind durch einen Befestigungsstift 21 gesichert, so daß der supraleitende Körper 10 sich um den Klemmbolzen 18 dreht. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 den selben kritischen Stromwert aufweisen, da sie aus dem selben Material bestehen und den selben Durchmesser aufweisen. Zusätzlich können die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 miteinander in Berührung stehen, oder voneinander getrennt sein.
In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform eines supraleitenden Schalters gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Da dieser Strombegrenzer 6 den selben Aufbau aufweist wie bei der in Bezug auf Figur 1 beschriebenen Ausführungsform, werden die entsprechenden Abschnitte durch die selben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre detaillierte Beschreibung wird weggelassen. Im Falle der vorliegenden Ausführungsform wird eine Leiterkappe 14a anstelle der Isolierkappe verwendet, die bei der ersten Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben wurde. Die Leiterkappe 14a weist Abschnitte großen Durchmessers auf, die so ausgebildet sind, daß sie größer sind als der Außendurchmesser des Körpers 10 der supraleitenden Spule, sowie Einführungsabschnitte 11, die in beide Öffnungsabschnitte des Glasrohrs 7 eingeführt sind. Ein Außenumfangswandteil 22 ist zwischen gegenüberliegenden zwei Abschnitten 12 mit großen Durchmesser auf solche Weise vorgesehen, daß es von dem Außenumfangsabschnitt des Körpers 10 der supraleitenden Spule entfernt ist. Dichtungsteile 23, beispielsweise ein Silberlotmaterial, sind hermetisch abgedichtet kreisringförmig in jeweilige Abschnitte zwischen den Endoberflächen der Außenumfangswände 22 und den Abschnitten 12 mit großem Durchmesser eingefügt. Daher wird eine Vakuumkammer 24 zwischen der Außenumfangsoberfläche des Körpers 10 der supraleitenden Spule und dem Außenumfangswandteil 22 ausgebildet. Die jeweiligen Enden der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 sind parallel zur Leiterkappe 14a befestigt. Der Grund dafür, daß das Abdichtungsteil 223 und die Außenumfangswand 22 so ausgebildet sind, daß sie unterschiedliche Dicken aufweisen, besteht darin, daß von dem Dichtungsteil 23 und der Außenumfangswand 22 aufgenommene Verschiebungen dazu gebracht werden, daß sie voneinander verschieden sind, wodurch ein Bruch zwischen dem Abschnitt 12 großen Durchmessers und der Außenumfangswand 22 vermieden wird. Schraubenlöcher sind in den zentralen Abschnitten der jeweiligen Leiterkappen 14a vorgesehen. Der andere Leiter kann durch Anschrauben mit dem Schraubenloch 25 verbunden werden.
Unter Bezug auf die Figuren 4 bis 7 wird ein Beispiel des Betriebs beschrieben, bei welchem die Vorrichtung als Strombegrenzer arbeitet, unter Verwendung des wie voranstehend angegeben aufgebauten supraleitenden Schalters. Wie aus Figur 4 hervorgeht, ist der supraleitende Schalter 6 in Reihe mit der nächsten Stufe des Unterbrechers 3 einer Reihenschaltung geschaltet, welche die Stromversorgung 2, den Unterbrecher 3, die Leitungsimpedanz und die Last 5 umfaßt.
Wenn die in Figur 4 gezeigte Schaltung normal arbeitet, fließt durch den supraleitenden Schalter 6 in der Last 5 ein vorbestimmter Strom i&sub0;. Dieser Strom i&sub0; wird durch eine Spannung E und eine Gesamtimpedanz Z festgelegt. Diese Gesamtimpedanz Z ist die Summe der Impendanz ZSC des supraleitenden Schalters 6, einer Leitungsimpedanz Z&sub1; und einer Lastimpedanz ZL. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der supraleitende Schalter 6 in einem supraleitenden Zustand, und ein Strom i&sub0; weist einen Wert in einem Bereich auf, der niedriger als ein kritischer Strom Jc1 ist. Der Strom i&sub0; fließt getrennt in der ersten und zweiten Spule 8 und 9, nämlich als ein Strom iL1 beziehungsweise iL2. Da die erste und zweite elektrisch leitende Spule 8 und 9 die selbe Wicklungsanzahl und das selbe Ausmaß des gegenseitig austretenden Magnetflusses aufweisen, und so gewickelt sind, daß sie einander überlappen, weisen die Ströme iL1 und iL2 Werte auf, die annähernd einander gleich sind. Magneto-EMKs mit einander entgegengesetzten Richtungen und mit im wesentlichen derselben Stärke werden auf die erste und zweite supraleitende Spule 8 beziehungsweise 9 auf der Grundlage der Ströme iL1 und iL2 ausgeübt, und nehmen annähernd einander gleiche Werte an. Magneto-EMKs mit einander entgegengesetzten Richtungen und im wesentlichen derselben Stärke werden auf die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 auf der Grundlage der Ströme iL1 und iL2 ausgeübt. Dies führt dazu, daß zwei Arten von Magnetflüssen Φ&sub1; und Φ&sub2; mit nahezu einander gleichen Werten entsprechend jeweils dieser Magneto- EMKs erzeugt werden. Da die jeweiligen Magnetflüsse Φ&sub1; und Φ&sub2; einander entgegengesetzte Richtungen aufweisen, löschen sie einander aus, was zu einem nicht-induktiven Zustand führt. Die jeweiligen Induktivitäten der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 sind gleich einem extrem kleinen Wert in der Größenordnung des Leckflusses. Wenn angenommen wird, daß wie in Figur 5 gezeigt, die Induktivität infolge eines Leckflusses durch L bezeichnet wird, so ist daher die Widerstandskomponente gleich Null, und die Reaktanzkomponente gleich einem sehr kleinen Wert von ωL/2. Dies führt dazu, daß die Impedanz extrem gering ist, was dazu führt, daß keine Möglichkeit zum Auftreten eines Spannungsabfalls besteht. Der Zustand zu diesem Zeitpunkt wird in den Figuren 7A und 7B als "Normalbetrieb" bezeichnet. Es wird nämlich ein Strom i&sub0; durch eine Impedanz ZSC des supraleitenden Schalters 6, eine Leitungsimpedanz Z&sub1;, und eine Lastimpedanz ZL (nicht gezeigt) festgelegt. Dieser Strom i&sub0; wird zur Last 5 geliefert, ohne daß infolge der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 ein Spannungsabfall auftritt.
Der bei der Erzeugung eines Kurzschlusses in der Last 5 erzeugte Zustand wird im Zusammenhang mit dem Fall des "Quenchings" beschrieben. Wird in der Schaltung ein Kurzschluß erzeugt, so beginnt ein geschätzter Kurzschlußstrom if zu fließen, der durch E/Z&sub1; gegeben ist. Sobald jedoch ein Kurzschlußstrom einen kritischen Strom Jc1 überschreitet, werden die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 in den Quenching-Zustand versetzt. Hierbei werden die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 in einen Normalleitungszustand versetzt, und der jeweilige Widerstandswert der ersten beziehungsweise zweiten supraleitenden Spule 8 beziehungsweise 9 wird schnell auf einen Widerstandswert Rc erhöht. Dieser Widerstandswert Rc ist ein Wert, der proportional zum Produkt des wirklichen Widerstands p(uΩ-cm) und der Länge l (cm) der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 ist, und umgekehrt proportional zum Querschnitt A (cm²). Wenn der Widerstand schnell auf den Widerstandswert Rc ansteigt, so wird die Impedanz Z'SC des Strombegrenzers erhöht. Die Äquivalenzschaltung in diesem Zustand ist in Figur 6 dargestellt. Bei dieser Äquivalenzschaltung werden die Impedanzwerte ZSC der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 gleich einem extrem hohen Wert, der ausgedrückt wird als: [(ωL'² + Rc²/2], abhängig von den jeweiligen Widerstandswerten Rc, die schnell erhöht wurden. Zu diesem Zeitpunkt werden Ströme, die in der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 durch die erhöhten Widerstandswerte Rc fließen, auf einen Wert begrenzt, der annähernd gleich einem kritischen Strom Jc1 ist, wie durch Ströme iT1 und iT2 in Figur 7A angedeutet ist. Es wird darauf hingewiesen, daß bei einem getrennten Fluß des Kurzschlußstroms if in der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 die Größen des jeweiligen Flusses sich einander auslöschen, und die Induktivität L' auf einem kleinen magnetischen Leckfluß beruht, der zu diesem Zeitpunkt erzeugt wird. Daher wird die Induktivität L' gleich einem extrem kleinen Wert, so daß die Zeitkonstante extrem klein wird.
Daher können in der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9 fließende Ströme auf Ströme iT1 und iT2 durch die schnell erhöhten Widerstandswerte Rc ohne Zeitverzögerung begrenzt werden.
Im Falle des supraleitenden Schalters 6 gemäß der vorliegenden Erfindung, der in Figur 3 gezeigt ist, werden die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 in einem Vakuumzustand gehalten. Wenn ein Quenching auftritt, wird infolge der erzeugten Wärme flüssiges Helium gasförmig. Dies führt dazu, daß die Isolier-Haltespannung verringert wird, und eine geringe Spannung an die erste und zweite supraleitende Spule 8 und 9 angelegt wird. Da die erste und zweite supraleitenden Spule 8 und 9 sich in einem Vakuum befinden, ist in diesem Fall die Spannungsfestigkeit in bezug auf eine Hochspannung höher als in einem Fall, in welchem ein Quenching in Luft erzeugt wird.
Der wie voranstehend beschrieben aufgebaute supraleitende Schalter 6 kann frei die Impedanz ZSC' und die Ströme iT1 und iT2 zum Zeitpunkt des Quenchings auswählen, durch Auswahl des Materials, der Wicklungsanzahl, und des Drahtdurchmessers der ersten und zweiten supraleitenden Spule 8 und 9. Daher kann dieser Schalter 6 einen Strom über einen breiten Bereich begrenzen. Da die Induktivität L extrem klein sein kann, und die Impedanz ZSC über einen breiten Bereich zum Zeitpunkt des Normalbetriebs eingestellt werden kann, kann darüberhinaus ein kontaktloser Schalter realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß zwar das Glasrohr 7 als der Isolierkern bei den voranstehend erwähnten beiden Ausführungsformen verwendet wird, jedoch andere Isoliermaterialien, die wärmebeständig sind, für diesen Zweck verwendet werden können.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß der supraleitende Schalter gemäß der vorliegenden Erfindung weit eingesetzt werden kann, nicht nur als Strombegrenzer, sondern auch als ein Schalter, dessen Zustand sich bei einem Anstieg des Stroms ändert.
Figur 8 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, zusammen mit dessen Einsatz. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind ein Unterbecher 2, ein Strombegrenzer 30, und eine Leitungsimpedanz 4 in eine Leitung eingefügt, die als elektrischer Leitungsweg zur Verbindung einer Wechselspannungsstromquelle 1 und einer Last dient. In dieser Ausführungsform weist der Strombegrenzer 30 eine supraleitende Spule 31 auf, die so gewickelt ist, daß sie eine Induktivität aufweist, die zur Unterdrückung eines Stroms in der Leitung auf einen Wert ausreicht, der niedriger als ein Grenzwert ist, sowie einen supraleitenden Schalter 32, der parallel zur supraleitenden Spule 31 geschaltet ist, wobei der supraleitende Schalter 32 zwei Spulen aufweist, welche im nicht-induktiven AP-Wicklungsverfahren gewickelt sind, so daß die Flußgrößen, die durch diese Spulen erzeugt werden, einander auslöschen, so daß im wesentlichen eine Induktivität von Null zur Verfügung gestellt wird, und einen kritischen Stromwert aufweist, der kleiner ist als der der supraleitenden Spule 31.
Figur 9 ist eine schematische Ansicht des tatsächlichen Aufbaus der supraleitenden Spule 31 und des supraleitenden Schalters 32. Die supraleitende Spule 31 ist auf einen Spulenkörper 33 aufgewickelt, und die Spulen des supraleitenden Schalters 32 sind auf einen Spulenkörper 34 aufgewickelt, der in einem Hohlabschnitt des Spulenkörpers 33 angeordnet ist. Daher ist der supraleitende Schalter 31 auf den gemeinsamen Kern aufgewickelt, innerhalb eines Magnetfelds, welches durch die supraleitende Spule 31 erzeugt wird. Die jeweiligen Spulenenden sind gemeinsam an die Klemmen 35 und 36 angeschlossen.
Nunmehr wird der Betrieb der wie voranstehend beschrieben aufgebauten Ausführungsform beschrieben.
Befinden sich sowohl die supraleitende Spule 31 als auch der supraleitende Schalter 32 in einem supraleitenden Zustand, so zeigt die supraleitenden Spule 31 eine verhältnismäßig hohe Impedanz, infolge ihrer Induktivität in bezug auf einen in der Leitung fließenden Strom, wogegen der supraleitende Schalter 32 im wesentlichen eine Impedanz von Null zeigt, da er nicht induktiv ist. Figur 10 ist eine Modellansicht zur Erläuterung des voranstehend geschilderten Phänomens. Nimmt man an, daß ein Strom i&sub0; in einer durch einen Pfeil bezeichneten Richtung in der supraleitenden Spule 31 fließt, und in dem supraleitenden Schalter 32, so wird ein Magnetfluß Φ&sub0; durch die supraleitende Spule 31 erzeugt, mit einer Impedanz entsprechend der Induktivität. Im Gegensatz hierzu löschen sich die Größen der Magnetflüsse Φ&sub1; und Φ&sub2; aus, die durch die AP-gewickelten Spulen des supraleitenden Schalters 32 erzeugt werden, so daß die Impedanz im wesentlichen gleich Null wird.
Nimmt man an, daß kein Ausfall auf der Seite der Last 5 auftritt, und in der Last 5 ein Strom i&sub0; mit einer üblichen Amplitude fließt, so gelten die folgenden Beziehungen, wenn ein in der supraleitenden Spule 31 und ein in dem supraleitenden Schalter 32 fließender Strom durch iL1 beziehungsweise iL2 bezeichnet wird:
i&sub0; = iL1 + iL2 ... (1)
iL1 « iL2 ... (2)
Daher fließt der überwiegende Strom i&sub0; in der Leitung in den supraleitenden Schalter 32. Da der Widerstandswert gleich Null ist, ist darüberhinaus ein Spannungsabfall, der durch den Fluß des Stroms i&sub0; hervorgerufen wird, im wesentlichen gleich Null.
Fließt in der Leitung infolge eines Kurzschlußfehlers und dergleichen der Last 5 ein Überstrom, und übersteigt dessen Wert einen kritischen Stromwert Jc1 des supraleitenden Schalters 32, so wird der supraleitende Schalter 32 momentan gequencht, was zu einem Widerstand führt, der einen extrem hohen Widerstand aufweist. Dies führt dazu, daß der überwiegende Anteil des Stroms, der in den supraleitenden Schalter 32 geflossen ist, in die supraleitende Spule 32 übergeht.
Beide Ströme stehen in der durch den nachstehenden Ausdruck angegebenen Beziehung:
iL1 « iiL2 ... (3)
Daher ist der Leitungsstrom auf einen Grenzwert durch die Induktivität der supraleitenden Spule 31 begrenzt. Da der in dem supraleitenden Schalter 32 fließende Strom iL2 extrem gering ist, ist in diesem Fall ein Leistungsverlust, der als Wärmeverlust auftritt, auf einen extrem kleinen Wert begrenzt.
Die Figuren 11A und 11B zeigen, wie der Strom i und die Impedanz ZSC des Strombegrenzers zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Strombegrenzungsbetriebs variieren. Zum Zeitpunkt des Normalbetriebs ist nämlich die Impedanz ZSC des Strombegrenzers 30 extrem gering, so daß hauptsächlich durch die Impedanz Z der Last der Strom i&sub0; in der Leitung normal gehalten wird. Wenn andererseits in der Last ein Kurzschluß auftritt, so versucht ein geschätzter Kurzschlußstrom if in der Leitung zu fließen. Sobald jedoch der Leitungsstrom den kritischen Stromwert Jc1 des supraleitenden Schalters 32 überschreitet, wird wie voranstehend erläutert die Impedanz des Strombegrenzers erhöht, so daß der Kurzschlußstrom auf einen Stromwert iL2 begrenzt wird, der niedriger als ein Grenzwert ist.
In diesem Fall ist der kritische Stromwert Jc2 der supraleitenden Spule 31 auf einen Wert eingestellt, der größer als der Strombegrenzungswert der Leitung ist. Darüberhinaus wird der Strombegrenzer 30 durch Unterbrechung der Leitung durch den Unterbrecher 2 gekühlt, und kehrt so schnell in einen stabilen Zustand zurück.
Da bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform zwei supraleitende Spulen so angeordnet sind, daß sie einen gemeinsamen Kern benutzen, wird der Strombegrenzer äußerst kompakt und läßt sich einfach in einem supraleitenden Zustand halten. Selbst wenn diese supraleitenden Spulen voneinander beabstandet angeordnet werden, kann jedoch der voranstehend beschriebene Strombegrenzungsbetrieb durchgeführt werden.
Wie voranstehend erläutert, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform supraleitende Spulen verwendet, und diese supraleitenden Spulen sind so angeordnet, daß sie eine für beide Spulen gemeinsamen Kern benutzen. Auf diese Weise läßt sich ein vereinfachter Aufbau und eine Miniaturisierung des Strombegrenzers erzielen, und es kann eine Hochgeschwindigkeitsreaktion und ein verläßlicher Leitungsschutz durchgeführt werden.
Figur 12 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines Strombegrenzers gemäß der vorliegenden Erfindung sowie dessen Einsatz zeigt. Wie aus dieser Figur hervorgeht, sind ein Unterbrecher 2, ein Strombegrenzer mit einer supraleitenden Reaktanzspule 40 und einem supraleitenden Schalter 50, sowie eine Leitungsimpedanz 4 in eine Leitung eingefügt, die als elektrischer Leitungsweg zur Verbindung einer Wechselstromquelle 1 und einer Last 5 dient. Bei dieser Ausführungsform weist die supraleitende Reaktanzspule 40 eine solche Induktivität auf, daß sie einen Strom in der Leitung auf einen Wert unterhalb eines Grenzwerts herunterdrückt. Die supraleitende Reaktanzspule 40 besteht aus einer supraleitenden Spule 41 mit einem kritischen Stromwert, der größer als ein Strombegrenzungswert ist, und aus einer supraleitenden Spule 42, die auf denselben Spulenkörper gewickelt ist, wie die supraleitende Spule 41. Wird diese Spule 42 parallel in die Leitung eingefügt, so erzeugt sie dieselbe Größe einer Magneto-EMK wie die Spule 41. Daher löschen sich die von diesen Spulen 41 und 42 hervorgerufenen Größen des Magnetflusses einander aus. Wenn jeweils in diese Spulen ein Strom iL1 beziehungsweise iL2 fließt, so werden ihre Impedanzwerte im wesentlichen gleich Null. Andererseits ist der supraleitende Schalter 50 als eine nicht-induktiv gewickelte supraleitende Spule aufgebaut, und ist in Reihe mit der supraleitenden Spule 42 geschaltet.
Figur 13 ist eine schematische Ansicht eines tatsächlichen Aufbaus der supraleitenden Reaktanzspule 40. Die supraleitende Spule 41 und die supraleitende Spule 42 ist auf den Spulenkörper 43 beziehungsweise 44 aufgewickelt Weiterhin ist die supraleitende Spule 42 auf den gemeinsamen Kern innerhalb der supraleitenden Spule 41 gewickelt. Jeweils ein Ende beider Spulen ist gemeinsam mit einer Klemme 45 verbunden. Das andere Ende der supraleitenden Spule 42 und das andere Ende der supraleitenden Spule 42 ist mit einer Klemme 46 beziehungsweise 47 verbunden. Zusätzlich bezeichnet die Bezugsziffer 48 ein Abstandsstück, welches dazu dient, ein Isoliermaterial zwischen den Klemmen 46 und 57 dieser supraleitenden Spulen zu haltern.
Figur 14 ist eine Ansicht, welche die inneren Verbindungen und das Verhalten des Magnetflusses der supraleitenden Reaktanzspule 50 zeigt. Es wird eine solche Anordnung zur Verfügung gestellt, daß dann, wenn die supraleitenden Spulen 41 und 42 parallel zur Leitung angeschlossen sind, sich der Magnetfluß Φ&sub1;, der durch die supraleitende Spule 41 erzeugt wird, und der Magnetfluß Φ&sub2;, der durch die supraleitende Spule 42 erzeugt wird, einander auslöschen.
Figur 15 ist eine Ansicht des tatsächlichen Aufbaus des supraleitenden Schalters 50. Dieser Schalter 50 besteht aus supraleitenden Spulen 51 und 52. Die supraleitenden Spulen 51 und 52 sind auf einen Spulenkörper 53 beziehungsweise 54 aufgewickelt. Zusätzlich ist die supraleitende Spule 52 konzentrisch innerhalb der supraleitenden Spule 51 angeordnet. Ein Ende jeweils einer Spule ist gemeinsam an eine Klemme 55 angeschlossen, und ihre anderen Enden sind gemeinsam mit einer Klemme 56 verbunden.
Figur 16 zeigt schematisch die inneren Anschlüsse und das Verhalten des Magnetflusses des supraleitenden Schalters 50. Wird ein Strom zum Fließen zwischen den Klemmen 55 und 56 veranlaßt, so fließt dieser Strom getrennt in die jeweilige Spule, und daher löschen sich der Magnetfluß Φ&sub1;, der durch die supraleitende Spule 51 erzeugt wird, und der Magnetfluß Φ&sub2;, der durch die supraleitende Spule 52 erzeugt wird, gegenseitig aus.
Die supraleitenden Spulen 41 und 42, welche die supraleitende Reaktanzspule bilden, sind so ausgebildet, daß ihre kritischen Stromwerte größer sind als der Strombegrenzungswert der Leitung. Weiterhin ist der supraleitende Schalter so ausgebildet, daß er entsprechend dem Stromanstieg in der supraleitenden Spule 52 gequencht wird, falls ein Überstrom in der Leitung auftritt.
Der Betrieb der wie voranstehend geschildert aufgebauten zweiten Ausführungsform wird ebenso unter Bezug auf Figur 10 beschrieben.
Wenn ein in der Leitung fließender Strom i&sub0; sich in einem normalen Zustand befindet, werden sowohl die supraleitende Reaktanzspule 40 als auch der supraleitende Schalter 50 in einem supraleitenden Zustand gehalten. Daher sind die Widerstandswerte der supraleitenden Spulen 51 und 52, welche den supraleitenden Schalter 50 bilden, gleich Null, und es liegt ein nicht-induktiver Zustand vor. Daher verzweigt sich der Strom i&sub0; in die supraleitenden Spulen 41 und 42, welche die supraleitende Reaktanzspule 50 bilden, so daß sich in diesen Spulen ein Stromfluß iL1 beziehungsweise iL2 ergibt. Die hierdurch erzeugten beiden Magnetflüsse löschen einander aus. Diese Spulen 41 und 42 weisen eine gegenseitige Induktivität von -M auf, jedoch werden die Werte der Selbstinduktivität L&sub1; und L&sub2; auf einem solchen Wert gehalten, daß sie auf diese Ströme keinen Einfluß ausüben.
Figur 17A ist eine Äquivalenzschaltung der voranstehenden Anordnung. Der supraleitende Schalter 50 arbeitet als ein Element, welches nur eine sehr kleine Leck-Induktivität aufweist. Darüberhinaus arbeitet die supraleitenden Reaktanzspule 50 als ein Element, welches nur eine gegenseitige Induktivität -M aufweist.
Versucht ein geschätzter Kurzschlußstrom if, der durch die Stromquellenspannung E und eine Leitungsimpedanz Z&sub1; festgelegt ist, infolge der Tatsache zu fließen, daß ein Fehler wie beispielsweise ein Kurzschluß der Last auftritt, so steigt ein in dem supraleitenden Schalter 50 fließender Strom ebenfalls an, entsprechend dem Anstieg des voranstehend genannten Stroms if. Die supraleitenden Spulen 41 und 42, welche den supraleitenden Schalter 50 bilden, weisen einen kritischen Stromwert Jc1 entsprechend ansteigenden Stromwerten dieser Spulen 41 und 42 auf. Zum selben Zeitpunkt, wenn ein in der supraleitenden Spule 41 fließender Strom iL2 den voranstehend genannten Stromwert Jc1 überschreitet, so erfolgt ein Quenching, so daß ein Strom iL2, der in der supraleitenden Spule 42 geflossen ist, in die supraleitende Spule 41 übergeht. Dies führt dazu, daß der größte Anteil des in der Leitung fließenden Stroms in die supraleitende Spule 41 übergeht. Daher weist die supraleitende Reaktanzsspule 40 eine hohe Induktivität auf, infolge des Magnetflusses Φ&sub1;, der durch die supraleitende Spule 41 erzeugt wird. Figur 17B zeigt die Äquivalenzschaltung für einen derartigen Fall. Der supraleitende Schalter 50 ändert seine Eigenschaften, so daß er ein Element bildet, welches einen extrem hohen Wert R aufweist, und der Leitungsstrom i&sub0; wird durch die Selbstinduktivität der supraleitenden Spule 41 begrenzt.
Wie gerade voranstehend beschrieben, ist die Strombegrenzungsschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform so aufgebaut, daß ihre Impedanz in bezug auf einen normalen Leitungsstrom im wesentlichen gleich Null ist, und sie als Reaktanzspule in bezug auf einen Überstrom arbeitet, um auf diese Weise einen Leitungsstrom zu begrenzen.
Die Figuren 18A und 18B zeigen, wie sich der Strom i&sub0; und die Impedanz ZC des Strombegrenzers zum Zeitpunkt des Normalbetriebs und zum Zeitpunkt des Strombegrenzungsbetriebs ändern. Zum Zeitpunkt des Normalbetriebs ist nämlich die Impedanz ZSC des Strombegrenzers extrem gering, so daß der Leitungsstrom i&sub0; hauptsächlich durch die Lastimpedanz Z&sub1; normal gehalten wird. Wenn im Gegensatz hierzu ein Kurzschluß der Last auftritt, so versucht ein geschätzter Kurzschlußstrom If in der Leitung zu fließen. Steigt jedoch der Leitungsstrom auf einen Wert von Jg an, so übersteigt der in dem supraleitenden Schalter 50 fließende Strom den kritischen Stromwert Jc1. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Impedanz der supraleitenden Reaktanzsspule 40 auf einen Wert Z'SC an. Dies führt dazu, daß der Kurzschlußstrom auf einen Wert unterhalb eines Grenzwerts begrenzt wird.
Wie soeben voranstehend beschrieben, werden auch bei dieser Ausführungsform supraleitende Spulen verwendet, und diese supraleitenden Spulen sind so angeordnet, daß sie eine für beide Spulen gemeinsamen Kern benutzen. Daher läßt sich ein vereinfachter Aufbau und eine Miniaturisierung des Strombegrenzers erzielen, und es können eine Reaktion mit hoher Geschwindigkeit und ein verläßlicher Leitungsschutz durchgeführt werden.
Bezugszeichen in den Patentansprüchen sollen zum besseren Verständnis dienen, jedoch nicht den Schutzumfang begrenzen.

Claims

1. Strombegrenzer mit:

einer ersten zylindrischen Kerneinrichtung (44);

einer ersten supraleitenden Spule (41), die auf die Außenumfangsoberfläche der ersten zylindrischen Kerneinrichtung von deren einen Seite bis zu deren anderen Seite gewickelt ist und einen ersten kritischen Stromwert aufweist, wobei dann, wenn ein Strom oberhalb des kritischen Stromwerts fließt, sich der Widerstandswert der ersten supraleitenden Spule zu einem ersten hohen Widerstandswert in einem normal leitenden Zustand ändert;

einer zweiten supraleitenden Spule (42), die in bezug auf die erste supraleitende Spule gewickelt ist und dieselbe Magneto-EMK aufweist wie die erste supraleitende Spule; und

einer Verbindungseinrichtung (45, 46) zur Parallelverbindung der ersten und zweiten supraleitenden Spule, um so Magneto-EMKs in einander entgegengesetzten Richtungen zu erzeugen;

gekennzeichnet durch

einen supraleitenden Schalter (50), der in Reihe mit der ersten oder zweiten supraleitenden Spule geschaltet ist, nicht induktiv ausgebildet und innerhalb eines Magnetfelds angeordnet ist, welches durch die erste supraleitende Spule erzeugt wird, und einen zweiten kritischen Stromwert aufweist, der einem Überstromwert entspricht, der kleiner als der erste kritische Stromwert ist, wobei dann, wenn ein Strom oberhalb des zweiten kritischen Stromwertes fließt, die Schalteinrichtung eine Änderung zu einem normal leitenden Zustand erfährt; und

wobei der Strombegrenzer in Reihe mit einer Last in einem elektrischen Leitungsweg geschaltet ist, wobei dann, wenn ein Überstrom oberhalb des zweiten kritischen Stromwertes in dem elektrischen Leitungsweg fließt, der Strombegrenzer so arbeitet, daß er diesen Überstrom begrenzt.

2. Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der supraleitende Schalter (50) eine dritte supraleitende Spule ist.

3. Strombegrenzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte supraleitende Spule auf die Außenumfangsoberfläche der zweiten zylindrischen Kerneinrichtung gewickelt ist, die in einen hohlen Abschnitt der ersten zylindrischen Kerneinrichtung eingeführt ist.

4.1 Strombegrenzer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte supraleitende Spule aus einer vierten und fünften supraleitenden Spule besteht, die in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, und an ihren beiden Enden miteinander verbunden sind.

5. Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung ein Satz von Klemmenplatten (15) ist, die gemeinsam die jeweiligen Enden der ersten und zweiten supraleitenden Spule auf einer Seite der ersten zylindrischen Kerneinrichtung beziehungsweise deren anderen Seite verbinden.

6. Strombegrenzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Vakuumkammer (24) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß sie die erste und zweite supraleitende Spule umgibt.

7. Strombegrenzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer durch die Klemmenplatten gebildet wird, die so ausgebildet sind, daß sie von den Oberflächen der ersten und zweiten supraleitenden Spule vorstehen, und aus einem Außenumfangswandteil (22), welches Umfangsrandabschnitte der gegenüberliegenden Klemmenplatten (12) verbindet.