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Überstromeigenschaften von HTS CroCo-Supraleiterkabeln

Überstromeigenschaften von HTS CroCo-Supraleiterkabeln
Forschungsthema:Überstromeigenschaften von HTS CroCo-Supraleiterkabeln
Typ:Masterarbeit
Datum:Ab sofort möglich
Betreuer:

Dr. Michael Wolf, michael.wolf@kit.edu, Tel. 0721 6082 4118, ITEP, KIT CN

Bearbeiter:Master-Studierende der Fachrichtungen Maschinenbau und Elektrotechnik

Hintergrund:

Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer DC Widerstand unterhalb einer bestimmten Temperatur komplett verschwindet. Ein Leiter für den Stromtransport oder eine Spule aus supraleitenden Materialien weist folglich keine DC-Verluste auf. Somit kann Strom durch solch einen Leiter sehr effektiv übertragen werden. Dies wird bspw. in supraleitenden Magneten genutzt, um hohe Magnetfelder effizient zu erzeugen (MRI/NMR). Jedoch ist der DC-Strom, der in einem Supraleiter widerstandslos fließen kann, begrenzt. Dieser Grenzwert wird als  kritischer Strom bezeichnet und hängt von der Temperatur und dem Magnetfeld ab. Ist der Strom größer als der kritische Strom, treten Verluste auf, die zu einer Temperaturerhöhung im Supraleiter führen und den Leiter schädigen oder zerstören können. Dies ist insbesondere für die Berücksichtigung von Kurzschlussanforderungen wichtig, wenn Kurzschluss-Ströme kurzzeitig ein Vielfaches des Nennstromes betragen können und deutlich größer als der kritische Strom sind.
In den vergangenen Jahren haben wir am Institut für technische Physik (ITEP) am KIT den Hochstromleiter „HTS CrossConductor“, kurz „HTS CroCo“, [1] aus dem Hochtemperatur-Supraleiter REBCO entwickelt, der als Basiselement in DC Hochstromkabelkonzepten eingesetzt werden soll.  Für die Auslegung des Leiters bei gegebenen Überstromszenarien ist es wichtig, die Überstromeigenschaften des Leiters zu kennen und bei der Auslegung des Leiters berücksichtigen zu können.

Aufgabenstellung:

In Ihrer Masterarbeit bauen Sie, unterstützt durch Mitarbeiter des ITEPs, einen Teststand für Überstrommessungen an HTS Supraleiterproben auf und führen Überstromtests an HTS CroCo Supraleiterproben durch. Dabei untersuchen Sie den Einfluss des Überstroms und dessen Dauer auf den Temperaturanstieg in verschiedenen Leiterdesigns. Parallel dazu entwickeln Sie ein Modell zur Beschreibung der Überstromeigenschaften von HTS CroCo Leitern und validieren es anhand Ihrer Messungen.

Referenzen:

[1]    Der Hochstrom-Supraleiter HTS CroCo (und Links auf der Seite)

Persönliche Qualifikationen:

Interesse an Hochtemperatursupraleitung und Hochstrom-Kabelkonzepten sowie am experimentellen Arbeiten. Erfahrungen Programmierung von Steuerungssoftware z.B. mit LabVIEW.