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1 SUPRALEITUNG K.Conder LNS ETH/PSI. 2 Temperatur Widerstand Kelvin (1902) Matthiessen (1864) Dewar (1904) Elektrische Widerstand bei tiefen Temperaturen.

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1 1 SUPRALEITUNG K.Conder LNS ETH/PSI

2 2 Temperatur Widerstand Kelvin (1902) Matthiessen (1864) Dewar (1904) Elektrische Widerstand bei tiefen Temperaturen Kelvin: die Elektronen werden „eingefroren“ und der Wiederstand steigt (bis zu  ). Dewar: das Kristallgitter wird „eingefroren“- die Elektronen werden nicht gestreut. Der Wiederstand nimmt kontinuierlich ab (bis zu 0). Matthiesen: Restwiderstand durch Verunreinigungen im Kristallgitter.

3 3 „Mercury has passed into a new state, which on account of its extraordinary electrical properties may be called the superconducting state“ H. Kamerlingh Onnes 1913 (Nobelpreis 1913) Supraleitung-die Entdeckung Verflüssigung von Helium (4K) Supraleitung in Hg T C =4.2K (1911) Wiederstand R=0 unterhalb von T C ; (R<  cm, mal kleiner als für Cu)

4 4 Leiter und Supraleiter In einigen Materialien fällt beim Abkühlen der Elektrische Widerstand sprungartig auf Null Widerstand <  cm Verunreinigungen und Gitterdefekte sind verantwortlich für einen Restwiederstand Der elektrische Wiederstand von Metallen nimmt mit sinkender Temperatur ab

5 5 Weitere Entdeckungen 1986 (Januar): Hochtemperatur- Supraleiter (LaBa) 2 CuO 4 T C =35K K.A. Müller und G. Bednorz (IBM Rüschlikon) (Nobelpreis 1987) 1987 (Januar): YBa 2 Cu 3 O 7-x T C =93K 1987 (Dezember): Bi-Sr-Ca-Cu-O T C =110K, 1988 (Januar): Tl-Ba-Ca-Cu-O T C =125K 1993: Hg-Ba-Ca-Cu-O T C =133K (A. Schilling, H. Ott, ETH Zürich) : “Tieftemperatur-Supraleiter” Höchste T C =23K für Nb 3 Ge

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8 8 Fundamentale Eigenschaften R=0 unterhalb T C T c(onset) =94K T c(R=0) =78K Ein induzierter Strom im Ring aus einem Supraleiter floss ohne messbare Verminderung während zweieinhalb Jahre!!!

9 9 Ein Supraleiter ist ein perfekter Diamagnet d.h. verdrängt vollständig ein Magnetfeld aus seinem Inneren W. Meissner, R. Ochsenfeld (1933). An der Oberfläche des Supraleiter (T

10 10 Der Meissner-Effekt II

11 11 Ein Metall in einem Magnetfeld

12 12 Ein perfekter Leiter

13 13 Supraleiter

14 14 Was war zuerst das Ei oder das Huhn? Ein perfekter Leiter Der Meissner-Effekt Die Abchirmströme fliessen ohne Energieverluste! Widerstand muss Null sein!!!

15 15 Beiträge zur spezifischen Wärme liefern Phononen und Elektronen. Im normalleitenden Zustand ist: c Phononen ~T³ und c Elektronen ~T. Spezifische Wärme Nach dem Übergang zur Supraleitung gilt: c Elektronen ~exp(-C/T), was zu einem Sprung in der spezifischen Wärme führt. Temperatur Spezifische Wärme c Ph ~T³ c Ele ~T c EleS ~exp(-C/T) SL NL TCTC

16 16 Supraleitende Elemente Die ferromagnetischen Materialien sind nicht supraleitend Die guten Leiter (Ag, Cu, Au..) sind keine Supraleiter Nb zeigt das höchste T C = 9.2K aller Elemente

17 17 Supraleitende Verbindungen Fullerene C 60 Elementarzelle von Cs 2 RbC 60 Rb Cs VerbindungT C [K] Nb 3 Sn18 Nb 3 Ge23 NbO2 Na x WO 3 6 BaPb 1-x Bi x O 3 12 PbMo 6 S 8 15 (LaSr) 2 CuO 4 36 YBa 2 Cu 3 O 7-x 93 HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+x 135 K 3 C Cs 2 RbC 60 33

18 18 Nb 3 Ge (T C =23K) Ge Nb Anordnung der Nb-Atome in Ketten parallel zur x-, y- und z-Achse. Diese orthogonalen Ketten schneiden sich nicht. In den Ketten haben die Nb- Atome einen kleineren gegenseitigen Abstand als im Gitter des reinen Nb. Elementarzelle der  -Wolframstruktur (A15)

19 19 Das Klassische Model der Supraleitung Die Verformung des Gitters bildet eine Region positiver Ladungsdichte, die wiederum ein zweites Elektron anzieht. Ein Elektron, das an den Ionen des Gitters vorbeiwandert, kann dessen Lage verschieben. Das Elektron erzeugt ein Phonon. Während einer Phononoszillation kann das Elektron ein Distanz von ~10 4 Å zurücklegen. Das zweite Elektron wird angezogen ohne die Abstossungskraft des ersten Elektrons zu spüren. Phononenfrequenz ~10 12 Hz, Elektron Gesch. ~10 8 cm/s.

20 20 Cooper-Paare. BCS Theorie. I Quantenmechanische BSC (Bardeen, Cooper, Schrieffer 1957) Theorie Zwei Elektronen mit entgegengesetzten Spins und Impulsen verbinden sich zu s.g. Cooper-Paaren. Zwei Kugeln auf einer gespannten Gummimembrane. Wenn eine der beiden Kugeln sinkt, bewegt sich auch die andere auf sie zu.

21 21 Cooper-Paare. BCS Theorie.II Quantenmechanische BSC (Bardeen, Cooper, Schrieffer) Theorie Zwei Elektronen mit entgegengesetzten Spins und Impulsen verbinden sich zu s.g. Cooper-Paaren. Da Gesamtimpuls Null ist, gibt es keinen Impuls- bzw. Energieverlust bei der Wechselwirkung mit der Gitter.

22 22 Fermie und Bose-Statistik Gasamtspin ist Null. C-P sind Bosonen. Das Pauli-Verbot gilt nicht mehr. Alle C-P dürfen den gleichen Quantenzustand mit gleicher Energie einnehmen. Cooper-Paare bilden sich aus Elektronen mit entgegengesetzten Spins. Fermionen-, Teilchen mit halbzaligem Spin (z.B. Elektronen, Protonen, Neutronen..) Das Pauli-Verbot -jeder Energiezustand wird nur mit zwei Elektronen mit entgegengesetzten Spins besetzt.

23 23 Bose-Einstein Kondensation

24 24 Warum sind die Supraleiter (TTSL) supraleitend? Die Bewegung des C-P wird durch die Bewegung des gemeinsamen (zwei Elektronen!) Schwerpunktes beschrieben: im Stromlosenzustand ist er in Ruhe, beim Stromtransport verschiebt er sich. Die Bildung eines C-Paares ist für zwei Elektronen energetisch günstiger als unabhängiges Verhalten. Wird die Kopplung in einem C-P aufgehoben (z.B. durch Stoss mit einer Verunreinigung) so ist dies für beide Elektronen energetisch ungünstig. Alle C-P befinden sich in gleichen Quantenzustand (Bosonen). Eine Verunreinigung oder Streuung an Gitterionen kann nicht den Quantenzustand für alle C-P gleichzeitig ändern (Kollektives Verhalten).

25 25 Die guten elektrischen Leiter werden keine Supraleiter. Beim guten Leiter ist die Wechselwirkung zwischen Elektronen und dem Gitter schwach. Für die Supraleiter ist die Elektron-Phonon-Kopplung wichtig. BCS Theorie: einige Konsequenzen Isotopieeffekt. Die C-Paarbildung wird über eine Gitterschwingung vermittelt. Diese Schwingung wird von der Masse der schwingenden Gitterionen abhängig. T C ~M -  Für viele Tieftemperatur- Supraleiter  =0.5

26 26 BCS Theorie: Spezifische Wärme Für die Supraleiter: c Elektronen ~exp(-  /kT), 2  =E g – Energielücke. Bindungsenergie der Cooper- Paare. Temperatur Spezifische Wärme c EleS ~exp(-  /kT) SL NLNL TCTC In BCS Theorie: 2  =3.5kT C 1eV entspricht einer Temp. ~12000K T c <20K E g ~1meV T c ~100K E g ~5meV (E g  1.2eV für Si) 2  =E g EFEF Cooper- Paare

27 27 Wann werden die Supraleiter nicht mehr supraleitend? Hoche Temperaturen: starke Eigenschwingungen des Gitters arbeiten der Gitterpolarisation (Elektron-Phonon- Kopplung) entgegen. Magnetfeldern: das Magnetfeld kann die Elektronenspins ausrichten. In C-P müssen die Spins entgegengesetzte Richtungen haben. Ein fliesender Strom: erzeugt ein Magnetfeld und kann die Supraleitung verhindern.

28 28 Phänomenologische Theorie. London-Gleichungen Die Beweglichkeit der Elektronen im elektrischen Feld Im normalen Metall: beschleunigte Bewegung der Elektronen (zwischen zwei sukzessiven Abstossungen mit Gitterionen) Die Ladungsträger in Supraleiter werden nicht gestreut: m·dv/dt=e·E m- Ladungsträgermasse v - Geschwindigkeit e- Ladung E- Elektrische Feldstärke J=n·e·v J- Stromdichte n - Ladungsträgerdichte dJ/dt=E·n·e 2 /m Erste Londonsche Gleichung Beschreibt Wiederstandlosesbehalten von Supraleitern: dJ/dt~E. Die Stromdichte J kann unendlich wachsen!

29 29 Zweite Londonsche Gleichung I Die 3. Maxwell- Gleichung (Faraday Induktionsgesetz) Die 4. Maxwell-Gleichung Der elektrische Strom und ein sich zeitlich änderndes elektrisches Feld erzeugen ein magnetisches Wirbelfeld.  0 - magnetische Feldkonstante  0 - Elektrische Feldkonstante Für sehr langsame Feldänderungen curl

30 30 Zweite Londonsche Gleichung II Die beiden Gleichungen beschreiben magnetische Feldstärke und Stromdichte in einem idealen Stromleiter. B kann jeden zeitunabhängigen Wert einnehmen!!! In einem Supraleiterinneren ist B=0 und Londons (1934) haben vorgeschlagen: Die zweite Londonsche Gleichung. Die Gleichung beschreibt einen Stromwirbel um einen zeitunabhängigen magnetischen Feld. Die Lösung für eine Dimension

31 31 Eindringtiefe bezeichnet die Stelle, wo B(x) auf den e-ten Teil des Oberflächenwertes abgefallen ist.

32 32 Kohärenzlänge Die Kohärenzlänge bezeichnet den Abstand zwischen den beiden Ladungsträger eines Cooper-Paares.  GL ISL x<  GL Die Kohärenzlänge bezeichnet die grösste nichtsupraleitende Strecke die Cooper-Paare durchtunneln können.

33 33 Ginzburg-Landau Parameter  = /  GL T c [nm]  [nm]  Al Sn Pb T c [nm]  [nm]  Nb Nb 3 Sn YBa 2 Cu 3 O Rb 3 C Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O  <1/  2=0.71 Supraleiter Typ I  >0.71 Supraleiter Typ II

34 34 Josephsoneffekt: M-I-M. Tunneleffekt I V INL Ohmscher Kontakt V=0 V>0 N 1 (E) N 2 (E) Metall-Isolator-Metall EFEF eV Legt man ein Potenzial an, so bekommt man an beiden Seiten des M-I-M- Überganges unterschiedliche Fermi Niveaus. Die isolierende Barriere könnte durchtunnelt werden. Der Tunnelstrom wird in diesem Fall linear vom Potenzial (der Spannung) abhängig.

35 35 Josephsoneffekt: M-I-SL I V INL SL T>T C T=0  /e V>  /e N 1 (E) N 2 (E) Metall-Isolator-Supraleiter 22 V=0 EFEF eV Wen das angelegte Potenzial grösser als  /e ist so können die Metall-Elektronen in das Energieband oberhalb der Lücke durchtunneln. Die Strom- Spannungs Charakteristik ist nicht mehr linear.

36 36 Josephsoneffekt: SL-I-SL  GL > x Tunneleffekt. Cooper-Paare können die Isolatorbarriere durchtunneln (unterhalb vom Kritischen Strom I 0 ) I V ISL 2  /e I0I0 x T=0 T>T C 22 V>2  /e N 1 (E) N 2 (E) Supraleiter-Isolator-Supraleiter V=0 EFEF eV Mit einer Erhöhung der Spannung könnte man ähnliche Tunneleffekte wie beim Metall-Isolator-Supraleiter Übergang erreichen.

37 37 Supraleiter Typ I ( /  GL <0.71) im äusseren Magnetfeld B i =B a +  0 M Supraleiter B i =0 Normalleiter B i =B a Negative Einheiten !

38 38 Supraleiter Typ II im äusseren Magnetfeld Flussliniengitter in einem Typ-II- Supraleiter. Jede magnetische Flusslinie trägt ein elementares Flussquantum:  0 =h/2e  2.07· Tm 2

39 39 Supraleiter Typ II. Magnetische Flusslinien

40 40 Tieftemperatur-Supraleiter Typ II. B-T-Diagramm STM (Scanning Tunneling Microscopy) Aufnahme des Abrikosov-Gitters in NbSe 2 H. Hess, R.B. Robinson, and J.V. Waszczak, Physica B 169 (1991) 422

41 41 Die kritische Stromdichte. Supraleiter Typ I. Stromtransport findet nur in der dünnen Oberflächenschicht statt. Magnetfeld und Strom sind auf der Oberfläche streng korreliert (Magnetische Induktion). Auf der Oberfläche eines Drahtes mit Radius R und Gleichstrom I ges gilt: B 0 = (  0 I ges )/(2  R) Der Meissner-Effekt komprimiert das Magnetfeld an der Oberfläche des Leiters. Für lange, gerade Leiter gilt: B eff = 2 B a Das Gesamtfeld an der Oberfläche beträgt somit: B gesamt = 2 B a + B 0 =B C Die kritische Stromdichte: j c = 2/(  0 R)  (B C – 2 B a ) Das Magnetfeld des Stromes ist am grössten am Rand des Leiters: die Supraleitung bricht zuerst am Rand zusammen. Die kritische Stromstärke wächst nur linear mit dem Radius des Leiters. BaBa B eff =2B a

42 42 Wechselwirkung der Flusslinien mit dem Strom In einem idealen Typ-II-Supraleiter übt ein elektrischer Strom eine Lorenzkraft auf die Flusslinien aus, was eine Driftbewegung von Flusslinien verursacht. Diese verbraucht Energie und verursacht einen elektrischen Wiederstand. F L =j  0 F L -Lorenzkraft j-Stromdichte  0 -Flussquant Die Defekten im Kristallgitter (z.B. Verunreinigungen) die nicht supraleitend sind, können die Flusslinien „verankern“. Das verhindert die Flusslinienbewegung, solange die Stromdichte einen kritischen Wert j C nicht überschreitet.

43 43 Hochtemperatur-Supraleiter Typ II. B-T-Diagramm Ein HTSL zeigt zwei Bereiche der gemischten (FL-Flusslinien) Phase: FL-Festkörper im Bereich B c1 (T)

44 44 HTSL. Wiederstandsmessungen Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+x T c =95K Huse, Fisher&Fisher, Nature, 358 (1992) 553

45 45 Hochtemperatur-Supraleiter. La 2-x Sr x CuO 4 La, Sr Cu O 2SrO  2Sr ‘ La + 2O x O + V  O V  O + 0.5O 2  O x O + 2h  (LaBa) 2 CuO 4 T C =35K K.A. Müller und G. Bednorz (IBM Rüschlikon 1986 )

46 46 CuO 2 -Ebenen 5fache Cu Koordination CuO-Ketten 4fache Cu Koordination Hochtemperatur-Supraleiter. YBa 2 Cu 3 O 7-x BaO Y Perovskite “YBa 2 Cu 3 O 9 ”

47 47 CO 2 YBa 2 Cu 3 O 6 Schmelze Phasenumwandlung BaCO 3 Die Synthese 0.5Y 2 O 3 + 2Ba 2 CO 3 + 3CuO + x/2O 2  YBa 2 Cu 3 O 6.5+x + 2CO 2 +  H Thermische Analyse

48 48 Sauerstoffgehaltanalyse: 2Cu 3+ + H 2 O  Cu O 2 + 2H + Jodometrie Wasserstoffreduktion YBa 2 Cu 3 O 6.5+x + 5H 2  0.5Y 2 O 3 + 2BaO + 3Cu +5H 2 O Widerstand und Magnetisierungsmessungen Röntgenanalyse. Phasenreinheit Charakterisierung

49 49 Sauerstoffdoping in YBa 2 Cu 3 O 7-x TCTC Sauerstoffgehalt ist von der Temperatur (und Sauerstoffpartialdruck) abhängig

50 50 Schichtstruktur der YBa 2 Cu 3 O 7-x Leitende CuO 2 -Ebene Ladungsreservoir Leitende CuO 2 -Ebene Löcher Elektronen Löcher 2Cu ‘ Cu + V  O + 0.5O 2  2Cu x Cu + O x O 2Cu O 2  2Cu 3+ +O 2-

51 51 YBa 2 Cu 3 O 7 T C =93 ab [Å] c [Å]  ab [Å]  c [Å] Schichtstruktur der YBa 2 Cu 3 O 7-x. Anisotropie 8.3Å 3.4Å Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 T C =110 ab [Å] c [Å]  ab [Å]  c [Å] Anisotrope Schichtstruktur. Die Cooper-Paare können nicht die Ladungsreservoirs durchtunneln. Für Einkristalle YBa 2 Cu 3 O 7 bei 4.2K j c(ab) ~10 7 A/cm 2, j c(c) ~10 5 A/cm 2

52 52 Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O T C =110K Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O T C =95K Bi 2 Sr 2 CuO T C =20K Bi-Sr-Ca-Cu-O

53 53 Bi-Sr-Ca-Cu-O Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8 T C =95K Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 T C =110K CuO 2 -Ebene

54 54 Sauerstoffdoping in Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+  (Bi2212) T. Schweizer, Diss ETH, No10167 (1993)

55 55 HgBa 2 Ca n-1 Cu n O 2n+2 “Hg-12(n-1)n” T C für HgBa 2 Ca n-1 Cu n O 2n+2 Hg-12(n-1)n CuO 2 -Ebenen Der Weltrekord 133K !!! ETH Zürich - A.Schilling, M.Cantoni, J.D. Guo, H.R.Ott, Nature, 362(1993)226

56 56 Hochtemperatur-Supraleiter. BSC Theorie? Isotopeneffekt ist sehr klein: YBa 2 Cu 3 O 6.96  T C  0.2K T C ~M -   (  o  0.02). Für die meisten LTSL  =0.5 Für HTSL T C  100K. In der BSC Theorie T C <30K Existiert die HTSL ausschliesslich in Cupratverbindungen?

57 57 MgB 2 Entdeckung Januar 2001 T C  39K –der höchste Wert für einen nicht oxidischen Supraleiter! Mg B - Schichten wie im Graphit

58 58 Symmetrisch: Cu 1+, Cu 3+ Mn 4+ Ni 2+, Co 3+, Cr 3+ Nicht symmetrisch (Jahn-Teller Deformation): Cu 2+ Mn 3+ Ni 3+, Co 2+, Cr 2+ Hochtemperatur-Supraleiter. Jahn-Teller Polaronen?

59 59 T c  Kritische Temperatur über 77K J c  Hoche kritische Stromdichte B c  Hoche kritische Magnetfeldern $  Einfache Herstellung R  Gute mechanische Eigenschaften   Keine (kleine) Giftigkeit Technische Anforderungen

60 60 Abhängigkeit des kritischen Stroms vom Missorientierungswinkel in Zwillingskristallen von Y123 Korngrenzen C-axis twist boundary tilt boundary „edge-on“ or „head-on“ Tilt boundary „railway- switch“

61 61 HTSL- Giftigkeit HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 HgBa 2 CuO 4 Tl 2 Ba 2 Ca 2 Cu 3 O 10 Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 1 0 Pb 0.5 Cd 0.5 Sr 2 Y 0.5 Ca 0.5 Cu 2 O 7 Pb 2 Sr 2 Y 0.5 Ca 0.5 Cu 3 O 8 YBa 2 Cu 3 O 7 La 1.85 Sr 0.15 CuO 4 As 2 O 3 CdO LD 50 - Giftdosis in mg per kg des Körpers, welche tödlich für 50% der Population ist. Ausgerechnet auf Grund der Daten für die Metalloxyden. P.P.Edwards et al., im „High-Tc Superconductivity 1996“, E.Kaldis et al.(eds.), Kluwer 1997

62 62 YBaCuO- Dünnfilm Dünnfilme

63 63 Dickfilme Zeit Temperatur (1) (2) (3) (4) (1)Ausbrennung der verbliebenen organischen Bestandteile (2)Peritektisches Aufschmelzen (3) Abkühlen (5-10°C/h) wird die supraleitende Phase auskristallisiert (4) Nachglühen in O 2 (Sauerstoffstöchiometrie wird eingestellt) Foliengiessverfahren Supraleiter-Folien (aus ethanolhaltigen Schlicker) werden auf einem Substrat (Ag oder MgO) schmelzprozessiert. D. Buhl, Diss ETH No (1996) Kritische Stromdichte nehmen für Bi-2212 Filme mit der Dicke ab. Der gesamte Strom der durch ein Film fiessen kann (per cm der Breite), nimmt aber zu

64 64 Drähte und Bänder. Die Herstellung American Superconductor Extrusion Abfüllen in Silberröhrchen und schweissen Extrusion Walzen und Erhitzen bei o C c ab

65 Kritischer Strom [kA/cm 2 ] Die Entwicklung der Kritischen Stromdichte. Messungen für Bi-2223 Bänder bei 77K. J.Tallon, Physics World, March 2000 Drähte und Bänder. Kritische Stromdichte

66 m Länge !

67 67 SQUID Superconducting Quantum Interference Device. Höchstempfindliche Sensoren für magnetische Felder. Anwendungen. Medizin und Wissenschaft Supraleitender Ring (  < 1 mm) mit zwei Josephsonkontakten. Empfindlich für Felder, die ein Hundertmillionstel des Erdfeldes betragen.

68 68 Anwendungen. Medizin und Wissenschaft MRI Magnetic Resonance Imaging Die Atomkerne mit Spin  0 (z.B. H in H 2 O) besitzen magnetische Momente. Die können beobachtet werden in grossen Magnetfeldern. Ein MRI-Bild des menschliches Gelenk gemacht mit: a. Cu-Spulle bei RT b. Ag-Spulle c. Supraleiter bei 77K

69 69 Anwendungen. Elektronik Mikrowellenfilter aus YBa 2 Cu 3 O 7. Mittenfrequenz 6.2 GHz, relative Bandbreite 8%). Entwurf: Bosch GmbH Herstellung: Forschungszentrum Karlsruhe Mikrowellenfilter Mikrochips: SFQL (Single Flux Quantum Logic) Supraleitender Ring mit einem Flussquantum repräsentiert den logischen Zustand 1, ohne 0. Eine Änderung des Zustands gibt ein Spannung Signal (im mV Bereich, s) Sehr hohe Schaltungsfrequenz ist möglich. Vom: C.Gough, Phys.Educ. 33(1998)38

70 70 Anwendungen. Industrie MagLev – Züge (magnetic levitation) SMES: Superconducting Magnetic Energy Storage Es speichert elektrische Energie im Magnetfeld, das von einer supraleitenden Spule produziert wird. Magnetische Lager Ein Rotor (a flywheel) in der Vakuumkammer als Energiespeicher, gelagert mit einem magnetischen (HTSL) Lager.

71 71 Anwendungen. Drähte und Bänder Querschnitte von HTSL Bänder American Superconductor Corporation HTSL Kabel

72 72 Resistiever Strombegrenzer Beim Kurzschluss erfolgt ein Übergang vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand. Der Strom fliesst durch den Supraleiter. Die volle „Schaltenergie“ wird im Supraleiter in die Wärme umgesetzt.

73 73 Induktiever Strombegrenzer Die Impedanz des Begrenzers ist Null wenn die Sekundärwicklung (HTSL) supraleitend bleibt. Der Eisenkern wird durch einen Supraleiter vom Magnetfeld abgeschirmt. Die Selbstinduktion in der Primärwicklung ist deshalb sehr klein. Beim Kurzschluss, wird das Magnetfeld grösser als das B C des Supraleiters. Der Eisenkern wird magnetisiert das wieder entgegengesetzter Strom in der Primärwicklung induziert. Die Energie wird vom Eisen absorbiert und als Wärme abgegeben.

74 74 Induktiver Strombegrenzer II Fault current Limited current Normal current ABB hat zwei Anlagen im Langzeittest: Strombegrenzen im Kraftwerk Löntsch GL (seit 1996) Transformator in Genf


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