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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Der Teil 1 der Norm DIN EN 61788 (VDE 0390) behandelt eine Testmethode zur Bestimmung des kritischen Stroms im Gleichstromfall entweder von Cu/Nb-Ti-Verbundsupraleitern mit einem Kupfer-zu-Supraleiter-Verhältnis größer als 1 oder Cu/Cu-Ni/Nb-Ti-Leitern mit einem Kupfer-zu-Supraleiter-Verhältnis größer als 0,9 und einer Kupferlegierung (Cu-Ni)-zu-Supraleiterverhältnis größer als 0,2, wobei der Durchmesser der Nb-Ti-supraleitenden Filamente größer als 1 µm ist. Die Änderungen bezüglich Cu/Cu-Ni/Nb-Ti werden im Anhang C beschrieben. Cu-Ni nimmt den Hauptteil der Norm mit im Anhang C aufgeführten Ausnahmen ein, die einige der Verfahrensschritte im Haupttext ersetzen (und ihnen in einigen Fällen widersprechen).
Dieses Verfahren ist vorgesehen zur Anwendung bei Supraleitern, deren kritische Ströme kleiner als 1 000 A sind und deren Exponenten n größer als 12 sind, unter den genormten Prüfbedingungen und bei Magnetfeldern, die gleich oder kleiner als das 0,7-Fache des oberen kritischen Magnetfeldes sind. Die Leiterprobe wird während der Prüfung in ein Flüssig-Helium-Bad bei bekannter Temperatur getaucht. Sie hat eine monolithische Struktur mit Rund- oder Rechteckquerschnitt, der weniger als 2 mm² beträgt. Die bei diesem Prüfverfahren benutzte Probengeometrie ist eine als induktive Spule gewickelte Leiterprobe. Abweichungen von diesem Prüfverfahren, die für Routineprüfungen erlaubt sind, und spezielle Einschränkungen werden in dieser Norm angegeben.
Testsupraleiter mit kritischen Strömen über 1 000 A oder mit Querschnittsflächen größer als 2 mm² könnten mit dem vorliegenden Verfahren mit einem zu erwartenden Zuwachs an Messungenauigkeit und einem signifikanteren Eigenfeld-Effekt (siehe Anhang B der Norm) gemessen werden. Andere, stärker spezialisierte Proben-Prüfgeometrien können zur Prüfung großer Leiter, die in der vorliegenden Norm der Einfachheit halber und zur Aufrechterhaltung einer geringeren Messungenauigkeit ausgelassen sind, besser geeignet sein.
Von dem in dieser Norm beschriebenen Prüfverfahren ist zu erwarten, dass es nach einigen zweckentsprechenden Modifikationen auf andere drahtförmige Verbundsupraleiter anwendbar ist.
Der Teil 2 der Norm DIN EN 61788 (VDE 0290) behandelt ein Prüfverfahren für die Bestimmung des kritischen Stroms (Gleichstroms) von Nb₃Sn-Verbundsupraleitern, die entweder nach dem Bronze-Prozess oder dem Zinn-Diffusions-Prozess hergestellt werden und die ein Verhältnis von Kupfer/Nicht-Kupfer haben, das größer als 0,2 ist.
Dieses Verfahren ist vorgesehen zur Anwendung bei Supraleitern, deren kritische Ströme kleiner als 1 000 A sind und deren Kennlinien-Exponenten n größer als 12 sind unter den genormten Prüfbedingungen und bei Magnetfeldern, die kleiner als oder gleich dem 0,7-Fachen des oberen kritischen Magnetfeldes sind. Die Leiterprobe wird während der Prüfung in ein Flüssig-Helium-Bad getaucht. Die Nb₃Sn-Verbundleiter-Probe hat eine monolithische Struktur mit einer gesamten runden Querschnittsfläche, die kleiner als 2 mm² ist. Die bei diesem Prüfverfahren benutzte Probengeometrie ist eine als Spule gewickelte Leiterprobe. Abweichungen von diesem Prüfverfahren, die für Routineprüfungen erlaubt sind, und andere spezielle Vorschriften werden in dieser Norm angegeben.
Nb₃Sn-Supraleiter mit kritischen Strömen über 1 000 A oder mit einer gesamten Querschnittsfläche größer als 2 mm² können mit dem vorliegenden Verfahren gemessen werden mit einer voraussichtlich verminderten Genauigkeit und einem stärker ausgeprägten Eigenfeld-Effekt (siehe Anhang C der Norm). Zur Prüfung von Leitern mit größeren Abmessungen können speziellere Probengeometrien besser geeignet sein; sie sind in der vorliegenden Norm der Einfachheit halber und zur Einhaltung der Genauigkeit weggelassen worden.
Das in dieser Norm beschriebene Prüfverfahren kann im Prinzip auch für Nb₃Sn-Verbundleiterdrähte angewendet werden, die nach irgendeinem anderen Verfahren hergestellt werden. Von diesem Prüfverfahren ist zu erwarten, dass es nach einigen zweckmäßigen Modifikationen auch auf andere drahtförmige Verbundsupraleiter anwendbar ist.
Für die Normen ist das K 184 "Supraleiter" der DKE zuständig.

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN EN 61788-1 (VDE 0390-1):1999-03 wurden folgende Änderungen vorgenommen: Im Hauptteil des Textes wurden zahlreiche Präzisierungen durchgeführt, insbesondere einige Begriffe und Definitionen neu eingeführt. Im Anhang A finden sich unter anderem zusätzliche Erläuterungen und Hilfestellungen zu Effekten, die bei den Messungen zu berücksichtigen sind. Ein neuer, normativer Anhang C behandelt die Ausnahmen für Cu/Cu-Ni/Nb-Ti-Supraleiter gegenüber den Gemeinsamkeiten mit Cu/Nb-Ti-Supraleitern im Hauptteil und ein neuer, informativer Anhang D erläutert, wie die Zugspannung ermittelt werden kann, die zum Wickeln der Probe sinnvoll und notwendig ist. Die wesentlichen technischen Änderungen sind: a) ein normativer Anhang C und ein informativer Anhang D wurden hinzugefügt; b) die Angaben zu Genauigkeit und Präzision wurden in Angaben zur Messunsicherheit konvertiert; c) die Anforderung an die Homogenität des Magnetfeldes wurde von ± 2 % auf den größeren Wert von 0,5 % oder 0,02 T verschärft.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 184 - Supraleiter  

Zuständiges internationales Arbeitsgremium

IEC/TC 90 - Supraleiter