DE19832273C1 - Resistive current limiter e.g. for AC supply mains - Google Patents

Abstract

A resistive current-limiting device includes at least one laminar or laminate type of conductor path, designed for a given nominal or rated current, and containing a metal oxide high temperature coefft. (Tc) superconducting material, and is arranged on a substrate. The conductor path (5) layer has a number of recesses (10,10i) in a given arrangement. More specifically, non-superconducting zones are provided as 'recesses' in the conductor path (5) layer.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen resistiven Strombe­ grenzer mit mindestens einer für einen vorgegebenen Nennstrom ausgelegten schichtartigen Leiterbahn, die ein metalloxidi­ sches Hoch-T_c-Supraleitermaterial enthält, auf einem Substrat angeordnet ist und an ihren Enden kontaktierbar ist. Ein der­ artiger Strombegrenzer geht aus der DE 195 20 205 A1 hervor. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solches Strombegrenzers.The invention relates to a resistive Strombe limiter with at least one designed for a given nominal current layer-like conductor track, which contains a high T _c metalloxidi superconductor material, is arranged on a substrate and can be contacted at its ends. One of the current limiters can be found in DE 195 20 205 A1. The invention further relates to a method for producing such a current limiter.

In elektrischen Wechselstromversorgungsnetzen können Kurz­ schlüsse und elektrische Überschläge nicht mit Sicherheit vermieden werden. Dabei steigt der Wechselstrom im betroffe­ nen Stromkreis sehr schnell, d. h. in der ersten Halbwelle, auf ein Vielfaches seines Nennwertes an, bis er durch geeig­ nete Sicherungs- oder Schaltmittel unterbrochen wird. Als Folge davon treten in allen betroffenen Netzkomponenten, wie Leitungen und Sammelschienen, Schaltern oder Transformatoren, erhebliche thermische sowie mechanische Belastungen durch Stromkräfte auf. Da diese kurzzeitigen Lasten mit dem Quadrat des Stromes zunehmen, kann eine sichere Begrenzung des Kurz­ schlußstromes auf einen niedrigeren Spitzenwert die Anforde­ rungen an die Belastungsfähigkeit dieser Netzkomponenten er­ heblich reduzieren. Dadurch lassen sich Kostenvorteile erzie­ len, etwa beim Aufbau neuer als auch beim Ausbau bestehender Netze, indem durch einen Einbau von Strombegrenzern ein Aus­ tausch von Netzkomponenten gegen höher belastbare Ausfüh­ rungsformen vermieden werden kann.In electrical AC power networks, short short circuits and electrical arcing are not certain be avoided. The alternating current in the affected increases circuit very quickly, d. H. in the first half wave, to a multiple of its nominal value until it is approved by fuse or switching device is interrupted. As The consequence of this occur in all affected network components, such as Cables and busbars, switches or transformers, considerable thermal and mechanical loads Current forces on. Because these short-term loads with the square of the current can safely limit the short the current to a lower peak value the resilience of these network components reduce significantly. This enables cost advantages to be achieved len, for example when building new ones or expanding existing ones Networks by switching off by installing current limiters Exchange of network components for a more robust version forms can be avoided.

Mit supraleitenden Strombegrenzern vom resistiven Typ kann der Stromanstieg nach einem Kurzschluß auf einen Wert von we­ nigen Vielfachen des Nennstromes begrenzt werden; darüber hinaus ist ein solcher Begrenzer kurze Zeit nach Abschaltung wieder betriebsbereit. Er wirkt also wie eine schnelle, selbstheilende Sicherung. Dabei gewährleistet er eine hohe Betriebssicherheit, da er passiv wirkt, d. h. autonom ohne vorherige Detektion des Kurzschlusses und aktiver Auslösung durch ein Schaltsignal arbeitet.With superconducting current limiters of the resistive type can the current rise after a short circuit to a value of we several times the nominal current are limited; about that In addition, such a limiter is a short time after switching off  ready for use again. So it looks like a quick, self-healing fuse. He guarantees a high Operational safety because it acts passively, d. H. autonomously without prior detection of the short circuit and active tripping works by a switching signal.

Resistive supraleitende Strombegrenzer der eingangs genannten Art bilden eine seriell in einen Stromkreis einzufügende su­ praleitende Schaltstrecke. Dabei wird der Übergang einer su­ praleitenden Leiterbahn vom praktisch widerstandslosen kalten Betriebszustand unterhalb der Sprungtemperatur T_c des Supra­ leitermaterials in den normalleitenden Zustand über T_c hinaus ausgenutzt, wobei der nun vorhandene elektrische Widerstand R_n der Leiterbahn den Strom auf eine akzeptable Höhe R = U/R_n begrenzt. Die Erwärmung über die Sprungtemperatur T_c ge­ schieht durch Joule'sche Wärme in dem Supraleiter der Leiter­ bahn selbst, wenn nach Kurzschluß die Stromdichte j über den kritischen Wert j_c des Supraleitermaterials ansteigt, wobei das Material auch unterhalb der Sprungtemperatur T_c bereits einen endlichen elektrischen Widerstand aufweist. Im begren­ zenden Zustand oberhalb der Sprungtemperatur T_c fließt in dem Stromkreis ein Reststrom weiter, bis ein zusätzlicher mecha­ nischer Trennschalter den Stromkreis völlig unterbricht.Resistive superconducting current limiters of the type mentioned at the beginning form a su praleitende switching path to be inserted serially into a circuit. The transition of a su-conducting conductor track from the practically resistance-free cold operating state below the transition temperature T _{c of} the superconductor material to the normal conducting state above T _{c is used} , the electrical resistance R _{n of} the conductor track now providing the current to an acceptable level R = U / R _n limited. The heating above the transition temperature T _c ge occurs through Joule heat in the superconductor of the conductor itself if, after a short circuit, the current density j rises above the critical value j _{c of} the superconductor material, the material already having a finite value below the transition temperature T _c has electrical resistance. In the limiting state above the transition temperature T _c , a residual current continues to flow in the circuit until an additional mechanical isolating switch completely interrupts the circuit.

Supraleitende Strombegrenzer mit bekannten metalloxidischen Hoch-T_c-Supraleitermaterialien, deren Sprungtemperatur T_c so hoch liegt, daß sie mit flüssigem Stickstoff von 77 K im su­ praleitenden Betriebszustand zu halten sind, zeigen eine schnelle Zunahme des elektrischen Widerstandes beim Über­ schreiten der kritischen Stromdichte j_c. Die Erwärmung in den normalleitenden Zustand und somit die Strombegrenzung ge­ schieht dabei in verhältnismäßig kurzer Zeit, so daß der Spitzenwert des Kurzschlußstromes auf einen Bruchteil des un­ begrenzten Stromes, etwa auf den 3- bis 10-fachen Nennstrom begrenzt werden kann. Der supraleitende Strompfad ist dabei in Kontakt mit einem Kühlmittel, das ihn in verhältnismäßig kurzer Zeit nach einer Überschreitung der kritischen Strom­ dichte j_c in den supraleitenden Betriebszustand wieder zu­ rückzuführen vermag.Superconducting current limiters with known metal oxide high-T _c superconductor materials, the transition temperature T _{c of which is} so high that they can be kept in the super-conducting operating state with liquid nitrogen of 77 K, show a rapid increase in the electrical resistance when the critical current density j is exceeded _c . The heating in the normal conducting state and thus the current limitation ge happens in a relatively short time, so that the peak value of the short-circuit current can be limited to a fraction of the un-limited current, approximately to 3 to 10 times the nominal current. The superconducting current path is in contact with a coolant, which is able to return it to the superconducting operating state in a relatively short time after the critical current density j _{c has been} exceeded.

Mit dem aus der eingangs genannten DE-A-Schrift zu entnehmen­ den Strombegrenzer sind entsprechende Anforderungen weitge­ hend zu erfüllen. Der bekannte Strombegrenzer weist ein Substrat aus einem elektrisch isolierenden Material wie z. B. aus Y-stabilisiertem ZrO₂ oder aus Glas auf, auf dem ein me­ talloxidisches Hoch-T_c-Supraleitermaterial (Abkürzung: HTS- Material) in Form einer zu mindestens einer Leiterbahn struk­ turierten Schicht aufgebracht ist. Die Leiterbahn kann z. B. als Mäander gestaltet sein (vgl. DE 41 19 984 A1). An ihren Enden ist die Leiterbahn mit weiteren Leitern zur Einspeisung bzw. Abnahme des zu begrenzenden Stromes kontaktierbar.With the current limiter shown in the DE-A document mentioned at the outset, corresponding requirements are to be largely met. The known current limiter has a substrate made of an electrically insulating material such as. B. from Y-stabilized ZrO ₂ or glass, on which a talloxidic T- _c superconductor material (abbreviation: HTS material) is applied in the form of a layered structure to at least one conductor track. The conductor track can e.g. B. be designed as a meander (see. DE 41 19 984 A1). At its ends, the conductor track can be contacted with further conductors for feeding in or taking off the current to be limited.

Es wurde festgestellt, daß in den Leiterbahnen dieser bekann­ ten Strombegrenzer die räumliche Verteilung der kritischen Stromdichte j_c in dem Supraleitermaterial inhomogen ist. Die Folge davon ist, daß beim Einsatz des Strombegrenzers nicht die gesamte Leiterfläche gleichmäßig geschaltet und belastet wird. Daraus resultieren geringere maximale Schaltleistungen und/oder eine reduzierte Betriebssicherheit durch die Gefahr einer verfrühten lokalen Zerstörung der Leiterbahn aufgrund von unerwünschten Überhitzungen an einer Phasengrenze.It was found that the spatial distribution of the critical current density j _c in the superconductor material is inhomogeneous in the conductor tracks of these known current limiters. The consequence of this is that when the current limiter is used, the entire conductor area is not switched and loaded evenly. This results in lower maximum switching capacities and / or reduced operational reliability due to the risk of premature local destruction of the conductor track due to undesired overheating at a phase boundary.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, den Strom­ begrenzer mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestalten, daß dieses Problem bezüglich einer inhomoge­ nen räumlichen Verteilung der kritischen Stromdichte j_c ge­ mildert ist. Weiterhin soll hierzu ein spezielles Verfahren zur Ausbildung eines entsprechenden Strombegrenzers angegeben werden.The object of the present invention is therefore to design the current limiter with the features mentioned at the outset in such a way that this problem is alleviated with respect to an inhomogeneous spatial distribution of the critical current density j _c . Furthermore, a special method for forming a corresponding current limiter is to be specified.

Diese Aufgabe bezüglich des Strombegrenzers wird erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß in der Schicht der Leiterbahn in vorbestimmter Anordnung Aussparungen vorgesehen sind. Unter einer Aussparung der Leiterbahn wird dabei ein Bereich inner­ halb der supraleitenden Schicht der Leiterbahn verstanden, der sich durch die gesamte Schichtdicke der Leiterbahn senk­ recht hindurch erstreckt und selbst nicht-supraleitend ist. Eine entsprechende Aussparung kann dabei in Form eines Loches vorliegen oder durch einen entsprechenden, inselförmigen nicht-supraleitenden Bereich innerhalb der Schicht der Lei­ terbahn ausgebildet sein. Solche inselförmigen, nicht- supraleitenden Bereiche haben dieselbe Wirkung wie entspre­ chende Löcher.This task regarding the current limiter is fiction solved according to that in the layer of the conductor track in predetermined arrangement recesses are provided. Under A recess of the conductor path becomes an area inside  understood half of the superconducting layer of the conductor track, which sinks through the entire layer thickness of the conductor track extends right through and is itself non-superconducting. A corresponding recess can be in the form of a hole present or by a corresponding, island-shaped non-superconducting area within the layer of Lei be trained. Such island-like, non- superconducting areas have the same effect as correspond holes.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß derarti­ ge Aussparungen im Schaltbetrieb des Strombegrenzers die räumliche Verteilung des Eigenmagnetfeldes bzw. der abschir­ menden Stromverteilung in der Leiterbahn verändern: Das Ein­ dringen des magnetischen Flusses als mikroskopische Ursache eines Phasenüberganges findet folglich nicht nur primär am Seitenrand der Leiterbahn, sondern nun vermehrt auch in davon beabstandeten, weiter innen liegenden Bereichen der Leiter­ bahn statt. Die Schaltleistung des erfindungsgemäßen Strombe­ grenzers ist dementsprechend erhöht.The invention is based on the knowledge that suchi cutouts in switching operation of the current limiter spatial distribution of the magnetic field or the shield Changing current distribution in the conductor path: the one penetrate the magnetic flux as a microscopic cause a phase transition therefore does not only take place primarily on Side edge of the trace, but now also increasingly in it spaced, further inner areas of the ladder train instead. The switching capacity of the Strombe according to the invention Grenzers has increased accordingly.

Besonders vorteilhaft ist eine zumindest weitgehend hexagona­ le oder stochastische Verteilung/Anordnung der einzelnen Aus­ sparungen über die Oberfläche der Leiterbahn gesehen. Denn damit wird eine Ausbreitung des Phasenüberganges vom supra­ leitenden in den normalleitenden Zustand auch in Längsrich­ tung forciert.An at least largely hexagon is particularly advantageous le or stochastic distribution / arrangement of the individual Aus savings seen across the surface of the trace. Because this will spread the phase transition from the supra conductive in the normal conductive state also in the longitudinal direction tung forced.

Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines erfindungs­ gemäßen Strombegrenzers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen nachträglich, insbesondere auf mechanischem oder chemischem Wege in die Schicht der Leiterbahn eingearbeitet werden. Ein derartiges Verfahren ist verhältnismäßig einfach durchzuführen. Als hierfür einsetzbares Mittel zum mechani­ schen Einarbeiten solcher Aussparungen ist insbesondere ein Laser geeignet, mit dem vorteilhaft scharf umrissene Bereiche definiert werden können. An advantageous method for producing an Invention Current limiter is characterized in that the Recesses later, especially on mechanical or chemically incorporated into the layer of the conductor track become. Such a procedure is relatively simple perform. As a means of mechani incorporation of such recesses is particularly a Suitable for laser, with the advantageous sharp outlines can be defined.  

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strombegrenzers sowie des Verfahrens zu seiner Herstellung gehen aus den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments of the invention Current limiter and the method for its production emerge from the respective dependent subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch wei­ ter erläutert. Dabei zeigen jeweils schematischThe invention is still white with reference to the drawing ter explained. Each shows schematically

deren Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Strombegrenzer in Längsrichtung sowiewhich Fig. 1 is a cross section through a current limiter according to the invention in the longitudinal direction, and

deren Fig. 2 bis 4 jeweils als Aufsicht Anordnungsmöglich­ keiten für Aussparungen in der Leiterbahn die­ ses Strombegrenzers.whose Fig. 2 to 4 each as a supervision arrangement possible speeds for recesses in the conductor track ses current limiter.

Bei der Gestaltung des Strombegrenzers nach der Erfindung wird von an sich bekannten Ausführungsformen (vgl. DE 195 20 205 A oder DE 41 19 984 A1) ausgegangen. Der Strom­ begrenzer umfaßt deshalb mindestens einen auch als Substrat zubezeichnenden Trägerkörper, gegebenenfalls wenigstens eine darauf abgeschiedene, auch als Puffer- oder Haftschicht anzu­ sehende Zwischenschicht sowie eine auf dieser Zwischenschicht aufgebrachte Schicht aus einem HTS-Material. Für den Träger­ körper wird eine Platte oder ein Band oder eine sonstige Struktur aus einem metallischen oder elektrisch isolierenden Material mit einer an sich beliebigen Dicke und den für den jeweiligen Anwendungsfall geforderten Abmessungen verwendet. Als metallische Materialien kommen hier alle als Träger für HTS-Materialien bekannten elementaren Metalle oder Legierun­ gen dieser Metalle in Frage. Beispielsweise sind Cu, Al oder Ag oder deren Legierungen mit einem der Elemente als Haupt­ komponente oder Stähle wie spezielle NiMo-Legierungen, insbe­ sondere mit dem Handelsnamen "Hastelloy", geeignet. Als nicht-metallisches, elektrisch isolierendes Material für den Trägerkörper kommen Keramiken wie mit Y stabilisiertes ZrO₂ (Abkürzung: "YSZ"), MgO, SrTiO₃ oder Glasmaterialien in Fra­ ge. Die Zwischenschicht kann insbesondere zur Förderung eines texturierten Wachstums des HTS-Material dienen. Deshalb sind beispielsweise als Zwischenschichtmaterial YSZ, CeO₂, YSZ + CeO₂ (als Doppelschicht), Pr₆O₁₁, MgO, YSZ + Sn-dotiertes In₂O₃ (als Doppelschicht), SrTiO₃ oder La_1-xCa_xMnO₃ geeignet.When designing the current limiter according to the invention, it is assumed that the embodiments are known per se (cf. DE 195 20 205 A or DE 41 19 984 A1). The current limiter therefore comprises at least one support body, which can also be referred to as a substrate, optionally at least one intermediate layer deposited thereon, which can also be seen as a buffer or adhesive layer, and a layer of an HTS material applied to this intermediate layer. For the support body, a plate or a tape or other structure made of a metallic or electrically insulating material with an arbitrary thickness and the dimensions required for the respective application is used. All elemental metals or alloys of these metals known as carriers for HTS materials are suitable as metallic materials. For example, Cu, Al or Ag or their alloys with one of the elements as the main component or steels such as special NiMo alloys, in particular with the trade name "Hastelloy", are suitable. Ceramics such as ZrO ₂ (abbreviation: "YSZ"), MgO, SrTiO ₃ or glass materials stabilized with Y come into question as the non-metallic, electrically insulating material for the carrier body. The intermediate layer can serve in particular to promote textured growth of the HTS material. Therefore, for example, YSZ, CeO ₂ , YSZ + CeO ₂ (as a double layer), Pr ₆ O ₁₁ , MgO, YSZ + Sn-doped In ₂ O ₃ (as a double layer), SrTiO ₃ or La _1-x Ca _x MnO are used as the intermediate layer material ₃ suitable.

Als HTS-Materialien kommen alle bekannten metalloxidischen Hoch-T_c-Supraleitermaterialien in Frage, die insbesondere ei­ ne Kühltechnik mit flüssigem Stickstoff erlauben. Entspre­ chende Materialien sind beispielsweise YBa₂Cu₃O_7-x bzw. RBa₂Cu₃O_7-x (mit R = Seltenes Erdmetall), HgBa₂CaCu₂O_6+x, HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+x, Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x oder (Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+x. Die HTS-Schicht ist insbesondere zu der Leiterbahn strukturiert. Außerdem kann sie mit mindestens einer weiteren Schicht wie z. B. einer Schutzschicht oder einer als Shuntwiderstand die­ nenden, elektrisch leitenden Schicht aus Metall abgedeckt sein.All known metal oxide high-T _c superconductor materials are suitable as HTS materials, which in particular allow ei ne cooling technology with liquid nitrogen. Corresponding materials are, for example, YBa ₂ Cu ₃ O _7-x or RBa ₂ Cu ₃ O _7-x (with R = rare earth metal), HgBa ₂ CaCu ₂ O _{6 + x} , HgBa ₂ Ca ₂ Cu ₃ O _{8 + x} , Bi ₂ Sr ₂ CaCu ₂ O _{8 + x} or (Bi, Pb) ₂ Sr ₂ Ca ₂ Cu ₃ O _{10 + x} . The HTS layer is structured in particular to form the conductor track. It can also with at least one other layer such. B. a protective layer or a shunt resistor, the nenden, electrically conductive layer made of metal.

Einen entsprechenden Aufbau eines Strombegrenzers oder eines Teils von demselben zeigt Fig. 1. Dieser allgemein mit 2 be­ zeichnete Strombegrenzer enthält deshalb ein Substrat 3, eine gegebenenfalls darauf angeordnete, in der Figur nur angedeu­ tete Zwischenschicht 4 sowie eine darauf aufgebrachte, aus einer HTS-Schicht gebildete Leiterbahn 5. An ihren Enden ist die Leiterbahn mit Kontaktflächen 6 und 7 versehen, an denen weitere Leiter zum Einspeisen bzw. Abführen eines zu begren­ zenden Stromes anzuschließen sind. Eine auf der Leiterbahn aufgebrachte Schutz- oder Shuntwiderstandsschicht ist mit 8 bezeichnet.A corresponding structure of a current limiter or a part of the same is shown in FIG. 1. This current limiter, generally designated 2 , therefore contains a substrate 3 , an intermediate layer 4 , which is optionally arranged thereon and is only indicated in the figure, and an HTS layer Layer 5 formed in the layer. At its ends, the conductor track is provided with contact surfaces 6 and 7 , to which further conductors for feeding in or discharging a current to be limited are to be connected. A protective or shunt resistance layer applied to the conductor track is designated by 8 .

Gemäß der Erfindung sollen in der Leiterbahn 5 Aussparungen 10 in vorbestimmter Anordnung vorgesehen sein, um so den Ein­ fluß von Schwankungen der kritischen Stromdichte j_c auf das Schaltverhalten des Strombegrenzers zu reduzieren und einen homogeneren Phasenübergang zwischen der supraleitenden und der normalleitenden Phase (bzw. Zustand) zu gewährleisten. Die Anordnung der einzelnen Aussparungen ist dabei so vorzu­ nehmen, daß weder die Stromtragfähigkeit der gesamten Leiter­ bahn noch ihre thermische oder mechanische Stabilität negativ beeinflußt werden.According to the invention, recesses 10 are to be provided in the conductor track 5 in a predetermined arrangement, so as to reduce the influence of fluctuations in the critical current density j _c on the switching behavior of the current limiter and a more homogeneous phase transition between the superconducting and the normally conducting phase (or state ) to ensure. The arrangement of the individual recesses is to be taken in such a way that neither the current carrying capacity of the entire conductor track nor its thermal or mechanical stability are adversely affected.

Eine entsprechende Strukturierung der Leiterbahn 5 mit Aus­ sparungen 10 in zumindest annähernd rechteckiger oder auch quadratischer Anordnung ist aus der Aufsicht der Fig. 2 nä­ her ersichtlich. Die Strukturierung kann dabei durch senk­ recht in die Schicht eingebrachte, die Schicht vollständig durchdringende Löcher 10 _i realisiert sein. Solche Löcher las­ sen sich z. B. auf physikalischem, insbesondere mechanischem, oder auf chemischem Wege einarbeiten. Beispielsweise können die Löcher mittels eines Lasers erzeugt werden. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Löcher 10 _i als kreisförmig angenommen. Sie können aber auch eine andere Form ihrer Querschnittsfläche besitzen, z. B. in Form einer Ellip­ se, eines Rechtecks oder in der Gestalt eines Polygons.A corresponding structuring of the conductor track 5 with savings 10 in at least approximately rectangular or also square arrangement can be seen from the supervision of FIG. 2. The structuring can be realized by holes 10 _i which are introduced vertically into the layer and completely penetrate the layer. Such holes can be z. B. incorporate physical, especially mechanical, or chemical. For example, the holes can be created using a laser. According to the illustrated embodiment, the holes 10 _{i are} assumed to be circular. But they can also have a different shape of their cross-sectional area, for. B. in the form of an ellipse, a rectangle or in the form of a polygon.

Der (effektive) Durchmesser d zumindest der Mehrzahl der Lö­ cher 10 _i sollte dabei vorteilhaft zwischen 10 µm und 2 mm liegen. Sind Löcher mit von der Kreisform abweichender Ge­ stalt vorgesehen, so soll die von ihnen jeweils eingenommene Fläche der eines Kreises mit einem Durchmesser in der genann­ ten Größenordnung entsprechen. Demgegenüber wird für den mittleren Abstand a zwischen zwei benachbarten Löchern vor­ teilhaft ein Wert zwischen a = 2 . d und a = 100 . d gewählt. Darüber hinaus sollte ein entsprechender Abstand auch zwi­ schen den randnahen Löchern und dem jeweiligen Seitenrand der Leiterbahn eingehalten werden.The (effective) diameter d of at least the majority of the holes 10 _i should advantageously be between 10 μm and 2 mm. If holes with a shape deviating from the circular shape are provided, the area occupied by them should correspond to that of a circle with a diameter in the order of magnitude. In contrast, a value between a = 2 is advantageous for the average distance a between two adjacent holes. d and a = 100. d chosen. In addition, a corresponding distance should also be maintained between the holes near the edge and the respective side edge of the conductor track.

Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel für eine Verteilung der Löcher 10 _i entsprechend einer quadratischen oder rechtec­ kigen Anordnung in einem kubischen Gitter beträgt der Abstand a_x zwischen zwei Löchern 10 _i in x-Richtung (= Längsrichtung) der Leiterbahn 800 µm, der Abstand a_y in y-Richtung (= Quer­ richtung dazu) 500 µm, so daß sich ein mittlerer Abstand von 796,7 µm ergibt. Der Durchmesser d der Lochfläche beträgt da­ bei 200 µm. According to a concrete exemplary embodiment for a distribution of the holes 10 _i corresponding to a square or rectangular arrangement in a cubic grid, the distance a _x between two holes 10 _i in the x direction (= longitudinal direction) of the conductor track is 800 μm, the distance a _y in y-direction (= transverse direction to it) 500 µm, so that there is an average distance of 796.7 µm. The diameter d of the perforated area is 200 µm.

Fig. 3 zeigt eine Verteilung von Löchern 10 _i entsprechend einer zumindest angenäherten Anordnung in einem hexagonalen Gitter. Die Gitterkonstante a bestimmt dabei den mittleren Abstand zwischen benachbarten Löchern. Als Ausführungsbei­ spiel sind hier ein Lochdurchmesser d = 110 µm und eine Git­ terkonstante a = 212 µm angenommen. Fig. 3 shows a distribution of holes 10 _i corresponding to an at least approximated in a hexagonal lattice arrangement. The lattice constant a determines the average distance between adjacent holes. As an example, a hole diameter d = 110 µm and a grid constant a = 212 µm are assumed here.

Neben solchen zumindest weitgehend regelmäßigen Verteilungen der Löcher 10 _i gemäß den Fig. 2 und 3 sind auch zumindest weitgehend stochastische Lochanordnungen möglich. Fig. 4 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei dem der mittlere Abstand a zwischen benachbarten Löchern 10 _i etwa 250 µm beträgt bei einem Lochdurchmesser d von etwa 100 µm.In addition to such at least largely regular distributions of holes 10 _i according to FIGS. 2 and 3, at least largely stochastic hole arrangements are also possible. Fig. 4 shows a corresponding embodiment in which the average distance a _i is about 250 microns between adjacent holes 10 at a hole diameter of about 100 microns d.

Gemäß den dargestellten Ausführungsbeispielen wurden als Aus­ sparungen durch die Schicht der Leiterbahn hindurchgehende Löcher angenommen. Diese Löcher werden zweckmäßig nachträg­ lich in die Leiterbahn eingearbeitet oder zugleich mit der Strukturierung der Leiterbahn aus einer HTS-Schicht ausgebil­ det. Da es jedoch bei dem erfindungsgemäßen Strombegrenzer nicht auf die Lochform, sondern nur auf die Veränderung der räumlichen Verteilung des Eigenmagnetfeldes bzw. der abschir­ menden Stromverteilung der Leiterbahnanordnung im Schaltbe­ trieb ankommt, wird eine entsprechende Funktion auch durch den Löchern 10 _i entsprechende Bereiche der Leiterbahn er­ füllt, die von vornherein nicht-supraleitend sind oder nach­ träglich so gemacht sind. So können beispielsweise in einer HTS-Schicht einer Leiterbahn nachträglich den Löchern ent­ sprechende Bereiche quasi inselartig geschaffen werden, in denen die supraleitenden Eigenschaften wieder zerstört worden sind. Dies kann in bekannter Weise wie z. B. durch einen La­ serstrahl erfolgen.According to the illustrated embodiments, holes were assumed to be savings through the layer of the conductor track. These holes are appropriately retrofitted Lich in the conductor or at the same time ausgebil det with the structuring of the conductor from an HTS layer. However, since the current limiter according to the invention does not depend on the hole shape, but rather only on the change in the spatial distribution of the intrinsic magnetic field or the shielding current distribution of the conductor track arrangement in the switching operation, a corresponding function is achieved by the holes 10 _i corresponding areas of the conductor track fills that are non-superconducting from the start or are made afterwards. In a HTS layer of a conductor track, for example, areas corresponding to the holes can subsequently be created in an island-like manner, in which the superconducting properties have been destroyed again. This can be done in a known manner such. B. done by a La serstrahl.

Claims (11)

1. Resistiver Strombegrenzer mit mindestens einer für einen vorgegebenen Nennstrom ausgelegten schichtartigen Leiterbahn, die ein metalloxidisches Hoch-T_c-Supraleitermaterial enthält, auf einem Substrat angeordnet ist und an ihren Enden kontak­ tierbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Schicht der Leiterbahn (5) in vorbe­ stimmter Anordnung Aussparungen (10, 10 _i) vorgesehen sind.1.Resistive current limiter with at least one layer-like conductor track designed for a predetermined nominal current, which contains a metal oxide high-T _c superconductor material, is arranged on a substrate and can be contacted at its ends, characterized in that in the layer of the conductor track ( 5 ) recesses ( 10 , 10 _i ) are provided in a predetermined arrangement. 2. Strombegrenzer nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch nicht-supraleitende Bereiche als Aus­ sparungen in der Schicht der Leiterbahn (5).2. Current limiter according to claim 1, characterized by marked non-superconducting areas as from savings in the layer of the conductor track ( 5 ). 3. Strombegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine zumindest weitgehend regelmäßige Verteilung der Aussparungen (10, 10 _i) in der Leiterbahn (5).3. Current limiter according to claim 1 or 2, characterized marked by an at least largely regular distribution of the recesses ( 10 , 10 _i ) in the conductor track ( 5 ). 4. Strombegrenzer nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verteilung der Aussparun­ gen (10 _i) der einer Anordnung in einem rechteckigen oder qua­ dratischen oder hexagonalen Gitter entspricht.4. Current limiter according to claim 3, characterized in that the distribution of Aussparun gene ( 10 _i ) corresponds to an arrangement in a rectangular or quadratic or hexagonal grid. 5. Strombegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine zumindest weitgehend stochasti­ sche Verteilung der Aussparungen (10 _i) in der Leiterbahn (5).5. Current limiter according to claim 1 or 2, characterized by an at least largely stochastic distribution of the cutouts ( 10 _i ) in the conductor track ( 5 ). 6. Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest die Mehrzahl der Aussparungen (10, 10 _i) jeweils eine Fläche der Leiterbahn (5) einnehmen, die der eines Kreises mit einem Durchmesser d zwischen 10 µm und 2 mm entspricht.6. Current limiter according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least the majority of the recesses ( 10 , 10 _i ) each occupy an area of the conductor track ( 5 ) which is that of a circle with a diameter d between 10 µm and 2 mm corresponds. 7. Strombegrenzer nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der mittlere Abstand a zwi­ schen zwei benachbarten Aussparungen (10, 10 _i) und/oder von einem Seitenrand der Leiterbahn (5) zwischen a = 2 . d und a = 100 . d liegt.7. Current limiter according to claim 6, characterized in that the average distance a between two adjacent recesses ( 10 , 10 _i ) and / or from one side edge of the conductor track ( 5 ) between a = 2. d and a = 100. d lies. 8. Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ge­ kennzeichnet durch Aussparungen (10, 10 _i) mit Querschnittsflächen in Form von Kreisen oder Rechtecken oder von Polygonen.8. Current limiter according to one of claims 1 to 7, characterized by recesses ( 10 , 10 _i ) with cross-sectional areas in the form of circles or rectangles or of polygons. 9. Verfahren zur Herstellung eines Strombegrenzers nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aussparungen (10, 10 _i) nachträg­ lich in die Schicht der Leiterbahn (5) eingearbeitet werden.9. A method for producing a current limiter according to one of claims 1 to 8, characterized in that the recesses ( 10 , 10 _i ) are subsequently incorporated into the layer of the conductor track ( 5 ). 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Aussparungen (10, 10 _i) auf physikalischem, insbesondere mechanischem Wege oder auf chemischem Wege in die Schicht der Leiterbahn (5) eingearbei­ tet werden.10. The method according to claim 9, characterized in that the recesses ( 10 , 10 _i ) are worked into the layer of the conductor track ( 5 ) by physical, in particular mechanical or chemical means. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Einarbeitung der Ausspa­ rungen (10, 10 _i) auf physikalischem Wege ein Laser verwendet wird.11. The method according to claim 10, characterized in that a laser is used to incorporate the recesses ( 10 , 10 _i ) physically.