Berechnung des Schmelzstroms bei gleichzeitiger Kühlung

Schmelzstrom · Anmeldungsdatum: 07.06.2010 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo!

Zu aller erst entschuldige ich mich, falls ich diese Frage einer falschen Kategorie zugeordnet habe sollte (Elektronik hätte ja auch gepasst).

Meine Frage/Problem ist zu berechnen, wie groß die Stromstärke sein darf, die ich durch einen Kupferdraht schicken kann, wenn ich diesen gleichzeitig (partiell) kühle ohne das der Draht schmilzt.

Hintergrund zur Problemstellung:
Ich möchte eine supraleitende Spule betreiben, die sich in einem Kryostaten befindet, wobei die Zuleitung aus Kupfer besteht.

Meine Ideen:
Bisher habe ich mir folgendes überlegt:

Wegen

und

kann man auch schreiben:

Dieses sollte wohl gleich der Thermischen Energie sein, also

, wobei wir

setzen können (hierbei bezeichnet

die Dichte des Materials,

den spezifischen Widerstand,

die spezifische Wärmekapazität und für

würde ich die Temperaturdifferenz der Drahttemperatur zur Schmelztemperatur einsetzen.

Wenn ich die Gleichungen nun gleich setze, kann ich sie nach

auflösen. Leider habe ich so aber noch eine Zeitabhängigkeit und berücksichtige auch nicht das der Draht (zumindest teilweise) gekühlt wird.

Leider fällt mir momentan nicht ein, wie ich dies noch berücksichtigen kann.

blablubbb · Gast

Also den Schmelzpunkt als liimit zu nehmen ist doch ein wenig radikal. Wenn Du den Draht heitzt erhoeht sich auch Dein Widerstand und dann brennt der Draht schnell durch. problematisch sollte auch ein, dass Du einen Supraleiter damit speisen willst, also zu einem sehr kalten Leiter verbindest. Wenn man da nur ein wenig heitzt ist die Suprleitung futsch und im worst case zerstoerst Du damit den Supraleiter weil er ploetzlich nicht mehr supraleitend ist. Bedenke, dass die Waermekapazitaet bei niedrigen Temperaturen weit niedriger ist (einfrieren von Freiheitsgraden), da heitzt man ganz schnell auf mit nur ein klein wenig Leistung.

Den Fall den Du zuerst beschreibst kann man mit der thermischen Schmelzstromdichte annaehern i.e. 3060A/mm^2 fuer Kupfer. Besser ist es wohl die thermische Grenzstromdichte zur Berechnung zu nehmen mit 154 A/mm^2. Am besten bleibst Du aber auch von dieser Grenze weit weg, Du willst ja den Cryostat nicht heizen.

Zur technischen Seite: Du kannst den Strom einmal einstpeisen und dann zirkulieren kassen: Du nimmst eine geschlossene Supraleiter Spule und machst einen Heizdraht deran einer Stelle wie ein Schlater die Supraleitung unterbrechen kann. Dann faehrst Du das magnetfeld hoch (nicht zu schnell!) und schaltest den Swich aus... Spart einen haufen Energie und fluessig Gas.