Framtidens ledare (hålkabel) eller spara resurser i kabelproduktion

Tillverkningen av kabelledningar och samlingsskenor är direkt relaterad till utvinning och produktion av: aluminium och koppar, eftersom dessa är huvudledarna. Idag är det värt att tänka på att dessa resurser är uttömmande och icke förnybara, och på grund av att mänskligheten gradvis utvecklas behövs mer och mer av dessa resurser. Därför kräver vår framtid utveckling av nya material och en mer ekonomisk (rationell) användning av resurser. Det här dokumentet kommer att föreslå ett nytt tillvägagångssätt för produktion av kabellinjer baserat på yteffekten i ledaren - hudeffekten.

FÖRBÄTTRADE NATURESURSER — I takt med den mänskliga utvecklingens takt ökar behovet av naturresurser, och de är i sin tur uppdelade i förnybara och icke-förnybara.

Alla resurser är inte gratis, begränsade och sällsynta. Begreppet begränsade resurser är ganska vanligt. Endast under förhållanden av knapphet och begränsade resurser, på grundval av vilka varor skapas, uppstår problem av ekonomisk karaktär.Ekonomiska problem uppstår inte om volymen varor och resurser som mänskliga behov tillgodoses med är obegränsade. Men deras rationella användning kan öka konkurrenskraften för en producent som är intresserad av effektiv användning av resurser och maximering av vinster, samt tillfredsställa vissa av de mänskliga behoven.

De objektiva grunderna för tillverkarnas konkurrenskraft på marknaden bestäms av deras förmåga att konkurrera med andra tillverkare som verkar inom samma marknadssegment och producerar liknande produkter, samt att uppnå och bibehålla en stark konkurrensposition under lång tid. Detta är huvudförutsättningen för dess framgångsrika verksamhet, ytterst uttryckt i termer av lönsamhet.

För att göra detta måste du å ena sidan känna till de viktigaste egenskaperna hos den konkurrensposition som den vill inta i framtiden, och å andra sidan ha en klar uppfattning om vilka resurser och kapaciteter som ger en konkurrenskraftig fördel, som den måste ha för detta och vilken av dem som faktiskt är tillgänglig eller kommer att vara tillgänglig. [1]

Huvudmaterialen vid tillverkning av kablar och samlingsskenor är koppar och aluminium - detta beror på deras höga elektriska ledningsförmåga, tillräckligt höga mekaniska hållfasthet, korrosionsbeständighet, god bearbetbarhet, möjligheten till enkel lödning och svetsning.

Eftersom denna resurs är uttömlig krävs en mer ekonomisk och effektiv användning.

På tal om den ekonomiska och effektiva utvecklingen av riktningen för elöverföring längs kabellinjer och busskanaler, kan följande riktningar övervägas:

1) Utveckling av nya material som motsvarar nödvändiga elektriska egenskaper för överföring av elektrisk energi.

2) Utveckling av metoder för tillverkning av kabelledningar och samlingsskenor.

3) Utveckling av nya metoder för överföring av elektrisk energi.

I denna artikel kommer en ny metod inom kabelproduktion att föreslås, som är baserad på metoden för ytspridningseffekt — hudeffekt.

Yteffekt i ledaren. Hudeffekt. Frekvensegenskaper

Växelström åtföljs av elektromagnetiska fenomen som leder till förskjutning av elektriska laddningar från mitten av ledaren till dess periferi. Denna effekt kallas yteffekt eller hudeffekt. Som ett resultat av denna effekt blir strömmen inhomogen. I periferin visar sig strömmen vara större i magnitud än i mitten. Detta beror på skillnaden i tätheten av fria laddningsbärare i ledarens vinkelräta tvärsnitt med avseende på strömriktningen.

Det aktuella penetrationsdjupet bestäms enligt uttrycket:

Med ovanstående formel för koppartråd, vid en strömfrekvens på 50 Hz, är inträngningsdjupet cirka 9,2 mm. I praktiken betyder detta att med en tråd med cirkulär tvärsektion med en radie större än 9,2 mm kommer det inte att finnas någon ström i mitten av tråden eftersom det inte kommer att finnas några gratis laddningsbärare.

Ju högre strömfrekvens, desto mindre penetrationsdjup. En tvåfaldig ökning av strömfrekvensen kommer att resultera i en minskning av penetrationsdjupet till kvadratroten av två. Om strömmens frekvens ökar med 10 gånger, kommer penetrationsdjupet att minska med roten av 10 gånger.

Aktuell distributionsgraf

Grafen visar tydligt fördelningen av strömtätheten J i en rund ledare (cylindrisk).Bortom penetrationsdjupet är strömtätheten noll eller försumbar eftersom det inte finns några fria elektroner på dessa platser på tråden. Det finns ingen ström på dessa platser.

Om ledande material tas bort från mitten av en sådan tråd, där det inte finns någon ström, får vi en ihålig tråd i form av ett rör (rör). Konduktiva egenskaper kommer inte att förändras från detta, eftersom det inte fanns någon ström där, kommer motståndet hos en sådan tråd inte att förändras, men sådana egenskaper som induktans och kapacitans hos tråden kan ändras.

Praktisk användning av hudeffekten

Med tanke på det aktuella inträngningsdjupet för olika frekvenser, om en tråd med en radie som är större än inträngningsdjupet krävs, så är det rimligt att använda en flertrådig kabel. Låt oss säga att för en strömfrekvens på 50 Hz är begränsningsradien cirka 9 mm, vilket betyder att det inte är meningsfullt att arbeta med en solid tråd med en radie på mer än 9 mm. Detta kommer inte att ge någon ökning av konduktiviteten eftersom det inte kommer att finnas någon ström i mitten av tråden, vilket är en irrationell användning av dyr koppar. Det är därför flerkärniga ledningar och kablar används för stora tvärsnitt. [2]

För att spara resurser förutsätts att en ihålig tråd med en trådtjocklek över 9 mm används.

Idag tillverkar Luvata ihåliga trådar.

Luvata erbjuder ett brett utbud av ihåliga koppartrådar för generatorer, magnetspolar, induktionsugnar och en mängd andra applikationer.

Storleksintervallet för den ihåliga tråden är från 4 x 4 mm (20 kg / m).

De ihåliga trådarna är gjorda av hög renhet OF-OK® syrefri koppar med hög elektrisk ledningsförmåga, inte mindre än 100 % IACS.Om det är nödvändigt att den ihåliga trådens tekniska egenskaper har en högre mjukningspunkt eller ett högre krypindex av metallen som innehåller silverkoppar, märken CuAg 0,03% eller CuAg 0,1%, framställd på basis av koppar OF-OK®, var använda.

Ihåliga koppartrådar används ofta i industrier som kraftgenerering, medicinsk och forskningsutrustning. [3]

Applikationer med ihåliga trådar

• Magnetresonansmaskiner

• Magneter för högenergifysikapplikationer

• Partikelacceleratorer

• Generatorer

• Induktionsugnar

• Utrustning för plasmaforskning

• Elektrodynamiska shakers

• Jonlegeringsinstallationer för tillverkning av mikrokretsar

• Högintensiva magnetfältseparatorer

Men idag finns det ingen produktion av ihåliga trådkablar.

Vi föreslår att du använder följande kabellinjedesign.

Figur 1. Ihålig tråd

Vi föreslår också att du använder en strängad slida.

Figur 2. En tvinnad ihålig tråd med ett hålrum fyllt med PVC

Denna utveckling möjliggör ekonomisk och rationell resursanvändning.