Fremtidens leder (hult kabel) eller sparer ressourcer i kabelproduktion

Produktionen af ​​kabelledninger og samleskinner er direkte relateret til udvinding og produktion af: aluminium og kobber, da disse er hovedlederne. I dag er det værd at tænke på, at disse ressourcer er udtømmelige og ikke-fornyelige, og på grund af det faktum, at menneskeheden gradvist udvikler sig, er der brug for flere og flere af disse ressourcer. Derfor kræver vores fremtid udvikling af nye materialer og mere økonomisk (rationel) brug af ressourcer. Dette papir vil foreslå en ny tilgang til produktion af kabellinjer baseret på overfladeeffekten i lederen - skin-effekten.

FORBEDRING AF NATURESOURCER — I dag, med tempoet i menneskelig udvikling, er behovet for naturressourcer stigende, og de er til gengæld opdelt i vedvarende og ikke-fornyelige.

Alle ressourcer er ikke gratis, begrænsede og sjældne. Begrebet begrænsede ressourcer er ret almindeligt. Kun under forhold med knaphed og begrænsede ressourcer, på grundlag af hvilke varer skabes, opstår problemer af økonomisk karakter.Økonomiske problemer opstår ikke, hvis mængden af ​​varer og ressourcer, som menneskelige behov opfyldes med, er ubegrænsede. Men deres rationelle brug kan øge konkurrenceevnen for en producent, der er interesseret i effektiv brug af ressourcer og maksimering af profitten, samt tilfredsstille nogle af de menneskelige behov.

Det objektive grundlag for producenternes konkurrenceevne på markedet er bestemt af deres evne til at konkurrere med andre producenter, der opererer i samme markedssegment og producerer lignende produkter, samt at opnå og fastholde en stærk konkurrenceposition i en længere periode. Dette er hovedbetingelsen for dens succesfulde drift, i sidste ende udtrykt i rentabilitet.

For at gøre dette skal du på den ene side kende hovedegenskaberne ved den konkurrencemæssige position, som den ønsker at indtage i fremtiden, og på den anden side at have en klar idé om, hvilke ressourcer og kapaciteter der giver en konkurrencedygtig fordel, som den skal have til dette, og hvilken af ​​dem, der faktisk er tilgængelig eller vil være tilgængelig. [1]

Hovedmaterialerne i produktionen af ​​kabler og samleskinner er kobber og aluminium - dette skyldes deres høje elektriske ledningsevne, tilstrækkelig høj mekanisk styrke, korrosionsbestandighed, god bearbejdelighed, mulighed for nem lodning og svejsning.

Da denne ressource er udtømmelig, kræves en mere økonomisk og effektiv anvendelse.

Når vi taler om den økonomiske og effektive udvikling af retningen af ​​eltransmission langs kabellinjer og buskanaler, kan følgende retninger overvejes:

1) Udvikling af nye materialer svarende til de nødvendige elektriske egenskaber til transmission af elektrisk energi.

2) Udvikling af metoder til fremstilling af kabelledninger og samleskinner.

3) Udvikling af nye metoder til transmission af elektrisk energi.

I dette papir vil der blive foreslået en ny metode i kabelproduktion, som er baseret på metoden med overfladespredningseffekt — hudeffekt.

Overfladeeffekt i lederen. Hudeffekt. Frekvensegenskaber

Vekselstrøm er ledsaget af elektromagnetiske fænomener, der fører til forskydning af elektriske ladninger fra lederens centrum til dens periferi. Denne effekt kaldes overfladeeffekten eller hudeffekten. Som et resultat af denne effekt bliver strømmen inhomogen. I periferien viser strømmen sig at være større i størrelsesordenen end i midten. Dette skyldes forskellen i tætheden af ​​frie ladningsbærere i lederens vinkelrette tværsnit i forhold til strømmens retning.

Den aktuelle indtrængningsdybde bestemmes efter udtrykket:

Ved at bruge ovenstående formel for kobbertråd, ved en strømfrekvens på 50 Hz, er indtrængningsdybden ca. 9,2 mm. I realiteten betyder det, at med en ledning med cirkulært tværsnit med en radius større end 9,2 mm, vil der ikke være strøm i midten af ​​ledningen, fordi der ikke vil være nogen frie ladningsbærere.

Jo højere strømfrekvensen er, jo mindre penetrationsdybden. En fordobling af strømfrekvensen vil resultere i en reduktion i indtrængningsdybden til kvadratroden af ​​to. Hvis strømmens frekvens stiger med 10 gange, vil indtrængningsdybden falde med roden af ​​10 gange.

Nuværende fordeling graf

Grafen viser tydeligt fordelingen af ​​strømtæthed J i en rund leder (cylindrisk).Ud over indtrængningsdybden er strømtætheden nul eller ubetydelig, fordi der ikke er frie elektroner på disse steder på ledningen. Der er ingen strøm disse steder.

Hvis ledende materiale fjernes fra midten af ​​en sådan ledning, hvor der ikke er strøm, så får vi en hul ledning i form af et rør (rør). Ledende egenskaber vil ikke ændre sig fra dette, da der ikke var nogen strøm der, vil modstanden af ​​en sådan ledning ikke ændre sig, men sådanne karakteristika som induktans og kapacitans af ledningen kan ændre sig.

Praktisk brug af hudeffekten

I betragtning af den aktuelle indtrængningsdybde for forskellige frekvenser, hvis en ledning med en radius større end indtrængningsdybden er påkrævet, så er det rimeligt at bruge et flerlederkabel. Lad os sige, at for en strømfrekvens på 50 Hz er den begrænsende radius omkring 9 mm, hvilket betyder, at det ikke giver mening at arbejde med en massiv ledning med en radius på mere end 9 mm. Dette vil ikke give nogen stigning i ledningsevnen, fordi der ikke vil være nogen strøm i midten af ​​ledningen, hvilket er en irrationel brug af dyrt kobber. Derfor bruges multi-core ledninger og kabler til store tværsnit. [2]

For at spare ressourcer forudsættes det, at der anvendes en hul tråd med en trådtykkelse på mere end 9 mm.

I dag fremstiller Luvata hule ledninger.

Luvata tilbyder et bredt udvalg af hule kobbertråde til generatorer, magnetspoler, induktionsovne og en lang række andre applikationer.

Størrelsesområdet for den hule tråd er fra 4 x 4 mm (20 kg / m).

De hule ledninger er lavet af høj renhed OF-OK® oxygenfrit kobber med høj elektrisk ledningsevne, ikke mindre end 100 % IACS.Hvis det er nødvendigt for den hule tråds tekniske egenskaber at have et højere blødgøringspunkt eller et højere krybeindeks af metallet indeholdende sølvkobber, mærker CuAg 0,03% eller CuAg 0,1%, fremstillet på basis af kobber OF-OK®, blev brugt.

Hule kobbertråde er meget udbredt i industrier som elproduktion, medicinsk udstyr og forskningsudstyr. [3]

Hultrådsanvendelser

• Magnetisk resonans maskiner

• Magneter til højenergifysikapplikationer

• Partikelacceleratorer

• Generatorer

• Induktionsovne

• Udstyr til plasmaforskning

• Elektrodynamiske shakers

• Ionlegeringsinstallationer til fremstilling af mikrokredsløb

• Magnetiske feltseparatorer med høj intensitet

Men i dag er der ingen produktion af hule trådkabler.

Vi foreslår at bruge følgende kabellinjedesign.

Figur 1. Hul ledning

Vi foreslår også at bruge en strandet skede.

Figur 2. En snoet hul wire med et hulrum fyldt med PVC

Denne udvikling giver mulighed for økonomisk og rationel brug af ressourcer.