Кондуктор на бъдещето (кух кабел) или спестяване на ресурси при производството на кабели

Производството на кабелни линии и шини е пряко свързано с извличането и производството на: алуминий и мед, тъй като това са основните проводници. Днес си струва да се мисли, че тези ресурси са изчерпаеми и не подлежащи на възобновяване и поради факта, че човечеството се развива постепенно, са необходими все повече и повече от тези ресурси. Следователно нашето бъдеще изисква разработването на нови материали и по -икономичното (рационално) използване на ресурсите. Тази статия ще предложи нов подход към производството на кабелни линии въз основа на повърхностния ефект в проводника — ефект на кожата.

ИЗСИЛВАНЕ НА ПРИРОДНИТЕ РЕСУРСИ — Днес, с темповете на развитие на човечеството, нараства нуждата от природни ресурси, а те от своя страна се делят на възобновяеми и невъзобновяеми.

Всички ресурси не са безплатни, ограничени и редки. Концепцията за ограничени ресурси е доста разпространена. Само в условия на недостиг и ограничени ресурси, въз основа на които се създават стоки, възникват проблеми от икономически характер. Икономически проблеми не възникват, ако обемът на стоките и ресурсите, с помощта на които се задоволяват човешките нужди, са неограничени. Но тяхното рационално използване може да увеличи конкурентоспособността на производител, заинтересован от ефективното използване на ресурсите и максимизиране на печалбите, както и да задоволи някои от човешките нужди.

Обективните основи на конкурентоспособността на производителите на пазара се определят от способността им да се конкурират с други производители, работещи в същия пазарен сегмент и произвеждащи подобни продукти, както и да постигнат и поддържат силна конкурентна позиция за дълъг период от време. Това е основното условие за успешното му функциониране, изразено в крайна сметка по отношение на рентабилността.

За да направите това, от една страна, трябва да знаете основните характеристики на конкурентната позиция, която тя иска да заеме в бъдеще, а от друга, да имате ясна представа какви ресурси и възможности дават конкурентно предимство, което трябва да има за това и коя от тях е наистина налична или ще бъде налична. [1]

Основните материали при производството на кабели и шини са мед и алуминий — това се дължи на тяхната висока електропроводимост, достатъчно висока механична якост, устойчивост на корозия, добра обработваемост, възможност за лесно запояване и заваряване.

Тъй като този ресурс е изчерпаем, се изисква по -икономично и ефективно използване.

Говорейки за икономичното и ефективно развитие на посоката на пренос на електроенергия по кабелни линии и автобусни канали, могат да се имат предвид следните направления:

1) Разработване на нови материали, съответстващи на необходимите електрически характеристики за предаване на електрическа енергия.

2) Разработване на методи за производство на кабелни линии и шини.

3) Разработване на нови методи за предаване на електрическа енергия.

В тази статия ще бъде предложен нов метод в производството на кабели, който се основава на метода на повърхностно разпределящ ефект — ефект на кожата.

Повърхностен ефект в проводника. Кожен ефект. Честотни свойства

Променливият ток е придружен от електромагнитни явления, които водят до изместване на електрическите заряди от центъра на проводника към периферията му. Този ефект се нарича повърхностен ефект или ефект на кожата. В резултат на този ефект токът става нехомогенен. В периферията токът се оказва по -голям по величина, отколкото в центъра. Това се дължи на разликата в плътността на свободните носители на заряд в перпендикулярното напречно сечение на проводника по отношение на посоката на тока.

Дълбочината на проникване на ток се определя според израза:

Използвайки горната формула за меден проводник, при токова честота 50 Hz, дълбочината на проникване е приблизително 9,2 mm. Всъщност това означава, че имайки проводник с кръгло сечение с радиус над 9,2 мм, няма да има ток в центъра на проводника, защото няма да има свободни носители на заряд.

Колкото по -висока е честотата на тока, толкова по -малка е дълбочината на проникване. Двукратно увеличение на честотата на тока ще доведе до намаляване на дълбочината на проникване в квадратния корен от два. Ако честотата на тока се увеличи 10 пъти, съответно дълбочината на проникване ще намалее с корена 10 пъти.

Графика за текущо разпределение

Графиката ясно показва разпределението на плътността на тока J в кръгъл проводник (цилиндричен). Извън дълбочината на проникване плътността на тока е нула или незначителна, тъй като на тези места на проводника няма свободни електрони. На тези места няма течение.

Ако проводим материал се отстрани от центъра на такъв проводник, където няма ток, тогава получаваме кух проводник под формата на тръба (тръбен). Проводимите характеристики няма да се променят от това, тъй като там нямаше ток, съпротивлението на такъв проводник няма да се промени, но такива характеристики като индуктивността и капацитета на проводника могат да се променят.

Практическо използване на ефекта на кожата

Като се има предвид дълбочината на проникване на ток за различни честоти, ако е необходим проводник с радиус, по -голям от дълбочината на проникване, тогава е разумно да се използва многожилен кабел. Да кажем, че за честота на тока 50 Hz, ограничаващият радиус е около 9 mm, което означава, че няма смисъл да се работи с твърд проводник с радиус над 9 mm. Това няма да даде никакво увеличение на проводимостта, защото няма да има ток в центъра на проводника, което е нерационално използване на скъпа мед. Ето защо многожилните проводници и кабели се използват за големи напречни сечения. [2]

За да се спестят ресурси, се предполага, че се използва кух проводник с дебелина на проводника повече от 9 мм.

Днес Luvata произвежда кухи проводници.

Luvata предлага широка гама от медни кухи проводници за генератори, магнитни бобини, индукционни пещи и голямо разнообразие от други приложения.

Обхватът на размерите на кухия проводник е от 4 x 4 mm (20 kg / m).

Кухите проводници са изработени от медна без кислород OF-OK® с висока чистота с висока електропроводимост, не по-малко от 100% IACS. Ако е необходимо техническите свойства на кухия проводник да имат по-висока точка на омекване или по-висок индекс на пълзене на метала, съдържащи сребро мед, марки CuAg 0,03% или CuAg 0,1%, произведени на базата на мед OF-OK®, са използвани.

Кухи медни проводници се използват широко в индустрии като производство на електроенергия, медицинско и изследователско оборудване. [3]

Приложения с кухи проводници

• Машини за магнитен резонанс

• Магнити за приложения на физика на висока енергия

• Ускорители на частици

• Генератори

• Индукционни фурни

• Оборудване за изследване на плазмата

• Електродинамични шейкъри

• Йонносплавни инсталации за производство на микросхеми

• Сепаратори за магнитно поле с висока интензивност

Но днес няма производство на кабелни линии с кух проводник.

Предлагаме използването на следния дизайн на кабелни линии.

Фигура 1. Кух проводник

Предлагаме също да се използва многожилна обвивка.

Фигура 2. Многожилен кухи проводник с кухина, пълна с PVC

Това развитие позволява икономично и рационално използване на ресурсите.