Conductor al viitorului (cablu gol) sau economisirea resurselor în producția de cabluri

Producția de linii de cablu și bare colectoare este direct legată de extracția și producția de: aluminiu și cupru, aceștia fiind conducătorii principali. Astăzi, merită să ne gândim că aceste resurse sunt epuizabile și neregenerabile, iar datorită faptului că umanitatea se dezvoltă treptat, sunt necesare din ce în ce mai multe dintre aceste resurse. Prin urmare, viitorul nostru necesită dezvoltarea de noi materiale și utilizarea mai economică (rațională) a resurselor. Această lucrare va propune o nouă abordare a producției de linii de cablu bazată pe efectul de suprafață în conductor — efectul de piele.

Îmbunătățirea RESURSELOR NATURALE — Astăzi, odată cu ritmul dezvoltării umane, nevoia de resurse naturale este în creștere și, la rândul lor, acestea sunt împărțite în regenerabile și neregenerabile.

Toate resursele nu sunt gratuite, limitate și rare. Conceptul de resurse limitate este destul de comun. Numai în condiții de penurie și resurse limitate, pe baza cărora sunt create bunuri, apar probleme de natură economică.Problemele economice nu apar dacă volumul de bunuri și resurse cu care sunt satisfăcute nevoile umane este nelimitat. Dar utilizarea lor rațională poate crește competitivitatea unui producător interesat de utilizarea eficientă a resurselor și maximizarea profiturilor, precum și de a satisface unele dintre nevoile umane.

Bazele obiective ale competitivității producătorilor pe piață sunt determinate de capacitatea acestora de a concura cu alți producători care operează pe același segment de piață și produc produse similare, precum și de a atinge și menține o poziție competitivă puternică pentru o perioadă lungă de timp. Aceasta este condiția principală pentru funcționarea sa cu succes, exprimată în cele din urmă în termeni de rentabilitate.

Pentru a face acest lucru, pe de o parte, trebuie să cunoașteți principalele caracteristici ale poziției competitive pe care dorește să o ocupe în viitor și, pe de altă parte, să aveți o idee clară despre ce resurse și capacități dau unui competitor. avantaj, pe care trebuie să-l aibă pentru aceasta și care dintre ele este efectiv disponibil sau va fi disponibil. [1]

Principalele materiale în producția de cabluri și bare colectoare sunt cuprul și aluminiul - acest lucru se datorează conductivității electrice ridicate, rezistenței mecanice suficient de ridicate, rezistenței la coroziune, lucrabilitatii bune, posibilității de lipire și sudare ușoară.

Deoarece această resursă este epuizabilă, este necesară o utilizare mai economică și mai eficientă.

Vorbind despre dezvoltarea economică și eficientă a direcției de transport a energiei electrice de-a lungul liniilor de cablu și canalelor de autobuz, pot fi luate în considerare următoarele direcții:

1) Dezvoltarea de noi materiale corespunzătoare caracteristicilor electrice necesare pentru transmiterea energiei electrice.

2) Dezvoltarea metodelor de producere a liniilor de cablu și a barelor colectoare.

3) Dezvoltarea de noi metode de transmitere a energiei electrice.

În această lucrare, va fi propusă o nouă metodă în producția de cabluri, care se bazează pe metoda efectului de răspândire la suprafață — efectul pielii.

Efect de suprafață în conductor. Efectul pielii. Proprietăți de frecvență

Curentul alternativ este însoțit de fenomene electromagnetice care duc la deplasarea sarcinilor electrice din centrul conductorului spre periferia acestuia. Acest efect se numește efect de suprafață sau efect de piele. Ca urmare a acestui efect, curentul devine neomogen. La periferie, curentul se dovedește a fi mai mare ca magnitudine decât în ​​centru. Acest lucru se datorează diferenței de densitate a purtătorilor de sarcină liberi în secțiunea transversală perpendiculară a conductorului în raport cu direcția curentului.

Adâncimea de penetrare a curentului se determină după expresia:

Folosind formula de mai sus pentru firul de cupru, la o frecvență curentă de 50 Hz, adâncimea de penetrare este de aproximativ 9,2 mm. De fapt, aceasta înseamnă că având un fir de secțiune transversală circulară cu o rază mai mare de 9,2 mm, nu va exista curent în centrul firului deoarece nu vor exista purtători de încărcare liberi.

Cu cât frecvența curentului este mai mare, cu atât adâncimea de penetrare este mai mică. O creștere de două ori a frecvenței curente va duce la o reducere a adâncimii de penetrare la rădăcina pătrată a lui doi. Dacă frecvența curentului crește de 10 ori, atunci adâncimea de penetrare va scădea cu rădăcina de 10 ori.

Graficul de distribuție curentă

Graficul arată clar distribuția densității de curent J într-un conductor rotund (cilindric).Dincolo de adâncimea de penetrare, densitatea de curent este zero sau neglijabilă deoarece nu există electroni liberi în aceste locații pe fir. Nu există curent în aceste locuri.

Dacă materialul conductor este îndepărtat din centrul unui astfel de fir, unde nu există curent, atunci obținem un fir gol sub forma unui tub (tub). Caracteristicile conductoare nu se vor schimba de la aceasta, deoarece nu exista curent acolo, rezistența unui astfel de fir nu se va schimba, dar caracteristici precum inductanța și capacitatea firului se pot schimba.

Utilizarea practică a efectului pielii

Având în vedere adâncimea de penetrare curentă pentru frecvențe diferite, dacă este necesar un fir cu o rază mai mare decât adâncimea de penetrare, atunci este rezonabil să se folosească un cablu cu mai multe fire. Să presupunem că pentru o frecvență curentă de 50 Hz, raza limită este de aproximativ 9 mm, ceea ce înseamnă că nu are sens să lucrezi cu un fir solid cu o rază mai mare de 9 mm. Acest lucru nu va da nicio creștere a conductivității, deoarece nu va exista curent în centrul firului, ceea ce este o utilizare irațională a cuprului scump. De aceea, firele și cablurile cu mai multe fire sunt utilizate pentru secțiuni transversale mari. [2]

Pentru a economisi resurse, se presupune că se folosește un fir tubular cu o grosime a firului mai mare de 9 mm.

Astăzi, Luvata produce fire goale.

Luvata oferă o gamă largă de fire goale din cupru pentru generatoare, bobine de magnet, cuptoare cu inducție și o mare varietate de alte aplicații.

Gama de dimensiuni a firului tubular este de la 4 x 4 mm (20 kg / m).

Firele goale sunt realizate din cupru OF-OK® fără oxigen de înaltă puritate, cu conductivitate electrică ridicată, nu mai puțin de 100% IACS.Dacă este necesar ca proprietățile tehnice ale sârmei tubulare să aibă un punct de înmuiere mai mare sau un indice de fluaj mai mare al metalului care conține cupru argint, mărci CuAg 0,03% sau CuAg 0,1%, produse pe bază de cupru OF-OK®, au fost folosite.

Firele goale de cupru sunt utilizate pe scară largă în industrii precum generarea de energie, echipamentele medicale și de cercetare. [3]

Aplicații cu sârmă goală

• Mașini de rezonanță magnetică

• Magneți pentru aplicații de fizică de înaltă energie

• Acceleratoare de particule

• Generatoare

• Cuptoare cu inducție

• Echipamente de cercetare cu plasmă

• Agitatoare electrodinamice

• Instalatii de aliaje ionice pentru producerea de microcircuite

• Separatoare de câmp magnetic de înaltă intensitate

Dar astăzi nu există producție de linii de cablu cu sârmă goală.

Vă sugerăm să utilizați următorul design de linie de cablu.

Figura 1. Sârmă goală

De asemenea, vă sugerăm să folosiți o teacă cu șuvițe.

Figura 2. Un fir tușonat cu o cavitate umplută cu PVC

Această dezvoltare permite utilizarea economică și rațională a resurselor.