Konduktor masa hadapan (kabel berongga) atau penjimatan sumber dalam pengeluaran kabel

Pengeluaran talian kabel dan bar bas secara langsung berkaitan dengan pengekstrakan dan pengeluaran: aluminium dan tembaga, kerana ini adalah konduktor utama. Hari ini, perlu difikirkan bahawa sumber-sumber ini adalah habis dan tidak boleh diperbaharui, dan disebabkan hakikat bahawa manusia sedang berkembang secara beransur-ansur, semakin banyak sumber ini diperlukan. Oleh itu, masa depan kita memerlukan pembangunan bahan baharu dan penggunaan sumber yang lebih menjimatkan (rasional). Kertas ini akan mencadangkan pendekatan baharu untuk penghasilan talian kabel berdasarkan kesan permukaan dalam konduktor — kesan kulit.

PENINGKATAN SUMBER ALAM — Hari ini, dengan kepesatan pembangunan manusia, keperluan untuk sumber asli semakin meningkat, dan mereka, seterusnya, dibahagikan kepada boleh diperbaharui dan tidak boleh diperbaharui.

Semua sumber tidak percuma, terhad dan jarang berlaku. Konsep sumber terhad adalah perkara biasa. Hanya dalam keadaan kekurangan dan sumber terhad, atas dasar barang yang dicipta, masalah yang bersifat ekonomi timbul.Masalah ekonomi tidak timbul jika jumlah barangan dan sumber yang memenuhi keperluan manusia adalah tidak terhad. Tetapi penggunaan rasional mereka boleh meningkatkan daya saing pengeluar yang berminat dalam penggunaan sumber yang cekap dan memaksimumkan keuntungan, serta memenuhi beberapa keperluan manusia.

Asas objektif daya saing pengeluar dalam pasaran ditentukan oleh keupayaan mereka untuk bersaing dengan pengeluar lain yang beroperasi dalam segmen pasaran yang sama dan mengeluarkan produk yang serupa, serta untuk mencapai dan mengekalkan kedudukan daya saing yang kukuh untuk jangka masa yang panjang. Ini adalah syarat utama untuk operasinya yang berjaya, akhirnya dinyatakan dari segi keuntungan.

Untuk melakukan ini, dalam satu pihak, anda perlu mengetahui ciri-ciri utama kedudukan kompetitif yang ingin diduduki pada masa hadapan, dan sebaliknya, untuk mempunyai idea yang jelas tentang sumber dan keupayaan yang memberikan daya saing. kelebihan, yang mesti ada untuk ini dan yang mana sebenarnya tersedia atau akan tersedia. [1]

Bahan utama dalam pengeluaran kabel dan busbar adalah tembaga dan aluminium - ini disebabkan oleh kekonduksian elektrik yang tinggi, kekuatan mekanikal yang cukup tinggi, rintangan kakisan, kebolehkerjaan yang baik, kemungkinan pematerian dan kimpalan yang mudah.

Memandangkan sumber ini habis, penggunaan yang lebih menjimatkan dan cekap diperlukan.

Bercakap tentang pembangunan ekonomi dan cekap arah penghantaran elektrik di sepanjang talian kabel dan saluran bas, arahan berikut boleh dipertimbangkan:

1) Pembangunan bahan baharu yang sepadan dengan ciri elektrik yang diperlukan untuk penghantaran tenaga elektrik.

2) Pembangunan kaedah untuk pengeluaran talian kabel dan busbar.

3) Pembangunan kaedah baru penghantaran tenaga elektrik.

Dalam kertas ini, kaedah baru dalam pengeluaran kabel akan dicadangkan, yang berdasarkan kaedah kesan penyebaran permukaan — kesan kulit.

Kesan permukaan dalam konduktor. Kesan kulit. Sifat kekerapan

Arus ulang alik disertai dengan fenomena elektromagnet yang membawa kepada anjakan cas elektrik dari pusat konduktor ke pinggirnya. Kesan ini dipanggil kesan permukaan atau kesan kulit. Akibat daripada kesan ini, arus menjadi tidak homogen. Di pinggir, arus ternyata lebih besar dalam magnitud daripada di tengah. Ini disebabkan oleh perbezaan ketumpatan pembawa cas percuma dalam keratan rentas serenjang konduktor berkenaan dengan arah arus.

Kedalaman penembusan semasa ditentukan mengikut ungkapan:

Menggunakan formula di atas untuk wayar kuprum, pada frekuensi semasa 50 Hz, kedalaman penembusan adalah lebih kurang 9.2 mm. Sebenarnya, ini bermakna bahawa mempunyai wayar keratan rentas bulat dengan jejari lebih daripada 9.2 mm, tidak akan ada arus di tengah wayar kerana tidak akan ada pembawa cas percuma.

Semakin tinggi frekuensi semasa, semakin kecil kedalaman penembusan. Peningkatan dua kali ganda dalam kekerapan arus akan mengakibatkan pengurangan dalam kedalaman penembusan kepada punca kuasa dua dua. Jika kekerapan arus meningkat sebanyak 10 kali, maka kedalaman penembusan akan berkurangan oleh punca sebanyak 10 kali.

Graf taburan semasa

Graf dengan jelas menunjukkan taburan ketumpatan arus J dalam konduktor bulat (silinder).Di luar kedalaman penembusan, ketumpatan semasa adalah sifar atau boleh diabaikan kerana tiada elektron bebas di lokasi ini pada wayar. Tiada arus di tempat-tempat ini.

Sekiranya bahan konduktif dikeluarkan dari pusat wayar sedemikian, di mana tidak ada arus, maka kita mendapat wayar berongga dalam bentuk tiub (tiub). Ciri-ciri konduktif tidak akan berubah daripada ini, kerana tidak ada arus di sana, rintangan wayar tersebut tidak akan berubah, tetapi ciri-ciri seperti kearuhan dan kapasitansi wayar boleh berubah.

Penggunaan praktikal kesan kulit

Memandangkan kedalaman penembusan semasa untuk frekuensi yang berbeza, jika wayar dengan jejari lebih besar daripada kedalaman penembusan diperlukan, maka adalah munasabah untuk menggunakan kabel berbilang teras. Katakan bahawa untuk frekuensi semasa 50 Hz, jejari had adalah kira-kira 9 mm, yang bermaksud bahawa tidak masuk akal untuk bekerja dengan wayar pepejal dengan jejari lebih daripada 9 mm. Ini tidak akan memberikan sebarang peningkatan dalam kekonduksian kerana tidak akan ada arus di tengah wayar, yang merupakan penggunaan tidak rasional tembaga mahal. Itulah sebabnya wayar dan kabel berbilang teras digunakan untuk keratan rentas yang besar. [2]

Untuk menjimatkan sumber, diandaikan bahawa wayar berongga dengan ketebalan wayar lebih daripada 9 mm digunakan.

Hari ini, Luvata mengeluarkan wayar berongga.

Luvata menawarkan rangkaian luas wayar berongga tembaga untuk penjana, gegelung magnet, relau aruhan dan pelbagai jenis aplikasi lain.

Julat saiz wayar berongga adalah dari 4 x 4 mm (20 kg / m).

Wayar berongga diperbuat daripada tembaga bebas oksigen OF-OK® ketulenan tinggi dengan kekonduksian elektrik yang tinggi, tidak kurang daripada 100% IACS.Jika sifat teknikal dawai berongga perlu mempunyai takat lembut yang lebih tinggi atau indeks rayapan yang lebih tinggi bagi logam yang mengandungi tembaga perak, jenama CuAg 0.03% atau CuAg 0.1%, dihasilkan berdasarkan kuprum OF- OK®, telah digunakan.

Wayar tembaga berongga digunakan secara meluas dalam industri seperti penjanaan kuasa, peralatan perubatan dan penyelidikan. [3]

Aplikasi wayar berongga

• Mesin resonans magnetik

• Magnet untuk aplikasi fizik tenaga tinggi

• Pemecut zarah

• Penjana

• Ketuhar induksi

• Peralatan penyelidikan plasma

• Penggoncang elektrodinamik

• Pemasangan aloi ion untuk penghasilan litar mikro

• Pemisah Medan Magnet Intensiti Tinggi

Tetapi hari ini tiada pengeluaran talian kabel wayar berongga.

Kami cadangkan menggunakan reka bentuk talian kabel berikut.

Rajah 1. Wayar berongga

Kami juga mencadangkan menggunakan sarung terdampar.

Rajah 2. Satu dawai berongga yang terdampar dengan rongga yang diisi dengan PVC

Perkembangan ini membolehkan penggunaan sumber yang ekonomik dan rasional.