Vodič budúcnosti (dutý kábel) alebo šetrenie zdrojov pri výrobe káblov

Výroba káblových vedení a prípojníc priamo súvisí s ťažbou a výrobou: hliníka a medi, keďže ide o hlavné vodiče. Dnes sa oplatí myslieť na to, že tieto zdroje sú vyčerpateľné a neobnoviteľné a vzhľadom na to, že ľudstvo sa postupne rozvíja, je potrebných stále viac týchto zdrojov. Naša budúcnosť si preto vyžaduje vývoj nových materiálov a hospodárnejšie (racionálnejšie) využívanie zdrojov. Tento článok navrhne nový prístup k výrobe káblových vedení založený na povrchovom efekte vo vodiči – skinefekte.

ZVYŠOVANIE PRÍRODNÝCH ZDROJOV — V súčasnosti s tempom ľudského rozvoja rastie potreba prírodných zdrojov, ktoré sa zase delia na obnoviteľné a neobnoviteľné.

Všetky zdroje nie sú bezplatné, obmedzené a vzácne. Koncept obmedzených zdrojov je celkom bežný. Len v podmienkach nedostatku a obmedzených zdrojov, na základe ktorých vznikajú statky, vznikajú problémy ekonomického charakteru.Ekonomické problémy nevznikajú, ak objem tovarov a zdrojov, ktorými sú uspokojované ľudské potreby, je neobmedzený. Ich racionálne využívanie však môže zvýšiť konkurencieschopnosť výrobcu so záujmom o efektívne využívanie zdrojov a maximalizáciu zisku, ako aj uspokojiť niektoré ľudské potreby.

Objektívne základy konkurencieschopnosti výrobcov na trhu sú determinované ich schopnosťou konkurovať iným výrobcom pôsobiacim v rovnakom segmente trhu a vyrábajúcimi podobné produkty, ako aj dlhodobo dosiahnuť a udržať si silnú konkurenčnú pozíciu. To je hlavná podmienka jeho úspešného fungovania, v konečnom dôsledku vyjadrená v rentabilite.

Aby ste to dosiahli, musíte na jednej strane poznať hlavné charakteristiky konkurenčnej pozície, ktorú chce v budúcnosti zaujať, a na druhej strane mať jasnú predstavu o tom, aké zdroje a schopnosti dávajú konkurencieschopnosti. výhodu, ktorú na to musí mať a ktorá z nich je skutočne dostupná alebo bude dostupná. [1]

Hlavnými materiálmi pri výrobe káblov a prípojníc sú meď a hliník - je to spôsobené ich vysokou elektrickou vodivosťou, dostatočne vysokou mechanickou pevnosťou, odolnosťou proti korózii, dobrou spracovateľnosťou, možnosťou ľahkého spájkovania a zvárania.

Keďže tento zdroj je vyčerpateľný, vyžaduje sa hospodárnejšie a efektívnejšie využitie.

Pokiaľ ide o ekonomický a efektívny rozvoj smeru prenosu elektriny pozdĺž káblových vedení a autobusových kanálov, možno zvážiť tieto smery:

1) Vývoj nových materiálov zodpovedajúcich potrebným elektrickým charakteristikám na prenos elektrickej energie.

2) Vývoj metód výroby káblových vedení a prípojníc.

3) Vývoj nových spôsobov prenosu elektrickej energie.

V tomto príspevku bude navrhnutá nová metóda vo výrobe káblov, ktorá je založená na metóde efektu povrchového šírenia — skin effect.

Povrchový efekt vo vodiči. Efekt kože. Frekvenčné vlastnosti

Striedavý prúd je sprevádzaný elektromagnetickými javmi, ktoré vedú k presunu elektrických nábojov zo stredu vodiča na jeho okraj. Tento efekt sa nazýva povrchový efekt alebo efekt kože. V dôsledku tohto účinku sa prúd stáva nehomogénnym. Na periférii sa ukazuje, že prúd má väčšiu veľkosť ako v strede. Je to spôsobené rozdielom v hustote voľných nosičov náboja v kolmom priereze vodiča vzhľadom na smer prúdu.

Aktuálna hĺbka prieniku sa určí podľa výrazu:

Pri použití vyššie uvedeného vzorca pre medený drôt pri frekvencii prúdu 50 Hz je hĺbka prieniku približne 9,2 mm. V skutočnosti to znamená, že pri drôte s kruhovým prierezom s polomerom väčším ako 9,2 mm nebude v strede drôtu prúdiť, pretože nebudú žiadne voľné nosiče náboja.

Čím vyššia je frekvencia prúdu, tým menšia je hĺbka prieniku. Dvojnásobné zvýšenie frekvencie prúdu bude mať za následok zníženie hĺbky prieniku na druhú odmocninu z dvoch. Ak sa frekvencia prúdu zvýši 10-krát, hĺbka prieniku sa zníži o 10-krát.

Graf súčasného rozloženia

Graf jasne ukazuje rozloženie prúdovej hustoty J v kruhovom vodiči (cylindrickom).Za hĺbkou prieniku je prúdová hustota nulová alebo zanedbateľná, pretože na týchto miestach drôtu nie sú žiadne voľné elektróny. V týchto miestach nie je prúd.

Ak sa odoberie vodivý materiál zo stredu takého drôtu, kde nie je prúd, tak dostaneme dutý drôt vo forme rúrky (rúrky). Vodivé charakteristiky sa tým nezmenia, pretože tam nebol žiadny prúd, odpor takéhoto drôtu sa nezmení, ale také charakteristiky, ako je indukčnosť a kapacita drôtu, sa môžu zmeniť.

Praktické využitie efektu pokožky

Ak vezmeme do úvahy aktuálnu hĺbku prieniku pre rôzne frekvencie, ak je potrebný drôt s polomerom väčším ako je hĺbka prieniku, potom je rozumné použiť viacžilový kábel. Povedzme, že pre aktuálnu frekvenciu 50 Hz je hraničný polomer asi 9 mm, čo znamená, že nemá zmysel pracovať s plným drôtom s polomerom väčším ako 9 mm. To nespôsobí žiadne zvýšenie vodivosti, pretože v strede drôtu nebude prúd, čo je iracionálne použitie drahej medi. Preto sa pre veľké prierezy používajú viacžilové drôty a káble. [2]

V záujme šetrenia zdrojov sa predpokladá, že sa použije dutý drôt s hrúbkou drôtu väčšou ako 9 mm.

Dnes Luvata vyrába duté drôty.

Luvata ponúka široký sortiment medených dutých drôtov pre generátory, magnetické cievky, indukčné pece a širokú škálu ďalších aplikácií.

Rozsah veľkostí dutého drôtu je od 4 x 4 mm (20 kg / m).

Duté drôty sú vyrobené z vysoko čistej OF-OK® bezkyslíkatej medi s vysokou elektrickou vodivosťou, nie menej ako 100% IACS.Ak je pre technické vlastnosti dutého drôtu potrebné, aby mal vyšší bod mäknutia alebo vyšší index tečenia kovu obsahujúceho striebro meď, značky CuAg 0,03% alebo CuAg 0,1%, vyrábané na báze medi OF-OK®, boli použité.

Duté medené drôty sú široko používané v odvetviach, ako je výroba energie, lekárske a výskumné zariadenia. [3]

Aplikácia dutého drôtu

• Stroje na magnetickú rezonanciu

• Magnety pre aplikácie fyziky vysokých energií

• Urýchľovače častíc

• Generátory

• Indukčné rúry

• Zariadenia na výskum plazmy

• Elektrodynamické trepačky

• Zariadenia na výrobu iónových zliatin na výrobu mikroobvodov

• Separátory magnetického poľa s vysokou intenzitou

Ale dnes neexistuje žiadna výroba káblov z dutých drôtov.

Odporúčame použiť nasledujúci dizajn káblového vedenia.

Obrázok 1. Dutý drôt

Odporúčame tiež použiť spletené puzdro.

Obrázok 2. Splietaný dutý drôt s dutinou vyplnenou PVC

Tento vývoj umožňuje hospodárne a racionálne využívanie zdrojov.