Tulevaisuuden johdin (ontto kaapeli) tai resursseja säästävä kaapelituotannossa

Kaapelilinjojen ja virtakiskojen tuotanto liittyy suoraan seuraavien aineiden louhintaan ja tuotantoon: alumiini ja kupari, koska nämä ovat pääjohtimia. Nykyään kannattaa ajatella, että nämä resurssit ovat ehtyviä ja uusiutumattomia, ja koska ihmiskunta kehittyy vähitellen, näitä resursseja tarvitaan yhä enemmän. Siksi tulevaisuutemme vaatii uusien materiaalien kehittämistä ja resurssien taloudellisempaa (rationaalisempaa) käyttöä. Tässä artikkelissa ehdotetaan uutta lähestymistapaa kaapelilinjojen tuotantoon, joka perustuu johtimessa olevaan pintavaikutukseen eli skin-ilmiöön.

LUONNONVAROJEN LISÄÄMINEN — Nykyään ihmisen kehityksen tahdissa luonnonvarojen tarve kasvaa, ja ne puolestaan ​​jakautuvat uusiutuviin ja uusiutumattomiin.

Kaikki resurssit eivät ole ilmaisia, rajoitettuja ja harvinaisia. Rajoitettujen resurssien käsite on melko yleinen. Vain niukkuuden ja rajallisten resurssien olosuhteissa, joiden perusteella tavarat luodaan, syntyy taloudellisia ongelmia.Taloudellisia ongelmia ei synny, jos ihmisten tarpeita tyydyttävien tavaroiden ja resurssien määrä on rajaton. Mutta niiden järkevä käyttö voi lisätä resurssien tehokkaasta käytöstä ja voiton maksimoinnista kiinnostuneen tuottajan kilpailukykyä sekä tyydyttää joitakin inhimillisiä tarpeita.

Valmistajien kilpailukyvyn objektiiviset perustat markkinoilla määräävät niiden kyky kilpailla muiden samalla markkinasegmentillä toimivien ja samanlaisia ​​tuotteita valmistavien valmistajien kanssa sekä saavuttaa ja säilyttää vahva kilpailuasema pitkällä aikavälillä. Tämä on sen onnistuneen toiminnan pääedellytys, joka lopulta ilmaistaan ​​kannattavuudessa.

Tätä varten sinun on toisaalta tiedettävä sen kilpailuaseman pääpiirteet, jonka se haluaa saavuttaa tulevaisuudessa, ja toisaalta sinulla on oltava selkeä käsitys siitä, mitkä resurssit ja kyvyt antavat kilpailukyvyn. mikä sillä on oltava tätä varten ja mikä niistä on todella saatavilla tai tulee olemaan saatavilla. [1]

Tärkeimmät materiaalit kaapelien ja virtakiskojen valmistuksessa ovat kupari ja alumiini - tämä johtuu niiden korkeasta sähkönjohtavuudesta, riittävän korkeasta mekaanisesta lujuudesta, korroosionkestävyydestä, hyvästä työstettävyydestä, helpon juottamisen ja hitsauksen mahdollisuudesta.

Koska tämä resurssi on ehtymätön, tarvitaan taloudellisempaa ja tehokkaampaa käyttöä.

Puhuttaessa sähkönsiirron suunnan taloudellisesta ja tehokkaasta kehittämisestä kaapelilinjoja ja väyläkanavia pitkin voidaan harkita seuraavia suuntaviivoja:

1) Sähköenergian siirtoon tarvittavia sähköisiä ominaisuuksia vastaavien uusien materiaalien kehittäminen.

2) Kaapelilinjojen ja virtakiskojen tuotantomenetelmien kehittäminen.

3) Uusien sähköenergian siirtomenetelmien kehittäminen.

Tässä työssä ehdotetaan uutta menetelmää kaapelin valmistuksessa, joka perustuu pintalevittävän vaikutuksen menetelmään – skin effect.

Pintavaikutelma johtimessa. Ihovaikutus. Taajuusominaisuudet

Vaihtovirtaan liittyy sähkömagneettisia ilmiöitä, jotka johtavat sähkövarausten siirtymiseen johtimen keskustasta sen kehälle. Tätä vaikutusta kutsutaan pintavaikutukseksi tai ihoefektiksi. Tämän vaikutuksen seurauksena virta muuttuu epähomogeeniseksi. Reunalla virta osoittautuu voimakkaammaksi kuin keskustassa. Tämä johtuu vapaiden varauksenkuljettajien tiheyden erosta johtimen kohtisuorassa poikkileikkauksessa virran suuntaan nähden.

Nykyinen tunkeutumissyvyys määritetään lausekkeen mukaan:

Käyttämällä yllä olevaa kaavaa kuparilangalle 50 Hz:n virran taajuudella tunkeutumissyvyys on noin 9,2 mm. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että pyöreän poikkileikkauksen johdosta, jonka säde on suurempi kuin 9,2 mm, johdon keskellä ei ole virtaa, koska siinä ei ole vapaita varauksenkuljettajia.

Mitä suurempi virran taajuus, sitä pienempi tunkeutumissyvyys. Virtataajuuden kaksinkertainen lisäys johtaa tunkeutumissyvyyden pienenemiseen kahden neliöjuureen. Jos virran taajuus kasvaa 10 kertaa, tunkeutumissyvyys pienenee 10-kertaiseksi.

Nykyinen jakautumiskaavio

Kaaviossa näkyy selkeästi virrantiheyden J jakautuminen pyöreässä (sylinterimäisessä) johtimessa.Läpäisysyvyyden ulkopuolella virrantiheys on nolla tai merkityksetön, koska langan näissä kohdissa ei ole vapaita elektroneja. Näissä paikoissa ei ole virtaa.

Jos johtava materiaali poistetaan tällaisen johtimen keskustasta, jossa ei ole virtaa, niin saadaan ontto lanka putken (putken) muodossa. Johtavuusominaisuudet eivät muutu tästä, koska siellä ei ollut virtaa, tällaisen johtimen resistanssi ei muutu, mutta sellaiset ominaisuudet kuin johtimen induktanssi ja kapasitanssi voivat muuttua.

Käytännöllinen ihovaikutuksen käyttö

Kun otetaan huomioon nykyinen tunkeutumissyvyys eri taajuuksilla, jos tarvitaan johtoa, jonka säde on suurempi kuin tunkeutumissyvyys, on järkevää käyttää monijohtimista kaapelia. Oletetaan, että 50 Hz:n virran taajuudella rajoitussäde on noin 9 mm, mikä tarkoittaa, että ei ole järkevää työskennellä kiinteällä johdolla, jonka säde on yli 9 mm. Tämä ei lisää johtavuutta, koska langan keskellä ei ole virtaa, mikä on järjetöntä kalliin kuparin käyttöä. Siksi suuriin poikkileikkauksiin käytetään monijohtimia johtoja ja kaapeleita. [2]

Resurssien säästämiseksi oletetaan, että käytetään onttoa lankaa, jonka langan paksuus on yli 9 mm.

Nykyään Luvata valmistaa onttoja lankoja.

Luvata tarjoaa laajan valikoiman kupariputkia generaattoreihin, magneettikäämiin, induktiouuneihin ja monenlaisiin muihin sovelluksiin.

Onton langan kokoalue on 4 x 4 mm (20 kg / m).

Ontot johdot on valmistettu erittäin puhtaasta OF-OK® hapettomasta kuparista, jolla on korkea sähkönjohtavuus, vähintään 100 % IACS.Jos onton langan teknisten ominaisuuksien vuoksi on tarpeen, että hopeakuparia sisältävällä metallilla on korkeampi pehmenemispiste tai korkeampi virumisindeksi, kuparista OF-OK® valmistettu CuAg 0,03 % tai CuAg 0,1 %, käytettiin.

Onttoja kuparilankoja käytetään laajasti teollisuudenaloilla, kuten sähköntuotannossa, lääketieteellisissä ja tutkimuslaitteissa. [3]

Onttolankasovellukset

• Magneettiresonanssikoneet

• Magneetit korkean energian fysiikan sovelluksiin

• Hiukkaskiihdyttimet

• Generaattorit

• Induktiouunit

• Plasmatutkimuslaitteet

• Elektrodynaamiset ravistimet

• Ioniseosasennukset mikropiirien tuotantoon

• Korkean intensiteetin magneettikentän erottimet

Mutta nykyään onttoja lankakaapelilinjoja ei valmisteta.

Suosittelemme seuraavan kaapelilinjan käyttöä.

Kuva 1. Ontto lanka

Suosittelemme myös kierretyn tupen käyttöä.

Kuva 2. Kierretty ontto lanka, jonka ontelo on täytetty PVC:llä

Tämä kehitys mahdollistaa resurssien taloudellisen ja järkevän käytön.