Αγωγός του μέλλοντος (κοίλο καλώδιο) ή εξοικονόμηση πόρων στην παραγωγή καλωδίων

Η παραγωγή καλωδιακών γραμμών και ζυγών συνδέεται άμεσα με την εξόρυξη και παραγωγή: αλουμινίου και χαλκού, καθώς αυτοί είναι οι κύριοι αγωγοί. Σήμερα, αξίζει να σκεφτούμε ότι αυτοί οι πόροι είναι εξαντλητικοί και μη ανανεώσιμοι, και λόγω του γεγονότος ότι η ανθρωπότητα αναπτύσσεται σταδιακά, χρειάζονται όλο και περισσότεροι από αυτούς τους πόρους. Επομένως, το μέλλον μας απαιτεί την ανάπτυξη νέων υλικών και την πιο οικονομική (ορθολογική) χρήση των πόρων. Αυτή η εργασία θα προτείνει μια νέα προσέγγιση για την παραγωγή καλωδιακών γραμμών με βάση το επιφανειακό αποτέλεσμα στον αγωγό - το εφέ δέρματος.

ΕΝΙΣΧΥΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ — Σήμερα, με τους ρυθμούς της ανθρώπινης ανάπτυξης, η ανάγκη για φυσικούς πόρους αυξάνεται και αυτοί με τη σειρά τους χωρίζονται σε ανανεώσιμους και μη.

Όλοι οι πόροι δεν είναι δωρεάν, περιορισμένοι και σπάνιοι. Η έννοια των περιορισμένων πόρων είναι αρκετά κοινή. Μόνο σε συνθήκες σπανιότητας και περιορισμένων πόρων, βάσει των οποίων δημιουργούνται αγαθά, ανακύπτουν προβλήματα οικονομικής φύσεως.Τα οικονομικά προβλήματα δεν προκύπτουν εάν ο όγκος των αγαθών και των πόρων με τους οποίους ικανοποιούνται οι ανθρώπινες ανάγκες είναι απεριόριστος. Όμως η ορθολογική χρήση τους μπορεί να αυξήσει την ανταγωνιστικότητα ενός παραγωγού που ενδιαφέρεται για την αποτελεσματική χρήση των πόρων και τη μεγιστοποίηση των κερδών, καθώς και να ικανοποιήσει ορισμένες από τις ανθρώπινες ανάγκες.

Τα αντικειμενικά θεμέλια της ανταγωνιστικότητας των κατασκευαστών στην αγορά καθορίζονται από την ικανότητά τους να ανταγωνίζονται άλλους κατασκευαστές που δραστηριοποιούνται στο ίδιο τμήμα της αγοράς και παράγουν παρόμοια προϊόντα, καθώς και να επιτυγχάνουν και να διατηρούν ισχυρή ανταγωνιστική θέση για μεγάλο χρονικό διάστημα. Αυτή είναι η βασική προϋπόθεση για την επιτυχή λειτουργία του, εκφραζόμενη τελικά σε όρους κερδοφορίας.

Για να το κάνετε αυτό, αφενός, πρέπει να γνωρίζετε τα κύρια χαρακτηριστικά της ανταγωνιστικής θέσης που θέλει να καταλάβει στο μέλλον και, αφετέρου, να έχετε μια σαφή ιδέα για το ποιοι πόροι και δυνατότητες δίνουν σε έναν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα, το οποίο πρέπει να έχει για αυτό και ποιο από αυτά είναι πραγματικά διαθέσιμο ή θα είναι διαθέσιμο. [1]

Τα κύρια υλικά για την παραγωγή καλωδίων και ζυγών είναι ο χαλκός και το αλουμίνιο - αυτό οφείλεται στην υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, την επαρκώς υψηλή μηχανική αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση, την καλή εργασιμότητα, τη δυνατότητα εύκολης συγκόλλησης και συγκόλλησης.

Δεδομένου ότι αυτός ο πόρος είναι εξαντλητικός, απαιτείται πιο οικονομική και αποτελεσματική χρήση.

Μιλώντας για την οικονομική και αποτελεσματική ανάπτυξη της κατεύθυνσης μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας κατά μήκος των καλωδιακών γραμμών και των καναλιών λεωφορείων, μπορούν να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθες κατευθύνσεις:

1) Ανάπτυξη νέων υλικών που αντιστοιχούν στα απαραίτητα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας.

2) Ανάπτυξη μεθόδων παραγωγής καλωδιακών γραμμών και ζυγών.

3) Ανάπτυξη νέων μεθόδων μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Σε αυτή την εργασία, θα προταθεί μια νέα μέθοδος στην παραγωγή καλωδίων, η οποία βασίζεται στη μέθοδο επιφανειακής διασποράς - εφέ δέρματος.

Επιφανειακή επίδραση στον αγωγό. Δερματικό αποτέλεσμα. Ιδιότητες συχνότητας

Το εναλλασσόμενο ρεύμα συνοδεύεται από ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα που οδηγούν σε μετατόπιση ηλεκτρικών φορτίων από το κέντρο του αγωγού προς την περιφέρειά του. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επιφανειακό αποτέλεσμα ή δερματικό αποτέλεσμα. Ως αποτέλεσμα αυτού του φαινομένου, το ρεύμα γίνεται ανομοιογενές. Στην περιφέρεια, το ρεύμα αποδεικνύεται μεγαλύτερο σε μέγεθος παρά στο κέντρο. Αυτό οφείλεται στη διαφορά στην πυκνότητα των ελεύθερων φορέων φορτίου στην κάθετη διατομή του αγωγού ως προς την κατεύθυνση του ρεύματος.

Το τρέχον βάθος διείσδυσης προσδιορίζεται σύμφωνα με την έκφραση:

Χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο για το χάλκινο σύρμα, σε συχνότητα ρεύματος 50 Hz, το βάθος διείσδυσης είναι περίπου 9,2 mm. Στην πραγματικότητα, αυτό σημαίνει ότι έχοντας ένα καλώδιο κυκλικής διατομής με ακτίνα μεγαλύτερη από 9,2 mm, δεν θα υπάρχει ρεύμα στο κέντρο του καλωδίου επειδή δεν θα υπάρχουν δωρεάν φορείς φόρτισης.

Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ρεύματος, τόσο μικρότερο είναι το βάθος διείσδυσης. Μια διπλάσια αύξηση της συχνότητας ρεύματος θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του βάθους διείσδυσης στην τετραγωνική ρίζα του δύο. Εάν η συχνότητα του ρεύματος αυξηθεί κατά 10 φορές, τότε το βάθος διείσδυσης θα μειωθεί κατά ρίζα 10 φορές.

Γράφημα τρέχουσας κατανομής

Το γράφημα δείχνει ξεκάθαρα την κατανομή της πυκνότητας ρεύματος J σε έναν στρογγυλό αγωγό (κυλινδρικό).Πέρα από το βάθος διείσδυσης, η πυκνότητα του ρεύματος είναι μηδενική ή αμελητέα επειδή δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια σε αυτές τις θέσεις του σύρματος. Δεν υπάρχει ρεύμα σε αυτά τα μέρη.

Εάν αφαιρεθεί αγώγιμο υλικό από το κέντρο ενός τέτοιου σύρματος, όπου δεν υπάρχει ρεύμα, τότε παίρνουμε ένα κοίλο σύρμα σε μορφή σωλήνα (σωλήνα). Τα αγώγιμα χαρακτηριστικά δεν θα αλλάξουν από αυτό, καθώς δεν υπήρχε ρεύμα εκεί, η αντίσταση ενός τέτοιου σύρματος δεν θα αλλάξει, αλλά τέτοια χαρακτηριστικά όπως η επαγωγή και η χωρητικότητα του σύρματος μπορούν να αλλάξουν.

Πρακτική χρήση του εφέ δέρματος

Λαμβάνοντας υπόψη το τρέχον βάθος διείσδυσης για διαφορετικές συχνότητες, εάν απαιτείται καλώδιο με ακτίνα μεγαλύτερη από το βάθος διείσδυσης, τότε είναι λογικό να χρησιμοποιήσετε ένα καλώδιο πολλαπλών πυρήνων. Ας πούμε ότι για συχνότητα ρεύματος 50 Hz, η ακτίνα περιορισμού είναι περίπου 9 mm, πράγμα που σημαίνει ότι δεν έχει νόημα να δουλεύουμε με ένα συμπαγές καλώδιο με ακτίνα μεγαλύτερη από 9 mm. Αυτό δεν θα δώσει καμία αύξηση στην αγωγιμότητα γιατί δεν θα υπάρχει ρεύμα στο κέντρο του σύρματος, κάτι που είναι μια παράλογη χρήση ακριβού χαλκού. Γι' αυτό χρησιμοποιούνται σύρματα και καλώδια πολλαπλών πυρήνων για μεγάλες διατομές. [2]

Προκειμένου να εξοικονομηθούν πόροι, θεωρείται ότι χρησιμοποιείται ένα κοίλο σύρμα με πάχος σύρματος μεγαλύτερο από 9 mm.

Σήμερα, η Luvata κατασκευάζει κοίλα σύρματα.

Η Luvata προσφέρει μια μεγάλη γκάμα χάλκινων κοίλων συρμάτων για γεννήτριες, μαγνητικά πηνία, επαγωγικούς κλιβάνους και μια μεγάλη ποικιλία άλλων εφαρμογών.

Το εύρος μεγεθών του κοίλου σύρματος είναι από 4 x 4 mm (20 kg / m).

Τα κοίλα σύρματα είναι κατασκευασμένα από υψηλής καθαρότητας χαλκό OF-OK® χωρίς οξυγόνο με υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, όχι λιγότερο από 100% IACS.Εάν είναι απαραίτητο οι τεχνικές ιδιότητες του κοίλου σύρματος να έχουν υψηλότερο σημείο μαλακώματος ή υψηλότερο δείκτη ερπυσμού του μετάλλου που περιέχει ασήμι χαλκό, τα εμπορικά σήματα CuAg 0,03% ή CuAg 0,1%, που παράγονται με βάση τον χαλκό OF-OK®, είχαν χρησιμοποιήθει.

Τα κοίλα σύρματα χαλκού χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπως η παραγωγή ενέργειας, ο ιατρικός και ερευνητικός εξοπλισμός. [3]

Εφαρμογές κοίλου σύρματος

• Μηχανές μαγνητικού συντονισμού

• Μαγνήτες για εφαρμογές φυσικής υψηλής ενέργειας

• Επιταχυντές σωματιδίων

• Γεννήτριες

• Επαγωγικοί φούρνοι

• Εξοπλισμός έρευνας πλάσματος

• Ηλεκτροδυναμικοί δονητές

• Εγκαταστάσεις κραμάτων ιόντων για την παραγωγή μικροκυκλωμάτων

• Διαχωριστές μαγνητικού πεδίου υψηλής έντασης

Αλλά σήμερα δεν υπάρχει παραγωγή γραμμών κοίλου καλωδίου.

Προτείνουμε να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη σχεδίαση καλωδιακής γραμμής.

Εικόνα 1. Κοίλο σύρμα

Προτείνουμε επίσης να χρησιμοποιήσετε μια θήκη με λυγισμένο.

Εικόνα 2. Ένα λανθάνον κοίλο σύρμα με μια κοιλότητα γεμάτη με PVC

Αυτή η εξέλιξη επιτρέπει την οικονομική και ορθολογική χρήση των πόρων.