Ateities laidininkas (tuščiaviduris kabelis) arba taupantis resursus kabelių gamyboje

Kabelių linijų ir šynų gamyba yra tiesiogiai susijusi su: aliuminio ir vario išgavimu ir gamyba, nes tai yra pagrindiniai laidininkai. Šiandien verta galvoti, kad šie ištekliai yra išsenkantys ir neatsinaujinantys, o dėl to, kad žmonija palaipsniui vystosi, šių išteklių reikia vis daugiau. Todėl mūsų ateitis reikalauja naujų medžiagų kūrimo ir ekonomiškesnio (racionalesnio) išteklių naudojimo. Šiame darbe bus pasiūlytas naujas požiūris į kabelių linijų gamybą, remiantis paviršiaus efektu laidininke – odos efektu.

GAMTOS IŠTEKLIŲ DIDINIMAS – Šiandien, sparčiai vystantis žmonijai, gamtos išteklių poreikis didėja, o jie savo ruožtu skirstomi į atsinaujinančius ir neatsinaujinančius.

Visi ištekliai nėra nemokami, riboti ir reti. Ribotų išteklių sąvoka yra gana paplitusi. Tik stygiaus ir ribotų išteklių, kurių pagrindu kuriamos prekės, sąlygomis iškyla ekonominio pobūdžio problemos.Ekonominių problemų nekyla, jei prekių ir išteklių, kuriais patenkinami žmogaus poreikiai, apimtys yra neribotos. Tačiau racionalus jų naudojimas gali padidinti gamintojo, suinteresuoto efektyviu išteklių naudojimu ir pelno maksimizavimu, konkurencingumą, taip pat patenkinti kai kuriuos žmogaus poreikius.

Gamintojų konkurencingumo rinkoje objektyvius pagrindus lemia jų gebėjimas konkuruoti su kitais tame pačiame rinkos segmente veikiančiais ir panašią produkciją gaminančiais gamintojais, taip pat pasiekti ir ilgą laiką išlaikyti stiprią konkurencinę poziciją. Tai yra pagrindinė sėkmingos jos veiklos sąlyga, galiausiai išreiškiama pelningumu.

Norėdami tai padaryti, viena vertus, turite žinoti pagrindines konkurencinės padėties, kurią jis nori užimti ateityje, ypatybes, kita vertus, turėti aiškų supratimą apie tai, kokie ištekliai ir galimybės suteikia konkurencijai. pranašumą, kurį jis turi turėti tam ir kuris iš jų iš tikrųjų yra arba bus prieinamas. [1]

Pagrindinės medžiagos kabelių ir šynų gamyboje yra varis ir aliuminis – taip yra dėl jų didelio elektros laidumo, pakankamai didelio mechaninio stiprumo, atsparumo korozijai, gero apdirbamumo, lengvo litavimo ir suvirinimo galimybės.

Kadangi šis išteklius išsenka, reikia ekonomiškiau ir efektyviau naudoti.

Kalbant apie ekonomišką ir efektyvų elektros perdavimo kabelių linijomis ir magistralių kanalais krypties plėtrą, galima laikyti šias kryptis:

1) Naujų medžiagų, atitinkančių reikalingas elektrines charakteristikas elektros energijai perduoti, kūrimas.

2) Kabelių linijų ir šynų gamybos metodų kūrimas.

3) Naujų elektros energijos perdavimo būdų kūrimas.

Šiame darbe bus pasiūlytas naujas būdas kabelių gamyboje, pagrįstas paviršinio plitimo efekto – odos efektu – metodu.

Paviršiaus efektas laidininke. Odos poveikis. Dažnio savybės

Kintamąją srovę lydi elektromagnetiniai reiškiniai, dėl kurių elektros krūviai pasislenka iš laidininko centro į jo periferiją. Šis efektas vadinamas paviršiaus efektu arba odos efektu. Dėl šio poveikio srovė tampa nehomogeniška. Periferijoje srovė yra didesnė nei centre. Taip yra dėl laisvųjų krūvininkų tankio skirtumo statmename laidininko skerspjūvyje srovės krypties atžvilgiu.

Dabartinis įsiskverbimo gylis nustatomas pagal išraišką:

Naudojant aukščiau pateiktą varinės vielos formulę, esant 50 Hz srovės dažniui, įsiskverbimo gylis yra maždaug 9,2 mm. Iš tikrųjų tai reiškia, kad turint apskrito skerspjūvio laidą, kurio spindulys yra didesnis nei 9,2 mm, laido centre nebus srovės, nes nebus laisvų krūvininkų.

Kuo didesnis srovės dažnis, tuo mažesnis įsiskverbimo gylis. Dvigubai padidinus srovės dažnį, įsiskverbimo gylis sumažės iki kvadratinės šaknies iš dviejų. Jei srovės dažnis padidės 10 kartų, įsiskverbimo gylis sumažės 10 kartų.

Srovės pasiskirstymo grafikas

Grafike aiškiai matyti srovės tankio J pasiskirstymas apvaliame laidininke (cilindriniame).Už prasiskverbimo gylio srovės tankis yra lygus nuliui arba nereikšmingas, nes šiose vielos vietose nėra laisvų elektronų. Šiose vietose nėra srovės.

Jei iš tokio laido centro, kur nėra srovės, pašalinama laidžioji medžiaga, gauname tuščiavidurę laidą vamzdžio (vamzdžio) pavidalu. Laidžios charakteristikos nuo to nepasikeis, nes ten nebuvo srovės, tokio laido varža nepasikeis, tačiau gali keistis tokios charakteristikos kaip laido induktyvumas ir talpa.

Praktinis odos efekto panaudojimas

Atsižvelgiant į esamą skirtingų dažnių įsiskverbimo gylį, jei reikalingas laidas, kurio spindulys yra didesnis nei įsiskverbimo gylis, tikslinga naudoti kelių gyslų kabelį. Tarkime, esant 50 Hz srovės dažniui, ribinis spindulys yra apie 9 mm, o tai reiškia, kad nėra prasmės dirbti su vientisu laidu, kurio spindulys didesnis nei 9 mm. Tai nepadidins laidumo, nes laido centre nebus srovės, o tai yra neracionalus brangaus vario naudojimas. Štai kodėl dideliems skerspjūviams naudojami kelių gyslų laidai ir kabeliai. [2]

Siekiant taupyti išteklius, daroma prielaida, kad naudojama tuščiavidurė viela, kurios vielos storis didesnis nei 9 mm.

Šiandien Luvata gamina tuščiavidurius laidus.

Luvata siūlo platų varinių tuščiavidurių laidų asortimentą generatoriams, magnetinėms ritėms, indukcinėms krosnims ir įvairioms kitoms reikmėms.

Tuščiavidurės vielos matmenų diapazonas yra nuo 4 x 4 mm (20 kg / m).

Tuščiaviduriai laidai pagaminti iš didelio grynumo OF-OK® bedeguonio vario, turinčio didelį elektros laidumą, ne mažiau kaip 100 % IACS.Jei reikia, kad tuščiavidurės vielos techninės savybės turėtų aukštesnę minkštėjimo temperatūrą arba didesnį metalo, kurio sudėtyje yra sidabro vario, valkšnumo indeksą, prekės ženklai CuAg 0,03% arba CuAg 0,1%, gaminami vario OF-OK® pagrindu, buvo naudojami.

Tuščiaviduriai variniai laidai plačiai naudojami tokiose pramonės šakose kaip elektros energijos gamyba, medicinos ir tyrimų įranga. [3]

Tuščiavidurės vielos aplikacijos

• Magnetinio rezonanso aparatai

• Magnetai, skirti didelės energijos fizikos programoms

• Dalelių greitintuvai

• Generatoriai

• Indukcinės krosnys

• Plazminių tyrimų įranga

• Elektrodinaminiai kratytuvai

• Jonų lydinių įrenginiai, skirti mikroschemų gamybai

• Didelio intensyvumo magnetinio lauko separatoriai

Tačiau šiandien tuščiavidurių laidų kabelių linijų nėra.

Siūlome naudoti tokį kabelinės linijos dizainą.

1 pav. Tuščiavidurė viela

Taip pat siūlome naudoti suvyniotą apvalkalą.

2 pav. Suvyta tuščiavidurė viela su ertme, užpildyta PVC

Ši plėtra leidžia ekonomiškai ir racionaliai naudoti išteklius.