Nākotnes vadītājs (dobais kabelis) jeb resursu taupīšana kabeļu ražošanā

Kabeļu līniju un kopņu ražošana ir tieši saistīta ar: alumīnija un vara ieguvi un ražošanu, jo tie ir galvenie vadītāji. Mūsdienās ir vērts domāt, ka šie resursi ir izsmeļami un neatjaunojami, un, pateicoties tam, ka cilvēce pamazām attīstās, šo resursu ir nepieciešams arvien vairāk. Tāpēc mūsu nākotne prasa jaunu materiālu izstrādi un resursu ekonomiskāku (racionālāku) izmantošanu. Šajā rakstā tiks piedāvāta jauna pieeja kabeļu līniju ražošanai, pamatojoties uz virsmas efektu vadītājā — ādas efektu.

DABAS RESURSU PALIELINĀŠANA — Mūsdienās līdz ar cilvēces attīstības tempiem pieaug nepieciešamība pēc dabas resursiem, kas savukārt tiek iedalīti atjaunojamos un neatjaunojamos.

Visi resursi nav bezmaksas, ierobežoti un reti. Ierobežotu resursu jēdziens ir diezgan izplatīts. Tikai deficīta un ierobežotu resursu apstākļos, uz kuru pamata tiek radītas preces, rodas ekonomiska rakstura problēmas.Ekonomiskās problēmas nerodas, ja preču un resursu apjoms, ar ko tiek apmierinātas cilvēku vajadzības, ir neierobežots. Taču to racionāla izmantošana var paaugstināt produktīvā resursu izmantošanā un peļņas maksimizēšanā ieinteresēta ražotāja konkurētspēju, kā arī apmierināt kādas cilvēka vajadzības.

Ražotāju konkurētspējas tirgū objektīvos pamatus nosaka to spēja konkurēt ar citiem ražotājiem, kas darbojas tajā pašā tirgus segmentā un ražo līdzīgu produkciju, kā arī ilgstoši sasniegt un saglabāt spēcīgas konkurences pozīcijas. Tas ir galvenais nosacījums tās veiksmīgai darbībai, kas galu galā izpaužas kā rentabilitāte.

Lai to izdarītu, no vienas puses, ir jāzina galvenās konkurētspējas pazīmes, kuras tā vēlas ieņemt nākotnē, un, no otras puses, ir jābūt skaidram priekšstatam par to, kādi resursi un iespējas nodrošina konkurētspēju. priekšrocību, kādai tai jābūt šim nolūkam un kura no tām faktiski ir vai būs pieejama. [1]

Galvenie materiāli kabeļu un kopņu ražošanā ir varš un alumīnijs – tas ir saistīts ar to augsto elektrovadītspēju, pietiekami augstu mehānisko izturību, izturību pret koroziju, labu apstrādājamību, vieglas lodēšanas un metināšanas iespēju.

Tā kā šis resurss ir izsmelts, ir nepieciešama ekonomiskāka un efektīvāka izmantošana.

Runājot par ekonomisku un efektīvu elektroenerģijas pārvades virziena attīstību pa kabeļu līnijām un autobusu kanāliem, var apsvērt šādus virzienus:

1) Jaunu materiālu izstrāde, kas atbilst nepieciešamajiem elektriskajiem raksturlielumiem elektroenerģijas pārvadei.

2) Kabeļu līniju un kopņu ražošanas metožu izstrāde.

3) Jaunu elektroenerģijas pārvades metožu izstrāde.

Šajā darbā tiks piedāvāta jauna metode kabeļu ražošanā, kas balstās uz virsmas izkliedēšanas efekta metodi – ādas efektu.

Virsmas efekts vadītājā. Ādas iedarbība. Frekvences īpašības

Maiņstrāvu pavada elektromagnētiskas parādības, kas izraisa elektrisko lādiņu pārvietošanos no vadītāja centra uz tā perifēriju. Šo efektu sauc par virsmas efektu vai ādas efektu. Šī efekta rezultātā strāva kļūst neviendabīga. Perifērijā strāva izrādās lielāka nekā centrā. Tas ir saistīts ar brīvo lādiņu nesēju blīvuma atšķirību vadītāja perpendikulārajā šķērsgriezumā attiecībā pret strāvas virzienu.

Pašreizējo iespiešanās dziļumu nosaka pēc izteiksmes:

Izmantojot iepriekš minēto formulu vara stieplēm, pie strāvas frekvences 50 Hz iespiešanās dziļums ir aptuveni 9,2 mm. Faktiski tas nozīmē, ka ar apļveida šķērsgriezuma vadu, kura rādiuss ir lielāks par 9,2 mm, vada centrā nebūs strāvas, jo nebūs brīvu lādiņu nesēju.

Jo augstāka ir strāvas frekvence, jo mazāks ir iespiešanās dziļums. Divas reizes palielinot strāvas frekvenci, iespiešanās dziļums samazināsies līdz kvadrātsaknei no diviem. Ja strāvas frekvence palielinās par 10 reizēm, tad iespiešanās dziļums samazināsies par sakni 10 reizes.

Pašreizējā sadalījuma grafiks

Grafikā skaidri redzams strāvas blīvuma J sadalījums apaļā vadītājā (cilindriskā formā).Pārsniedzot iespiešanās dziļumu, strāvas blīvums ir nulle vai niecīgs, jo šajās stieples vietās nav brīvu elektronu. Šajās vietās nav strāvas.

Ja no šādas stieples centra, kur nav strāvas, tiek noņemts vadošs materiāls, mēs iegūstam dobu vadu caurules (caurules) formā. Vadības raksturlielumi no tā nemainīsies, jo tur nebija strāvas, šāda vada pretestība nemainīsies, bet var mainīties tādi raksturlielumi kā stieples induktivitāte un kapacitāte.

Ādas efekta praktiska izmantošana

Ņemot vērā pašreizējo iespiešanās dziļumu dažādām frekvencēm, ja nepieciešams vads ar rādiusu, kas ir lielāks par iespiešanās dziļumu, tad ir saprātīgi izmantot daudzdzīslu kabeli. Pieņemsim, ka strāvas frekvencei 50 Hz ierobežojošais rādiuss ir aptuveni 9 mm, kas nozīmē, ka nav jēgas strādāt ar cietu vadu, kura rādiuss ir lielāks par 9 mm. Tas nepalielinās vadītspēju, jo stieples centrā nebūs strāvas, kas ir neracionāla dārga vara izmantošana. Tāpēc lieliem šķērsgriezumiem tiek izmantoti daudzdzīslu vadi un kabeļi. [2]

Lai taupītu resursus, tiek pieņemts, ka tiek izmantota doba stieple, kuras stieples biezums ir lielāks par 9 mm.

Mūsdienās Luvata ražo dobās stieples.

Luvata piedāvā plašu vara dobo vadu klāstu ģeneratoriem, magnētu spolēm, indukcijas krāsnīm un dažādiem citiem pielietojumiem.

Dobās stieples izmēru diapazons ir no 4 x 4 mm (20 kg / m).

Dobie vadi ir izgatavoti no augstas tīrības pakāpes OF-OK® bezskābekļa vara ar augstu elektrovadītspēju, ne mazāk kā 100% IACS.Ja ir nepieciešams, lai dobās stieples tehniskajām īpašībām būtu augstāks mīkstināšanas punkts vai augstāks šļūdes indekss metālam, kas satur sudraba varu, zīmoli CuAg 0,03% vai CuAg 0,1%, ražoti uz vara OF-OK® bāzes, tika izmantoti.

Dobas vara stieples tiek plaši izmantotas tādās nozarēs kā elektroenerģijas ražošana, medicīnas un pētniecības aprīkojums. [3]

Dobu stiepļu pielietojumi

• Magnētiskās rezonanses mašīnas

• Magnēti augstas enerģijas fizikas lietojumiem

• Daļiņu paātrinātāji

• Ģeneratori

• Indukcijas krāsnis

• Plazmas izpētes iekārtas

• Elektrodinamiskie kratītāji

• Jonu sakausējumu iekārtas mikroshēmu ražošanai

• Augstas intensitātes magnētiskā lauka separatori

Bet šodien dobu vadu kabeļu līnijas netiek ražotas.

Mēs iesakām izmantot šādu kabeļu līnijas dizainu.

1. attēls. Doba stieple

Mēs arī iesakām izmantot savītu apvalku.

2. attēls. Vīta doba stieple ar dobumu, kas piepildīts ar PVC

Šī attīstība ļauj ekonomiski un racionāli izmantot resursus.