Dây dẫn của tương lai (cáp rỗng) hoặc tiết kiệm tài nguyên trong sản xuất cáp

Việc sản xuất các dây cáp và thanh cái có liên quan trực tiếp đến việc khai thác và sản xuất: nhôm và đồng, vì đây là những dây dẫn chính. Ngày nay, điều đáng suy nghĩ là những nguồn tài nguyên này cạn kiệt và không thể tái tạo, và do nhân loại đang dần phát triển nên ngày càng cần nhiều hơn những nguồn tài nguyên này. Do đó, tương lai của chúng ta đòi hỏi phải phát triển các vật liệu mới và sử dụng tài nguyên tiết kiệm (hợp lý) hơn. Bài báo này sẽ đề xuất một phương pháp mới để sản xuất dây cáp dựa trên hiệu ứng bề mặt trong dây dẫn - hiệu ứng bề mặt.

NÂNG CAO TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN — Ngày nay, với tốc độ phát triển của con người, nhu cầu về tài nguyên thiên nhiên ngày càng tăng, đồng thời chúng lại được chia thành loại tái tạo và không tái tạo.

Tất cả các tài nguyên không miễn phí, hạn chế và hiếm. Khái niệm về nguồn lực hạn chế là khá phổ biến. Chỉ trong điều kiện khan hiếm và nguồn lực hạn chế, trên cơ sở hàng hóa được tạo ra, các vấn đề có tính chất kinh tế mới phát sinh.Các vấn đề kinh tế không phát sinh nếu khối lượng hàng hóa và tài nguyên đáp ứng nhu cầu của con người là không giới hạn. Nhưng việc sử dụng hợp lý của họ có thể làm tăng khả năng cạnh tranh của một nhà sản xuất quan tâm đến việc sử dụng hiệu quả các nguồn lực và tối đa hóa lợi nhuận, cũng như đáp ứng một số nhu cầu của con người.

Nền tảng khách quan của khả năng cạnh tranh của các nhà sản xuất trên thị trường được xác định bởi khả năng cạnh tranh với các nhà sản xuất khác hoạt động trong cùng phân khúc thị trường và sản xuất các sản phẩm tương tự, cũng như đạt được và duy trì vị thế cạnh tranh mạnh trong một thời gian dài. Đây là điều kiện chính cho hoạt động thành công của nó, cuối cùng được thể hiện dưới dạng lợi nhuận.

Để làm được điều này, một mặt, bạn cần biết các đặc điểm chính của vị thế cạnh tranh mà mình muốn chiếm giữ trong tương lai, mặt khác, phải có ý tưởng rõ ràng về những nguồn lực và khả năng nào mang lại lợi thế cạnh tranh. lợi thế mà nó phải có cho điều này và cái nào trong số chúng thực sự có sẵn hoặc sẽ có sẵn. [1]

Vật liệu chính để sản xuất dây cáp và thanh cái là đồng và nhôm - điều này là do tính dẫn điện cao, độ bền cơ học khá cao, chống ăn mòn, khả năng gia công tốt, khả năng hàn và hàn dễ dàng.

Vì nguồn tài nguyên này có thể cạn kiệt nên cần phải sử dụng tiết kiệm và hiệu quả hơn.

Nói về sự phát triển tiết kiệm và hiệu quả của hướng truyền tải điện dọc theo các tuyến cáp và kênh xe buýt, có thể xem xét các hướng sau:

1) Phát triển vật liệu mới tương ứng với các đặc tính điện cần thiết để truyền năng lượng điện.

2) Phát triển các phương pháp sản xuất dây cáp và thanh cái.

3) Phát triển các phương pháp truyền năng lượng điện mới.

Trong bài báo này sẽ đề xuất một phương pháp mới trong sản xuất cáp dựa trên phương pháp hiệu ứng lan truyền bề mặt - skin effect.

Hiệu ứng bề mặt trong vật dẫn. Hiệu ứng da. Thuộc tính tần số

Dòng điện xoay chiều đi kèm với hiện tượng điện từ dẫn đến sự dịch chuyển các điện tích từ tâm của vật dẫn ra ngoại vi của nó. Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng bề mặt hoặc hiệu ứng da. Do hiệu ứng này, dòng điện trở nên không đồng nhất. Ở ngoại vi, dòng điện hóa ra có cường độ lớn hơn ở trung tâm. Điều này là do sự khác biệt về mật độ của các hạt mang điện tự do trong mặt cắt ngang vuông góc của dây dẫn so với hướng của dòng điện.

Độ sâu xuyên hiện tại được xác định theo biểu thức:

Sử dụng công thức trên cho dây đồng, ở tần số hiện tại là 50 Hz, độ sâu thâm nhập xấp xỉ 9,2 mm. Trên thực tế, điều này có nghĩa là có một dây dẫn tiết diện tròn có bán kính lớn hơn 9,2 mm, sẽ không có dòng điện ở tâm của dây vì sẽ không có hạt tải điện tự do.

Tần số hiện tại càng cao thì độ sâu thâm nhập càng nhỏ. Tần số dòng điện tăng gấp đôi sẽ dẫn đến giảm độ sâu thâm nhập xuống căn bậc hai của hai. Nếu tần số của dòng điện tăng lên 10 lần thì độ sâu thâm nhập sẽ giảm xuống gốc 10 lần.

Biểu đồ phân phối hiện tại

Đồ thị thể hiện rõ sự phân bố của mật độ dòng điện J trong một dây dẫn tròn (hình trụ).Ngoài độ sâu thâm nhập, mật độ hiện tại bằng không hoặc không đáng kể vì không có điện tử tự do tại các vị trí này trên dây. Không có hiện tại ở những nơi này.

Nếu vật liệu dẫn điện được loại bỏ khỏi tâm của một sợi dây như vậy, nơi không có dòng điện, thì chúng ta sẽ có một sợi dây rỗng ở dạng ống (ống). Các đặc tính dẫn điện sẽ không thay đổi từ điều này, vì không có dòng điện ở đó, điện trở của dây như vậy sẽ không thay đổi, nhưng các đặc tính như độ tự cảm và điện dung của dây có thể thay đổi.

Sử dụng thực tế của hiệu ứng da

Xem xét độ sâu thâm nhập hiện tại cho các tần số khác nhau, nếu cần một dây có bán kính lớn hơn độ sâu thâm nhập, thì việc sử dụng cáp nhiều lõi là hợp lý. Giả sử rằng đối với tần số hiện tại là 50 Hz, bán kính giới hạn là khoảng 9 mm, điều đó có nghĩa là không có ý nghĩa gì khi làm việc với một sợi dây đặc có bán kính lớn hơn 9 mm. Điều này sẽ không làm tăng độ dẫn điện vì sẽ không có dòng điện ở giữa dây, đây là cách sử dụng đồng đắt tiền không hợp lý. Đó là lý do tại sao dây và cáp nhiều lõi được sử dụng cho các mặt cắt ngang lớn. [2]

Để tiết kiệm tài nguyên, người ta cho rằng sử dụng dây rỗng có độ dày dây hơn 9 mm.

Ngày nay, Luvata sản xuất dây rỗng.

Luvata cung cấp nhiều loại dây rỗng bằng đồng cho máy phát điện, cuộn dây nam châm, lò cảm ứng và nhiều ứng dụng khác.

Phạm vi kích thước của dây rỗng là từ 4 x 4 mm (20 kg / m).

Các dây rỗng được làm bằng đồng không chứa oxy OF-OK® có độ tinh khiết cao với độ dẫn điện cao, không dưới 100% IACS.Nếu các đặc tính kỹ thuật của dây rỗng cần có điểm hóa mềm cao hơn hoặc chỉ số rão cao hơn của kim loại chứa đồng bạc, nhãn hiệu CuAg 0,03% hoặc CuAg 0,1%, được sản xuất trên cơ sở đồng OF-OK®, đã được sử dụng.

Dây đồng rỗng được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như thiết bị phát điện, y tế và nghiên cứu. [3]

Ứng dụng dây rỗng

• máy cộng hưởng từ

• Nam châm cho các ứng dụng vật lý năng lượng cao

• máy gia tốc hạt

• máy phát điện

• lò cảm ứng

• Thiết bị nghiên cứu plasma

• máy lắc điện động

• Cài đặt hợp kim ion để sản xuất vi mạch

• Máy tách từ trường cường độ cao

Nhưng ngày nay không có sản xuất các dòng cáp rỗng.

Chúng tôi đề xuất sử dụng thiết kế đường cáp sau.

Hình 1. Dây rỗng

Chúng tôi cũng đề xuất sử dụng vỏ bọc mắc kẹt.

Hình 2. Một sợi dây rỗng bện có khoang chứa đầy PVC

Sự phát triển này cho phép sử dụng tài nguyên một cách tiết kiệm và hợp lý.