Проводник будућности (шупљи кабл) или уштеда ресурса у производњи каблова

Производња кабловских водова и сабирница директно је везана за вађење и производњу: алуминијума и бакра, јер су то главни проводници. Данас вреди размишљати да су ти ресурси исцрпљиви и необновљиви, а због чињенице да се човечанство постепено развија потребно је све више ових ресурса. Дакле, наша будућност захтева развој нових материјала и економичније (рационалније) коришћење ресурса. У овом раду биће предложен нови приступ производњи кабловских водова заснован на површинском ефекту у проводнику — скин ефекту.

УНАПРЕЂИВАЊЕ ПРИРОДНИХ РЕСУРСА — Данас, са темпом људског развоја, расте потреба за природним ресурсима, који се, пак, деле на обновљиве и необновљиве.

Сви ресурси нису бесплатни, ограничени и ретки. Концепт ограничених ресурса је прилично уобичајен. Само у условима оскудице и ограничених ресурса, на основу којих се стварају добра, јављају се проблеми економске природе.Економски проблеми не настају ако је обим добара и ресурса којима се задовољавају људске потребе неограничен. Али њихова рационална употреба може повећати конкурентност произвођача заинтересованог за ефикасно коришћење ресурса и максимизацију профита, као и задовољити неке од људских потреба.

Објективне основе конкурентности произвођача на тржишту одређују њихова способност да се такмиче са другим произвођачима који послују у истом сегменту тржишта и производе сличне производе, као и да остваре и одрже јаку конкурентску позицију у дужем временском периоду. То је главни услов за успешно пословање, у крајњој линији изражено у смислу профитабилности.

Да бисте то урадили, с једне стране, морате знати главне карактеристике конкурентске позиције коју жели да заузме у будућности, а са друге стране, да имате јасну представу о томе које ресурсе и способности дају конкуренту. предност коју за то мора имати и која од њих је заиста доступна или ће бити доступна. [1]

Главни материјали у производњи каблова и сабирница су бакар и алуминијум - то је због њихове високе електричне проводљивости, довољно високе механичке чврстоће, отпорности на корозију, добре обрадивости, могућности лаког лемљења и заваривања.

Пошто је овај ресурс исцрпљив, потребно је економичније и ефикасније коришћење.

Говорећи о економичном и ефикасном развоју правца преноса електричне енергије дуж кабловских линија и аутобуских канала, могу се сматрати следећи правци:

1) Развој нових материјала који одговарају потребним електричним карактеристикама за пренос електричне енергије.

2) Развој метода за производњу кабловских водова и сабирница.

3) Развој нових метода преноса електричне енергије.

У овом раду биће предложена нова метода у производњи каблова, која се заснива на методи ефекта површинског ширења — скин ефекта.

Површински ефекат у проводнику. Ефекат коже. Својства фреквенције

Наизменичну струју прате електромагнетне појаве које доводе до померања електричних наелектрисања од центра проводника ка његовој периферији. Овај ефекат се назива површински ефекат или ефекат коже. Као резултат овог ефекта, струја постаје нехомогена. На периферији се испоставља да је струја већа по величини него у центру. То је због разлике у густини слободних носилаца наелектрисања у попречном пресеку проводника у односу на смер струје.

Тренутна дубина продирања се одређује према изразу:

Користећи горњу формулу за бакарну жицу, при фреквенцији струје од 50 Хз, дубина продирања је приближно 9,2 мм. У ствари, то значи да са жицом кружног попречног пресека са радијусом већим од 9,2 мм, неће бити струје у центру жице јер неће бити слободних носилаца набоја.

Што је струјна фреквенција већа, дубина продирања је мања. Двоструко повећање фреквенције струје ће резултирати смањењем дубине пенетрације на квадратни корен од два. Ако се фреквенција струје повећа за 10 пута, дубина продирања ће се смањити за 10 пута.

Графикон дистрибуције струје

На графикону се јасно види расподела густине струје Ј у округлом проводнику (цилиндричном).Изнад дубине продирања, густина струје је нула или занемарљива јер на овим локацијама на жици нема слободних електрона. На овим местима нема струје.

Ако се проводни материјал уклони из центра такве жице, где нема струје, онда добијамо шупљу жицу у облику цеви (цеви). Проводне карактеристике се неће променити од овога, пошто тамо није било струје, отпор такве жице се неће променити, али се такве карактеристике као што су индуктивност и капацитет жице могу променити.

Практична употреба ефекта коже

Узимајући у обзир тренутну дубину продирања за различите фреквенције, ако је потребна жица са радијусом већим од дубине продирања, онда је разумно користити вишежилни кабл. Рецимо да је за фреквенцију струје од 50 Хз гранични радијус око 9 мм, што значи да нема смисла радити са чврстом жицом радијуса већег од 9 мм. Ово неће дати никакво повећање проводљивости јер неће бити струје у центру жице, што је нерационална употреба скупог бакра. Због тога се за велике попречне пресеке користе вишежилне жице и каблови. [2]

Да би се уштедели ресурси, претпоставља се да се користи шупља жица дебљине жице веће од 9 мм.

Данас Лувата производи шупље жице.

Лувата нуди широк спектар бакарних шупљих жица за генераторе, магнетне калемове, индукционе пећи и широк спектар других примена.

Распон величина шупље жице је од 4 к 4 мм (20 кг / м).

Шупље жице су направљене од ОФ-ОК® бакра без кисеоника високе чистоће са високом електричном проводљивошћу, не мање од 100% ИАЦС.Уколико је неопходно да техничка својства шупље жице имају вишу тачку омекшавања или већи индекс пузања метала који садржи сребрни бакар, марке ЦуАг 0,03% или ЦуАг 0,1%, произведен на бази бакра ОФ-ОК®, су коришћени.

Шупље бакарне жице се широко користе у индустријама као што су производња електричне енергије, медицинска и истраживачка опрема. [3]

Примене шупље жице

• Машине за магнетну резонанцу

• Магнети за апликације физике високе енергије

• Акцелератори честица

• Генератори

• Индукционе пећи

• Опрема за истраживање плазме

• Електродинамички шејкери

• Инсталације од јонских легура за производњу микро кола

• Сепаратори магнетног поља високог интензитета

Али данас нема производње кабловских водова са шупљом жицом.

Предлажемо коришћење следећег дизајна кабловске линије.

Слика 1. Шупља жица

Такође предлажемо коришћење насуканог омотача.

Слика 2. Уплетена шупља жица са шупљином испуњеном ПВЦ-ом

Овакав развој омогућава економично и рационално коришћење ресурса.