מוליך העתיד (כבל חלול) או חיסכון במשאבים בייצור כבלים

ייצור קווי כבלים ופסים קשור ישירות למיצוי וייצור של: אלומיניום ונחושת, שכן אלו הם המוליכים העיקריים. כיום כדאי לחשוב שהמשאבים הללו מתכלים ואינם מתחדשים, ובשל העובדה שהאנושות מתפתחת בהדרגה, יש צורך ביותר ויותר משאבים אלו. לכן, עתידנו דורש פיתוח חומרים חדשים ושימוש חסכוני יותר (רציונלי) במשאבים. מאמר זה יציע גישה חדשה לייצור קווי כבלים המבוססת על אפקט פני השטח במוליך - אפקט העור.

שיפור המשאבים הטבעיים - כיום, עם קצב ההתפתחות האנושית, הצורך במשאבי טבע הולך וגובר, והם, בתורם, מחולקים למתחדשים ולא מתחדשים.

כל המשאבים אינם חינמיים, מוגבלים ונדירים. הרעיון של משאבים מוגבלים הוא די נפוץ. רק בתנאי מחסור ומשאבים מוגבלים, שעל בסיסם נוצרות סחורות, מתעוררות בעיות בעלות אופי כלכלי.בעיות כלכליות אינן מתעוררות אם נפח הסחורות והמשאבים שצורכי האדם מסופקים בהם הם בלתי מוגבלים. אבל השימוש הרציונלי שלהם יכול להגביר את התחרותיות של יצרן המעוניין בשימוש יעיל במשאבים ובמקסום רווחים, כמו גם לספק חלק מהצרכים האנושיים.

היסודות האובייקטיביים של התחרותיות של היצרנים בשוק נקבעים על פי יכולתם להתחרות עם יצרנים אחרים הפועלים באותו פלח שוק ומייצרים מוצרים דומים וכן להשיג ולשמר מעמד תחרותי חזק לאורך תקופה ארוכה. זהו התנאי העיקרי להפעלתו המוצלחת, המתבטא בסופו של דבר במונחים של רווחיות.

לשם כך, מצד אחד, אתה צריך לדעת את המאפיינים העיקריים של העמדה התחרותית שהיא רוצה לתפוס בעתיד, ומצד שני, שיהיה לך מושג ברור אילו משאבים ויכולות נותנים לתחרות יתרון, שהוא חייב להיות עבור זה ומי מהם זמין או יהיה זמין בפועל. [1]

החומרים העיקריים בייצור הכבלים והפסים הם נחושת ואלומיניום - זאת בשל המוליכות החשמלית הגבוהה שלהם, חוזק מכני גבוה מספיק, עמידות בפני קורוזיה, יכולת עבודה טובה, אפשרות להלחמה קלה וריתוך.

מאחר ומשאב זה מתכלה, נדרש שימוש חסכוני ויעיל יותר.

אם כבר מדברים על הפיתוח החסכוני והיעיל של כיוון העברת החשמל לאורך קווי הכבלים וערוצי האוטובוס, ניתן לשקול את הכיוונים הבאים:

1) פיתוח חומרים חדשים התואמים את המאפיינים החשמליים הדרושים להעברת אנרגיה חשמלית.

2) פיתוח שיטות לייצור קווי כבלים ופסים.

3) פיתוח שיטות חדשות להעברת אנרגיה חשמלית.

במאמר זה תוצע שיטה חדשה בייצור כבלים, המבוססת על השיטה של ​​אפקט פיזור פני השטח - אפקט העור.

אפקט פני השטח במוליך. אפקט העור. מאפייני תדר

זרם חילופין מלווה בתופעות אלקטרומגנטיות המובילות לתזוזה של מטענים חשמליים ממרכז המוליך אל היקפו. אפקט זה נקרא אפקט פני השטח או אפקט העור. כתוצאה מהשפעה זו, הזרם הופך לא-הומוגני. בפריפריה מסתבר שהזרם גדול יותר בגודלו מאשר במרכז. זה נובע מההבדל בצפיפות נושאי המטען החופשיים בחתך הניצב של המוליך ביחס לכיוון הזרם.

עומק החדירה הנוכחי נקבע לפי הביטוי:

באמצעות הנוסחה לעיל לחוטי נחושת, בתדר זרם של 50 הרץ, עומק החדירה הוא כ-9.2 מ"מ. למעשה, זה אומר שיש חוט בחתך עגול עם רדיוס גדול מ-9.2 מ"מ, לא יהיה זרם במרכז החוט כי לא יהיו נושאי מטען חופשיים.

ככל שתדר הזרם גבוה יותר, כך עומק החדירה קטן יותר. עלייה של פי שניים בתדר הזרם תגרום להפחתת עומק החדירה לשורש של שניים. אם תדירות הזרם עולה פי 10, אזי עומק החדירה יקטן בשורש של פי 10.

גרף התפלגות נוכחי

הגרף מציג בבירור את התפלגות צפיפות הזרם J במוליך עגול (גלילי).מעבר לעומק החדירה, צפיפות הזרם היא אפסית או זניחה מכיוון שאין אלקטרונים חופשיים במקומות אלו על החוט. אין זרם במקומות האלה.

אם חומר מוליך מוסר ממרכז חוט כזה, שבו אין זרם, אז נקבל חוט חלול בצורת צינור (צינור). מאפייני מוליכות לא ישתנו מזה, מכיוון שלא היה שם זרם, ההתנגדות של חוט כזה לא תשתנה, אבל מאפיינים כמו השראות וקיבול של החוט יכולים להשתנות.

שימוש מעשי באפקט העור

בהתחשב בעומק החדירה הנוכחי עבור תדרים שונים, אם נדרש חוט בעל רדיוס גדול מעומק החדירה, אז סביר להשתמש בכבל רב ליבות. נניח שלתדר זרם של 50 הרץ, הרדיוס המגביל הוא כ-9 מ"מ, כלומר לא הגיוני לעבוד עם חוט מוצק עם רדיוס של יותר מ-9 מ"מ. זה לא ייתן שום עלייה במוליכות כי לא יהיה זרם במרכז החוט, שזה שימוש לא הגיוני בנחושת יקרה. לכן משתמשים בחוטים וכבלים מרובי ליבות עבור חתכים גדולים. [2]

על מנת לחסוך במשאבים, ההנחה היא כי נעשה שימוש בחוט חלול בעובי חוט של יותר מ-9 מ"מ.

כיום, Luvata מייצרת חוטים חלולים.

Luvata מציעה מגוון רחב של חוטי נחושת חלולים עבור גנרטורים, סלילי מגנט, תנורי אינדוקציה ומגוון רחב של יישומים אחרים.

טווח הגודל של החוט החלול הוא מ-4 x 4 מ"מ (20 ק"ג / מ').

החוטים החלולים עשויים מנחושת נטולת חמצן OF-OK® בטוהר גבוה עם מוליכות חשמלית גבוהה, לא פחות מ-100% IACS.אם יש צורך שהמאפיינים הטכניים של החוט החלול יהיו בעלי נקודת ריכוך גבוהה יותר או אינדקס זחילה גבוה יותר של המתכת המכילה נחושת כסף, המותגים CuAg 0.03% או CuAg 0.1%, המיוצרים על בסיס נחושת OF-OK®, שומשו.

חוטי נחושת חלולים נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות כגון ייצור חשמל, ציוד רפואי ומחקר. [3]

יישומי חוט חלול

• מכונות תהודה מגנטית

• מגנטים ליישומי פיזיקה באנרגיה גבוהה

• מאיצי חלקיקים

• גנרטורים

• תנורי אינדוקציה

• ציוד למחקר פלזמה

• שייקים אלקטרודינמיים

• מתקנים מסגסוגת יונים לייצור מיקרו-מעגלים

• מפרידי שדות מגנטיים בעוצמה גבוהה

אבל היום אין ייצור של קווי כבלים חלולים.

אנו ממליצים להשתמש בעיצוב קו הכבלים הבא.

איור 1. חוט חלול

אנו מציעים גם להשתמש בנדן תקוע.

איור 2. חוט חלול תקוע עם חלל מלא ב-PVC

פיתוח זה מאפשר שימוש חסכוני ורציונלי במשאבים.