Conduttore del futuro (cavo cavo) o risparmio di risorse nella produzione di cavi

La produzione di linee in cavo e sbarre è direttamente correlata all'estrazione e alla produzione di: alluminio e rame, in quanto questi sono i principali conduttori. Oggi vale la pena pensare che queste risorse sono esauribili e non rinnovabili e, poiché l'umanità si sta gradualmente sviluppando, sono necessarie sempre più risorse. Pertanto, il nostro futuro richiede lo sviluppo di nuovi materiali e l'uso più economico (razionale) delle risorse. Questo documento proporrà un nuovo approccio alla produzione di linee di cavi basato sull'effetto di superficie nel conduttore: l'effetto pelle.

VALORIZZAZIONE DELLE RISORSE NATURALI — Oggi, con il ritmo dello sviluppo umano, aumenta il fabbisogno di risorse naturali, che a loro volta si dividono in rinnovabili e non rinnovabili.

Tutte le risorse non sono gratuite, limitate e rare. Il concetto di risorse limitate è abbastanza comune. Solo in condizioni di scarsità e di risorse limitate, sulla base delle quali si creano beni, sorgono problemi di natura economica.I problemi economici non sorgono se il volume dei beni e delle risorse con cui vengono soddisfatti i bisogni umani è illimitato. Ma il loro uso razionale può aumentare la competitività di un produttore interessato all'uso efficiente delle risorse e alla massimizzazione dei profitti, oltre a soddisfare alcuni dei bisogni umani.

Le basi oggettive della competitività dei produttori sul mercato sono determinate dalla loro capacità di competere con altri produttori che operano nello stesso segmento di mercato e producono prodotti simili, nonché di raggiungere e mantenere una forte posizione competitiva per un lungo periodo di tempo. Questa è la condizione principale per il suo funzionamento di successo, espressa in ultima analisi in termini di redditività.

Per fare questo, da un lato, è necessario conoscere le principali caratteristiche della posizione competitiva che si vuole occupare in futuro e, dall'altro, avere un'idea chiara di quali risorse e capacità diano una posizione competitiva vantaggio, che deve avere per questo e quale di essi è effettivamente disponibile o sarà disponibile. [1]

I materiali principali nella produzione di cavi e sbarre sono rame e alluminio - ciò è dovuto alla loro elevata conduttività elettrica, resistenza meccanica sufficientemente elevata, resistenza alla corrosione, buona lavorabilità, possibilità di facile saldatura e saldatura.

Poiché questa risorsa è esauribile, è necessario un uso più economico ed efficiente.

Parlando dello sviluppo economico ed efficiente della direzione della trasmissione dell'elettricità lungo le linee via cavo e i canali degli autobus, si possono considerare le seguenti direzioni:

1) Sviluppo di nuovi materiali corrispondenti alle caratteristiche elettriche necessarie per la trasmissione dell'energia elettrica.

2) Sviluppo di metodi per la produzione di linee in cavo e sbarre.

3) Sviluppo di nuovi metodi di trasmissione dell'energia elettrica.

In questo documento verrà proposto un nuovo metodo nella produzione di cavi, che si basa sul metodo dell'effetto di diffusione superficiale - effetto pelle.

Effetto superficiale nel conduttore. Effetto pelle. Proprietà di frequenza

La corrente alternata è accompagnata da fenomeni elettromagnetici che portano allo spostamento di cariche elettriche dal centro del conduttore alla sua periferia. Questo effetto è chiamato effetto superficie o effetto pelle. Come risultato di questo effetto, la corrente diventa disomogenea. In periferia, la corrente risulta essere di grandezza maggiore rispetto al centro. Ciò è dovuto alla differenza nella densità dei portatori di carica liberi nella sezione perpendicolare del conduttore rispetto alla direzione della corrente.

La profondità di penetrazione corrente è determinata secondo l'espressione:

Utilizzando la formula precedente per il filo di rame, a una frequenza di corrente di 50 Hz, la profondità di penetrazione è di circa 9,2 mm. Ciò significa infatti che avendo un filo di sezione circolare con raggio maggiore di 9,2 mm, non ci sarà corrente al centro del filo perché non ci saranno portatori di carica liberi.

Maggiore è la frequenza della corrente, minore è la profondità di penetrazione. Un aumento di due volte della frequenza della corrente si tradurrà in una riduzione della profondità di penetrazione alla radice quadrata di due. Se la frequenza della corrente aumenta di 10 volte, la profondità di penetrazione diminuirà della radice di 10 volte.

Grafico della distribuzione attuale

Il grafico mostra chiaramente la distribuzione della densità di corrente J in un conduttore tondo (cilindrico).Oltre la profondità di penetrazione, la densità di corrente è zero o trascurabile perché non ci sono elettroni liberi in queste posizioni sul filo. Non c'è corrente in questi luoghi.

Se il materiale conduttivo viene rimosso dal centro di tale filo, dove non c'è corrente, otteniamo un filo cavo sotto forma di un tubo (tubo). Le caratteristiche conduttive non cambieranno da questo, poiché non c'era corrente lì, la resistenza di un tale filo non cambierà, ma possono cambiare caratteristiche come l'induttanza e la capacità del filo.

Uso pratico dell'effetto pelle

Considerando l'attuale profondità di penetrazione per diverse frequenze, se è richiesto un filo con un raggio maggiore della profondità di penetrazione, allora è ragionevole utilizzare un cavo multipolare. Diciamo che per una frequenza di corrente di 50 Hz il raggio limite è di circa 9 mm, il che significa che non ha senso lavorare con un filo pieno di raggio superiore a 9 mm. Ciò non darà alcun aumento di conducibilità perché non ci sarà corrente al centro del filo, il che è un uso irrazionale del costoso rame. Per questo motivo vengono utilizzati fili e cavi multipolari per grandi sezioni trasversali. [2]

Per risparmiare risorse, si presume che venga utilizzato un filo cavo con uno spessore del filo superiore a 9 mm.

Oggi Luvata produce fili cavi.

Luvata offre un'ampia gamma di fili cavi in ​​rame per generatori, bobine magnetiche, forni a induzione e un'ampia varietà di altre applicazioni.

La gamma di dimensioni del filo cavo va da 4 x 4 mm (20 kg / m).

I fili cavi sono realizzati in rame privo di ossigeno OF-OK® di elevata purezza con elevata conduttività elettrica, non inferiore al 100% IACS.Se è necessario che le proprietà tecniche del filo cavo abbiano un punto di rammollimento più elevato o un indice di scorrimento più elevato del metallo contenente rame argento, marchi CuAg 0,03% o CuAg 0,1%, prodotti a base di rame OF-OK®, erano abituati.

I fili di rame cavi sono ampiamente utilizzati in settori come la generazione di energia, le apparecchiature mediche e di ricerca. [3]

Applicazioni a filo cavo

• Macchine a risonanza magnetica

• Magneti per applicazioni di fisica ad alta energia

• Acceleratori di particelle

• Generatori

• Forni a induzione

• Apparecchiature per la ricerca sul plasma

• Agitatori elettrodinamici

• Impianti in lega ionica per la produzione di microcircuiti

• Separatori di campi magnetici ad alta intensità

Ma oggi non c'è produzione di cavi cavi cavi.

Si consiglia di utilizzare il seguente design della linea di cavi.

Figura 1. Filo cavo

Suggeriamo anche di utilizzare una guaina a trefoli.

Figura 2. Un filo cavo intrecciato con una cavità riempita di PVC

Questo sviluppo consente un uso economico e razionale delle risorse.