Conductor del futur (cable buit) o ​​estalvi de recursos en la producció de cable

La producció de línies de cable i barres està directament relacionada amb l'extracció i producció de: alumini i coure, ja que aquests són els conductors principals. Avui dia, val la pena pensar que aquests recursos són esgotables i no renovables, i com que la humanitat s'està desenvolupant progressivament, cada cop es necessiten més d'aquests recursos. Per tant, el nostre futur requereix el desenvolupament de nous materials i l'ús més econòmic (racional) dels recursos. Aquest article proposarà un nou enfocament per a la producció de línies de cable basat en l'efecte de superfície en el conductor: l'efecte pell.

MILLORA DELS RECURSOS NATURALS — Avui en dia, amb el ritme del desenvolupament humà, la necessitat de recursos naturals està augmentant i, al seu torn, es divideixen en renovables i no renovables.

Tots els recursos no són gratuïts, limitats i rars. El concepte de recursos limitats és força comú. Només en condicions d'escassetat i recursos limitats, a partir dels quals es creen els béns, sorgeixen problemes de caràcter econòmic.Els problemes econòmics no sorgeixen si el volum de béns i recursos amb què es satisfan les necessitats humanes és il·limitat. Però el seu ús racional pot augmentar la competitivitat d'un productor interessat en l'ús eficient dels recursos i la maximització dels beneficis, així com satisfer algunes de les necessitats humanes.

Els fonaments objectius de la competitivitat dels fabricants al mercat estan determinats per la seva capacitat per competir amb altres fabricants que operen en el mateix segment de mercat i produeixen productes similars, així com per aconseguir i mantenir una posició competitiva forta durant un llarg període de temps. Aquesta és la principal condició per al seu bon funcionament, expressada en última instància en termes de rendibilitat.

Per fer-ho, d'una banda, cal conèixer les principals característiques de la posició competitiva que vol ocupar en el futur, i d'altra banda, tenir una idea clara de quins recursos i capacitats li donen a un competitiu. avantatge, que ha de tenir per a això i quin d'ells està realment disponible o estarà disponible. [1]

Els principals materials en la producció de cables i barres són el coure i l'alumini; això es deu a la seva alta conductivitat elèctrica, resistència mecànica prou alta, resistència a la corrosió, bona treballabilitat, possibilitat de soldar i soldar fàcilment.

Com que aquest recurs és esgotable, es requereix un ús més econòmic i eficient.

Parlant del desenvolupament econòmic i eficient de la direcció de transmissió d'electricitat al llarg de línies de cable i canals d'autobús, es poden considerar les direccions següents:

1) Desenvolupament de nous materials corresponents a les característiques elèctriques necessàries per a la transmissió d'energia elèctrica.

2) Desenvolupament de mètodes per a la producció de línies de cable i barres colectores.

3) Desenvolupament de nous mètodes de transmissió d'energia elèctrica.

En aquest article, es proposarà un nou mètode per a la producció de cables, que es basa en el mètode d'efecte d'extensió superficial: efecte pell.

Efecte superficial en el conductor. Efecte pell. Propietats de la freqüència

El corrent altern va acompanyat de fenòmens electromagnètics que provoquen el desplaçament de les càrregues elèctriques del centre del conductor a la seva perifèria. Aquest efecte s'anomena efecte de superfície o efecte pell. Com a conseqüència d'aquest efecte, el corrent esdevé no homogeni. A la perifèria, el corrent resulta ser més gran en magnitud que al centre. Això es deu a la diferència en la densitat dels portadors de càrrega lliure en la secció transversal perpendicular del conductor respecte a la direcció del corrent.

La profunditat de penetració actual es determina segons l'expressió:

Utilitzant la fórmula anterior per al cable de coure, a una freqüència actual de 50 Hz, la profunditat de penetració és d'aproximadament 9,2 mm. En efecte, això vol dir que tenint un cable de secció transversal circular amb un radi superior a 9,2 mm, no hi haurà corrent al centre del cable perquè no hi haurà portadors de càrrega lliures.

Com més gran sigui la freqüència actual, menor serà la profunditat de penetració. Un augment del doble de la freqüència actual donarà lloc a una reducció de la profunditat de penetració fins a l'arrel quadrada de dos. Si la freqüència del corrent augmenta 10 vegades, la profunditat de penetració disminuirà en l'arrel de 10 vegades.

Gràfic de distribució actual

El gràfic mostra clarament la distribució de la densitat de corrent J en un conductor rodó (cilíndric).Més enllà de la profunditat de penetració, la densitat de corrent és zero o insignificant perquè no hi ha electrons lliures en aquestes ubicacions del cable. No hi ha corrent en aquests llocs.

Si s'elimina el material conductor del centre d'aquest cable, on no hi ha corrent, obtenim un cable buit en forma de tub (tub). Les característiques conductores no canviaran d'això, ja que no hi havia corrent, la resistència d'aquest cable no canviarà, però les característiques com la inductància i la capacitat del cable poden canviar.

Ús pràctic de l'efecte pell

Tenint en compte la profunditat de penetració actual per a diferents freqüències, si es requereix un cable amb un radi superior a la profunditat de penetració, és raonable utilitzar un cable multinucli. Diguem que per a una freqüència actual de 50 Hz, el radi límit és d'uns 9 mm, la qual cosa significa que no té sentit treballar amb un cable sòlid amb un radi de més de 9 mm. Això no augmentarà la conductivitat perquè no hi haurà corrent al centre del cable, que és un ús irracional del coure car. És per això que s'utilitzen cables i cables multinucli per a grans seccions transversals. [2]

Per estalviar recursos, se suposa que s'utilitza un cable buit amb un gruix de cable de més de 9 mm.

Avui, Luvata fabrica filferros buits.

Luvata ofereix una àmplia gamma de cables buits de coure per a generadors, bobines magnètiques, forns d'inducció i una gran varietat d'altres aplicacions.

El rang de mides del cable buit és de 4 x 4 mm (20 kg / m).

Els cables buits estan fets de coure lliure d'oxigen OF-OK® d'alta puresa amb alta conductivitat elèctrica, no menys del 100% IACS.Si és necessari que les propietats tècniques del fil buit tinguin un punt d'estoviment més elevat o un índex de fluència més elevat del metall que conté coure platejat, les marques CuAg 0,03% o CuAg 0,1%, produïdes a base de coure OF-OK®, van ser utilitzats.

Els cables de coure buits s'utilitzen àmpliament en indústries com ara la generació d'energia, equips mèdics i d'investigació. [3]

Aplicacions de fils buits

• Màquines de ressonància magnètica

• Imants per a aplicacions de física d'alta energia

• Acceleradors de partícules

• Generadors

• Forns d'inducció

• Equips d'investigació de plasma

• Agitadors electrodinàmics

• Instal·lacions d'aliatge iònic per a la producció de microcircuits

• Separadors de camp magnètic d'alta intensitat

Però avui no hi ha cap producció de línies de cable de fil buit.

Suggerim utilitzar el següent disseny de línia de cable.

Figura 1. Filferro buit

També us recomanem utilitzar una funda trenada.

Figura 2. Un filferro buit trenat amb una cavitat plena de PVC

Aquest desenvolupament permet un ús econòmic i racional dels recursos.