Konduktor masa depan (kabel berongga) atau menghemat sumber daya dalam produksi kabel

Produksi jalur kabel dan busbar berhubungan langsung dengan ekstraksi dan produksi: aluminium dan tembaga, karena ini adalah konduktor utama. Saat ini, perlu dipikirkan bahwa sumber daya ini dapat habis dan tidak terbarukan, dan karena fakta bahwa umat manusia berkembang secara bertahap, semakin banyak sumber daya yang dibutuhkan. Oleh karena itu, masa depan kita membutuhkan pengembangan material baru dan penggunaan sumber daya yang lebih ekonomis (rasional). Makalah ini akan mengusulkan pendekatan baru untuk produksi jalur kabel berdasarkan efek permukaan pada konduktor — efek kulit.

PENINGKATAN SUMBERDAYA ALAM — Saat ini, seiring dengan laju pembangunan manusia, kebutuhan akan sumber daya alam semakin meningkat, dan pada gilirannya terbagi menjadi terbarukan dan tidak terbarukan.

Semua sumber daya tidak gratis, terbatas dan langka. Konsep sumber daya terbatas cukup umum. Hanya dalam kondisi kelangkaan dan sumber daya yang terbatas, yang menjadi dasar pembuatan barang, masalah yang bersifat ekonomi muncul.Masalah ekonomi tidak muncul jika volume barang dan sumber daya yang memenuhi kebutuhan manusia tidak terbatas. Tetapi penggunaan rasional mereka dapat meningkatkan daya saing produsen yang tertarik pada penggunaan sumber daya yang efisien dan memaksimalkan keuntungan, serta memenuhi beberapa kebutuhan manusia.

Fondasi obyektif dari daya saing produsen di pasar ditentukan oleh kemampuannya untuk bersaing dengan produsen lain yang beroperasi di segmen pasar yang sama dan menghasilkan produk serupa, serta untuk mencapai dan mempertahankan posisi kompetitif yang kuat untuk jangka waktu yang lama. Ini adalah syarat utama untuk keberhasilan operasinya, yang pada akhirnya dinyatakan dalam bentuk profitabilitas.

Untuk melakukan ini, di satu sisi, Anda perlu mengetahui karakteristik utama dari posisi kompetitif yang ingin ditempati di masa depan, dan di sisi lain, memiliki gagasan yang jelas tentang sumber daya dan kemampuan apa yang diberikan oleh kompetitif. keuntungan, yang harus dimiliki untuk ini dan mana yang benar-benar tersedia atau akan tersedia. [1]

Bahan utama dalam produksi kabel dan busbar adalah tembaga dan aluminium - ini karena konduktivitas listriknya yang tinggi, kekuatan mekanik yang cukup tinggi, ketahanan korosi, kemampuan kerja yang baik, kemungkinan penyolderan dan pengelasan yang mudah.

Karena sumber daya ini dapat habis, diperlukan penggunaan yang lebih ekonomis dan efisien.

Berbicara tentang pengembangan arah transmisi listrik yang ekonomis dan efisien di sepanjang jalur kabel dan saluran bus, arah berikut dapat dipertimbangkan:

1) Pengembangan material baru yang sesuai dengan karakteristik kelistrikan yang diperlukan untuk transmisi energi listrik.

2) Pengembangan metode produksi jalur kabel dan busbar.

3) Pengembangan metode baru transmisi energi listrik.

Dalam makalah ini, metode baru dalam produksi kabel akan diusulkan, yang didasarkan pada metode efek sebaran permukaan — efek kulit.

Efek permukaan dalam konduktor. Efek kulit. Sifat frekuensi

Arus bolak-balik disertai dengan fenomena elektromagnetik yang menyebabkan perpindahan muatan listrik dari pusat konduktor ke pinggirannya. Efek ini disebut efek permukaan atau efek kulit. Sebagai akibat dari efek ini, arus menjadi tidak homogen. Di pinggiran, arus ternyata lebih besar daripada di tengah. Hal ini disebabkan oleh perbedaan kerapatan pembawa muatan bebas pada penampang tegak lurus konduktor sehubungan dengan arah arus.

Kedalaman penetrasi saat ini ditentukan menurut ekspresi:

Menggunakan rumus di atas untuk kawat tembaga, pada frekuensi arus 50 Hz, kedalaman penetrasi kira-kira 9,2 mm. Akibatnya, ini berarti memiliki kawat penampang lingkaran dengan radius lebih besar dari 9,2 mm, tidak akan ada arus di tengah kawat karena tidak akan ada pembawa muatan gratis.

Semakin tinggi frekuensi arus, semakin kecil kedalaman penetrasi. Peningkatan frekuensi arus dua kali lipat akan menghasilkan pengurangan kedalaman penetrasi ke akar kuadrat dari dua. Jika frekuensi arus meningkat 10 kali lipat, maka kedalaman penetrasi akan berkurang hingga 10 kali lipat.

Grafik distribusi saat ini

Grafik dengan jelas menunjukkan distribusi kerapatan arus J dalam konduktor bulat (silinder).Di luar kedalaman penetrasi, kerapatan arus nol atau dapat diabaikan karena tidak ada elektron bebas di lokasi ini pada kawat. Tidak ada arus di tempat-tempat ini.

Jika bahan konduktif dihilangkan dari pusat kawat seperti itu, di mana tidak ada arus, maka kita mendapatkan kawat berongga dalam bentuk tabung (tabung). Karakteristik konduktif tidak akan berubah dari ini, karena tidak ada arus di sana, resistansi kawat semacam itu tidak akan berubah, tetapi karakteristik seperti induktansi dan kapasitansi kawat dapat berubah.

Penggunaan praktis dari efek kulit

Mempertimbangkan kedalaman penetrasi saat ini untuk frekuensi yang berbeda, jika diperlukan kabel dengan radius lebih besar dari kedalaman penetrasi, maka masuk akal untuk menggunakan kabel multi-inti. Katakanlah untuk frekuensi arus 50 Hz, radius pembatasnya sekitar 9 mm, yang berarti tidak masuk akal untuk bekerja dengan kabel padat dengan radius lebih dari 9 mm. Ini tidak akan memberikan peningkatan konduktivitas karena tidak akan ada arus di tengah kawat, yang merupakan penggunaan tembaga mahal yang tidak rasional. Itulah sebabnya kabel dan kabel multi-inti digunakan untuk penampang besar. [2]

Untuk menghemat sumber daya, diasumsikan digunakan kawat berongga dengan ketebalan kawat lebih dari 9 mm.

Hari ini, Luvata memproduksi kabel berongga.

Luvata menawarkan berbagai macam kabel berongga tembaga untuk generator, kumparan magnet, tungku induksi dan berbagai macam aplikasi lainnya.

Kisaran ukuran kawat berlubang adalah dari 4 x 4 mm (20 kg / m).

Kabel berongga terbuat dari tembaga bebas oksigen OF-OK® dengan kemurnian tinggi dengan konduktivitas listrik yang tinggi, tidak kurang dari 100% IACS.Jika sifat teknis dari kawat berongga diperlukan untuk memiliki titik pelunakan yang lebih tinggi atau indeks mulur yang lebih tinggi dari logam yang mengandung tembaga perak, merek CuAg 0,03% atau CuAg 0,1%, diproduksi berdasarkan tembaga OF-OK®, telah dipakai.

Kabel tembaga berongga banyak digunakan dalam industri seperti pembangkit listrik, peralatan medis dan penelitian. [3]

Aplikasi kawat berongga

• Mesin resonansi magnetik

• Magnet untuk aplikasi fisika energi tinggi

• Akselerator partikel

• Generator

• Oven induksi

• Peralatan penelitian plasma

• Pengocok elektrodinamik

• Instalasi paduan ion untuk produksi sirkuit mikro

• Pemisah Medan Magnet Intensitas Tinggi

Namun saat ini tidak ada produksi jalur kabel kawat berongga.

Kami menyarankan untuk menggunakan desain jalur kabel berikut.

Gambar 1. Kawat berongga

Kami juga menyarankan menggunakan sarung yang terdampar.

Gambar 2. Kawat berongga yang terdampar dengan rongga yang diisi dengan PVC

Perkembangan ini memungkinkan penggunaan sumber daya secara ekonomis dan rasional.