Geleceğin iletkeni (içi boş kablo) veya kablo üretiminde kaynak tasarrufu

Kablo hatları ve baraların üretimi, ana iletkenler oldukları için alüminyum ve bakırın çıkarılması ve üretimi ile doğrudan ilişkilidir. Günümüzde bu kaynakların tükenebilir ve yenilenemez olduğunu ve insanlığın giderek gelişmesi nedeniyle bu kaynaklara giderek daha fazla ihtiyaç duyulduğunu düşünmekte fayda var. Bu nedenle geleceğimiz, yeni malzemelerin geliştirilmesini ve kaynakların daha ekonomik (akılcı) kullanımını gerektirmektedir. Bu makale, iletkendeki yüzey etkisine (cilt etkisi) dayalı olarak kablo hatlarının üretimine yeni bir yaklaşım önerecektir.

DOĞAL KAYNAKLARIN GELİŞTİRİLMESİ — Günümüzde insani gelişmenin hızıyla birlikte doğal kaynaklara olan ihtiyaç artmakta ve bunlar da yenilenebilir ve yenilenemez olarak ayrılmaktadır.

Tüm kaynaklar ücretsiz, sınırlı ve nadir değildir. Sınırlı kaynaklar kavramı oldukça yaygındır. Yalnızca kıtlık ve sınırlı kaynaklar koşullarında, hangi malların yaratıldığı temelinde ekonomik nitelikte sorunlar ortaya çıkar.İnsan ihtiyaçlarının karşılandığı mal ve kaynakların hacmi sınırsızsa ekonomik sorunlar ortaya çıkmaz. Ancak rasyonel kullanımları, kaynakların verimli kullanımı ve kârın maksimize edilmesiyle ilgilenen bir üreticinin rekabet gücünü artırabilir ve aynı zamanda insan ihtiyaçlarının bir kısmını karşılayabilir.

Üreticilerin pazardaki rekabet gücünün nesnel temellerini, aynı pazar segmentinde faaliyet gösteren ve benzer ürünler üreten diğer üreticilerle rekabet edebilme ve ayrıca güçlü bir rekabetçi konum elde etme ve uzun süre sürdürme yetenekleri belirlemektedir. Bu, sonuçta karlılık açısından ifade edilen başarılı çalışmasının ana koşuludur.

Bunu yapmak için bir yandan gelecekte işgal etmek istediği rekabetçi konumun temel özelliklerini bilmeniz, diğer yandan hangi kaynak ve yeteneklerin rekabetçi bir ortam sağladığına dair net bir fikre sahip olmanız gerekir. bunun için sahip olması gereken avantaj ve bunlardan hangisinin fiilen mevcut olduğu veya mevcut olacağıdır. [1]

Kablo ve bara üretimindeki ana malzemeler bakır ve alüminyumdur - bunun nedeni yüksek elektrik iletkenlikleri, yeterince yüksek mekanik dayanımları, korozyon direnci, iyi işlenebilirliği, kolay lehimleme ve kaynak yapma olasılığıdır.

Bu kaynak tükenebilir olduğundan daha ekonomik ve verimli bir kullanım gerekmektedir.

Kablo hatları ve otobüs kanalları boyunca elektrik iletim yönünün ekonomik ve verimli bir şekilde geliştirilmesinden bahsetmişken, aşağıdaki yönler dikkate alınabilir:

1) Elektrik enerjisinin iletimi için gerekli elektriksel özelliklere karşılık gelen yeni malzemelerin geliştirilmesi.

2) Kablo hatları ve baraların üretimi için yöntemlerin geliştirilmesi.

3) Elektrik enerjisinin iletimi için yeni yöntemlerin geliştirilmesi.

Bu yazıda, kablo üretiminde yüzey yayma etkisi - cilt etkisi yöntemine dayanan yeni bir yöntem önerilecektir.

İletkende yüzey etkisi. Cilt etkisi. Frekans özellikleri

Alternatif akıma, elektrik yüklerinin iletkenin merkezinden çevresine doğru yer değiştirmesine yol açan elektromanyetik olaylar eşlik eder. Bu etkiye yüzey etkisi veya cilt etkisi denir. Bu etkinin bir sonucu olarak, akım homojen olmayan hale gelir. Çevrede, akımın büyüklüğü merkezdekinden daha büyük çıkıyor. Bunun nedeni, akımın yönüne göre iletkenin dikey kesitindeki serbest yük taşıyıcılarının yoğunluğunun farklı olmasıdır.

Mevcut penetrasyon derinliği aşağıdaki ifadeye göre belirlenir:

Bakır tel için yukarıdaki formülü kullanarak, 50 Hz akım frekansında penetrasyon derinliği yaklaşık 9,2 mm'dir. Gerçekte bu, yarıçapı 9,2 mm'den büyük dairesel kesitli bir tele sahip olunması durumunda, serbest yük taşıyıcıları olmayacağından telin merkezinde akım olmayacağı anlamına gelir.

Akım frekansı ne kadar yüksek olursa, penetrasyon derinliği o kadar küçük olur. Akım frekansındaki iki kat artış, penetrasyon derinliğinde ikinin kareköküne bir azalmaya neden olacaktır. Akımın frekansı 10 kat artarsa, penetrasyon derinliği 10 kat kök azalacaktır.

Mevcut dağılım grafiği

Grafik, yuvarlak bir iletkende (silindirik) akım yoğunluğunun (J) dağılımını açıkça göstermektedir.Penetrasyon derinliğinin ötesinde, tel üzerinde bu konumlarda serbest elektron olmadığından akım yoğunluğu sıfır veya ihmal edilebilir düzeydedir. Bu yerlerde akıntı olmaz.

Akım olmayan böyle bir telin merkezinden iletken malzeme çıkarılırsa, o zaman tüp (tüp) şeklinde içi boş bir tel elde ederiz. İletken özellikler bundan değişmeyecek çünkü orada akım olmadığı için böyle bir telin direnci değişmeyecek ancak telin endüktans ve kapasitans gibi özellikleri değişebilir.

Cilt efektinin pratik kullanımı

Farklı frekanslar için geçerli penetrasyon derinliği göz önüne alındığında, penetrasyon derinliğinden daha büyük bir yarıçapa sahip bir tel gerekiyorsa, çok damarlı bir kablo kullanmak mantıklıdır. Diyelim ki 50 Hz'lik bir akım frekansı için sınırlayıcı yarıçap yaklaşık 9 mm'dir, bu da yarıçapı 9 mm'den fazla olan tek parça bir tel ile çalışmanın mantıklı olmadığı anlamına gelir. Bu, iletkenlikte herhangi bir artış sağlamayacaktır çünkü telin merkezinde akım olmayacaktır, bu da pahalı bakırın irrasyonel bir kullanımıdır. Bu nedenle, büyük kesitler için çok damarlı teller ve kablolar kullanılır. [2]

Kaynaklardan tasarruf etmek için, tel kalınlığı 9 mm'den fazla olan içi boş bir telin kullanıldığı varsayılmaktadır.

Bugün, Luvata içi boş teller üretmektedir.

Luvata, jeneratörler, mıknatıs bobinleri, endüksiyon fırınları ve çok çeşitli diğer uygulamalar için çok çeşitli bakır içi boş teller sunmaktadır.

İçi boş telin boyut aralığı 4 x 4 mm'dir (20 kg/m).

İçi boş teller, yüksek elektrik iletkenliğine sahip, %100 IACS'den az olmayan, yüksek saflıkta OF-OK® oksijensiz bakırdan yapılmıştır.İçi boş telin teknik özellikleri için daha yüksek bir yumuşama noktasına veya gümüş bakır içeren metalin daha yüksek bir sürünme indeksine sahip olması gerekiyorsa, OF-OK® bakır bazında üretilen CuAg %0,03 veya CuAg %0,1, kullanılmış.

İçi boş bakır teller, enerji üretimi, tıbbi ve araştırma ekipmanları gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. [3]

İçi boş tel uygulamaları

• Manyetik rezonans makineleri

• Yüksek enerji fiziği uygulamaları için mıknatıslar

• parçacık hızlandırıcılar

• jeneratörler

• indüksiyon fırınları

• Plazma araştırma ekipmanı

• Elektrodinamik çalkalayıcılar

• Mikro devre üretimi için iyon alaşımlı tesisler

• Yüksek Yoğunluklu Manyetik Alan Ayırıcılar

Ancak günümüzde içi boş tel kablo hatları üretimi yoktur.

Aşağıdaki kablo hattı tasarımını kullanmanızı öneririz.

Şekil 1. İçi boş tel

Ayrıca telli bir kılıf kullanmanızı öneririz.

Şekil 2. Boşluğu PVC ile doldurulmuş çok telli içi boş bir tel

Bu gelişme, kaynakların ekonomik ve akılcı kullanımına olanak sağlamaktadır.