未来的导体（空心电缆）或在电缆生产中节约资源

电缆线和汇流排的生产与以下物质的提取和生产直接相关：铝和铜，因为它们是主要导体。今天，值得思考的是，这些资源是枯竭的、不可再生的，而且由于人类在逐渐发展，对这些资源的需求也越来越多。因此，我们的未来需要开发新材料和更经济（合理）地利用资源。本文将基于导体中的表面效应——集肤效应，提出一种新的电缆线路生产方法。

自然资源的增强——今天，随着人类发展的步伐，对自然资源的需求越来越大，自然资源又分为可再生和不可再生。

所有资源都不是免费的、有限的和稀有的。有限资源的概念很普遍。只有在稀缺和资源有限的情况下，在商品创造的基础上，才会出现经济性质的问题。如果满足人类需求的商品和资源的数量是无限的，就不会出现经济问题。但它们的合理使用可以提高对有效利用资源和利润最大化感兴趣的生产者的竞争力，并满足人类的某些需求。

制造商在市场中竞争力的客观基础，取决于其与在同一细分市场经营、生产类似产品的其他制造商的竞争能力，以及能否在很长一段时间内取得并保持强大的竞争地位。这是其成功运营的主要条件，最终表现为盈利能力。

要做到这一点，一方面需要了解其未来想要占据的竞争地位的主要特征，另一方面要清楚哪些资源和能力能够赋予竞争优势优势，它为此必须具备的优势，以及其中哪些实际可用或将可用。 [1]

生产电缆和汇流排的主要材料是铜和铝 - 这是由于它们具有高导电性、足够高的机械强度、耐腐蚀性、良好的可加工性、易于焊接和焊接的可能性。

由于这种资源是可耗尽的，因此需要更经济有效的使用。

就电缆线路和公交通道输电方向的经济高效发展而言，可以考虑以下几个方向：

1) 开发与传输电能所需的电气特性相对应的新材料。

2) 开发电缆线路和母线的生产方法。

3) 开发新的电能传输方法。

在本文中，将提出一种电缆生产中的新方法，该方法基于表面扩散效应——集肤效应的方法。

导体中的表面效应。皮肤效应。频率特性

交流电伴随着电磁现象，导致电荷从导体中心向其外围移动。这种效应称为表面效应或趋肤效应。由于这种效应，电流变得不均匀。外围的电流比中心的大。这是由于导体的垂直横截面中自由电荷载流子的密度相对于电流方向的差异。

电流穿透深度根据以下表达式确定：

使用上述铜线公式，在 50 赫兹的电流频率下，穿透深度约为 9.2 毫米。实际上，这意味着对于半径大于 9.2 毫米的圆形横截面导线，导线中心将没有电流，因为没有自由载流子。

电流频率越高，穿透深度越小。电流频率增加两倍将导致穿透深度减少到二的平方根。如果电流的频率增加10倍，那么穿透深度将减少10倍的根。

电流分布图

该图清楚地显示了电流密度 J 在圆形导体（圆柱形）中的分布。在穿透深度之外，电流密度为零或可忽略不计，因为导线上的这些位置没有自由电子。这些地方没有电流。

如果从没有电流的这种导线的中心去除导电材料，我们就会得到一根管状的中空导线。导电特性不会因此而改变，因为那里没有电流，所以这种导线的电阻不会改变，但是导线的电感和电容等特性会发生变化。

皮肤效果的实际使用

考虑到不同频率的电流穿透深度，如果需要半径大于穿透深度的导线，那么使用多芯电缆是合理的。假设对于 50 Hz 的电流频率，限制半径约为 9 mm，这意味着使用半径超过 9 mm 的实心线没有意义。这不会增加电导率，因为导线中心没有电流，这是对昂贵铜的不合理使用。这就是多芯电线和电缆用于大截面的原因。 [2]

为了节约资源，假设使用线粗9mm以上的空心线。

如今，诺而达制造空心线材。

诺而达为发电机、电磁线圈、感应炉和各种其他应用提供范围广泛的空心铜线。

空心线材的尺寸范围为 4 x 4 mm (20 kg / m)。

空心线采用高纯度OF-OK®无氧铜，导电率高，不低于100% IACS。如果中空线材的技术性能需要具有更高的软化点或更高的含银铜蠕变指数，品牌为 CuAg 0.03% 或 CuAg 0.1%，以铜 OF-OK® 为基础生产，被使用了。

空心铜线广泛应用于发电、医疗和研究设备等行业。 [3]

空心线应用

• 磁共振机

• 用于高能物理应用的磁铁

• 粒子加速器

• 发电机

• 电磁炉

• 等离子体研究设备

• 电动摇床

• 用于生产微电路的离子合金装置

• 高强度磁场分离器

但是今天没有空心线电缆线的生产。

我们建议使用以下电缆线路设计。

图 1. 空心线

我们还建议使用绞合护套。

图 2. 空腔填充 PVC 的绞合空心线

这种发展允许经济和合理地使用资源。