未來的導體（空心電纜）或在電纜生產中節約資源

電纜線和匯流排的生產與以下物質的提取和生產直接相關：鋁和銅，因為它們是主要導體。今天，值得思考的是，這些資源是枯竭的、不可再生的，而且由於人類在逐漸發展，對這些資源的需求也越來越多。因此，我們的未來需要開發新材料和更經濟（合理）地利用資源。本文將基於導體中的表面效應——集膚效應，提出一種新的電纜線路生產方法。

自然資源的增強——今天，隨著人類發展的步伐，對自然資源的需求越來越大，自然資源又分為可再生和不可再生。

所有資源都不是免費的、有限的和稀有的。有限資源的概念很普遍。只有在稀缺和資源有限的情況下，在商品創造的基礎上，才會出現經濟性質的問題。如果滿足人類需求的商品和資源的數量是無限的，就不會出現經濟問題。但它們的合理使用可以提高對有效利用資源和利潤最大化感興趣的生產者的競爭力，並滿足人類的某些需求。

製造商在市場中競爭力的客觀基礎，取決於其與在同一細分市場經營、生產類似產品的其他製造商競爭的能力，以及能否在很長一段時間內取得併保持強大的競爭地位。這是其成功運營的主要條件，最終表現為盈利能力。

要做到這一點，一方面需要了解其未來想要佔據的競爭地位的主要特徵，另一方面要清楚哪些資源和能力能夠賦予競爭優勢優勢，它為此必須具備的優勢，以及其中哪些實際可用或將可用。 [1]

生產電纜和匯流排的主要材料是銅和鋁 - 這是由於它們具有高導電性、足夠高的機械強度、耐腐蝕性、良好的可加工性、易於焊接和焊接的可能性。

由於這種資源是可耗盡的，因此需要更經濟有效的使用。

就電纜線路和公交通道輸電方向的經濟高效發展而言，可以考慮以下幾個方向：

1) 開發與傳輸電能所需的電氣特性相對應的新材料。

2) 開發電纜線路和母線的生產方法。

3) 開發新的電能傳輸方法。

在本文中，將提出一種電纜生產中的新方法，該方法基於表面擴散效應——集膚效應的方法。

導體中的表面效應。皮膚效應。頻率特性

交流電伴隨著電磁現象，導致電荷從導體中心向其外圍移動。這種效應稱為表面效應或趨膚效應。由於這種效應，電流變得不均勻。外圍的電流比中心的大。這是由於導體的垂直橫截面中自由電荷載流子的密度相對於電流方向的差異。

電流穿透深度根據以下表達式確定：

使用上述銅線公式，在 50 赫茲的電流頻率下，穿透深度約為 9.2 毫米。實際上，這意味著對於半徑大於 9.2 毫米的圓形橫截面導線，導線中心將沒有電流，因為沒有自由載流子。

電流頻率越高，穿透深度越小。電流頻率增加兩倍將導致穿透深度減少到二的平方根。如果電流的頻率增加10倍，那麼穿透深度將減少10倍的根。

電流分佈圖

該圖清楚地顯示了電流密度 J 在圓形導體（圓柱形）中的分佈。在穿透深度之外，電流密度為零或可忽略不計，因為導線上的這些位置沒有自由電子。這些地方沒有電流。

如果從沒有電流的這種導線的中心去除導電材料，我們就會得到一根管狀的中空導線。導電特性不會因此而改變，因為那裡沒有電流，所以這種導線的電阻不會改變，但是導線的電感和電容等特性會發生變化。

皮膚效果的實際使用

考慮到不同頻率的電流穿透深度，如果需要半徑大於穿透深度的導線，那麼使用多芯電纜是合理的。假設對於 50 Hz 的電流頻率，限制半徑約為 9 mm，這意味著使用半徑超過 9 mm 的實心線沒有意義。這不會增加電導率，因為導線中心沒有電流，這是對昂貴銅的不合理使用。這就是多芯電線和電纜用於大截面的原因。 [2]

為了節約資源，假設使用線粗9mm以上的空心線。

如今，諾而達製造空心線材。

諾而達為發電機、電磁線圈、感應爐和各種其他應用提供範圍廣泛的空心銅線。

空心線材的尺寸範圍為 4 x 4 mm (20 kg / m)。

空心線採用高純度OF-OK®無氧銅，導電率高，不低於100% IACS。如果中空線材的技術性能需要具有更高的軟化點或更高的含銀銅蠕變指數，品牌為 CuAg 0.03% 或 CuAg 0.1%，以銅 OF-OK® 為基礎生產，被使用了。

空心銅線廣泛應用於發電、醫療和研究設備等行業。 [3]

空心線應用

• 磁共振機

• 用於高能物理應用的磁鐵

• 粒子加速器

• 發電機

• 電磁爐

• 等離子體研究設備

• 電動搖床

• 用於生產微電路的離子合金裝置

• 高強度磁場分離器

但是今天沒有空心線電纜線的生產。

我們建議使用以下電纜線路設計。

圖 1. 空心線

我們還建議使用絞合護套。

圖 2. 空腔填充 PVC 的絞合空心線

這種發展允許經濟和合理地使用資源。