特型高效節(jié)能接觸網(wǎng)線及雙橢受電弓和制造方法
【專利摘要】特型高效節(jié)能接觸網(wǎng)線及雙橢受電弓和制造方法，是一種改變導(dǎo)線截面周長增加網(wǎng)線接觸面積的新產(chǎn)品新方法。根據(jù)交流電在導(dǎo)體中允許通過的最大電流跟導(dǎo)體的截面周長成正比(新發(fā)現(xiàn))這一理論，在不增加導(dǎo)線截面積的基礎(chǔ)上盡量增加它的截面周長，增加導(dǎo)線的表面面積，提高散熱效率，減小電阻，提高導(dǎo)電效率，橢圓接觸網(wǎng)線增大了與受電弓的接觸面積，減小了接觸電阻，提高了受電功能；雙橢圓受電弓的弓臂截面是橢圓的形狀，這就增大了它與接觸網(wǎng)線的接觸面積，同時(shí)又在橢圓弓臂上開有若干個(gè)橢圓形凹槽，還使橢圓凹槽中間略高平滑，這就更加增大了該受電弓與接觸網(wǎng)線的接觸面積。如果二者配套使用效果更好更佳。
【專利說明】特型高效節(jié)能接觸網(wǎng)線及雙橢受電弓和制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]人類已經(jīng)進(jìn)入到了電氣化的時(shí)代，我國正在進(jìn)行著現(xiàn)代化的建設(shè)。電能是我們的主要能源，我國的各行各業(yè)以及人們的家庭生活都離不開電能。電能的廣泛使用，也給電能的生產(chǎn)供給造成緊張局面。電能的生產(chǎn)過程和使用過程也會(huì)有一定程度的污染環(huán)境，也加劇了氣候的變暖。所以，如何使用電能，有效的利用電能，節(jié)約電能就成為當(dāng)前迫在眉睫的重大問題。大多數(shù)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能先輸送給升壓變壓器，由高壓輸電線路送給遙遠(yuǎn)的地方，給變電站降壓變壓器，再送給配電變壓器，經(jīng)過開關(guān)給廠礦、車間和城市街道。農(nóng)村的變壓器配電室送給各用戶、電機(jī)、電器設(shè)備供人們使用。電流經(jīng)過這樣遙遠(yuǎn)的線路、電機(jī)、變壓器和電器設(shè)備都離不開導(dǎo)線。導(dǎo)線是發(fā)電的搖籃。是輸電的高速公路，是用電的海洋。電離不開線。每一條高線路就是某一個(gè)地區(qū)能源供給的大動(dòng)脈。而電流經(jīng)過導(dǎo)線的過程中都會(huì)因?yàn)橛须娮璁a(chǎn)生熱效應(yīng)。使一部分電能變成熱量白白散發(fā)在空氣中。給我們周圍的空氣增加了溫度，加劇了氣候變暖。那么它們?yōu)槭裁磿?huì)發(fā)熱呢？那就是電流在傳導(dǎo)中的導(dǎo)體有電阻造成的。所謂導(dǎo)體就是具有自由電子的物體。也就是說電能的傳導(dǎo)主要是通過自由電子傳送的。我們通用的傳輸導(dǎo)線都是圓銅線，圓鋁線以及它們合金的圓導(dǎo)線。因銅鋁導(dǎo)線里有較多的自由電子，導(dǎo)電性能良好。該發(fā)明涉及一種導(dǎo)線特別是涉及導(dǎo)線截面周長增長的問題，發(fā)明特征是將已有的技術(shù)中的圓截面導(dǎo)線改為橢圓截面積導(dǎo)線以及受電弓的雙橢圓問題。
【背景技術(shù)】
[0002]我們必須更加廣泛更加深入地認(rèn)識(shí)探索研究總結(jié)交流電的基本規(guī)律和它的特殊規(guī)律。人們經(jīng)常把水管的水流比作電子在導(dǎo)線里的流動(dòng)。我認(rèn)為是個(gè)誤解，水管在相同的壓力下，輸水管內(nèi)徑的截面積越大單位時(shí)間內(nèi)輸送的水量就越大，而且是隨水管內(nèi)徑截面積的增大是成正比例的增加的，而交流電流則不是隨著導(dǎo)線截面積的增大成正比例增加的。這是因?yàn)榻涣麟娪汹吥w效應(yīng)的原因。趨膚效應(yīng)就是電子電流在導(dǎo)體中傳輸移動(dòng)過程中，電子電流集中在導(dǎo)體導(dǎo)線的表皮、表面部位。趨膚效應(yīng)是由電的基本特性同性相斥、異性相吸決定的，也是由導(dǎo)體導(dǎo)線的自由電子決定的，自由電子也是構(gòu)成原子的最外層電子，原子核對(duì)它的吸引力相對(duì)較弱，它才能自由的活動(dòng)，導(dǎo)體是由許多原子構(gòu)成的分子組成的。如果電子在導(dǎo)體的中心或內(nèi)部移動(dòng)，它就會(huì)受到內(nèi)部周圍的原子核的束縛吸引，還會(huì)跟點(diǎn)陣中的在作熱振動(dòng)的金屬原子發(fā)生碰撞，這就阻礙了電子的定向運(yùn)動(dòng)。所以，也造成導(dǎo)體表面的自由電子容易移動(dòng)。我們先用七根Im m2的圓裸銅導(dǎo)線做這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較比較，看看它們的截面積和周長發(fā)生了怎樣的改變和變化，它允許通過的最大電流又有什么變化。如圖1是一根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線，左邊一根右邊一根，它們的截面積和周長都是一樣的，它們各自允許通過的最大電流是19安。左右兩根都是一樣的；圖2是兩根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線，左邊是沒有挨在一起的，它們的截面積之和就是圖1左邊一根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線的2倍；它們的截面周長也是圖1左邊一根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線的2倍，他們?cè)试S通過的最大電流也是圖1左邊一根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線的2倍。圖2右邊是兩根緊緊挨在一起的Imm2的圓裸銅導(dǎo)線，它們的截面積之和與左邊是一樣的，也是圖1左邊一根Irnm2的圓裸銅導(dǎo)線的2倍，圖2右邊兩根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的截面周長就不是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的2倍了，它是小于一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的2倍的，因它們之間有一條切線使它們的周長減小了。因此允許通過的最大電流也不是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的2倍了。它是小于2倍的；圖3是三根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線，左邊是沒有挨在一起的，右邊是緊緊挨在一起的，左邊三根截面積和周長之和分別是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的3倍，而右邊三根的截面積之和也是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的3倍，而右邊三根每根的截面周長都減小了 1/6，每根只有圖1左邊一根1_2圓裸銅導(dǎo)線周長的5/6，所以右邊三根截面周長之和只有圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線周長的2.5倍了，它們所允許通過的最大電流也只有圖1左一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的2.5倍了。以此類推:圖4是七根Imm2圓裸銅導(dǎo)線，左邊是沒有挨在一起的，右邊是緊緊挨在一起的，左邊七根Imm2圓裸銅導(dǎo)線截面積之和和截面周長之和，分別是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的7倍，它們?cè)试S通過的最大電流也是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的7倍，而右邊七根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線的截面積之和也是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線截面積的7倍。右邊七根Imm2圓裸銅導(dǎo)線截面的周長更是減小了很多，周圍六根每根已減小了 1/3，截面周長只有圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線周長的4/6 了，中間中心那根對(duì)于七根和在一起的裸銅導(dǎo)線來說，它的外表面周長為零了。所以右邊七根Imm2的圓裸銅導(dǎo)線截面周長只有圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線截面周長的4倍了。它們?cè)试S通過的最大電流也就是圖1左邊一根Imm2圓裸銅導(dǎo)線的4倍了。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體允許通過的最大電流是隨著導(dǎo)體的截面周長的增加而不斷的增加，而且是成正比例增加的?？偨Y(jié)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們得出這樣一個(gè)結(jié)論:在同一溫度下，同一種材料制成的均勻?qū)w中，導(dǎo)體允許通過的最大電流跟導(dǎo)體截面的周長成正比。這一規(guī)律的發(fā)現(xiàn)以及理論的研究將為更高效地利用電能以及線纜的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。導(dǎo)體允許通過的最大電流跟它的截面周長成正比。這是由于交流電的趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的必然結(jié)果(關(guān)于趨膚效應(yīng)的論述可參閱理論物理第三冊(cè)電磁學(xué)第217頁，吳大猷著1983年科學(xué)出版社出版或高等學(xué)校試用教材電磁學(xué)下冊(cè)第15頁，趙凱華、陳熙謀著，1978年人民教育出版社出版)，趨膚效應(yīng)是由交流電的本性和導(dǎo)體的性能這兩個(gè)方面決定的。我們還可以舉一些例子說明這個(gè)問題。翻開農(nóng)電手冊(cè)(832頁，表12-30聚氯乙烯絕緣線在空氣中敷設(shè)長期負(fù)荷下的載流量，線芯工作溫度+65°C，環(huán)境溫度+25°C )。0.5mm2的銅線載流量為12.5安，兩根0.5mm2的載流量就是25安，而一根Imm2的銅線載流量確只有19安。兩根0.5mm2的銅線跟一根0.5mm2的銅線比較，它的截面積增加了一倍，它的截面周長也增加了一倍，所以它的載流量也要增加一倍，即25安，而一根Imm2的銅導(dǎo)線跟一根0.5mm2的銅線比較，它的截面積增加了一倍，但截面周長卻沒有增加到一倍，所以它的載流量也遠(yuǎn)低于25安，只有19安；一根Imm2的銅導(dǎo)線的載流量是19安，4根Imm2的銅導(dǎo)線的載流量是76安。4根Imm2的銅線跟一根Imm2的銅線比較，它的截面積增加到4倍，它的截面周長也增加到了一根Imm2的銅線的4倍，所以它的載流量也要增加到4倍，即76安。而一根4mm2的銅線跟一根Imm2的銅線比較，雖然截面積增加到4倍，但是截面周長卻遠(yuǎn)沒有增加到一根Imm2銅線的4倍，所以載流量也遠(yuǎn)增加不到一根Imm2銅線的4倍。即只有42安。以此類推，導(dǎo)線截面周長是決定載流量的關(guān)鍵因素。那就應(yīng)該想法在不增加導(dǎo)線截面積的基礎(chǔ)上，盡量擴(kuò)大增大它的表面面積，我們還是從最基礎(chǔ)的單根導(dǎo)線做起。在長度不變或一定的情況下，表面面積的增大取決于它的截面周長。在相同截面積的圓導(dǎo)線與橢圓導(dǎo)線中，無疑是截面橢圓的導(dǎo)線的周長最長。所以橢圓導(dǎo)線是最好的選擇。圖5是一個(gè)截面積相同的橢圓導(dǎo)線與圓導(dǎo)線截面積和周長的比較圖例，都是實(shí)際的尺寸，把它們放大在一起繪制都是為了便于觀察直觀的比較橢圓的技術(shù)特征和它的技術(shù)特性的優(yōu)勢(shì)。圖5圓V的半徑為
20_，直徑 A' B' -C D' =40_，半徑r=15mm，所以圓 A' D' B' Cf 的截面積:S 圓=r2Ji=20X20X Ji = 400 Ji mm2。截面周長:1 圓=2rJi = 2X20X Ji = 40 Ji mm ;捕圓導(dǎo)線截面的長軸AB = 2a = 5Omm,短軸 CD = 2bmm = 32mm，所以捕圓 ADBC截面積:
【權(quán)利要求】
1.在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的縮徑增根來增加截面周長的方法。
2.在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的縮徑增加橢圓導(dǎo)線根數(shù)和不縮徑只改為橢圓單線的根數(shù)來增加導(dǎo)線總截面周長的方法以及在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上使整體線芯橢圓來增加導(dǎo)線總截面周長的方法。
3.在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上或在增根后的技術(shù)基礎(chǔ)上用絕緣隔離的技術(shù)方法(即在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)或在縮徑增根以后以及縮徑增橢圓導(dǎo)線根數(shù)上的噴涂絕緣漆，烘烤晾干，變成漆包線絞合的方法)。
4.絕緣絞合電線和裸絞合電線10800mm2，將絕緣絞合電線和裸絞合電線的線芯增加根數(shù)或增加不同長短軸比例的橢圓漆包導(dǎo)線根數(shù)的導(dǎo)線線芯(包括單線和整根線芯)，最后才能絞合成型或加絕緣層或者絞合成漆包裸絞合電線。
5.在高低壓輸電線路中10/2，16/3，25/4至1400/135mm2，將導(dǎo)線線芯中的每一根單線變成各種長短軸比例的各種規(guī)格的橢圓導(dǎo)線根數(shù)或縮徑增加根數(shù)，鋼芯不變，噴涂絕緣漆，變成橢圓增根的漆包線，然后再絞合成整體橢圓的導(dǎo)線線芯。
6.高低壓電纜線0.75?800mm2，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，將圓裸線芯改為橢圓漆包線線芯或在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上變?yōu)樵龈臋E圓漆包線線芯。
7.控制電纜線0.012-120_2，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，將圓裸線芯改為橢圓漆包線線芯。
8.鐵道電力機(jī)車專用特型高效節(jié)能橢圓裸銅絞合接觸網(wǎng)電線及雙橢受電弓和制造方法，將現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的圓裸銅絞合線改為每根單線橢圓和絞合成的整根接觸網(wǎng)線的橢圓；將現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上的圓弓臂改為截面橢圓弓臂；將平滑弓臂改為開有若干個(gè)橢圓槽的雙捕受電弓。
9.通訊電線電纜，有線電視線，航天、航空鍍金，鍍銀電線纜等，將圓裸線芯改為橢圓線線芯和整體整根線芯的橢圓。
10.高頻信號(hào)發(fā)射輸送，接受線纜以及光纜線特殊電線電纜電子、電磁波傳輸電線電纜，將圓裸單線芯改為橢圓漆包線線芯和整根線芯的橢圓。
【文檔編號(hào)】H01B5/02GK103594147SQ201310508731
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】陳勝民 申請(qǐng)人:陳勝民