Нанокомпозитный провод


 


Владельцы патента RU 2553977:

Открытое акционерное общество "Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы" (ОАО "ФСК ЕЭС") (RU)
Некоммерческое партнерство "Инновационно-внедренческий центр" (RU)

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в многожильных проводах для воздушных линий электропередачи. На сердечник (1) из стальной проволоки намотаны повивы из двух типов токопроводящих проволок - алюминиевой проволоки (2) и нанокомпозитной проволоки (3). Повивы проволоки (3) послойно чередуются с повивами проволоки (2). На сердечник (1) намотан повив из проволоки (3). Проволока (3) сформирована из проволочной заготовки (катанки), полученной из нанокомпозитного материала на основе алюминия с наполнителем из наночастиц в виде многослойных углеродных нанотрубок и упрочнена в процессе многократного холодного волочения проволочной заготовки до заданного диаметра. Изобретение обеспечивает повышение пропускной способности, механической прочности и устойчивости к провисанию провода без увеличения его массы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в многожильных проводах для воздушных линий электропередачи. Уровень техники

Известна проволока, содержащая несущий сердечник, покрытый слоем металлического проводникового материала высокой проводимости. Сердечник выполнен из композиционного материала с матрицей из синтетической смолы, модифицированной углеродными нанокластерами фуллероидного типа (фуллерены, и/или нанотрубки, и/или астралены) [патент RU №23 87035]. Покрытие сердечника выполнено из металлического материала высокой проводимости (медь, и/или алюминий, или сталь, или их сплавы с другими металлами).

Это не позволяет одновременно оптимизировать механические и электрические характеристики провода, поскольку механические характеристики провода определяются свойствами несущего сердечника, а покрытие участвует только в обеспечении пропускной способности провода.

Известна электротехническая проволока из алюминиевого сплава (патент RU №2422223, МПК B21C 1/00, 2010 г.), которая содержит сердечник и расположенный вокруг него поверхностный слой повышенной микросплошности, полученный волочением проволочной заготовки, прочность и электропроводность которого больше, чем у сердечника. Алюминиевый сплав, из которого изготовлена проволока, содержит (в вес.%): железо 0,5-0,7; кремний 0,2-0,4; церий, лантан, празеодим в сумме 6,0-10,0; примеси 0,1-0,3; остальное - алюминий.

Недостатком этого решения является необходимость использования в алюминиевом сплаве, из которого изготовлена проволока, специальных материалов (дорогостоящие редкоземельные элементы), а также пониженная прочность внутренних областей (сердечника) провода.

Известен выбранный в качестве прототипа «Провод для линии электропередачи» по патенту RU №2063080. Провод содержит стальной сердечник и нескольких токопроводящих повивов из алюминиевых проволок. Сердечник выполнен из немагнитной азотсодержащей аустенитной стали, обладающей низкой магнитной проницаемостью и повышенной прочностью. Алюминиевые повивы выполнены из проволок различного диаметра (наибольшим является диаметр проволок наружного повива) и обеспечивают высокую пропускную способность провода по току.

Недостаток прототипа состоит в том, что механическая нагрузка на провод воспринимается практически только стальным сердечником, вследствие чего снижаются механическая прочность провода и его стойкость к провисанию при долговременном воздействии механической нагрузки.

Раскрытие существа изобретения

Предметом изобретения является провод для линии электропередачи, содержащий стальной сердечник и повивы из алюминиевой проволоки, чередующиеся с повивами из нанокомпозитной проволоки на основе алюминия с наполнителем из многослойных углеродных нанотрубок, упрочненной многократным холодным волочением до заданного диаметра.

Это позволяет повысить механическую прочность и устойчивость к провисанию провода без увеличения его массы и снижения пропускной способности по току.

Изобретение имеет уточняющее развитие, состоящее в том, что на стальной сердечник намотан повив из нанокомпозитной проволоки. Осуществление изобретения с учетом его развития

Фигура иллюстрирует заявляемую конструкцию провода с сердечником 1 из стальной проволоки, на который намотаны повивы из двух типов токопроводящих проволок - алюминиевой проволоки 2 и нанокомпозитной проволоки 3. Повивы проволоки 2 послойно чередуются с повивами проволоки 3. На сердечник 1 намотан повив из проволоки 3.

Проволоку 3 формируют из проволочной заготовки (проволоки катанки), полученной из нанокомпозитного материала, состоящего из основы (алюминия) и наполнителя в виде многослойных углеродных нанотрубок (наночастиц). Использование алюминиевой основы обеспечивает материалу высокую токопроводность, а наполнителя из наночастиц (многослойных углеродных нанотрубок) - повышенную механическую прочность.

В процессе многократного холодного волочения проволочной заготовки (т.е. последовательного холодного волочения проволоки катанки через ряд фильер с уменьшающимся диаметром отверстия) нанокомпозитная проволока упрочняется, благодаря интенсивной пластической деформации, которая повышает степень взаимодействия между основой и наполнителем.

При изготовлении провода на стальной сердечник чередующимися слоями наматывают повивы из токопроводящих проволок 3 и 2.

Повышенная механическая прочность провода заявляемой конструкции достигается благодаря тому, что механическая нагрузка на провод воспринимается не только его стальным сердечником 1, но и повивами токопроводящей нанокомпозитной проволоки 3.

Экспериментально установлено, что послойное чередование повивов нанокомпозитной проволоки 3 с повивами из алюминиевой проволоки 2 обеспечивает оптимальное сочетание механической прочности и устойчивости к провисанию провода с высокой пропускной способностью по току.

Пример конкретной реализации заявляемого провода. Провод, конструкция которого показана на фигуре, имеет сердечник 1 из стальной проволоки с показателем временной прочности на разрыв 1400 МПа и повивы из токопроводящих проволок 3 и 2, расположенных чередующимися слоями вокруг сердечника 1. В данном примере первый слой (ближайший к сердечнику 1) образуют 6 нанокомпозитных проволок 3, второй слой - 12 алюминиевых проволок 2, третий слой - 18 нанокомпозитных проволок 3. Для проволок 3 показатель временной прочности на разрыв составляет 150 МПа.

Электрическое сопротивление провода постоянному току при 20°C-0,1179 Ом/км. Масса провода - 756 кг/км. Усилие разрыва для такого провода составляет 73513 Н, что на 53% превышает аналогичный показатель для сталеалюминиевого провода соответствующей массы.

1. Провод для линии электропередачи, содержащий стальной сердечник и повивы из алюминиевой проволоки, чередующиеся с повивами из нанокомпозитной проволоки на основе алюминия с наполнителем из многослойных углеродных нанотрубок, упрочненной многократным холодным волочением до заданного диаметра.

2. Провод по п.1, в котором на стальной сердечник намотан повив из нанокомпозитной проволоки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области кабельного производства и может быть использовано при производстве неизолированных проводов с повышенной эластичностью и электропроводностью для использования в качестве проводников дроссельных, междроссельных, междупутных перемычек и электротяговых соединителей рельсовых цепей электрифицированных железных дорог, а также для соединительных элементов в системах электроэнергетики.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технологии изготовления композиционного несущего сердечника проводов воздушных линий электропередачи в магистральных высоковольтных линиях и электрических сетях, предназначенных для длительной эксплуатации при температурах 150-300°С.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям несущих сердечников внешних токоведущих жил проводов для передачи электрической энергии в воздушных магистральных высоковольтных линиях и электрических сетях.

Изобретение относится к области электротехники. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано при изготовлении гибких проводников дроссельных, междроссельных, межпутных перемычек и электротяговых соединителей рельсовых цепей электрифицированных железных дорог при электротяге постоянного и переменного тока.

Изобретение относится к неизолированным (голым) проводам и токопроводящим телам, состоящим из нескольких проволок, скрученных в форме каната. .

Изобретение относится к электротехнике и железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям многопроволочных проводов для воздушных линий, используемых для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта в качестве несущих тросов контактных подвесок.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям неизолированных многопроволочных проводов для воздушных линий, используемых для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта в качестве усиливающих, питающих и отсасывающих линий.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к воздушным линиям элетропередачи. .

Изобретение относится к генератору микропузырьков и устройству генерирования микропузырьков. Одним из аспектов настоящего изобретения является генератор микропузырьков, в котором имеется вихревая камера, отверстие для подачи текучей среды, соединенное с вихревой камерой, при этом отверстие для подачи текучей среды предназначено для подачи текучей среды вдоль линии, касательной к внутренней поверхности вихревой камеры, и выпускную трубу, предназначенную для направления текучей среды в направлении, по существу, перпендикулярном направлению, в котором текучая среда введена.

Светодиод содержит подложку, светоизлучающую структуру, первый электрод, второй электрод. На подложке выполнен электропроводящий, прозрачный для излучаемого света U-образный подвес для светоизлучающей структуры.
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению порошка для нанесения износо- и коррозионно-стойких покрытий с высокой адгезионной и когезионной прочностью методом холодного газодинамического напыления (ХГДН).

Изобретение относится к области селективного каталитического восстановления оксидов азота, а именно к материалу носителя для катализатора, используемого в этом процессе.

Изобретение может быть использовано для наплавки деталей металлургического оборудования, работающих в условиях абразивного износа. Электродное покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: феррохром - 58,0-60,0, ферробор - 14,0-16,0, мрамор - 5,0-7,0, ферросилиций - 3,5-4,5, плавиковый шпат - 3,5-4,5, ферромарганец - 1,5-3,5, графит - 5,5-6,5, поташ - 0,5-1,5 и нанопорошок карбонитрида титана - 1,5-3,0.

Изобретение относится к области военной робототехники и может быть использовано для пропорционального увеличения усилий при движениях военнослужащего, выполняющего боевую задачу, а также в повседневной жизни для перемещения грузов.

Изобретение относится к мезопористому композитному материалу "углерод на оксиде алюминия" C/Al2O3 для использования в качестве сорбента или носителя для катализатора.

Изобретение относится к солнечным элементам и может использоваться в качестве преобразователя солнечной энергии в электрическую энергию в энергетике и в портативной электронике.
Изобретение относится к области зондовой микроскопии. Сущность способа исследования нано- и микрообъектов методом зондовой микроскопии состоит в том, что объект помещают на пористую подложку, фиксируют на поверхности подложки и сканируют зафиксированный объект методом зондовой микроскопии.

Изобретение относится к области магнитофотоники. Способ усиления магнитооптического эффекта Керра путем формирования магнитного фотонного кристалла с периодически структурированной поверхностью магнетика, при котором морфология поверхности магнитного фотонного кристалла определяется уровнем среза плотнейшей гранецентрированной кубической упаковки микросфер в плоскости <111> в пределах слоя коллоидного кристалла.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к дерматологии и микологии, и может быть использована в лечении кожи и ее придатков. Фармацевтическая композиция наружного применения содержит наночастицы для лазерной термотерапии инфекционных поражений кожи и ее придатков. Наночастицы характеризуются, по меньшей мере, одним локализованным поверхностным плазмонным резонансом в диапазоне длин волн от 400 до 1100 нм. Наночастицы диспергированы в физиологически приемлемом носителе, характеризующемся отсутствием поглощения или слабым поглощением и/или слабым рассеянием светового излучения в указанном диапазоне длин волн и обладающем биоцидными свойствами. Фармацевтическую композицию наносят на пораженную область и облучают лазерным излучением с длиной волны, близкой к длине волны локализованного поверхностного плазмонного резонанса наночастиц, содержащихся в композиции, или равной ей. Облучение продолжают до достижения желаемой температуры разогрева указанной области. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности лечения, уменьшение риска возникновения побочных эффектов, снижение числа рецидивов за счет использования фармацевтической композиции, способной поглощать энергию светового излучения и трансформировать ее в тепловую энергию с достижением определенной температуры при лазерном облучении на определенной длине волны при меньшей интенсивности лазерного излучения и обладающей биоцидными свойствами. 3 н. и 60 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 4 пр.
Наверх