RU2553977C1 - Nanocomposite wire - Google Patents

Nanocomposite wire Download PDF

Info

Publication number
RU2553977C1
RU2553977C1 RU2014113437/07A RU2014113437A RU2553977C1 RU 2553977 C1 RU2553977 C1 RU 2553977C1 RU 2014113437/07 A RU2014113437/07 A RU 2014113437/07A RU 2014113437 A RU2014113437 A RU 2014113437A RU 2553977 C1 RU2553977 C1 RU 2553977C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wire
core
nanocomposite
aluminum
coils
Prior art date
Application number
RU2014113437/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Раджабович Абдиев
Илья Николаевич Мазов
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс")
Некоммерческое партнерство "Инновационно-внедренческий центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс"), Некоммерческое партнерство "Инновационно-внедренческий центр" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс")
Priority to RU2014113437/07A priority Critical patent/RU2553977C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2553977C1 publication Critical patent/RU2553977C1/en

Links

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: at a core (1) made of a steel wire layers of current-conducting wires of two types are wound - aluminium wire (2) and nanocomposite wire (3). The layers of wire (3) are alternated with the layers of wire (2). The layer of wire (3) is wound to the core (1). The wire (3) is formed of a wire stock (wire rod) produced of a nanocomposite material based on aluminium with a nanoparticle filler made as multilayer carbon nanotubes and reinforced in the process of multiple cold drawing of the wire stock up to the preset diameter.
EFFECT: increased capacity, mechanical strength and resistivity to sagging without an increase in its weight.
2 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в многожильных проводах для воздушных линий электропередачи. Уровень техникиThe invention relates to the electric power industry and can be used in stranded wires for overhead power lines. State of the art

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).Known wire containing a supporting core coated with a layer of metallic conductive material of high conductivity. The core is made of a composite material with a synthetic resin matrix modified with carbon nanoclusters of the fulleroid type (fullerenes, and / or nanotubes, and / or astral) [patent RU No. 23 87035]. The core coating is made of a highly conductive metal material (copper, and / or aluminum, or steel, or their alloys with other metals).

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.This does not simultaneously optimize the mechanical and electrical characteristics of the wire, since the mechanical characteristics of the wire are determined by the properties of the supporting core, and the coating is only involved in ensuring the bandwidth of the wire.

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.Known electrical wire made of aluminum alloy (patent RU No. 2422223, IPC B21C 1/00, 2010), which contains the core and the surrounding surface layer of increased micro-continuity, obtained by drawing wire blanks, the strength and conductivity of which is greater than that of the core. The aluminum alloy of which the wire is made contains (in wt.%): Iron 0.5-0.7; silicon 0.2-0.4; cerium, lanthanum, praseodymium in the amount of 6.0-10.0; impurities 0.1-0.3; the rest is aluminum.

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.The disadvantage of this solution is the need to use special materials (expensive rare-earth elements) in the aluminum alloy of which the wire is made, as well as the reduced strength of the inner areas (core) of the wire.

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.Known selected as a prototype "Wire for power lines" according to patent RU No. 2063080. The wire contains a steel core and several conductive coils of aluminum wires. The core is made of non-magnetic nitrogen-containing austenitic steel with low magnetic permeability and increased strength. Aluminum coils are made of wires of various diameters (the largest is the diameter of the wires of the outer coils) and provide high current throughput of the wire.

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.The disadvantage of the prototype is that the mechanical load on the wire is perceived almost exclusively by the steel core, as a result of which the mechanical strength of the wire and its resistance to sagging under long-term exposure to mechanical load are reduced.

Раскрытие существа изобретенияDisclosure of the invention

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.The subject of the invention is a wire for a power line comprising a steel core and aluminum wire strands alternating with aluminum nanowire wire strands filled with multilayer carbon nanotubes reinforced with multiple cold drawing to a predetermined diameter.

Это позволяет повысить механическую прочность и устойчивость к провисанию провода без увеличения его массы и снижения пропускной способности по току.This allows you to increase the mechanical strength and resistance to sagging wires without increasing its mass and reducing current throughput.

Изобретение имеет уточняющее развитие, состоящее в том, что на стальной сердечник намотан повив из нанокомпозитной проволоки. Осуществление изобретения с учетом его развитияThe invention has a clarifying development, consisting in the fact that a coil of nanocomposite wire is wound on a steel core. The implementation of the invention in view of its development

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.The figure illustrates the claimed construction of a wire with a core 1 of steel wire, on which coils of two types of conductive wires are wound - aluminum wire 2 and nanocomposite wire 3. Coils of wire 2 alternate layer by layer with coils of wire 3. A core of coils 1 is wound from coils of wire 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.The wire 3 is formed from a wire billet (wire rod) obtained from a nanocomposite material consisting of a base (aluminum) and a filler in the form of multilayer carbon nanotubes (nanoparticles). The use of an aluminum base provides high conductivity to the material, and a filler of nanoparticles (multilayer carbon nanotubes) provides increased mechanical strength.

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.In the process of multiple cold drawing of a wire billet (i.e. successive cold drawing of wire rod through a series of dies with a decreasing hole diameter), the nanocomposite wire is hardened due to intense plastic deformation, which increases the degree of interaction between the base and the filler.

При изготовлении провода на стальной сердечник чередующимися слоями наматывают повивы из токопроводящих проволок 3 и 2.In the manufacture of wires on a steel core in alternating layers wound coils of conductive wires 3 and 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.The increased mechanical strength of the wire of the claimed design is achieved due to the fact that the mechanical load on the wire is perceived not only by its steel core 1, but also by the meanings of the conductive nanocomposite wire 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.It was experimentally established that layer-by-layer alternation of coils of nanocomposite wire 3 with coils of aluminum wire 2 provides the optimal combination of mechanical strength and resistance to sagging wires with high current throughput.

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.An example of a specific implementation of the inventive wire. The wire, the design of which is shown in the figure, has a core 1 of steel wire with a temporary tensile strength of 1400 MPa and coils of conductive wires 3 and 2, arranged in alternating layers around core 1. In this example, the first layer (closest to core 1) form 6 nanocomposite wires 3, the second layer - 12 aluminum wires 2, the third layer - 18 nanocomposite wires 3. For wires 3, the indicator of temporary tensile strength is 150 MPa.

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.The electrical resistance of the wire to DC at 20 ° C is 0.1179 Ohm / km. The mass of the wire is 756 kg / km. The breaking force for such a wire is 73513 N, which is 53% higher than the corresponding indicator for the steel-aluminum wire of the corresponding mass.

Claims (2)

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.1. A wire for a power line comprising a steel core and coils of aluminum wire, alternating with coils of nanocomposite aluminum-based wire with a filler of multilayer carbon nanotubes, hardened by multiple cold drawing to a predetermined diameter. 2. Провод по п.1, в котором на стальной сердечник намотан повив из нанокомпозитной проволоки. 2. The wire according to claim 1, in which a coil of nanocomposite wire is wound around a steel core.
RU2014113437/07A 2014-04-07 2014-04-07 Nanocomposite wire RU2553977C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014113437/07A RU2553977C1 (en) 2014-04-07 2014-04-07 Nanocomposite wire

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014113437/07A RU2553977C1 (en) 2014-04-07 2014-04-07 Nanocomposite wire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2553977C1 true RU2553977C1 (en) 2015-06-20

Family

ID=53433856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014113437/07A RU2553977C1 (en) 2014-04-07 2014-04-07 Nanocomposite wire

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2553977C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063080C1 (en) * 1994-02-08 1996-06-27 Семен Соломонович Клямкин Conductor for power transmission line
RU99650U1 (en) * 2010-07-26 2010-11-20 Открытое акционерное общество "Кирскабель" UNINSULATED WIRE FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES (OPTIONS)
WO2012037265A3 (en) * 2010-09-17 2012-05-10 3M Innovative Properties Company Fiber-reinforced nanoparticle-loaded thermoset polymer composite wires and cables, and methods
RU130129U1 (en) * 2013-02-05 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Кирскабель" UNINSULATED WIRED MODIFIED FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2063080C1 (en) * 1994-02-08 1996-06-27 Семен Соломонович Клямкин Conductor for power transmission line
RU99650U1 (en) * 2010-07-26 2010-11-20 Открытое акционерное общество "Кирскабель" UNINSULATED WIRE FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES (OPTIONS)
WO2012037265A3 (en) * 2010-09-17 2012-05-10 3M Innovative Properties Company Fiber-reinforced nanoparticle-loaded thermoset polymer composite wires and cables, and methods
RU130129U1 (en) * 2013-02-05 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Кирскабель" UNINSULATED WIRED MODIFIED FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6122061B2 (en) Carbon nanotube composite lead wire
JP6382726B2 (en) Coil conductor wire and coil wire
JP4879373B2 (en) High frequency electric wire and high frequency coil
JP6155253B2 (en) Compound superconducting wire and manufacturing method thereof
US20200283875A1 (en) Aluminum-iron-zirconium alloys
KR20110136472A (en) Aluminum alloy conductor and method of production the same
JP2014032751A (en) Copper aluminum complex wire for motor winding
AT506897B1 (en) METALLIC COMPOSITE WIRE WITH AT LEAST TWO METALLIC LAYERS
EP2897836A2 (en) Hanger wire for contact wires of railway electrical lines
JP6615415B1 (en) Insulated wire stranded conductor, insulated wire, cord and cable
RU2553977C1 (en) Nanocomposite wire
US20140353002A1 (en) Electrically conductive wire and method of its production
US20160133353A1 (en) Multilayer Composite Conductor and Manufacturing Method Thereof
JP2014224290A (en) Aluminum alloy wire having excellent bendability and method for producing the same
RU171205U1 (en) Bearing reinforced cable of the contact network of the railway
CN110808124B (en) Preparation method of super-soft high-conductivity stranded conductor
RU2063080C1 (en) Conductor for power transmission line
JP6461570B2 (en) Transmission line and method for manufacturing transmission line
RU144515U1 (en) ELECTRIC TRANSMISSION WIRE
KR20230096080A (en) Aluminum-Carbon Metal Matrix Composite Magnet Wires
RU119513U1 (en) STEEL WIRE FOR ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINE (OPTIONS)
BE1024114A9 (en) Aluminum conductors
JP2016046090A (en) Coil wire
RU161621U1 (en) ELECTRIC TRANSMISSION WIRE
CN202487197U (en) Novel aluminum clad steel-cored aluminum stranded wire