Die effiziente Vor-Ort-Verbindung von Stromkabelleitern ist entscheidend für den sicheren Betrieb des Stromnetzes. Traditionelle Thermitschweißmethoden bergen erhebliche Sicherheitsrisiken, darunter offene Flammen und Dämpfe. Induktives Heizen hingegen steht bei der Anwendung auf Kabelleiter vor Herausforderungen wie starker magnetischer Feldstreuung, geringer Heizeffizienz und hohem Risiko, benachbarte Isolationsschichten zu beschädigen. In diesem Papier wird ein neuartiges magnetisches Flusskontrollsystem vorgeschlagen, das auf keramischen Materialien mit gradienter Permeabilität basiert, um diese Probleme anzugehen. Der Kern dieses Systems ist die synergistische Nutzung einer keramischen Form mit gradienter Permeabilität und einer hochpermeablen Abschirmschale. Ein 2D-achsymmetrisches Multifluids-Kopplungsmodell wurde erstellt, um die Leistung des optimierten Systems mit einem herkömmlichen Fall und einzelnen Steuerkomponenten zu vergleichen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass das optimierte System die magnetische Flussdichte an der Schweißnaht auf das 3,7-fache der herkömmlichen Anordnung (0,263 T) erhöht. Folglich wird die Schweißnaht des 240 mm² Kupferleiters innerhalb von 7,78 s schnell auf den Schmelzpunkt von Kupfer (1083 °C) erhitzt. Aufgrund der hohen Erwärmungsrate betragen die Temperaturen der inneren Abschirm- und Isolationsschichten nach Abschluss des Schweißprozesses nur 48,8 °C bzw. 24,3 °C, und das weit unterhalb der Sicherheitsgrenzen der Materialien. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die vorgeschlagene Strategie zur magnetischen Flusskontrolle eine schnelle und präzise Erwärmung erreicht und eine theoretische Basis für die Entwicklung von Hochleistungsgeräten zur Herstellung von Kabelverbindungen vor Ort bietet.
Zhao et al. (Sat,) haben diese Frage untersucht.