¿Por qué son redondos los cables de cobre?

¿Por qué los cables solo están hechos de formas redondas? ¿Cuál es la ventaja de esto? ¿Por qué no hay formas de cables triangulares, cuadriláteros o pentágonos?

Como Jessica Rabbit, porque están dibujados de esa manera.

La producción de alambre implica tirar (estirar) el cable a través de troqueles sucesivamente más pequeños (a menudo con recocido en el medio). Los troqueles se hacen más fácilmente con orificios redondos (generalmente están hechos de materiales muy duros como el diamante).

No todos los cables son redondos, a veces se usa alambre rectangular redondeado en inductores y transformadores.

Cuando te alejas de las secciones transversales circulares, te encuentras con dos problemas importantes:

Primero, las esquinas ejercerían más presión contra objetos adyacentes y es más probable que provoquen daños en el aislamiento.

En segundo lugar, para el uso de alta frecuencia, el efecto de corriente de la piel daría como resultado una mayor impedancia en un cable con la misma área de sección transversal pero con esquinas. Además, la mayor cantidad de aislamiento requerido para cubrir ese conductor también cambiaría la impedancia. Si bien esto podría tratarse, ya tenemos una gran comprensión del efecto de la piel, la impedancia y el efecto de aislamiento a altas frecuencias para conductores redondos, lo que limitaría a los diseñadores usar configuraciones alternativas sin una buena razón (como colocar más cobre en un área más pequeña para la eficiencia en inductores).

Hay muchas otras consideraciones: el trefilado ya es difícil y extenuante, tener una sección transversal circular reduce el contacto de la matriz para un área determinada de cobre. El aislamiento aumentaría debido a la circunferencia adicional de un triángulo o cuadrado en comparación con un círculo (nuevamente, para la misma área de sección transversal de cobre). Al doblar o flexionar las esquinas, se vería más tensión, se endurecería más rápidamente y se agrietaría más fácilmente que el cable circular.

Cuando se discuten los cables, se hace aún más difícil hacer otras secciones transversales. Imagina tomar 10 conductores para hacer un cable en un triángulo. Cuando se dobla, se retuerce o se aprieta, los cables individuales del cable se mueven fuera de su lugar y se deforman a una forma más circular. ¿Cómo mantendría esos cables en su lugar para mantener la sección transversal del cable deseada? Podría ir a un solo cable, pero luego será mucho más difícil de manejar, mucho menos flexible y más propenso a romperse y dañarse.

Flexibilidad

Una sección transversal redonda permite que el cable se flexione en cualquier dirección por igual.

No es estrictamente de cobre, pero para cables más grandes se obtienen núcleos triangulares. Tienden a usar aluminio para núcleos más grandes como estos.

En la industria, se utilizan barras de bus de metal sólido (retangular) (generalmente cobre), generalmente para aplicaciones de alta corriente:

... entonces, no siempre es redondo.

Desde un punto de producción, es fácilmente la forma más simple que uno puede adoptar, lo que presumiría es el factor dominante en todo esto. También es mecánicamente favorable si considera la tensión cuando comienza a doblar cosas. Y si lo piensa, también es la forma más eficiente de empaquetar tanta área de sección transversal (por lo tanto, material conductor) en un espacio limitado.

No son solo redondos. De todos modos, los agujeros son redondos porque son más fáciles de hacer y los más económicos. Además, los cables redondos son más versátiles en algunas situaciones generales, por ejemplo, para insertarlos en tubos corrugados (o no corrugados), para doblarlos o curvarlos en poco espacio, por ejemplo. cuándo es necesario conectarlos a tomas de corriente estándar de la oficina doméstica, etc. Por lo tanto, la sección redonda es en general la más utilizada para obtener ventajas prácticas y económicas. De todos modos, la sección redonda no es el único estándar. Se utilizan otras formas. Por ejemplo, por último, se está extendiendo el uso de cables planos abrasivos a los sistemas eléctricos domésticos o industriales: simplemente se fijan a la pared con su adhesivo y se puede poner masilla y pintar directamente sobre ellos sin el uso de tubos corrugados, sin tocar la pared, sin enlucido.

Debido al efecto de la piel, la corriente alterna tiende a viajar en la superficie del cable. DC a través de todo el núcleo. Un cable redondo maximiza la sección transversal por unidad de material utilizado, por lo que es el más rentable para proporcionar un calibre o capacidad dada. También tiene el efecto secundario de proporcionar la mayor área de superficie en la superficie del conductor para un área de sección transversal dada del cable general.

Si bien el proceso de troquel de fabricación de alambre en sí mismo es en gran parte la razón de su forma, los troqueles podrían hacerlo en una variedad de formas, pero la sección transversal circular también es la más rentable.

Para cables de baja tensión (240 V, 440 V) la forma del conductor no es crítica.

Para cables de alto voltaje (3.3kV y superiores), la tensión de voltaje necesita ser controlada para que el aislamiento no se rompa.

La tensión de tensión es más fuerte en las esquinas agudas. Entonces, la forma más fácil de controlar esto es hacer que todo sea redondo.