¿Por qué es necesario aislar el cable magnético?

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¿De qué se trata tener múltiples bobinas que permiten el campo magnético? ¿Por qué no puedo simplemente tener un cable grande o un cable roscado en un motor? Lo siento, es una especie de pregunta de bebé, pero no pude encontrar la respuesta.

— Isaac
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inductancia depende del número de vueltas y la permeabilidad magnética del núcleo

— Indraneel

MMF es

, donde

es actual y

es el número de vueltas. En un conductor trenzado, cada cadena lleva la misma fracción de la corriente total.

N I

$NI$

I

$I$

N

$N$

— Chu

La "ley" fundamental aquí es: "Un solo giro produce un campo magnético proporcional a la corriente en él" || Los campos de turnos se suman. Si una vuelta que transporta corriente I produce el campo F, entonces N vueltas producen (simplistamente) N x F. Usted PUEDE tener "una vuelta grande" y es "UNA" vuelta. La aplicación de la "ley fundamental" anterior muestra que un giro grande, mediano, pequeño o muy pequeño que lleva corriente I tiene el mismo efecto. Los cables se hacen más grandes o más pequeños por otras razones. Por ejemplo, los cables grandes tienen menor resistencia. Los cables pequeños permiten más vueltas en un espacio dado.

— Russell McMahon

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Es cierto que es solo el volumen y la potencia alimentada al devanado lo que importa para el campo magnético, en electroimanes y motores. Por lo tanto, podría tener un solo giro sinuoso.

Desafortunadamente, una sola vuelta requeriría (generalmente) una corriente muy alta y un voltaje muy bajo. Esto es cierto en las escalas en las que tendemos a trabajar, y los valores que las constantes físicas tienen.

Los electroimanes prácticos utilizan un truco relativamente barato para aumentar el voltaje y disminuir la corriente, dividiendo el cable corto y grueso de una sola vuelta en un cable largo y delgado, enrollado varias veces. Como cada giro tiene un voltaje diferente, deben aislarse entre sí.

Una gran ventaja del cable delgado en el devanado es que los cables de conexión pueden tener un grosor razonable y aún así una resistencia mucho menor que el devanado de trabajo.

Una desventaja de este truco es que el cable circular no llena el 100% del área disponible, y el aislamiento también consume algo de espacio, por lo que perdemos algo de área de cobre en comparación con una sola vuelta. Sin embargo, el truco es tan barato y útil que esta ineficiencia en el área es un pequeño precio a pagar por los beneficios, para casi todas las aplicaciones (en algunas máquinas muy grandes, se usa alambre o barra de sección transversal cuadrada para bobinados para mejorar la densidad de empaque) .

— Neil_UK
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Hay otra ventaja del cable de bobina cuadrada junto a un área de cobre más grande (por lo tanto, menor resistencia). A altas frecuencias, la corriente tiende a fluir en la superficie de un cable (que se conoce como el efecto de la piel), y en comparación con un cable redondo del mismo tamaño, el cable cuadrado es mucho mejor.

— Huisman

El aislamiento no solo es necesario para evitar que cada turno se acorte. A altos voltajes, el aislamiento también se utiliza para separar las vueltas lo suficiente como para evitar una avería.

— Huisman

En este video EEVblog se puede ver un ejemplo del uso de barras en lugar de cables . IIRC el componente en el video es un inductor.

— Alex Hajnal

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Mi primera reacción al leer su respuesta fue estar en desacuerdo, ya que la ley de Ampère tiene en cuenta el número de vueltas, pero ahora veo lo que hizo allí. La ley de Ampère también tiene en cuenta la corriente, ¿no? La tuya es una forma inteligente de explicarlo. Recordaré esta inteligencia. Si hubiera estado respondiendo, habría comenzado a explicar en términos de la ley de Faraday, que, de hecho, lo hiciste implícitamente, pero de una manera que no nombró a Faraday y, por lo tanto, no era confuso a nivel de OP. Bien hecho.

— thb

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@thb gracias. Cuando comparo números de vueltas, generalmente en transformadores, otra forma de decirlo es primero asumir dos devanados idénticos, cada uno exactamente bajo las mismas condiciones de campo de potencia de corriente de voltaje, luego conectarlos en serie, luego conectarlos en paralelo. Todo lo que cambia es la impedancia, la escala de voltaje / corriente, pero el volumen, el campo, la disipación de potencia y el costo siguen siendo los mismos. De todos modos, al primer pedido, la ruptura de la SRF y la tensión podría cambiar un poco.

— Neil_UK

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¿Por qué no puedo simplemente tener un cable grande o un cable roscado en un motor?

No hay problema con esto: compruebe el rotor en la mayoría de los motores de inducción:

No hay aislamiento en la jaula de aluminio (ardilla) y es, en efecto, una vuelta corta.

¿De qué se trata tener múltiples bobinas que permiten el campo magnético?

Un campo magnético es producido por los giros actuales Y para que pueda cambiar los giros por corriente y viceversa. Sin embargo, si está interesado en hacer un inductor con características particulares, entonces debe diseñarlo utilizando múltiples giros para optimizar la inductancia para el circuito previsto, dado que habrá limitaciones en la disponibilidad de materiales de núcleo magnético.

— Andy alias
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La razón por la que necesita que esté aislada es para asegurarse de que la corriente rodea cada lazo cuando lo enrolla. Si no fuera así, podría ir "directamente". De hecho, puede tener un cable grande, pero necesitaría más corriente para producir los mismos resultados.

Eso es lo que realmente da el número de vueltas N en todas las fórmulas de campo magnético. En realidad, le permite tener múltiplos de la corriente en un espacio dado.

— Juan
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Puedes hacerlo con un solo bucle y he visto esto hecho. Sin embargo, los cables son enormes y deben fabricarse de manera especial. Por ejemplo, el alambre (más: barra colectora) se extruye como una sección transversal de cuña, y luego se enrolla en una hélice para producir una sección transversal rectangular.

Pero la corriente será masiva. Si su entrada no se presta para entregar ese tipo de corriente, no funcionará.

La fuerza magnética es amperios x el número de vueltas. Debe calibrar cuidadosamente la cantidad de vueltas y el tamaño del cable para que coincida con la capacidad de su circuito para conducirlo. Hacerlo en un turno requeriría una cantidad de esfuerzo bastante extrema para obtener el voltaje muy bajo y los amperios muy altos.

— Harper - Restablece a Monica
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