Perché i cavi di rame sono rotondi?

Perché i cavi sono fatti solo di forme rotonde? Qual è il vantaggio di esso? Perché non ci sono forme triangolari o quadrilaterali o pentagonali di cavi?

Come Jessica Rabbit, perché sono disegnati in quel modo.

La produzione del filo comporta il tiro (trafilatura) del filo attraverso stampi successivamente più piccoli (spesso con ricottura in mezzo). Le matrici sono realizzate più facilmente con fori rotondi (in genere sono realizzate con materiali molto duri come il diamante).

Non tutti i fili sono rotondi - il filo rettangolare arrotondato viene talvolta utilizzato negli induttori e nei trasformatori.

Quando ti allontani dalle sezioni circolari, ti imbatti in due problemi significativi:

Innanzitutto, gli angoli eserciterebbero una maggiore pressione contro le cose adiacenti e avrebbero maggiori probabilità di provocare danni all'isolamento.

In secondo luogo, per un uso ad alta frequenza l'effetto della corrente cutanea comporterebbe una maggiore impedenza in un cavo con la stessa area della sezione trasversale ma con angoli. Inoltre, la maggiore quantità di isolamento richiesta per coprire quel conduttore cambierebbe anche l'impedenza. Sebbene ciò possa essere risolto, abbiamo già una grande comprensione dell'effetto pelle, dell'impedenza e dell'effetto di isolamento ad alte frequenze per i conduttori rotondi che sarebbe limitante per i progettisti utilizzare configurazioni alternative senza una buona ragione (come ad esempio installare più rame in un'area più piccola per l'efficienza degli induttori).

Ci sono molte altre considerazioni: la trafilatura è già difficile e faticosa, avendo una sezione trasversale circolare riduce il contatto dello stampo per una data area di rame. L'isolamento aumenterebbe a causa della circonferenza aggiuntiva di un triangolo o quadrato rispetto a un cerchio (di nuovo, per la stessa area della sezione trasversale del rame). Quando si piegano o si flettono gli angoli vedrebbero più stress, si indurirebbero più rapidamente e si spezzerebbero più facilmente del cavo circolare.

Quando si discute di cavi, diventa ancora più difficile creare altre sezioni trasversali. Immagina di prendere 10 conduttori per realizzare un cavo in un triangolo. Quando piegato, attorcigliato o schiacciato, troverai i singoli fili nel cavo che si spostano dal loro posto e si deformano in una forma più circolare. Come manterresti quei fili in posizione per mantenere la sezione trasversale desiderata? Potresti passare a un singolo filo, ma sarà molto più difficile da gestire, molto meno flessibile e più soggetto a rotture e danni.

Flessibilità

Una sezione trasversale rotonda consente al filo di flettersi in qualsiasi direzione allo stesso modo.

Non rigorosamente in rame ma per cavi più grandi si ottengono nuclei triangolari. Tendono ad usare l'alluminio per nuclei più grandi come questi.

Nell'industria, vengono utilizzate barre buss metalliche solide (retangolari) (generalmente rame), generalmente per applicazioni ad alta corrente:

... quindi, non sempre rotondo.

Da un punto di produzione è facilmente la forma più semplice che si possa desiderare, che presumo sia il fattore dominante in tutto questo. È anche meccanicamente favorevole se si considera la tensione quando si inizia a piegare le cose. E se ci pensate, è anche il modo più efficiente per imballare tutta l'area della sezione trasversale (quindi il materiale conduttivo) in uno spazio limitato.

Non sono solo rotondi. Comunque i fori sono rotondi perché sono più facili da realizzare e più economici. Anche i cavi tondi sono più versatili in alcune situazioni generali, ad esempio per inserirli in tubi corrugati (o non corrugati), per piegarli o curvarli in poco spazio, ad esempio. quando è necessario per collegarli alle prese elettriche domestiche, ecc. Quindi la sezione rotonda è in genere la più utilizzata per vantaggi pratici ed economici. Comunque la sezione rotonda non è l'unico standard. Vengono utilizzate altre forme. Ad esempio, infine, si sta diffondendo l'uso di cavi piatti adesivi su sistemi elettrici domestici o industriali: basta collegarli al muro con il loro adesivo e si può stucco e dipingere direttamente su di essi senza l'uso di tubi corrugati, senza brocciare il muro, senza intonaco.

A causa dell'effetto pelle, la corrente alternata tende a spostarsi sulla superficie del filo. DC attraverso l'intero core. Un filo tondo massimizza la sezione trasversale per unità di materiale utilizzato, quindi è il più economico nel fornire un determinato calibro o capacità. Ha anche l'effetto collaterale di fornire la maggior parte della superficie sulla superficie del conduttore per una data area della sezione trasversale del filo complessivo.

Mentre il processo di stampaggio del filo stesso è in gran parte la ragione della sua forma, gli stampi potrebbero farlo in una varietà di forme, ma la sezione circolare è anche la più conveniente.

Per i cavi a bassa tensione (240 V, 440 V) la forma del conduttore non è critica.

Per i cavi ad alta tensione (3,3 kV e oltre), è necessario controllare lo stress di tensione in modo che l'isolamento non si rompa.

Lo stress di tensione è più forte negli angoli acuti. Quindi il modo più semplice per controllarlo è di girare tutto intorno.