Dlaczego kable miedziane są okrągłe?

Dlaczego kable są tylko okrągłe? Jaka jest z tego zaleta? Dlaczego nie ma kabli w kształcie trójkąta, czworoboku lub pięciokąta?

Jak Jessica Rabbit - ponieważ są tak rysowane.

Produkcja drutu polega na ciągnięciu (ciągnięciu) drutu przez kolejne mniejsze matryce (często z wyżarzaniem pomiędzy nimi). Matryce najłatwiej wykonuje się za pomocą okrągłych otworów (zazwyczaj są one wykonane z bardzo twardych materiałów, takich jak diament).

Nie każdy drut jest zaokrąglony, prostokątny drut jest czasem stosowany w cewkach indukcyjnych i transformatorach.

Kiedy odsuniesz się od okrągłych przekrojów, napotkasz dwa istotne problemy:

Po pierwsze, rogi wywierają większy nacisk na sąsiednie przedmioty i są bardziej narażone na uszkodzenie izolacji.

Po drugie, w przypadku zastosowania wysokich częstotliwości efekt prądu naskórkowego skutkowałby wyższą impedancją w kablu o tym samym polu przekroju poprzecznego, ale z narożami. Ponadto, większa ilość izolacji wymagana do pokrycia tego przewodnika również zmieniłaby impedancję. Chociaż można sobie z tym poradzić, już teraz doskonale rozumiemy efekt naskórkowy, impedancję i efekt izolacyjny przy wysokich częstotliwościach dla okrągłych przewodów, co byłoby ograniczeniem dla projektantów w stosowaniu alternatywnych konfiguracji bez uzasadnionego powodu (takich jak dopasowanie większej ilości miedzi na mniejszym obszarze w celu zwiększenia wydajności cewek indukcyjnych).

Istnieje wiele innych kwestii - ciągnienie drutu jest już trudne i uciążliwe, ponieważ okrągły przekrój zmniejsza kontakt matrycy dla danego obszaru miedzi. Izolacja zwiększyłaby się z powodu dodatkowego obwodu trójkąta lub kwadratu w porównaniu do koła (ponownie, dla tego samego pola przekroju miedzi). Podczas zginania lub wyginania narożniki dostrzegają większe naprężenia, twardnieją szybciej i pękają łatwiej niż okrągły kabel.

Podczas omawiania kabli jeszcze trudniej jest wykonać inne przekroje. Wyobraź sobie, że bierzesz 10 przewodów, aby utworzyć kabel w trójkącie. Po zgięciu, skręceniu lub ściśnięciu poszczególne przewody w kablu przemieszczają się z miejsca i odkształcają się do bardziej okrągłego kształtu. Jak utrzymasz te przewody na miejscu, aby zachować pożądany przekrój kabla? Możesz przejść do jednego drutu, ale wtedy będzie znacznie trudniej zarządzać, o wiele mniej elastyczny i bardziej podatny na zerwanie i uszkodzenie.

Elastyczność

Okrągły przekrój pozwala drutowi zginać się równo w dowolnym kierunku.

Nie tylko miedziany, ale w przypadku większych kabli otrzymujesz trójkątne rdzenie. Zwykle używają aluminium do takich większych rdzeni.

W przemyśle stosuje się szyny zbiorcze z litego metalu (zwykle miedzi), zwykle do zastosowań wysokoprądowych:

... więc nie zawsze okrągły.

Z punktu widzenia produkcji jest to najprostszy możliwy kształt, który, jak przypuszczam, jest dominującym czynnikiem w tym wszystkim. Jest to również korzystne mechanicznie, jeśli weźmiesz pod uwagę obciążenie, gdy zaczynasz zginać rzeczy. A jeśli się nad tym zastanowić, jest to również najbardziej efektywny sposób na spakowanie tak dużej powierzchni przekroju (stąd materiał przewodzący) w ograniczonej przestrzeni.

Są nie tylko okrągłe. W każdym razie matryce są okrągłe, ponieważ są łatwiejsze do wykonania i najbardziej ekonomiczne. Również okrągłe kable są bardziej uniwersalne w niektórych ogólnych sytuacjach, na przykład w celu włożenia ich do rur falistych (lub nie falistych), aby zgiąć je lub zakrzywić w małej przestrzeni, na przykład. kiedy jest to potrzebne, aby połączyć je ze standardowymi gniazdkami elektrycznymi w biurze domowym itp. Tak więc okrągły przekrój jest najczęściej najczęściej stosowany w celu uzyskania korzyści praktycznych i ekonomicznych. W każdym razie okrągły odcinek nie jest jedynym standardem. Używane są inne kształty. Na przykład rozpowszechnia się stosowanie płaskich kabli samoprzylepnych w domowych lub przemysłowych systemach elektrycznych: wystarczy przymocować je do ściany za pomocą ich kleju i można na nich nakładać i malować bezpośrednio bez użycia rur falistych, bez przeciągania ściany, bez tynkowanie.

Z powodu efektu naskórka prąd przemienny ma tendencję do przemieszczania się po powierzchni drutu. DC przez cały rdzeń. Okrągły drut maksymalizuje przekrój na jednostkę użytego materiału, więc jest najbardziej opłacalny w zapewnianiu danego miernika lub pojemności. Ma również efekt uboczny polegający na zapewnieniu największej powierzchni na powierzchni przewodnika dla danego pola przekroju całego drutu.

Chociaż sam proces matryc do wytwarzania drutu jest w dużej mierze przyczyną jego kształtu, matryce mogą mieć różne kształty, ale okrągły przekrój jest również najbardziej opłacalny.

W przypadku kabli niskiego napięcia (240 V, 440 V) kształt przewodu nie jest krytyczny.

W przypadku kabli wysokiego napięcia (3,3 kV i więcej) należy kontrolować naprężenie napięciowe, aby izolacja nie uległa zniszczeniu.

Napięcie napięciowe jest najsilniejsze w ostrych narożnikach. Najłatwiejszym sposobem na kontrolowanie tego jest zrobienie wszystkiego.