Por que os cabos de cobre são redondos?

Por que os cabos são feitos apenas de formas redondas? Qual é a vantagem disso? Por que não existem formas triangulares, quadrilaterais ou pentágono de cabos?

Como Jessica Rabbit - porque eles são desenhados dessa maneira.

A produção de arame envolve puxar (puxar) o arame através de matrizes sucessivamente menores (geralmente com recozimento no meio). As matrizes são feitas com mais facilidade com furos redondos (geralmente são feitas de materiais muito duros, como diamante).

Nem todo fio é um fio retangular arredondado e redondo às vezes é usado em indutores e transformadores.

Quando você se afasta das seções transversais circulares, encontra dois problemas significativos:

Primeiro, os cantos exercem mais pressão contra objetos adjacentes e têm maior probabilidade de resultar em danos no isolamento.

Segundo, para uso em alta frequência, o efeito da corrente na pele resultaria em maior impedância em um cabo com a mesma área de seção transversal, mas com cantos. Além disso, a maior quantidade de isolamento necessária para cobrir esse condutor também alteraria a impedância. Embora isso possa ser resolvido, já temos uma grande compreensão do efeito de pele, impedância e efeito de isolamento em altas frequências para condutores redondos, que limitaria os designers a usar configurações alternativas sem uma boa razão (como encaixar mais cobre em uma área menor para eficiência em indutores).

Existem muitas outras considerações - o trefilado já é difícil e extenuante, ter uma seção transversal circular reduz o contato da matriz para uma determinada área de cobre. O isolamento aumentaria devido à circunferência adicional de um triângulo ou quadrado em comparação com um círculo (novamente, para a mesma área de seção transversal de cobre). Ao dobrar ou flexionar os cantos, veria mais tensão, endurecia mais rapidamente e rachava mais facilmente do que o cabo circular.

Ao discutir cabos, fica ainda mais difícil criar outras seções transversais. Imagine pegar 10 condutores para fazer um cabo em um triângulo. Ao dobrar, torcer ou espremer, você verá os fios individuais do cabo saindo do lugar e se deformando para uma forma mais circular. Como você manteria esses fios no lugar para manter a seção transversal do cabo desejada? Você pode usar um único fio, mas será muito mais difícil de gerenciar, muito menos flexível e mais propenso a quebras e danos.

Flexibilidade

Uma seção transversal redonda permite que o fio se flexione em qualquer direção igualmente.

Não estritamente cobre, mas para cabos maiores você obtém núcleos triangulares. Eles tendem a usar alumínio para núcleos maiores como esses.

Na indústria, barras de metal sólido (retangular) (geralmente cobre) são usadas, geralmente para aplicações de alta corrente:

... então, nem sempre redondo.

Do ponto de produção, é facilmente a forma mais simples que se pode seguir, o que eu presumo ser o fator dominante em tudo isso. Também é mecanicamente favorável se você considerar a tensão ao começar a dobrar as coisas. E se você pensar bem, também é a maneira mais eficiente de compactar o máximo de área de seção transversal (portanto, material condutor) em um espaço limitado.

Eles não são apenas redondos. Enfim, os orifícios são redondos porque são mais fáceis de fazer e mais econômicos. Também cabos redondos são mais versáteis em algumas situações gerais, por exemplo, para inseri-los em tubos corrugados (ou não corrugados), para dobrá-los ou curvá-los em pouco espaço, por exemplo. quando é necessário conectá-los às tomadas elétricas do escritório doméstico, etc. Portanto, a seção redonda é geralmente a mais usada para vantagens práticas e econômicas. De qualquer forma, a seção redonda não é o único padrão. Outras formas são usadas. Por exemplo, por último, está espalhando o uso de cabos planos adesivos para sistemas elétricos domésticos ou industriais: basta conectá-los à parede com seus adesivos e você pode aplicar massa e pintar diretamente sobre eles sem o uso de tubos corrugados, sem fixar a parede, sem reboco.

Devido ao efeito da pele, a corrente alternada tende a viajar na superfície do fio. DC através de todo o núcleo. Um fio redondo maximiza a seção transversal por unidade de material utilizado, por isso é o mais econômico em fornecer um determinado medidor ou capacidade. Ele também tem o efeito colateral de fornecer a maior área de superfície na superfície do condutor para uma determinada área de seção transversal do fio geral.

Embora o próprio processo de fabricação de arame seja o motivo de sua forma, as matrizes podem produzi-lo em várias formas, mas a seção transversal circular também é a mais econômica.

Para cabos de baixa tensão (240 V, 440 V), o formato do condutor não é crítico.

Para cabos de alta tensão (3,3kV e acima), o estresse de tensão precisa ser controlado para que o isolamento não se quebre.

O estresse de tensão é mais forte em cantos afiados. Portanto, a maneira mais fácil de controlar isso é fazer tudo circular.