¿Por qué los cables de cobre son redondos?

¿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?

Usamos alambre cuadrado de 1 mm para el diseño del filtro de microondas
En aplicaciones de alta potencia, se usa cobre cuadrado porque se puede atornillar.
Haga una búsqueda en Internet de barras colectoras de cobre, vienen en todas las formas y tamaños.
No todos los cables son redondos. Es solo que los cables redondos son más baratos y más resistentes al estrés (realmente nos gusta usar curvas donde el estrés es un problema, distribuye la carga de manera uniforme, a diferencia de las esquinas afiladas). ¿Por qué los cables redondos son más baratos? Debido a que los cables se estiran y las matrices redondas son más resistentes a la tensión y distribuyen el cable de manera más uniforme. Y para la corriente alterna, el flujo no atraviesa todo el cable, sino solo la piel: un cable redondo es más eficiente; Sin embargo, esto solo se vuelve importante para cables grandes (diámetro> ~ 20 mm para corriente de 60 Hz) o altas frecuencias.
Vaya, estoy impresionado. No sabía mucho sobre las formas de los cables hasta ahora. Las formas se explican muy bien a continuación en los comentarios y respuestas. Definitivamente +1.
Porque la forma no importa en la mayoría de las aplicaciones, y los alambres redondos son los más baratos. Donde la forma importa, puede obtener cables con la forma que desee, a un costo adicional.
Es una pregunta interesante. En teoría, a frecuencias más altas, toda la corriente se transporta en la capa más externa del cable, y los cables redondos tienen la circunferencia más pequeña para su área de sección transversal. Entonces uno se pregunta si otra forma transportaría más corriente a frecuencias más altas.
@Luaan, una sección transversal redonda tiene menos piel que cualquier otra sección transversal. La forma redonda es la forma menos deseable cuando el efecto piel es una preocupación, pero su fabricación cuesta mucho menos que cualquier otra forma. Busque en Google "cable litz" si quiere saber qué usan cuando el efecto piel se convierte en un gran problema.
Espere unos años y los fabricantes de parlantes venderán parlantes que suenan un 800% mejor porque usan cables triangulares.
Tenga en cuenta que un "alambre" es un solo conductor, mientras que un "cable" son dos o más alambres aislados envueltos en una cubierta.
Gracias por la corrección de terminología Word Boy Estábamos bien metidos en esta discusión antes de que lo aclararas. Me gustaría que hubiera una edición preliminar de las preguntas enviadas para evitar este tipo de proliferación de información errónea.
Si fueran rectangulares, necesitaríamos perforar un agujero rectangular para THT.

Respuestas (9)

Como Jessica Rabbit, porque están dibujados de esa manera.

La producción de alambre implica tirar (estirar) el alambre a través de troqueles cada vez más pequeños (a menudo con recocido en el medio). Los troqueles se fabrican más fácilmente con orificios redondos (por lo general, están hechos de materiales muy duros, como el diamante).

No todos los cables son redondos: a veces se usan cables rectangulares redondeados en inductores y transformadores.

Ocasionalmente hexagonal: al menos una unidad de control de altavoz mfgr enrolla bobinas de voz de cobre hexagonal para obtener una impedancia ligeramente más baja en un espacio estrecho. morelhifi.com/technology Algunos devanados de transformadores de alta corriente son cintas de cobre planas.
Y, por supuesto, existen soluciones de cintas de cobre delgadas (extremadamente rectangulares) como las que se usan para cables de altavoces planos.
Si desea ver la variedad de lo que se puede hacer, o incluso probarlo usted mismo, los proveedores de joyería venden varias aleaciones dibujadas en varias formas, así como placas reales con varias aperturas. Por supuesto, dibujar cualquier cantidad útil de alambre a mano envejecería rápidamente.
Quiero votar negativo por el juego de palabras... pero +1
Dudo que los troqueles de trefilado estén hechos de diamante, generalmente solo se usan para moler. La dureza del dado realmente no importa tanto como su fuerza; no quieres desgastar nada. Para el alambre de cobre, es casi seguro que sea acero para herramientas.
@NickT Para la producción seria de cobre, parecen usar carburo de tungsteno o PCD (diamante policristalino). Eso fue lo que me dijeron la última vez que visité una fábrica de alambre. Aparentemente, el diamante monocristalino se usa para alambres muy pequeños. Unos pocos kg de cobre pueden acabar siendo muchos km de cable.

Cuando se aleja de las secciones transversales circulares, se encuentra con dos problemas importantes:

En primer lugar, las esquinas ejercerían más presión contra las cosas adyacentes y es más probable que dañen el aislamiento.

En segundo lugar, para el uso de alta frecuencia, el efecto de la 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 requerida para cubrir ese conductor también cambiaría la impedancia. Si bien esto podría solucionarse, ya tenemos una gran comprensión del efecto de piel, la impedancia y el efecto de aislamiento a altas frecuencias para conductores redondos que limitaría a los diseñadores el uso de configuraciones alternativas sin una buena razón (como instalar más cobre). en un área más pequeña para la eficiencia en los 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, verían más tensión, se endurecerían más rápidamente y se agrietarían más fácilmente que el cable circular.

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

Ya que habló sobre el efecto de la piel, relacionaría esto con el área de la sección transversal, que determina la resistencia (e ignorando el aislamiento, la ampacidad), y usaría la información de que un círculo es la forma del perímetro más pequeño para un área determinada .
Si bien un cable hecho de hilos circulares tendrá vacíos que no agregan fuerza o capacidad de conducción de corriente directamente, los vacíos dentro del cable le permiten cambiar de forma cuando se dobla, dando a los hilos en el interior de la curva un lugar donde ir.
Me pregunto si enrollar alambre en carretes se ve afectado de la misma manera que las latas en el supermercado por la razón por la cual las latas son redondas.
@Rob Circular es simplemente más barato y más conveniente. Las latas cuadradas significan alineación extra (costos) en máquinas para cerrar extremos para ahorro de espacio limitado. La carne en lata y las sardinas se venden en prismas rectangulares redondeados para ahorrar espacio de envío, por desgracia, no se pueden usar todos los abrelatas estándar para abrir las latas (afortunadamente, a menudo tienen sus propios medios de apertura).
Adam y @supercat, la alternativa a los cables multiconductores redondos suele ser plano, donde la alineación de los cables se fija durante la fabricación. Esto da mucha mejor flexibilidad en un eje y mucho peor en el otro, a menudo un compromiso aceptable. Sería raro encontrar otros perfiles de cable ya que los beneficios serían pocos y difíciles de justificar. Para paquetes sueltos, se introducen en conductos flexibles o se colocan en escaleras de cables.

Flexibilidad

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

Bueno... supongo que no es una explicación. De lo contrario, habría alambres planos dentro de los cables planos.
@EugeneSh. ¿Qué? No veo cómo se relacionan los cables planos.
No es necesario que los cables planos (cinta) se flexionen en todas las direcciones. Sin embargo, están compuestos de alambres redondos.
@EugeneSh. Los alambres dentro de los cables planos están trenzados y deben poder flexionarse para poder enrollarse entre sí.
También hay cables planos con alambres planos, PCB flexibles.
@Uwe y Eugene Sh. Por favor, lea más allá de la primera palabra. Ambos han dado ejemplos de cosas que se flexionan en un eje, mientras que esta respuesta dice claramente "cualquier dirección".
@Samuel, su respuesta es completamente válida, pero las dos personas a las que se dirige señalan que no todos los cables redondos se usan en lugares donde deben flexionarse en todas las direcciones. Por supuesto, esto no invalida su punto; no es como dijiste: "Los cables que no necesitan doblarse en todas las direcciones no son redondos".
@Comodín Claro. Realmente hay dos opciones para una respuesta aquí. Puedo hacer una lista de las posibles soluciones (que creo que SE menosprecia), o puedo agregar lo que creo que es la mejor respuesta de las posibilidades, lo cual he hecho. Hay muchas razones por las que los cables son redondos, como lo demuestran las respuestas aquí, pero solo estoy enumerando una. Un punto secundario es que debido a que la flexibilidad en cualquier dirección es tan deseable, los cables redondos son más baratos por lo comunes que son, por lo que aparecen en muchas situaciones donde la razón inicial de su redondez no suma (o resta) su utilidad.

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

ingrese la descripción de la imagen aquí

También obtienes cables de cobre como ese. EG gulfcable.com/scripts/gulf_htmlshow.php?sID=32
@PeterGreen, el cable que publicó los núcleos consta de varios cables redondos pequeños unidos. ¿Los núcleos representados aquí parecen sólidos?
@Tschallacka Sí, los cables de aluminio a veces vienen con un conductor sólido (no trenzado).

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

ingrese la descripción de la imagen aquí

...entonces, no siempre redondo.

Un buen ejemplo es también un relé de corriente media simple: tech-faq.com/wp-content/uploads/Relay.jpg
Yo no llamaría a una barra plana de metal un "alambre"
@Bohemian, los alambres planos de dimensiones muy pequeñas se encuentran en lugares donde necesita flexión en una dirección o donde se necesita aislamiento de vibraciones. Si bien una barra colectora puede ser más sustancial que un cable, también existen cables planos.

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

El uso de cables circulares NO es la forma más eficiente de empacar cables. Cuadrado o rectangular es más eficiente en el espacio: goto-denshi.com/product-square-wire-melit.html
Dejando de lado las fallas mecánicas de los conductores rectangulares. Te diré el principal defecto de que el concepto de cable rectangular sea más eficiente: vaya y hágalo con aislamiento y varios cables muy cerca unos de otros en un arnés de cableado e intente mantener todos los cables perfectamente alineados para que puedan se tocan perfectamente cara a cara para lograr esta eficiencia. Lo que es más eficiente teóricamente no es necesariamente lo más eficiente en un escenario práctico.
Mire casi cualquier transformador de alta potencia y encontrará cables cuadrados/rectangulares. Estoy de acuerdo en que el cable de uso general aislado es casi universalmente redondo, pero eso no tiene nada que ver con la eficiencia del espacio del factor de forma del cable, sugeriría que son limitaciones de fabricación puramente físicas.
Está considerando una aplicación muy específica con necesidades y limitaciones muy específicas, utilizando esa metodología uno puede argumentar cualquier cosa.
Al igual que usted, el OP preguntó por qué el cable de cobre SOLO es redondo ... y no lo es.
@Jack en realidad hexagonal sería lo mejor. Ofrece la mejor proporción de circunferencia (aislamiento) a área (conductor) de cualquier forma compacta
@JackCreasey, creo que estás mezclando cables y alambres en este punto, ¡gran diferencia!

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

Para los cables de alta tensión (3,3 kV y superiores), es necesario controlar la tensión de tensión para que el aislamiento no se rompa.

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

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No solo son redondos. De todos modos los agujeros de los troqueles son redondos porque son los más fáciles de hacer y los más económicos. También los cables redondos son más versátiles en algunas situaciones generales, por ejemplo para insertarlos en tuberías corrugadas (o no corrugadas), para doblarlos o curvarlos en poco espacio, por ej. cuando es necesario conectarlos a tomas de corriente estándar de oficina en casa, etc. Por lo tanto, la sección redonda es en general la más utilizada por sus 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 adhesivos a instalaciones eléctricas domésticas o industriales: simplemente los pegas a la pared con su adhesivo y puedes enmasillarlos y pintarlos directamente sin utilizar tubos corrugados, sin brochar la pared, sin enlucido.

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

Si bien el proceso de troquelado de fabricación de alambre en sí mismo es en gran medida la razón de su forma, los troqueles pueden fabricarse en una variedad de formas, pero la sección transversal circular también es la más rentable.

DZee, los cables redondos tienen la menor superficie por cantidad de material, por lo que no ayudaría con el efecto piel. Es por eso que la transmisión de alto voltaje usa tubos o haces espaciados.
"la mayor área de superficie en la superficie del conductor para un área de sección transversal dada del cable en general". ¡Esto está completamente mal! ¡Es justo al revés!
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