Warum sind Kupferkabel rund?

Warum bestehen Kabel nur aus runden Formen? Was ist der Vorteil davon? Warum gibt es keine dreieckigen, viereckigen oder fünfeckigen Kabelformen?

Wie Jessica Rabbit, weil sie so gezeichnet sind.

Bei der Drahterzeugung wird der Draht durch aufeinanderfolgend kleinere Formen gezogen (oft mit dazwischenliegendem Tempern). Die Matrizen lassen sich am einfachsten mit runden Löchern herstellen (sie bestehen normalerweise aus sehr harten Materialien wie Diamant).

Nicht jeder Draht ist rund - in Induktoren und Transformatoren werden manchmal abgerundete rechteckige Drähte verwendet.

Wenn Sie sich von kreisförmigen Querschnitten entfernen, treten zwei erhebliche Probleme auf:

Erstens würden Ecken mehr Druck auf benachbarte Gegenstände ausüben und führen mit größerer Wahrscheinlichkeit zu Isolationsschäden.

Zweitens würde bei Verwendung mit hoher Frequenz der Hautstromeffekt bei einem Kabel mit der gleichen Querschnittsfläche, aber mit Ecken, zu einer höheren Impedanz führen. Außerdem würde die größere Menge an Isolation, die zum Abdecken dieses Leiters erforderlich ist, auch die Impedanz ändern. Dies könnte zwar behoben werden, wir haben jedoch bereits ein umfassendes Verständnis der Auswirkungen auf die Haut, die Impedanz und die Isolation bei hohen Frequenzen für Rundleiter, das es für Konstrukteure einschränken würde, ohne triftigen Grund alternative Konfigurationen zu verwenden (z. B. die Anbringung von mehr Kupfer) in einem kleineren Bereich für den Wirkungsgrad in Induktoren).

Es gibt noch viele andere Überlegungen - das Ziehen von Drähten ist bereits schwierig und anstrengend, da ein kreisförmiger Querschnitt den Chipkontakt für eine bestimmte Kupferfläche verringert. Die Isolierung würde aufgrund des zusätzlichen Umfangs eines Dreiecks oder Quadrats im Vergleich zu einem Kreis zunehmen (wiederum bei gleicher Kupferquerschnittsfläche). Beim Biegen oder Biegen werden die Ecken stärker beansprucht, härten schneller aus und brechen leichter als Rundkabel.

Wenn es um Kabel geht, wird es noch schwieriger, andere Querschnitte zu erstellen. Stellen Sie sich vor, Sie nehmen 10 Leiter, um ein Kabel in einem Dreieck herzustellen. Wenn Sie das Kabel verbiegen, verdrehen oder zusammendrücken, können Sie feststellen, dass sich die einzelnen Drähte des Kabels von ihrem Platz entfernen und zu einer kreisförmigeren Form verformen. Wie würden Sie diese Drähte an Ort und Stelle halten, um den gewünschten Kabelquerschnitt beizubehalten? Sie könnten zu einem einzelnen Draht gehen, aber dann wird es viel schwieriger zu handhaben sein, viel weniger flexibel und anfälliger für Bruch und Beschädigung.

Flexibilität

Durch den runden Querschnitt kann sich der Draht in alle Richtungen gleichermaßen biegen.

Nicht ausschließlich aus Kupfer, aber für größere Kabel erhalten Sie dreieckige Adern. Sie neigen dazu, Aluminium für größere Kerne wie diese zu verwenden.

In der Industrie werden feste (rechteckige) Metall- (normalerweise Kupfer-) Sammelschienen verwendet, im Allgemeinen für Hochstromanwendungen:

... also nicht immer rund.

Aus produktionstechnischer Sicht ist dies mit Sicherheit die einfachste Form, für die man sich entscheiden kann. Ich nehme an, dass dies der dominierende Faktor ist. Es ist auch mechanisch günstig, wenn Sie die Belastung berücksichtigen, wenn Sie anfangen, Dinge zu biegen. Und wenn Sie darüber nachdenken, ist dies auch die effizienteste Möglichkeit, auf engstem Raum so viel Querschnittsfläche (also leitfähiges Material) zu verpacken.

Sie sind nicht nur rund. Auf jeden Fall sind die Löcher rund, weil sie einfacher herzustellen und am wirtschaftlichsten sind. Rundkabel sind in einigen allgemeinen Situationen auch vielseitiger, beispielsweise um sie in gewellte (oder nicht gewellte) Rohre einzuführen, um sie auf kleinem Raum zu biegen oder zu krümmen. Wann wird benötigt, um sie an Standardsteckdosen für den Heimgebrauch usw. anzuschließen? Der runde Abschnitt wird im Allgemeinen am häufigsten verwendet, um praktische und wirtschaftliche Vorteile zu erzielen. Auf jeden Fall ist der runde Abschnitt nicht der einzige Standard. Andere Formen werden verwendet. Zum Beispiel breitet sich die Verwendung von adesiven Flachkabeln auf elektrische Heim- oder Industrieanlagen aus: Sie befestigen sie einfach mit ihrem Adesiv an der Wand, und Sie können sie ohne Verwendung von Wellrohren direkt spachteln und streichen, ohne die Wand zu öffnen, ohne Verputzen.

Aufgrund des Hauteffekts neigt Wechselstrom dazu, auf der Oberfläche des Drahtes zu wandern. Gleichstrom durch den ganzen Kern. Ein runder Draht maximiert den Querschnitt pro Materialeinheit, sodass er bei der Bereitstellung einer bestimmten Stärke oder Kapazität am kostengünstigsten ist. Es hat auch den Nebeneffekt, dass für eine gegebene Querschnittsfläche des Gesamtdrahtes die meiste Oberfläche auf der Oberfläche des Leiters bereitgestellt wird.

Während der Drahterzeugungsprozess selbst zum größten Teil der Grund für seine Form ist, können Düsen verschiedene Formen aufweisen, aber der kreisförmige Querschnitt ist auch der kostengünstigste.

Bei Niederspannungskabeln (240 V, 440 V) ist die Form des Leiters nicht kritisch.

Bei Hochspannungskabeln (3,3 kV und höher) muss die Spannungsbeanspruchung so gesteuert werden, dass die Isolierung nicht durchbricht.

An scharfen Ecken ist die Spannungsbelastung am größten. Der einfachste Weg, dies zu kontrollieren, besteht darin, alles rund zu machen.