Warum sind Kupferkabel rund?

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

Keno
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Es ist die Technologie. youtube.com/watch?v=3OO_aaUEd3o
Gregory Kornblum
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Wir haben 1mm Quadratkabel für das Mikrowellenfilterdesign verwendet
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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In Hochleistungsanwendungen wird quadratisches Kupfer verwendet, da es zusammengeschraubt werden kann.
Option Party
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Führen Sie eine Internetsuche nach Kupfer-Sammelschienen durch. Sie sind in allen Formen und Größen erhältlich.
Tyler
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Nicht alle Kabel sind rund. Es ist nur so, dass runde Kabel billiger und widerstandsfähiger sind (wir mögen Kurven, bei denen Spannung ein Problem darstellt - sie verteilen die Last im Gegensatz zu scharfen Ecken gleichmäßig). Warum sind Rundkabel billiger? Weil die Kabel gezogen werden und die Rundmatrizen widerstandsfähiger sind und den Draht gleichmäßiger verteilen. Und bei Wechselstrom fließt der Strom nicht durch das gesamte Kabel, sondern nur durch die Haut - ein rundes Kabel ist am effizientesten. Dies ist jedoch nur bei großen Kabeln (Durchmesser> ~ 20 mm bei 60 Hz-Strom) oder hohen Frequenzen von Bedeutung.
Luaan

Antworten:

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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.

Spehro Pefhany
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Gelegentlich sechseckig - Mindestens eine Lautsprechereinheit mfgr wickelt Schwingspulen aus sechseckigem Kupfer, um in einem engen Spalt eine etwas niedrigere Impedanz zu erzielen. morelhifi.com/technology Einige Hochstromtransformatorwicklungen bestehen aus flachem Kupferband.
Brian Drummond
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Und natürlich gibt es dünne Kupferbandlösungen (extrem rechteckig), beispielsweise für flache Lautsprecherkabel.
Jack Creasey
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Ich möchte wegen des Wortspiels abstimmen ... aber +1
Matthew Whited
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Ich bezweifle, dass Drahtziehwerkzeuge aus Diamant hergestellt werden, sie werden im Allgemeinen nur zum Schleifen verwendet. Die Härte des Würfels ist weniger wichtig als seine Stärke; du willst nichts abschleifen. Bei Kupferdraht handelt es sich mit ziemlicher Sicherheit um Werkzeugstahl.
Nick T
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@NickT Für die ernsthafte Produktion von Kupfer scheinen sie Wolframcarbid oder PKD (polykristalliner Diamant) zu verwenden. Das wurde mir letztes Mal gesagt, als ich durch eine Fabrik ging, in der Draht hergestellt wurde. Anscheinend wird Einkristalldiamant für sehr kleine Drähte verwendet. Ein paar Kilogramm Kupfer können viele Kilometer Draht sein.
Spehro Pefhany
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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.

Adam Davis
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Da Sie über den Hauteffekt gesprochen haben, würde ich dies mit der Fläche des Querschnitts in Beziehung setzen, die den Widerstand bestimmt (und die Isolation, die Strombelastbarkeit, ignoriert), und die Information verwenden, dass ein Kreis die Form des kleinsten Umfangs für eine bestimmte Fläche ist .
Ronan Paixão
Während ein Kabel aus kreisrunden Litzen Hohlräume aufweist, die weder die Festigkeit noch die Strombelastbarkeit erhöhen, können die Hohlräume im Kabel beim Biegen die Form ändern, sodass die Litzen im Inneren der Biegung an einem beliebigen Ort verbleiben.
Superkatze
Ich frage mich, ob das Aufrollen von Draht auf Spulen genauso betroffen ist wie die Dosen im Supermarkt, weil die Dosen rund sind.
Rob
@ Rob Circular ist nur billiger und bequemer. Quadratische Dosen bedeuten zusätzliche Ausrichtung (Kosten) in Maschinen zum Verschließen von Enden, um Platz zu sparen. Corned Beef und Sardinen werden platzsparend in abgerundeten rechteckigen Prismen verkauft. Sie können jedoch nicht alle Standard-Dosenöffner zum Öffnen der Dosen verwenden (zum Glück haben sie oft ihre eigenen Öffnungsmittel).
KalleMP
Adam und @supercat, die Alternative zu runden mehradrigen Kabeln, ist normalerweise flach, wenn die Ausrichtung der Drähte während der Herstellung festgelegt wird. Dies ergibt eine viel bessere Flexibilität in einer Achse und eine viel schlechtere in der anderen Achse, was oft ein akzeptabler Kompromiss ist. Andere Kabelprofile wären selten zu finden, da die Vorteile gering und schwer zu rechtfertigen wären. Für lose Bündel werden sie in flexible Leitungen gezogen oder in Kabelleitern gelegt.
KalleMP
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Flexibilität

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

Samuel
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@EugeneSh. Was? Ich sehe nicht, wie flache Drähte zusammenhängen.
Samuel
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Flachkabel (Flachbandkabel) müssen nicht in alle Richtungen gebogen werden. Dennoch bestehen sie aus runden Drähten.
Eugene Sh.
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@EugeneSh. Die Drähte in den Flachbandkabeln sind verseilt und müssen sich biegen können, um sich umeinander zu wickeln.
Tcrosley
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Es gibt auch Flachkabel mit Flachdrähten, flexible Leiterplatten.
Uwe
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@Uwe & EugeneSh. Bitte lesen Sie nach dem ersten Wort. Sie haben beide Beispiele von Dingen gegeben, die sich in einer Achse biegen, während diese Antwort eindeutig "jede Richtung" sagt.
Samuel
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Nicht ausschließlich aus Kupfer, aber für größere Kabel erhalten Sie dreieckige Adern. Sie neigen dazu, Aluminium für größere Kerne wie diese zu verwenden.

Bildbeschreibung hier eingeben

OSKM
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Sie bekommen auch solche Kupferkabel. EG gulfcable.com/scripts/gulf_htmlshow.php?sID=32
Peter Green
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@PeterGreen Das Kabel, das Sie angeschlagen haben, besteht aus mehreren kleinen, miteinander verbundenen Rundkabeln. Die abgebildeten Kerne wirken solide?
Tschallacka
@Tschallacka Ja, Aluminiumkabel werden manchmal mit einem festen (nicht verseilten) Leiter geliefert.
Li-aung Yip
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In der Industrie werden feste (rechteckige) Metall- (normalerweise Kupfer-) Sammelschienen verwendet, im Allgemeinen für Hochstromanwendungen:

Bildbeschreibung hier eingeben

... also nicht immer rund.

RobotAndy
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Ein gutes Beispiel ist auch ein einfaches Mittelstromrelais: tech-faq.com/wp-content/uploads/Relay.jpg
Keno
Ich würde eine flache Metallstange nicht als "Draht" bezeichnen
Bohemian
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@Bohemische, flache Drähte mit sehr kleinen Abmessungen finden Sie an Stellen, an denen ein Biegen in eine Richtung erforderlich ist oder an denen eine Schwingungsisolierung erforderlich ist. Während eine Sammelschiene wesentlich größer sein kann als ein Draht, gibt es auch flache Drähte.
KalleMP
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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.

Bart Plovie
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Die Verwendung kreisförmiger Drähte ist NICHT die effizienteste Methode, Drähte zu verpacken. Quadratisch oder rechteckig ist platzsparender: goto-denshi.com/product-square-wire-melit.html
Jack Creasey
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Halten Sie die mechanischen Fehler der rechteckigen Leiter beiseite. Ich erkläre Ihnen den Hauptfehler, wenn das rechteckige Kabelkonzept effizienter ist: Machen Sie dies mit einer Isolierung und mehreren Kabeln, die sich in einem Kabelbaum in unmittelbarer Nähe befinden, und versuchen Sie, alle Kabel so auszurichten, dass sie in der Lage sind berühren sich perfekt von Angesicht zu Angesicht, um diese Effizienz zu erreichen. Was theoretisch am effizientesten ist, ist in einem praktischen Szenario nicht unbedingt am effizientesten.
Bart Plovie
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Schauen Sie sich fast jeden Hochleistungstransformator an und Sie werden einen quadratischen / rechteckigen Draht finden. Ich bin damit einverstanden, dass isolierte Allzweckdrähte fast universell rund sind, aber das hat nichts mit der Raumeffizienz des Formfaktors des Drahtes zu tun. Ich würde vorschlagen, dass es sich um rein physikalische Herstellungsbeschränkungen handelt.
Jack Creasey
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Sie erwägen eine sehr spezifische Anwendung mit sehr spezifischen Anforderungen und Einschränkungen. Mit dieser Methodik kann man alles argumentieren.
Bart Plovie
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Wie Sie, fragte der OP, warum Kupferkabel NUR rund sind ... und sie sind es nicht.
Jack Creasey
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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.

Willy Wonka
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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.

DZee
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DZee, runde Drähte haben die geringste Oberfläche pro Materialmenge, sodass dies für den Hauteffekt nicht hilfreich ist. Aus diesem Grund werden für die Hochspannungsübertragung Röhren oder in Abständen angeordnete Bündel verwendet.
regdoug
"die größte Oberfläche auf der Oberfläche des Leiters für eine bestimmte Querschnittsfläche des Gesamtdrahtes". Das ist absolut falsch! Es ist nur umgekehrt!
Lorenzo Donati unterstützt Monica am
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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.

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Li-aung Yip
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