Pourquoi les câbles de cuivre sont-ils ronds?

Pourquoi les câbles sont-ils uniquement constitués de formes rondes? Quel est l'avantage de cela? Pourquoi n'y a-t-il pas de câbles de forme triangulaire, quadrilatérale ou pentagonale?

Comme Jessica Rabbit, car ils sont dessinés de cette façon.

La production de fil consiste à tirer (tirer) le fil à travers des matrices successivement plus petites (souvent avec recuit entre les deux). Les matrices sont plus facilement fabriquées avec des trous ronds (elles sont généralement faites de matériaux très durs tels que le diamant).

Tous les fils ne sont pas arrondis - des fils rectangulaires arrondis sont parfois utilisés dans les inductances et les transformateurs.

Lorsque vous vous éloignez de sections transversales circulaires, vous rencontrez deux problèmes importants:

Premièrement, les angles exerceraient davantage de pression sur les éléments adjacents et risqueraient davantage d’endommager l’isolant.

Deuxièmement, pour une utilisation à haute fréquence, l’effet de courant de peau entraînerait une impédance plus élevée dans un câble de même section mais avec des angles. En outre, la plus grande quantité d’isolation requise pour recouvrir ce conducteur modifierait également l’impédance. Bien que cela puisse être traité, nous connaissons déjà très bien l’effet de peau, l’impédance et l’effet d’isolation aux hautes fréquences des conducteurs ronds, ce qui empêcherait les concepteurs d’utiliser des configurations alternatives sans raison valable (par exemple, dans un plus petit domaine d’efficacité des inducteurs).

Il y a beaucoup d'autres considérations - le tréfilage est déjà difficile et astreignant, une section transversale circulaire réduit le contact de matrice pour une zone donnée de cuivre. L'isolation augmenterait en raison de la circonférence supplémentaire d'un triangle ou d'un carré par rapport à un cercle (là encore, pour la même section transversale de cuivre). Lors de la flexion ou de la flexion des angles, les contraintes seraient plus importantes, le durcissement plus rapide et les fissures plus rapides que les câbles circulaires.

Lorsque vous parlez de câbles, il devient encore plus difficile de créer d'autres sections transversales. Imaginez prendre 10 conducteurs pour faire un câble dans un triangle. Une fois pliés, tordus ou pincés, les différents fils du câble bougent et se déforment pour prendre une forme plus circulaire. Comment garderiez-vous ces fils en place pour maintenir la section de câble souhaitée? Vous pouvez utiliser un seul fil, mais il sera alors beaucoup plus difficile à gérer, beaucoup moins souple et plus sujet aux bris et aux dommages.

Souplesse

Une section ronde permet au fil de fléchir dans toutes les directions.

Pas strictement en cuivre, mais pour les gros câbles, vous obtenez des conducteurs triangulaires. Ils ont tendance à utiliser de l'aluminium pour les noyaux plus gros comme ceux-ci.

Dans l’industrie, on utilise des barres omnibus en métal solide (rectangulaire), généralement en cuivre, généralement pour les applications à courant élevé:

... donc pas toujours rond.

Du point de vue de la production, il s’agit de la forme la plus simple qui soit, ce qui, je suppose, est le facteur dominant dans tout cela. C'est également un avantage mécanique si vous tenez compte de la tension lorsque vous commencez à plier. Et si vous y réfléchissez, c’est également le moyen le plus efficace d’emballer autant de sections (donc de matériaux conducteurs) dans un espace restreint.

Ils ne sont pas seulement rondes. Quoi qu’il en soit, les trous sont ronds car ils sont plus faciles à fabriquer et les plus économiques. Les câbles ronds sont également plus polyvalents dans certaines situations générales, par exemple pour les insérer dans des tuyaux ondulés (ou non ondulés), pour les plier ou les courber dans un espace réduit, par exemple. lorsque cela est nécessaire pour les connecter à des prises électriques standards de bureaux à domicile, etc. Ainsi, la section ronde est généralement la plus utilisée pour des avantages pratiques et économiques. Quoi qu’il en soit, la section ronde n’est pas la seule norme. D'autres formes sont utilisées. Par exemple, enfin, étend l'utilisation de câbles plats adhésifs aux systèmes électriques domestiques ou industriels: vous les attachez au mur avec leur adhésif et vous pouvez coller et peindre directement sur ceux-ci sans utiliser de tuyaux ondulés, sans brochage du mur, sans plâtrage.

En raison de l'effet de peau, le courant alternatif a tendance à voyager sur la surface du fil. DC à travers tout le noyau. Un fil rond optimise la section par unité de matériau utilisé. Il s'agit donc du moyen le plus rentable de fournir une jauge ou une capacité donnée. Il a également pour effet secondaire de fournir la plus grande surface possible à la surface du conducteur pour une section donnée du fil dans son ensemble.

Bien que le procédé de fabrication de fil en lui-même soit en grande partie la raison de sa forme, les matrices pourraient lui donner différentes formes, mais la section transversale circulaire est également la plus rentable.

Pour les câbles basse tension (240 V, 440 V), la forme du conducteur n'est pas critique.

Pour les câbles haute tension (3,3 kV et plus), la tension doit être contrôlée afin que l'isolation ne se décompose pas.

La tension est la plus forte dans les virages serrés. Donc, le moyen le plus simple de contrôler ceci est de tout faire.