Tamaño del conductor

Debe ser un conocimiento de sentido común que los líquidos fluyen a través de tuberías de gran diámetro más fácilmente que a través de tuberías de diámetro pequeño (si desea una ilustración práctica, intente beber un líquido a través de pajitas de diferentes diámetros). El mismo principio general se aplica al flujo de electrones a través de conductores:cuanto más amplia es el área de la sección transversal (espesor) del conductor, más espacio para que fluyan los electrones y, en consecuencia, más fácil es que ocurra el flujo (menos resistencia). .

Dos variedades básicas de cables eléctricos:sólidos y trenzados

El cable eléctrico suele tener una sección transversal redonda (aunque hay algunas excepciones únicas a esta regla) y se presenta en dos variedades básicas: sólido y trenzado . Alambre de cobre macizo es tal como suena:una sola hebra sólida de cobre a lo largo de toda la longitud del cable. Cable trenzado está compuesto por hilos más pequeños de alambre de cobre sólido trenzados entre sí para formar un solo conductor más grande. El mayor beneficio del cable trenzado es su flexibilidad mecánica, pudiendo resistir repetidas flexiones y torsiones mucho mejor que el cobre sólido (que tiende a fatigarse y romperse con el tiempo).

El tamaño del cable se puede medir de varias formas. Podríamos hablar del diámetro de un alambre, pero dado que en realidad es el área transversal que es más importante con respecto al flujo de electrones, es mejor que designemos el tamaño del cable en términos de área.

La imagen de la sección transversal del cable que se muestra arriba, por supuesto, no está dibujada a escala. El diámetro se muestra como 0.1019 pulgadas. Calculando el área de la sección transversal con la fórmula Área =πr ₂ , obtenemos un área de 0,008155 pulgadas cuadradas:

Estos son números bastante pequeños para trabajar, por lo que los tamaños de los cables a menudo se expresan en milésimas de pulgada o mils . Para el ejemplo ilustrado, diríamos que el diámetro del alambre era 101,9 milésimas de pulgada (0,1019 pulgadas por 1000). También podríamos, si quisiéramos, expresar el área del alambre en la unidad de milésimas cuadradas, calculando ese valor con la misma fórmula del área del círculo, Área =πr ₂ :

Cálculo del área circular en mil de un cable

Sin embargo, los electricistas y otras personas que se preocupan con frecuencia por el tamaño del cable utilizan otra unidad de medida de área diseñada específicamente para la sección transversal circular del cable. Esta unidad especial se llama circular mil (a veces abreviado cmil ). El único propósito de tener esta unidad de medida especial es eliminar la necesidad de invocar el factor π (3.1415927...) En la fórmula para calcular el área, más la necesidad de calcular el radio del cable cuando le hayan dado diámetro . La fórmula para calcular el área circular en mil de un alambre circular es muy simple:

Porque esta es una unidad de área medición, la potencia matemática de 2 todavía está en efecto (duplicar el ancho de un círculo siempre cuadriplica su área, sin importar qué unidades se utilicen, o si el ancho de ese círculo se expresa en términos de radio o diámetro). Para ilustrar la diferencia entre las medidas en milésimas cuadradas y las medidas en milésimas circulares, compararé un círculo con un cuadrado, mostrando el área de cada forma en ambas unidades de medida:

Y para otro tamaño de cable:

Obviamente, el círculo de un diámetro dado tiene menos área de sección transversal que un cuadrado de ancho y alto igual al diámetro del círculo:ambas unidades de medida del área reflejan eso. Sin embargo, debe quedar claro que la unidad de "mil cuadrados" está realmente diseñada para la determinación conveniente del área de un cuadrado, mientras que "mil circulares" está diseñada para la determinación conveniente del área de un círculo:la fórmula respectiva para cada uno es más simple de trabajar con. Debe entenderse que ambas unidades son válidas para medir el área de una forma, sea cual sea la forma. La conversión entre milésimas circulares y milésimas cuadradas es una razón simple:hay π (3.1415927...) Milésimas cuadradas por cada 4 milésimas circulares.

Medición del área transversal del cable con calibre

Otra medida del área de la sección transversal del cable es el calibre . La escala de calibre se basa en números enteros en lugar de pulgadas fraccionarias o decimales. Cuanto mayor sea el número de calibre, más delgado será el cable; cuanto menor sea el número de calibre, más grueso será el cable. Para aquellos familiarizados con las escopetas, esta escala de medición inversamente proporcional debería sonar familiar.

La tabla al final de esta sección equipara el calibre con el diámetro en pulgadas, milésimas de pulgada circulares y pulgadas cuadradas para alambre sólido. Los tamaños más grandes de alambre llegan al final de la escala de calibre común (que naturalmente alcanza un valor máximo de 1) y se representan mediante una serie de ceros. "3/0" es otra forma de representar "000" y se pronuncia "triple-debería". Una vez más, aquellos que estén familiarizados con las escopetas deberían reconocer la terminología, por extraño que parezca. Para hacer las cosas aún más confusas, hay más de un indicador "estándar" en uso en todo el mundo. Para dimensionar conductores eléctricos, el American Wire Gauge (AWG), también conocido como Brown and Sharpe (B&S), es el sistema de medición de elección. En Canadá y Gran Bretaña, el calibre de cable estándar británico (SWG) es el sistema legal de medición de conductores eléctricos. Existen otros sistemas de calibre de alambre en el mundo para clasificar el diámetro del alambre, como los Stubs calibre de alambre de acero y el calibre de alambre de acero para música (MWG), pero estos sistemas de medición se aplican al uso de cables no eléctricos.

El sistema de medición American Wire Gauge (AWG), a pesar de sus rarezas, fue diseñado con un propósito:por cada tres pasos en la escala de calibre, el área del cable (y el peso por unidad de longitud) se duplica aproximadamente. ¡Esta es una regla útil para recordar al hacer estimaciones aproximadas del tamaño del cable!

Por muy tamaños de cable grandes (más gruesos que 4/0), el sistema de calibre del cable generalmente se abandona para la medición del área de la sección transversal en miles de milésimas circulares (MCM), tomando prestado el antiguo número romano "M" para denotar un múltiplo de "mil" en frente de "CM" para "mils circulares". La siguiente tabla de tamaños de cables no muestra ningún tamaño superior al calibre 4/0, porque sólido el alambre de cobre se vuelve impráctico de manejar en esos tamaños. En cambio, se prefiere la construcción de alambre trenzado.

Mesa de alambre para conductores de cobre redondos sólidos

Tamaño Diámetro Área de la sección transversal Peso AWG Pulgadas cir. mils sq. pulgadas lb / 1000 pies 4 / 00.4600211,6000.1662640.53 / 00.4096167,8000.1318507.92 / 00.3648133,1000.1045402.81 / 00.3249105,5000.08289319.510.289383,6900.06573253.520.257666,3700.05213200.930.229452,100.400.1627.208 8200.0163563.0280.128516,5100.0129749.9790.114413,0900.0102839.63100.101910,3800.00815531.43110.090748,2340.00646724.92120.080816,5300.00512919.77130.071965,1780.00406715.68140.064084,1070.00322512.43150.057073,2570.0025589.858160.050822,5830.0020287.818170.045262,0480.0016096.200180.040301,6240.0012764.917190.035891,2880.0010123. 899200.031961,0220.00080233.092210.02846810.10.00063632.452220.02535642.50.00050461.945230.02257509.50.00040011.542240.02010404.00.00031731.233250.01790320.40.00025170.9699260.01594254.10.00019960.7692270.01420201.50.00015830.6100280.01264159.80.00012550.4837290.01126126.70.000099540.3836300.01003100.50.000078940.3042310.00892879.700.000062600.2413320.00795063. 210.000049640.1913330.00708050.130.0 00039370.1517340.00630539.750.000031220.1203350.00561531.520.000024760.09542360.00500025.000.000019630.07567370.00445319.830.000015570.06001380.00396515.720.000012350.04759390.00353112.470.0000097930.03774400.0031459.8880.0000077660.02993410.0028007.8420.0000061590.02374420.0024946.2190.0000048840.01882430.0022214.9320.0000038730.01493

Para algunas aplicaciones de alta corriente, se requieren tamaños de conductor más allá del límite de tamaño práctico del alambre redondo. En estos casos, las barras gruesas de metal sólido llamadas barras colectoras se utilizan como conductores. Las barras colectoras generalmente están hechas de cobre o aluminio y, por lo general, no están aisladas. Se apoyan físicamente lejos de cualquier marco o estructura que los sostenga mediante soportes aislantes. Aunque una sección transversal cuadrada o rectangular es muy común para la forma de barra colectora, también se utilizan otras formas. El área de la sección transversal de las barras colectoras generalmente se clasifica en términos de milésimas de pulgada circulares (¡incluso para barras cuadradas y rectangulares!), Probablemente por la conveniencia de poder equiparar directamente el tamaño de la barra colectora con el cable redondo.

REVISAR:

• La corriente fluye a través de cables de gran diámetro más fácilmente que los cables de diámetro pequeño, debido a la mayor área de sección transversal que tienen para moverse.
• En lugar de medir cables pequeños en pulgadas, a menudo se emplea la unidad de "mil" (1/1000 de pulgada).
• El área de la sección transversal de un cable se puede expresar en términos de unidades cuadradas (pulgadas cuadradas o mils cuadrados), mils circulares o escala de "calibre".
• El cálculo del área de cable de unidad cuadrada para un cable circular implica la fórmula del área del círculo:
• A =πr ² (unidades cuadradas)
• Calcular el área de alambre circular-mil para un alambre circular es mucho más simple, debido al hecho de que la unidad de "circular mil" fue dimensionada solo para este propósito:eliminar el "pi" y el d / 2 (radio) factores en la fórmula.
• A =d ² (unidades circulares)
• Hay π (3,1416) milésimas cuadradas por cada 4 milésimas circulares.
• El indicador El sistema de dimensionamiento de cables se basa en números enteros, los números más grandes representan cables de área más pequeña y viceversa. Los cables de calibre más grueso que 1 están representados por ceros:0, 00, 000 y 0000 (hablado como "debe ser único", "deber doble", "deber triple" y "deber cuádruple".
• Los tamaños de cable muy grandes se clasifican en miles de milésimas de pulgada circulares (MCM), típicos para barras colectoras y tamaños de cable superiores a 4/0.
• Barras de distribución son barras sólidas de cobre o aluminio que se utilizan en la construcción de circuitos de alta corriente. Las conexiones hechas a las barras colectoras generalmente están soldadas o atornilladas, y las barras colectoras a menudo están desnudas (sin aislamiento), alejadas de los marcos de metal mediante el uso de separadores aislantes.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS :

• Hoja de trabajo de tipos y tamaños de cables