¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar alambre de imán cuadrado sobre redondo en motores y transformadores?

Mi respuesta se basa en mi experiencia en el diseño y fabricación de transformadores, bobinados monofásicos y trifásicos, 230 y 400V 50 / 60Hz, hasta aproximadamente 60kVA. Típicamente, las secundarias eran de baja tensión y alta corriente, para el suministro de rectificadores y cargadores de batería.

En general, se usaba alambre de devanado de sección transversal circular, con el más grande disponible con un diámetro de 5 mm, que es un área de sección transversal un poco menor de 20 m 2 o 4 AWG. Más grande que esto se vuelve demasiado rígido para manejar y el efecto de la piel comienza a ser significativo.

Para bobinados de corriente más alta, usaríamos “medio por octavo” que tenía una sección transversal rectangular de 12.5 mm x 3 mm. Esta es un área de sección transversal de poco menos de 40 m 2 o 1 AWG. La sección transversal rectangular redujo el efecto de la piel y fue posible doblar con la ayuda de herramientas manuales. Para corrientes realmente altas o para bobinados bifilares, enrollaríamos dos de estos en paralelo uno encima del otro. Esto hizo necesario “transponer” los cables a la mitad del bobinado, girándolos 180 grados. Esto cambió los cables internos y externos para que la longitud total de ambos fuera la misma, lo que garantizaba el equilibrio de las corrientes. Esto fue difícil de hacer sin dañar el aislamiento.

Los beneficios de la sección transversal rectangular son un área de sección transversal máxima más grande sin que el efecto de la piel se vuelva significativo, y un factor de relleno ligeramente mejor que una sección transversal circular. Sin embargo, es menos flexible porque puede doblarse fácilmente en un solo plano. Por lo tanto, es más difícil “despegar” del devanado a la terminación y, por lo tanto, generalmente se limita a los devanados externos. También debe manejarse con cuidado para evitar que se tuerza.

El cable de sección transversal circular es más fácil de manejar, ya que puede doblarse con la misma facilidad en todos los planos. Para bobinados paralelos o bifilares, los cables pueden enrollarse uno al lado del otro, por lo que no es necesario transponerlos.

Con el alambre cuadrado, los alambres se enrollarán sin espacio entre los alambres, a diferencia del alambre redondo. Por lo tanto, el cable cuadrado tendrá un mayor factor de utilización del espacio, lo que permitirá una mayor capacidad de corriente, con el mismo volumen o sección transversal de la ventana del devanado.

Mejor utilización del espacio limitado en la bobina de bobinado para tener el área de sección transversal de transporte actual. No hay huecos debido al espacio entre el conductor redondo. (Lo que se llama factor de relleno está mucho más cerca del 100%). Por lo tanto, se puede transportar más corriente en el mismo espacio. Eso hace transformadores y motores más pequeños y más eficientes.

Desventaja, es una perra para manejar. Rígido y resistente a la torsión de manera inconveniente, aunque es necesario para mantener la compactación del devanado.

El cable hexagonal se ha utilizado en bobinas de altavoces por la misma razón. Llena el espacio para una menor resistencia y permite un espacio de aire más pequeño en el circuito magnético. Tales bobinas son más rígidas, lo que mejora la respuesta del pulso para obtener más detalles en la experiencia de audio.

Pro: llena completamente las ranuras. Paquetes en la cantidad máxima de cobre para minimizar la resistencia.

Con: necesita un poco más de cuidado en el manejo durante el devanado.