Tamanho do condutor
Deve ser do conhecimento de bom senso que os líquidos fluem através de canos de grande diâmetro mais facilmente do que através de canos de pequeno diâmetro (se você quiser uma ilustração prática, experimente beber um líquido com canudos de diâmetros diferentes). O mesmo princípio geral é válido para o fluxo de elétrons através dos condutores:quanto mais ampla a área da seção transversal (espessura) do condutor, mais espaço para o fluxo de elétrons e, consequentemente, mais fácil é para o fluxo ocorrer (menos resistência) .
Duas variedades básicas de fio elétrico:sólido e trançado
O fio elétrico é geralmente redondo na seção transversal (embora haja algumas exceções únicas a esta regra) e vem em duas variedades básicas: sólido e trançado . Fio de cobre sólido é exatamente o que parece:um único fio sólido de cobre em todo o comprimento do fio. Fio trançado é composto de fios menores de fio de cobre sólido trançados juntos para formar um condutor único e maior. O maior benefício do fio trançado é sua flexibilidade mecânica, sendo capaz de resistir a flexões e torções repetidas muito melhor do que o cobre sólido (que tende a se desgastar e quebrar com o tempo).
O tamanho do fio pode ser medido de várias maneiras. Poderíamos falar do diâmetro de um fio, mas como é realmente a área da seção transversal o que mais importa em relação ao fluxo de elétrons, é melhor designarmos o tamanho do fio em termos de área.
A imagem da seção transversal do fio mostrada acima, é claro, não está desenhada em escala. O diâmetro é mostrado como sendo 0,1019 polegadas. Calculando a área da seção transversal com a fórmula Area =πr 2 , obtemos uma área de 0,008155 polegadas quadradas:
Esses são números relativamente pequenos para trabalhar, então os tamanhos dos fios são frequentemente expressos em medidas de milésimos de polegada, ou mils . Para o exemplo ilustrado, diríamos que o diâmetro do fio era 101,9 mils (0,1019 polegadas vezes 1000). Poderíamos também, se quiséssemos, expressar a área do fio na unidade de mils quadrados, calculando esse valor com a mesma fórmula da área do círculo, Área =πr 2 :
Calculando a área de milímetro circular de um fio
No entanto, eletricistas e outros frequentemente preocupados com o tamanho do fio usam outra unidade de medição de área adaptada especificamente para a seção transversal circular do fio. Esta unidade especial é chamada de mil circular (às vezes abreviado como cmil ) O único propósito de ter essa unidade especial de medida é eliminar a necessidade de invocar o fator π (3,1415927...) Na fórmula para calcular a área, mais a necessidade de calcular o raio do fio quando você recebeu diâmetro . A fórmula para calcular a área mil-circular de um fio circular é muito simples:
Porque esta é uma unidade de área medição, o poder matemático de 2 ainda está em vigor (dobrar a largura de um círculo sempre quadruplicar sua área, não importa quais unidades são usadas, ou se a largura desse círculo é expressa em termos de raio ou diâmetro). Para ilustrar a diferença entre as medidas em mils quadrados e as medições em mils circulares, compararei um círculo com um quadrado, mostrando a área de cada forma em ambas as medidas unitárias:
E para outro tamanho de fio:
Obviamente, o círculo de um determinado diâmetro tem menos área de seção transversal do que um quadrado de largura e altura igual ao diâmetro do círculo:ambas as unidades de medida de área refletem isso. No entanto, deve ficar claro que a unidade de "mil quadrado" é realmente adaptada para a determinação conveniente da área de um quadrado, enquanto "mil circular" é adaptada para a determinação conveniente da área de um círculo:a fórmula respectiva para cada um é mais simples de trabalhar com. Deve-se entender que ambas as unidades são válidas para medir a área de uma forma, qualquer que seja a forma. A conversão entre mils circulares e mils quadrados é uma razão simples:há π (3,1415927...) Mils quadrados para cada 4 mils circulares.
Medindo a área da seção transversal do fio com calibre
Outra medida da área da seção transversal do fio é a bitola . A escala do medidor é baseada em números inteiros em vez de polegadas fracionárias ou decimais. Quanto maior o número do medidor, mais fino é o fio; quanto menor o número do medidor, mais gordo é o fio. Para aqueles que estão familiarizados com espingardas, esta escala de medição inversamente proporcional deve soar familiar.
A tabela no final desta seção equivale a bitola com diâmetro em polegadas, mils circulares e polegadas quadradas para arame sólido. Os tamanhos maiores de fio atingem o fim da escala de calibre comum (que naturalmente termina em um valor de 1) e são representados por uma série de zeros. “3/0” é outra maneira de representar “000” e é pronunciado “triplo ou deve”. Novamente, aqueles que estão familiarizados com espingardas devem reconhecer a terminologia, por mais estranho que possa parecer. Para tornar as coisas ainda mais confusas, há mais de um medidor “padrão” em uso em todo o mundo. Para dimensionamento de condutores elétricos, a American Wire Gauge (AWG), também conhecido como Brown e Sharpe (B &S), é o sistema de medição de escolha. No Canadá e na Grã-Bretanha, a British Standard Wire Gauge (SWG) é o sistema de medição legal para condutores elétricos. Outros sistemas de bitola de fio existem no mundo para classificar o diâmetro do fio, como o Stubs bitola de fio de aço e a bitola de fio musical de aço (MWG), mas esses sistemas de medição se aplicam ao uso de fios não elétricos.
O sistema de medição American Wire Gauge (AWG), apesar de suas peculiaridades, foi projetado com um propósito:para cada três passos na escala de medição, a área do fio (e peso por unidade de comprimento) aproximadamente dobra. Esta é uma regra útil para lembrar ao fazer estimativas aproximadas do tamanho do fio!
Por muito tamanhos de fio grandes (mais gordo do que 4/0), o sistema de bitola do fio é normalmente abandonado para a medição da área transversal em milhares de mils circulares (MCM), tomando emprestado o antigo numeral romano "M" para denotar um múltiplo de "mil" em frente de “CM” para “mils circulares”. A tabela a seguir de tamanhos de fio não mostra nenhum tamanho maior que a bitola 4/0, porque sólido o fio de cobre torna-se impraticável manusear nesses tamanhos. Em vez disso, a construção com arame trançado é preferida.
Mesa de arame para condutores de cobre redondos e sólidos
Para algumas aplicações de alta corrente, tamanhos de condutores além do limite de tamanho prático do fio redondo são necessários. Nesses casos, barras grossas de metal sólido chamadas barramentos são usados como condutores. Normalmente, os barramentos são feitos de cobre ou alumínio e, na maioria das vezes, não são isolados. Eles são fisicamente sustentados longe de qualquer estrutura ou estrutura que os esteja segurando por suportes distanciadores de isolador. Embora uma seção transversal quadrada ou retangular seja muito comum para o formato de barramento, outros formatos também são usados. A área da seção transversal para barramentos é normalmente avaliada em termos de mils circulares (mesmo para barras quadradas e retangulares!), Provavelmente pela conveniência de ser capaz de igualar diretamente o tamanho do barramento com o fio redondo.
REVER:
- A corrente flui através de fios de grande diâmetro mais facilmente do que fios de pequeno diâmetro, devido à maior área de seção transversal para se mover.
- Em vez de medir tamanhos de fio pequenos em polegadas, a unidade de “mil” (1/1000 de uma polegada) é frequentemente empregada.
- A área da seção transversal de um fio pode ser expressa em termos de unidades quadradas (polegadas quadradas ou mils quadrados), mils circulares ou escala de “bitola”.
- O cálculo da área do fio de unidade quadrada para um fio circular envolve a fórmula da área do círculo:
- A =πr 2 (unidades quadradas)
- Calcular a área do fio circular-mil para um fio circular é muito mais simples, devido ao fato de que a unidade de “mil circular” foi dimensionada apenas para esta finalidade:eliminar o “pi” e o d / 2 (raio) fatores na fórmula.
- A =d 2 (unidades circulares)
- Existem π (3,1416) mils quadrados para cada 4 mils circulares.
- O medidor O sistema de dimensionamento dos fios é baseado em números inteiros, números maiores representando fios de área menor e vice-versa. Fios mais grossos que 1 calibre são representados por zeros:0, 00, 000 e 0000 (falados "single-ought", "double-ought", "triple-ought" e "quadruple-ought."
- Tamanhos de fios muito grandes são classificados em milhares de mils circulares (MCM's), típicos para barramentos e tamanhos de fios além de 4/0.
- Barramentos são barras sólidas de cobre ou alumínio usadas na construção de circuitos de alta corrente. As conexões feitas aos barramentos são geralmente soldadas ou aparafusadas e os barramentos costumam ser nus (não isolados), mantidos longe de estruturas de metal por meio do uso de espaçadores isolantes.
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