El mundo de la tecnología eléctrica avanza a pasos agigantados, y una de las innovaciones más recientes en este campo es el conductor trenzado eléctrico. ¿Te imaginas un cableado capaz de transmitir más energía de manera eficiente y resistiendo altas temperaturas? En este artículo, te invitamos a descubrir cómo funciona esta revolucionaria solución que está cambiando por completo las reglas del juego en el sector eléctrico. ¡No te lo pierdas!
Un conductor trenzado es un tipo de conductor utilizado en la transmisión de energía eléctrica. En un conductor trenzado, se toman varios hilos de alambre delgados conocidos como hilos y se retuercen o entrelazan para que sea capaz de transportar la cantidad requerida de corriente eléctrica desde el extremo de envío hasta el extremo de recepción.
La transmisión eficiente de energía desde la central eléctrica con pérdidas mínimas es de suma importancia. Mientras que la energía de CA se transmite a las estaciones de distribución, está sujeta a varias pérdidas, como pérdidas de impedancia, efecto de piel, pérdidas de corona, etc. Los conductores trenzados abordan el problema del efecto de piel específicamente. Entonces, en la siguiente sección, aprenderemos sobre el efecto piel y cómo los conductores trenzados abordan este problema exactamente.
Conductor Sólido vs. conductor trenzado
Una pregunta natural que puede surgir es por qué no usamos conductores sólidos en lugar de conductores trenzados. Esto se debe a que el problema del efecto piel está muy relacionado con el del conductor sólido por lo que tenemos que hacer uso de conductores trenzados.
Un conductor sólido es aquel en el que no hay hilos de alambre y la corriente pasa a través de él de manera uniforme. La potencia transmitida es CA y la corriente alterna al pasar por un conductor provoca la generación de un campo magnético variable en el tiempo. Esto también sucede dentro de un conductor sólido. Para un buen conductor, una cantidad muy pequeña o insignificante de este campo magnético se filtra, mientras que una mayor proporción se vincula dentro del propio conductor.
Este campo magnético variable en el tiempo hace que se induzca una fem dentro del conductor. Según la ley de inducción electromagnética de Lenz, el flujo del campo magnético generado se opone a la causa misma de su propia creación. Por lo tanto, la fem inducida es tal que trata de oponerse a la corriente que circula por el conductor para reducir la magnitud del campo magnético generado.
Debido a esto, la corriente que circula por el conductor se reduce y trata de encontrar un camino de menor resistencia. Como el enlace de flujo magnético es casi cero fuera del conductor, la corriente comienza a fluir a través de la periferia del conductor sólido. Este fenómeno se conoce como Efecto en la piel. Aquí, la corriente en lugar de fluir a través del conductor comienza a fluir a través del cuerpo exterior o “piel” del conductor. El efecto pelicular es un problema porque el conductor no se usa de manera efectiva ya que la distribución de corriente en el conductor no es uniforme. Es más alto a través de la periferia en comparación con el núcleo.
Sección transversal de un conductor sólido y efecto piel.
Este efecto también se puede explicar en términos de profundidad de la piel. La (corriente eléctrica por unidad de área del conductor) a medida que nos movemos desde la superficie del conductor hasta el núcleo está dada por;
Donde J es la densidad de corriente, x es la distancia medida desde la superficie del conductor, es decir, desde x=0 hasta x=R (Radio del conductor que significa la superficie del conductor). es la profundidad de la piel del conductor.
Es evidente a partir de la ecuación anterior que para x=0, es decir, en la superficie, la densidad de corriente o la corriente por unidad de área es máxima y cae exponencialmente a su mínimo en el núcleo.
Para evitar este problema de efecto piel, conductores trenzados se utilizan en lugar de conductores sólidos. En el caso de conductores trenzados, varios hilos se juntan y se retuercen. Luego se coloca dentro del recinto protector necesario, es decir, el cuerpo del cable. En el caso de un conductor sólido, la corriente no podía fluir a través del centro y la mayor parte solía fluir a través de la piel debido al alto campo magnético y la fem inducida en el centro. En el caso de los conductores trenzados, la corriente fluye a través de la periferia de cada hilo y, por lo tanto, hay una distribución uniforme de corriente a través del conductor.
La imagen de arriba muestra la vista de la sección transversal de un conductor trenzado y uno sólido. Es claramente evidente que en el caso del conductor trenzado, la corriente eléctrica pasa a través de cada hilo y, por lo tanto, el campo magnético dentro del conductor o la fem inducida es más débil en comparación con la del conductor sólido (como lo muestran los puntos azules). .
El área de la sección transversal eléctrica del conductor aumenta en el caso del conductor trenzado y, por lo tanto, la resistencia del conductor se reduce, lo que le permite transportar una corriente más alta.
El número total de hilos en cualquier conductor viene dado por;
Donde N es el número total de hilos en un conductor trenzado y x es el número de capas en el conductor.
El diámetro del conductor viene dado por;
Donde D es el diámetro del conductor y d es el diámetro de cada hilo.
El número de hebras y el diámetro de varias capas. se muestran en la siguiente tabla.
| Número de capas ‘x’ | Número total de hebras n = 3x2 – 3x + 1 |
Diámetro del conductor D = (2x – 1)d |
Vista de la sección transversal del conductor trenzado |
| 1 | 1 | d |  |
| 2 | 7 | 3d |  |
| 3 | 19 | 5d |  |
| 4 | 37 | 7d |  |
Ventajas de los conductores trenzados
Las siguientes son las ventajas.
- Mayor flexibilidad: Los conductores trenzados son más flexibles que los conductores sólidos. Esto hace que sea más fácil trabajar con ellos en aplicaciones donde el cable debe doblarse o moverse. Esta propiedad hace que los conductores trenzados sean adecuados para aquellas aplicaciones en las que se producen movimientos o vibraciones frecuentes. Los conductores trenzados son menos propensos a romperse o fatigarse con el tiempo.
- Área de superficie aumentada: Los múltiples hilos de alambre en un conductor trenzado proporcionan una mayor área de superficie para la conducción de corriente eléctrica a través de él. Esto reduce la resistencia del cable, lo que a su vez reduce la cantidad de calor generado y la pérdida de energía durante la transmisión.
- Capacidad de carga de corriente mejorada: Los conductores trenzados pueden transportar más corriente que los conductores sólidos del mismo diámetro. Esto se debe a que los múltiples hilos de alambre aumentan el área transversal general del conductor, lo que reduce la resistencia y permite que fluya más corriente.
- Resistencia a la rotura: Las múltiples hebras de alambre son más resistentes a la rotura debido a la vibración, la flexión u otras tensiones mecánicas.
- Mejor vida flexible: Doblar y flexionar repetidamente los conductores trenzados durante el uso puede causar tensión en los cables. Sin embargo, los múltiples hilos de alambre en los conductores trenzados distribuyen esta tensión de manera más uniforme, lo que lleva a una vida útil más prolongada.
- Efecto de piel reducido: Los conductores trenzados tienen un efecto de piel más pequeño que los conductores sólidos, lo que significa que tienen una distribución de corriente más uniforme a lo largo de la sección transversal del conductor. Esto es particularmente importante para aplicaciones de alta frecuencia en las que el efecto pelicular puede causar una pérdida de potencia significativa ya que el efecto pelicular depende de la frecuencia de la corriente.
Desventajas
Las siguientes son las desventajas de los conductores trenzados.
- Costo: Los conductores trenzados son más costosos que sus contrapartes sólidas ya que se requiere más proceso de fabricación en el caso de los conductores trenzados.
- Menos resistencia mecánica y resistencia a la tracción.: Estos tipos de conductores tienen menos resistencia mecánica y a la tracción en comparación con los conductores sólidos y, por eso, estos tipos de conductores tienen más pandeo.
- Área de superficie rugosa: El área superficial del conductor no es lisa. y por lo tanto la distribución del campo eléctrico no es uniforme lo que resulta en aumentó pérdida corona.
- Absorción de humedad: Las múltiples hebras de alambre brindan una mayor área de superficie para que se acumule la humedad, lo que puede conducir a la corrosión y degradación del alambre con el tiempo. Un pequeño espacio entre los hilos del cable puede causar la acumulación de humedad y otros contaminantes que pueden causar corrosión y reducción de la conductividad durante un período de tiempo.
- Efecto espiral: Debido al efecto de espiralidad, la longitud requerida del conductor es mayor que la de un conductor sólido. Este aumento incremental en la longitud hace que la resistencia de CC del conductor aumente ligeramente. Sin embargo, la reducción global del efecto piel compensa el aumento de la resistencia.
- Difícil de terminar: Es fácil terminar un conductor sólido, sin embargo, es bastante difícil terminar un conductor trenzado. Debe asegurarse de que todos los hilos del conductor trenzado estén conectados correctamente. Si alguno de los hilos permanece desconectado, habrá una mala resistencia de contacto que puede causar problemas de confiabilidad y riesgos de seguridad.
Error 403 The request cannot be completed because you have exceeded your quota. : quotaExceeded