عندما تجد نفسك تنظر إلى مجموعة لا نهائية من الأبراج الكهربائية الطويلة التي تحمل أسلاك كهربائية على مد البصر ، فإن أول ما يتبادر إلى ذهنك ربما لا يكون "انظر إلى خطوط النقل المترهلة تلك." ومع ذلك ، فإن الطريقة التي ينحني بها منحنى الأسلاك بين الأبراج هي سمة مميزة لهذا النوع من قنوات الكهرباء مثل الأبراج أنفسهم.
بينما يتم توصيل الأسلاك الكهربائية العادية في منطقتك في خطوط مستقيمة تقريبًا بالأقطاب المجاورة ، كلما كان ذلك أكبر بكثير المسافة بين أسلاك نقل الجهد العالي البعيدة ، وكذلك وزن تلك الأسلاك ، تستبعد ذلك ترتيب. نتيجة لذلك ، يجب السماح لهم بالترهل أو المخاطرة بسبب الحد الأقصى توتر. من ناحية أخرى ، فإن بدل الترهل المفرط مكلف لشركة الطاقة لأن الكثير من التدلي يستخدم المزيد من المواد في شكل سلك إضافي.
حساب الانحناء بين السطور وإيجاد القيمة المثلى هو تمرين رياضي مباشر بما فيه الكفاية.
هندسة الأسلاك المترهلة
يترك إل تكون المسافة الأفقية بين الأبراج المجاورة (يفترض أن تكون بنفس الارتفاع ، وغالبًا ما لا يكون ذلك افتراضًا صحيحًا في الواقع) ، دبليو كن الوزن لكل وحدة طول الموصل في N / m ، و تي التوتر في الموصل ، للقوة لكل وحدة طول في N / m.
ا هي نقطة الانحدار الأدنى ، في منتصف المسافة بين الأبراج.اختر نقطة ما ص على طول السلك. إذا اخترت O كنقطة (0،0) لنظام إحداثيات قياسي ، فإن إحداثيات النقطة ص هي (س ، ص). وزن طول مقطع السلك المنحني OP = Wx ويعمل (x/ 2) أمتار من ا، لأن كتلة السلك موزعة بالتساوي حول نقطة المنتصف هذه. نظرًا لأن هذا القسم في حالة توازن (وإلا فإنه سيكون متحركًا) ، فلا توجد عزم دوران صافي (القوى التي تعمل على تدوير الأجسام) تعمل على السلك.
موازنة القوى: الوزن والتوتر
عزم الدوران الناتج عن التوتر تي لذلك يساوي التوتر بسبب وزن الخط Wx:
Ty = Wx (x / 2)
أين ذ هي المسافة العمودية من ا إلى أي ارتفاع ص تحتل. تم العثور على هذا من خلال إعادة ترتيب المعادلة:
ص = Wx ^ 2 / 2T
لحساب مجموع الترهل ، اضبط x يساوي إل/ 2 مما يجعل ذ مساوية للمسافة من قمة أي برج - أي قيمة الترهل:
ساج = WL ^ 2 / 8T
مثال: تقع أسطح أبراج النقل المجاورة ذات الارتفاع المتساوي على مسافة 200 متر. يزن السلك الموصل 12 N / m ، والتوتر 1500 N / m. ما هي قيمة الترهل؟
مع دبليو = 12 نيوتن / م ، إل2 = (200 م)2 = 40000 م2 و تي = 1500 نيوتن / م ،
sag = [(12) (40،000)] / [(8) (1،500)] = 480،000 / 12،000 = 40 م
تأثيرات الرياح والجليد
سيكون بناء وصيانة أسلاك النقل أسهل بكثير لولا ظاهرة الطقس المزعجة ، وخاصة الجليد والرياح. كلاهما يمكن أن يلحق الضرر الجسدي بأي شيء تقريبًا ، وغالبًا ما تكون أسلاك النقل عرضة بشكل خاص بسبب تعرضها في الأماكن المفتوحة المرتفعة فوق الأرض.
يتم إجراء التغييرات على المعادلة أعلاه لحساب ذلك من خلال الدمج ثأنا، ووزن الجليد لكل وحدة طول ، و ثث، قوة الرياح لكل وحدة طول ، موجهة عموديًا على اتجاه الأسلاك. الوزن الإجمالي الفعال للسلك لكل وحدة طول يصبح:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
ثم يتم حساب قيمة الترهل كما كان من قبل ، باستثناء ذلك بالوزن تم استبداله بـ دبليو في معادلة تحديد الترهل في حالة عدم وجود قوى خارجية غير الجاذبية.