Когато откриете, че гледате безкрайна линия от високи електрически кули, носещи захранващи проводници, докъдето стига окото, първото нещо, което ви хрумва, вероятно не е „Вижте тези провиснали далекопроводи.“ И все пак начинът, по който проводниците се извиват надолу между кулите, е толкова характерна черта на този тип електрически тръбопроводи, колкото и кулите себе си.
Докато обикновените електрически проводници във вашия квартал са свързани в почти прави линии към съседни полюси, много по-големи Разстоянието между по-отдалечените проводници за високо напрежение, както и теглото на тези проводници, изключват това подреждане. В резултат на това трябва да им се остави да провиснат между тях или да рискуват да се счупят поради екстремност напрежение. От друга страна, прекомерната провисналост е скъпа за енергийната компания, тъй като твърде много провисване използва повече материали под формата на допълнителен проводник.
Изчисляването на провисването между редовете и намирането на оптимална стойност е достатъчно просто математическо упражнение.
Геометрията на увисналите проводници
Позволявам L да бъде хоризонталното разстояние между съседни кули (приема се, че е еднаква височина, често не е валидно предположение в действителност), W да бъде теглото на единица дължина на проводник в N / m, и T напрежението в проводника, за сила на единица дължина в N / m. О е точката на най-ниско провисване, по средата между кулите.
Изберете някаква точка P по жицата. Ако изберете O като (0,0) точка на стандартна координатна система, координатите на точката P са (x, y). Теглото на дължината на кривия сегмент OP = Wx и действа (х/ 2) метри от О, тъй като масата на проводника е равномерно разпределена около тази средна точка. Тъй като този участък е в равновесие (в противен случай ще се движи), върху проводника не действат нетни въртящи моменти (сили, които действат, за да въртят телата).
Балансиращи сили: Тегло и напрежение
Въртящият момент в резултат на напрежението T следователно е равно на напрежението поради тежестта на линията Wx:
Ty = Wx (x / 2)
където у е вертикалното разстояние от О до каквато и да е височина P заема. Това се установява чрез пренареждане на уравнението:
y = Wx ^ 2 / 2T
За да изчислите общото провисване, задайте х равна на L/ 2, което прави у равно на разстоянието от върха на която и да е от кулите - тоест стойността на провисването:
провисване = WL ^ 2 / 8T
Пример: Върховете на еднакво високи съседни проводници на кули за предаване са на разстояние 200 m. Проводимият проводник тежи 12 N / m, а напрежението е 1500 N / m. Каква е стойността на провисването?
С W = 12 N / m, L2 = (200 м)2 = 40 000 m2 и T = 1500 N / m,
провисване = [(12) (40 000)] / [(8) (1 500)] = 480 000/12 000 = 40 m
Ефекти от вятъра и леда
Трансмисионните проводници биха били много по-лесни за изграждане и поддръжка, ако не беше досадното явление на времето, по-специално ледът и вятърът. И двете могат физически да повредят почти всичко, а предавателните проводници често са особено податливи поради излагането им на открити пространства високо над земята.
Промените в горното уравнение, за да се отчете това, се правят чрез включване wi, теглото на леда на единица дължина и ww, силата на вятъра на единица дължина, насочена перпендикулярно на посоката на проводниците. Общото ефективно тегло на жицата на единица дължина става:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
След това стойността на провисване се изчислява както преди, с изключение на тази тегл е заместен с W в уравнението за определяне на провисване при липса на външни сили, различни от гравитацията.