Když zjistíte, že se díváte na nekonečnou řadu vysokých elektrických věží nesoucích silové dráty, kam až oko dohlédne, první věc, která vás napadne, pravděpodobně není „Podívejte se na ty ochablé přenosové linky.“ Způsob, jakým se dráty křiví dolů mezi věžemi, je pro tento typ elektrického vedení stejně charakteristický jako věže oni sami.
Zatímco běžné elektrické vodiče ve vašem okolí jsou připojeny téměř rovně k sousedním pólům, mnohem větší vzdálenost mezi vzdálenějšími vysokonapěťovými přenosovými vodiči a také hmotnost těchto vodičů to vylučuje dohoda. Výsledkem je, že jim musí být umožněno mezi nimi se prohýbat nebo riskovat zlomení v důsledku extrému napětí. Na druhou stranu je nadměrný průvěsný náklad pro energetickou společnost, protože příliš velký průvěs používá více materiálu ve formě zvláštního drátu.
Výpočet průhybu mezi řádky a nalezení optimální hodnoty je dostatečně jednoduché matematické cvičení.
Geometrie prohnutých drátů
Nechat L být vodorovná vzdálenost mezi sousedními věžemi (předpokládá se stejná výška, ve skutečnosti často není platným předpokladem),
Ž být váha na jednotku délky vodiče v N / m a T napětí ve vodiči pro sílu na jednotku délky v N / m. Ó je bod s nejnižším poklesem, uprostřed mezi věžemi.Vyberte nějaký bod P podél drátu. Pokud zvolíte O jako (0,0) bod standardního souřadného systému, souřadnice bodu P jsou (x, y). Hmotnost délky zakřiveného segmentu drátu OP = Šx a jedná (X/ 2) metrů od Ó, protože hmotnost drátu je rovnoměrně rozložena kolem tohoto středu. Protože je tento úsek v rovnováze (jinak by se pohyboval), na drát nepůsobí žádné čisté momenty (síly, které působí na otáčení těles).
Vyrovnávací síly: hmotnost a napětí
Točivý moment vyplývající z napětí T proto se rovná napětí v důsledku hmotnosti vlasce Šx:
Ty = Wx (x / 2)
kde y je svislá vzdálenost od Ó do jakékoli výšky P zabírá. To lze zjistit přeuspořádáním rovnice:
y = Šx ^ 2 / 2T
Chcete-li vypočítat celkový pokles, nastavte X rovná L/ 2, což dělá y rovná se vzdálenosti od vrcholu kterékoli věže - tj. hodnota poklesu:
pokles = WL ^ 2 / 8T
Příklad: Vrcholy stejně vysokých sousedních drátů vysílacích věží jsou od sebe vzdáleny 200 m. Vodivý drát váží 12 N / m a napětí je 1 500 N / m. Jaká je hodnota poklesu?
S Ž = 12 N / m, L2 = (200 m)2 = 40 000 m2 a T = 1 500 N / m,
pokles = [(12) (40 000)] / [(8) (1 500)] = 480 000/12 000 = 40 m
Účinky větru a ledu
Budování a údržba přenosových drátů by bylo mnohem snazší, nebýt otravného jevu počasí, zejména ledu a větru. Oba mohou fyzicky poškodit téměř cokoli a přenosové vodiče jsou často obzvláště citlivé kvůli jejich vystavení v otevřených prostorech vysoko nad zemí.
Změny výše uvedené rovnice, které to zohledňují, se provádějí začleněním wihmotnost ledu na jednotku délky a ww, síla větru na jednotku délky, směrovaná kolmo ke směru drátů. Celková efektivní hmotnost drátu na jednotku délky se stává:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Hodnota poklesu se poté vypočítá jako dříve, kromě toho hm je nahrazen Ž v rovnici pro stanovení průhybu při absenci vnějších sil jiných než gravitace.