Όταν βρίσκεστε σε μια ατελείωτη γραμμή ψηλών ηλεκτρικών πύργων που μεταφέρουν καλώδια ισχύος όσο το μάτι μπορεί να δει, το πρώτο πράγμα που έρχεται στο μυαλό σας πιθανώς δεν είναι "Κοίτα αυτές τις γραμμές χαλάρωσης." Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο τα καλώδια κάμπτονται μεταξύ των πύργων είναι εξίσου χαρακτηριστικό αυτού του τύπου αγωγού ηλεκτρικής ενέργειας με τους πύργους τους εαυτούς τους.
Ενώ τα συνηθισμένα ηλεκτρικά καλώδια στη γειτονιά σας συνδέονται σε σχεδόν ευθείες γραμμές με παρακείμενους πόλους, το πολύ μεγαλύτερο Η απόσταση μεταξύ των πιο απομακρυσμένων καλωδίων μετάδοσης υψηλής τάσης, καθώς και του βάρους αυτών των καλωδίων, το αποκλείει συμφωνία. Ως αποτέλεσμα, πρέπει να επιτρέπεται να κρεμάσουν μεταξύ τους ή να σπάσουν τον κίνδυνο λόγω ακραίων ένταση. Από την άλλη πλευρά, ένα υπερβολικό επιτρεπόμενο χαλάρωμα είναι δαπανηρό για την εταιρεία ηλεκτρικού ρεύματος, δεδομένου ότι πάρα πολύ sag χρησιμοποιεί περισσότερο υλικό με τη μορφή επιπλέον καλωδίου.
Ο υπολογισμός του sag μεταξύ γραμμών και η εύρεση μιας βέλτιστης τιμής είναι αρκετά απλή μαθηματική άσκηση.
Η γεωμετρία των συρμάτων χαλάρωσης
Αφήνω μεγάλο να είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ γειτονικών πύργων (υποτίθεται ότι είναι το ίδιο ύψος, συχνά δεν είναι έγκυρη υπόθεση στην πραγματικότητα), Δ να είναι το βάρος ανά μονάδα μήκους αγωγού σε N / m, και Τ την τάση στον αγωγό, για δύναμη ανά μονάδα μήκους σε N / m. Ο είναι το σημείο της χαμηλότερης χαλάρωσης, στα μέσα των πύργων.
Επιλέξτε κάποιο σημείο Π κατά μήκος του σύρματος. Εάν επιλέξετε O ως το σημείο (0,0) ενός τυπικού συστήματος συντεταγμένων, οι συντεταγμένες του σημείου Π είναι (x, y). Το βάρος του μήκους του τμήματος καμπύλου καλωδίου OP = Πx και ενεργεί (Χ/ 2) μέτρα από Ο, καθώς η μάζα του σύρματος κατανέμεται εξίσου σε αυτό το μεσαίο σημείο. Επειδή αυτή η τομή βρίσκεται σε ισορροπία (διαφορετικά θα κινείται), δεν δρουν στο σύρμα καθαρές ροπές (δυνάμεις που ενεργούν για περιστροφή σωμάτων).
Δυνάμεις εξισορρόπησης: Βάρος και ένταση
Η ροπή που προκύπτει από την ένταση Τ Επομένως ισούται με την ένταση λόγω του βάρους γραμμής Πx:
Ty = Πx (x / 2)
όπου ε είναι η κατακόρυφη απόσταση από Ο σε οποιοδήποτε ύψος Π καταλαμβάνει. Αυτό βρίσκεται με την αναδιάταξη της εξίσωσης:
y = Πx ^ 2 / 2Τ
Για να υπολογίσετε το συνολικό sag, ορίστε Χ ίσο με μεγάλο/ 2, που κάνει ε ίση με την απόσταση από την κορυφή οποιουδήποτε πύργου - δηλαδή, η τιμή χαλάρωσης:
sag = WL ^ 2 / 8T
Παράδειγμα: Οι κορυφές των εξίσου ψηλών γειτονικών καλωδίων πύργων μετάδοσης απέχουν 200 μέτρα. Το αγώγιμο σύρμα ζυγίζει 12 N / m και η τάση είναι 1.500 N / m. Ποια είναι η τιμή χαλάρωσης;
Με Δ = 12 N / m, μεγάλο2 = (200 μ.)2 = 40.000 μ2 και Τ = 1.500 N / m,
sag = [(12) (40.000)] / [(8) (1.500)] = 480.000 / 12.000 = 40 μ
Επιδράσεις του ανέμου και του πάγου
Τα καλώδια μετάδοσης θα ήταν πολύ πιο εύκολο να κατασκευαστούν και να διατηρηθούν αν δεν ήταν για το ενοχλητικό φαινόμενο του καιρού, ιδίως του πάγου και του ανέμου. Και τα δύο μπορούν να προκαλέσουν ζημιά σχεδόν σε οτιδήποτε και τα καλώδια μετάδοσης είναι συχνά ιδιαίτερα ευαίσθητα λόγω της έκθεσής τους σε ανοιχτούς χώρους ψηλά πάνω από το έδαφος.
Οι αλλαγές στην παραπάνω εξίσωση για να ληφθούν υπόψη αυτό γίνονται ενσωματώνοντας βΕγώ, το βάρος του πάγου ανά μονάδα μήκους και ββ, η δύναμη ανέμου ανά μονάδα μήκους, που κατευθύνεται κάθετα προς την κατεύθυνση των καλωδίων. Το συνολικό πραγματικό βάρος του καλωδίου ανά μονάδα μήκους γίνεται:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Η τιμή sag υπολογίζεται τότε όπως πριν, εκτός από αυτό β αντικαθίσταται για Δ στην εξίσωση για τον προσδιορισμό χαλάρωσης απουσία εξωτερικών δυνάμεων εκτός της βαρύτητας.