Ketika Anda mendapati diri Anda melihat barisan menara listrik tinggi yang tak berujung yang membawa kabel listrik sejauh mata memandang, hal pertama yang muncul di benak Anda mungkin bukan "Lihatlah saluran transmisi yang kendur itu." Namun cara kabel melengkung ke bawah di antara menara adalah karakteristik saluran listrik jenis ini seperti halnya menara. diri.
Sementara kabel listrik biasa di lingkungan Anda terhubung dalam garis yang hampir lurus ke kutub yang berdekatan, semakin besar jarak antara kabel transmisi tegangan tinggi yang lebih jauh, serta berat kabel tersebut, mengesampingkan hal ini pengaturan. Akibatnya, mereka harus dibiarkan melorot di antaranya atau berisiko putus karena ekstrem ketegangan. Di sisi lain, kelebihan sag tunjangan mahal untuk perusahaan listrik di sag yang terlalu banyak menggunakan lebih banyak material dalam bentuk kawat ekstra.
Menghitung penurunan antara garis dan menemukan nilai optimal adalah latihan matematika yang cukup mudah.
Geometri Kabel Kendur
Membiarkan L menjadi jarak horizontal antara menara yang berdekatan (diasumsikan memiliki ketinggian yang sama, seringkali bukan asumsi yang valid dalam kenyataan), W menjadi berat per satuan panjang konduktor dalam N/m, dan T tegangan dalam konduktor, untuk gaya per satuan panjang dalam N/m. HAI adalah titik melorot terendah, di tengah-tengah antara menara.
Pilih beberapa titik P sepanjang kawat. Jika Anda memilih O sebagai titik (0,0) dari sistem koordinat standar, koordinat titik P adalah (x, y). Berat panjang segmen kawat lengkung OP = wx dan tindakan (x/2) meter dari HAI, karena massa kawat terdistribusi secara merata di sekitar titik tengah ini. Karena bagian ini berada dalam kesetimbangan (jika tidak maka akan bergerak), tidak ada torsi neto (gaya yang bekerja untuk memutar benda) yang bekerja pada kawat.
Menyeimbangkan Kekuatan: Berat dan Ketegangan
Torsi yang dihasilkan dari tegangan T oleh karena itu sama dengan tegangan karena berat garis wx:
Ty = Wx (x/2)
dimana kamu adalah jarak vertikal dari HAI setinggi apapun P menempati. Ini ditemukan dengan mengatur ulang persamaan:
y = Lx^2/2T
Untuk menghitung total sag, set x sama dengan L/2, yang membuat kamu sama dengan jarak dari puncak salah satu menara – yaitu, nilai sag:
melorot = WL^2/8T
Contoh: Bagian atas kabel menara transmisi yang berdekatan sama tingginya berjarak 200 m. Kawat penghantar beratnya 12 N/m, dan tegangannya 1.500 N/m. Berapa nilai sagnya?
Dengan W = 12 N/m, L2 = (200 m)2 = 40.000 m2 dan T = 1.500 N/m,
melorot = [(12)(40.000)]/[(8)(1.500)] = 480.000/12.000 = 40 m
Efek Angin dan Es
Kabel transmisi akan jauh lebih mudah untuk dibangun dan dirawat jika bukan karena fenomena cuaca yang mengganggu, khususnya es dan angin. Kedua hal ini secara fisik dapat merusak apa saja, dan kabel transmisi seringkali sangat rentan karena paparannya di ruang terbuka yang tinggi di atas tanah.
Perubahan persamaan di atas untuk memperhitungkan ini dibuat dengan memasukkan wsaya, berat es per satuan panjang, dan ww, gaya angin per satuan panjang, diarahkan tegak lurus terhadap arah kawat. Berat efektif total kawat per satuan panjang menjadi:
w_{t} = \sqrt{(w + w_{i})^2 + (w_{w})^2}
Nilai sag kemudian dihitung seperti sebelumnya, kecuali bahwa wt diganti dengan W dalam persamaan untuk menentukan sag tanpa adanya gaya eksternal selain gravitasi.