כשאתה מוצא את עצמך מסתכל בשורה אינסופית של מגדלי חשמל גבוהים הנושאים חוטי חשמל ככל שהעין רואה, הדבר הראשון שעולה בראשך הוא כנראה לא "תסתכל על קווי ההולכה הנפולים האלה." אולם הדרך שבה החוטים מתעקלים מטה בין המגדלים מאפיינת סוג זה של צינור חשמל כמו המגדלים. עצמם.
בעוד שחוטי חשמל רגילים בשכונה שלך מחוברים בקווים כמעט ישרים לעמודים סמוכים, זה הרבה יותר גדול המרחק בין חוטי הולכה מרוחקים יותר במתח גבוה, כמו גם משקלם של חוטים אלה, שולל זאת הֶסדֵר. כתוצאה מכך, יש לאפשר להם לשקוע בין לבין או להסתכן בשבירה בגלל קיצוניות מתח. מצד שני, קצבת שקיעה מוגזמת היא יקרה לחברת החשמל בכך שיותר מדי שקיעה משתמשת בחומר רב יותר בצורת חוט נוסף.
חישוב הצניחה בין השורות ומציאת ערך אופטימלי הוא תרגיל מתמטי פשוט מספיק.
הגיאומטריה של חוטים נפולים
לתת ל להיות המרחק האופקי בין מגדלים סמוכים (ההנחה היא באותו הגובה, לרוב אינה הנחה תקפה במציאות), W להיות המשקל ליחידת אורך של מוליך ב- N / m, ו- ט המתח במוליך, לכוח ליחידת אורך ב- N / m. או היא נקודת הצניחה הנמוכה ביותר, באמצע הדרך בין המגדלים.
בחר נקודה כלשהי פ לאורך החוט. אם תבחר ב- O כנקודת (0,0) של מערכת קואורדינטות רגילה, הקואורדינטות של הנקודה
פ הם (x, y). משקל אורך קטע החוט המעוקל OP = ווקס ופועל (איקס/ 2) מטר מ אומכיוון שמסת החוט מפוזרת באופן שווה לגבי נקודת האמצע הזו. מכיוון שקטע זה נמצא בשיווי משקל (אחרת הוא נע), שום מומנט רשת (כוחות הפועלים לסיבוב גופים) אינו פועל על החוט.איזון כוחות: משקל ומתח
המומנט הנובע מהמתח ט לכן שווה למתח בגלל משקל הקו ווקס:
Ty = Wx (x / 2)
איפה y הוא המרחק האנכי מ או לכל גובה שהוא פ כובש. זה נמצא על ידי סידור מחדש של המשוואה:
y = Wx ^ 2 / 2T
כדי לחשב את הצניחה הכוללת, הגדר איקס שווה ל ל/ 2, מה שהופך y שווה למרחק מהחלק העליון של אחד המגדלים - כלומר ערך הצניחה:
sag = WL ^ 2 / 8T
דוגמא: החלקים העליונים של חוטי מגדלי הילוכים צמודים גבוהים לא פחות מרוחקים 200 מ 'זה מזה. שוק החוט המוליך שוקל 12 ננומטר, והמתח הוא 1,500 ננומטר. מה ערך הצניחה?
עם W = 12 N / m, ל2 = (200 מ ')2 = 40,000 מ '2 ו ט = 1,500 ננומטר,
sag = [(12) (40,000)] / [(8) (1,500)] = 480,000 / 12,000 = 40 m
השפעות הרוח והקרח
חוטי העברה יהיו קלים יותר לבנייה ותחזוקה אלמלא התופעה המציקה של מזג האוויר, בפרט קרח ורוח. שני אלה עלולים לגרום נזק פיזי כמעט לכל דבר, וחוטי ההולכה הם רגישים במיוחד בגלל חשיפתם בשטחים פתוחים גבוהים מעל הקרקע.
שינויים במשוואה לעיל כדי להסביר זאת נעשים על ידי שילוב wאני, משקל הקרח ליחידת אורך, ו ww, כוח הרוח ליחידת אורך, מכוון בניצב לכיוון החוטים. המשקל האפקטיבי הכולל של החוט ליחידת אורך הופך ל:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
ערך הצניחה מחושב אז כבעבר, למעט זה wt מוחלף עבור W במשוואה לקביעת צניחה בהיעדר כוחות חיצוניים שאינם כוח הכבידה.