Als je merkt dat je kijkt naar een eindeloze rij hoge elektrische torens met stroomdraden zover het oog reikt, is het eerste dat in je opkomt waarschijnlijk niet "Kijk eens naar die slappe transmissielijnen." Maar de manier waarop de draden tussen de torens naar beneden buigen, is evenzeer kenmerkend voor dit type elektriciteitsleiding als de torens zich.
Terwijl gewone elektrische draden in uw buurt in bijna rechte lijnen zijn verbonden met aangrenzende palen, is de veel grotere afstand tussen meer afgelegen hoogspanningstransmissiedraden, evenals het gewicht van die draden, sluit dit uit arrangement. Hierdoor moeten ze tussendoor kunnen doorhangen of het risico lopen te breken door extreme spanning. Aan de andere kant is een overmatige doorzakking kostbaar voor het energiebedrijf, omdat te veel doorbuiging meer materiaal in de vorm van extra draad verbruikt.
Het berekenen van de doorzakking tussen lijnen en het vinden van een optimale waarde is een eenvoudige wiskundige oefening.
De geometrie van doorhangende draden
Laat L de horizontale afstand tussen aangrenzende torens zijn (aangenomen als dezelfde hoogte, in werkelijkheid vaak geen geldige veronderstelling), W wees het gewicht per lengte-eenheid: van geleider in N/m, en T de spanning in de geleider, voor kracht per lengte-eenheid in N/m. O is het punt van de laagste doorbuiging, halverwege tussen de torens.
Kies een punt P langs de draad. Als u O kiest als het (0,0) punt van een standaard coördinatensysteem, worden de coördinaten van punt P zijn (x, y). Het gewicht van de lengte van het gebogen draadsegment OP = Wx en handelt (X/2) meter van O, aangezien de massa van de draad gelijkelijk is verdeeld over dit middelpunt. Omdat dit gedeelte in evenwicht is (anders zou het bewegen), werken er geen netto koppels (krachten die werken om lichamen te roteren) op de draad.
Balanceerkrachten: gewicht en spanning
Het koppel als gevolg van de spanning T is daarom gelijk aan de spanning als gevolg van het lijngewicht Wx:
Ty = Bx (x/2)
waar ja is de verticale afstand van O tot welke hoogte dan ook P bezet. Dit wordt gevonden door de vergelijking te herschikken:
y = Bx^2/2T
Om de totale doorzakking te berekenen, stelt u in X gelijk aan L/2, waardoor ja gelijk aan de afstand vanaf de top van een van beide torens - dat wil zeggen, de doorzakwaarde:
doorzakken = WL^2/8T
Voorbeeld: De toppen van even hoge aangrenzende zendmasten liggen 200 m uit elkaar. De geleidende draad weegt 12 N/m en de spanning is 1500 N/m. Wat is de doorzakwaarde?
Met W = 12 N/m, L2 = (200 meter)2 = 40.000 m2 en T = 1.500 N/m,
doorzakking = [(12)(40.000)]/[(8)(1.500)] = 480.000/12.000 = 40 m
Effecten van wind en ijs
Transmissiedraden zouden veel gemakkelijker te bouwen en te onderhouden zijn, ware het niet voor het vervelende fenomeen van het weer, met name ijs en wind. Beide kunnen vrijwel alles fysiek beschadigen, en transmissiedraden zijn vaak bijzonder gevoelig vanwege hun blootstelling in open ruimtes hoog boven de grond.
Wijzigingen in de bovenstaande vergelijking om hiermee rekening te houden, worden aangebracht door met wieik, het gewicht van ijs per lengte-eenheid, en met wiemet wie, de windkracht per lengte-eenheid, loodrecht gericht op de richting van de draden. Het totale effectieve gewicht van de draad per lengte-eenheid wordt:
w_{t} = \sqrt{(w + w_{i})^2 + (w_{w})^2}
De doorzakwaarde wordt dan berekend zoals eerder, behalve dat except wt wordt vervangen door W in de vergelijking voor het bepalen van de doorzakking bij afwezigheid van andere externe krachten dan de zwaartekracht.