Når du ser deg selv å se på en endeløs rekke med høye elektriske tårn som bærer strømledninger så langt øyet kan se, er det første du kommer til å tenke sannsynligvis ikke "Se på de hengende overføringslinjene." Likevel er den måten ledningene bøyer seg ned mellom tårnene like mye en karakteristikk av denne typen strømledninger som tårnene dem selv.
Mens vanlige elektriske ledninger i nabolaget ditt er koblet i nesten rette linjer til tilstøtende stolper, jo mye større avstand mellom mer avsidesliggende høyspenningstransmisjonsledninger, samt vekten til disse ledningene, utelukker dette ordning. Som et resultat må de få lov til å synke mellom eller risikere å bryte på grunn av ekstreme forhold Spenninger. På den annen side er en overdreven sagtillegg kostbar for kraftselskapet ved at for mye sag bruker mer materiale i form av ekstra ledning.
Å beregne sagingen mellom linjene og finne en optimal verdi er rett nok matematisk øvelse.
Geometrien til hengende ledninger
La L være den horisontale avstanden mellom tilstøtende tårn (antatt å være i samme høyde, ofte ikke en gyldig antagelse i virkeligheten),
W være vekten per lengdeenhet av leder i N / m, og T spenningen i lederen, for kraft per lengdenhet i N / m. O er poenget med laveste sag, midt mellom tårnene.Velg et punkt P langs ledningen. Hvis du velger O som (0,0) punkt for et standard koordinatsystem, blir koordinatene for punktet P er (x, y). Vekten av lengden på det buede ledningssegmentet OP = Wx og handler (x/ 2) meter fra O, siden ledningens masse er jevnt fordelt om dette midtpunktet. Fordi denne seksjonen er i likevekt (ellers vil den bevege seg), virker ikke nettomomenter (krefter som virker for å rotere legemer) på ledningen.
Balanseringskrefter: vekt og spenning
Dreiemomentet som følge av spenningen T tilsvarer derfor spenningen på grunn av linjevekten Wx:
Ty = Wx (x / 2)
hvor y er den vertikale avstanden fra O til hvilken høyde som helst P okkuperer. Dette blir funnet ved å omorganisere ligningen:
y = Wx ^ 2 / 2T
For å beregne total sag, sett x lik L/ 2, noe som gjør y lik avstanden fra toppen av begge tårnene - det vil si sagverdien:
sag = WL ^ 2 / 8T
Eksempel: Toppen på like høye tilstøtende transmisjonstårnekabler er 200 m fra hverandre. Ledningstråden veier 12 N / m, og spenningen er 1500 N / m. Hva er sagverdien?
Med W = 12 N / m, L2 = (200 m)2 = 40.000 m2 og T = 1500 N / m,
sag = [(12) (40.000)] / [(8) (1.500)] = 480.000 / 12.000 = 40 m
Effekter av vind og is
Overføringskabler ville være mye lettere å bygge og vedlikeholde hvis det ikke var for det irriterende været, spesielt is og vind. Begge disse kan fysisk skade omtrent hva som helst, og overføringskabler er ofte spesielt utsatt på grunn av eksponering i åpne rom høyt over bakken.
Endringer i ovenstående ligning for å redegjøre for dette gjøres ved å inkorporere wJeg, vekten av is per lengdeenhet, og ww, vindkraften per lengdeenhet, rettet vinkelrett på ledningenes retning. Den totale effektive vekten av ledningen per lengdenhet blir:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Sagverdien beregnes deretter som før, bortsett fra at wt erstattes av W i ligningen for å bestemme sag i fravær av andre ytre krefter enn tyngdekraften.
