Când te găsești uitându-te la o linie nesfârșită de turnuri electrice înalte care poartă fire de alimentare cât de mult poate vedea, primul lucru care îți vine în minte este probabil că nu - Uită-te la liniile de transmisie care se înclină. Totuși, modul în care firele se curbează în jos între turnuri este la fel de caracteristică a acestui tip de conductă de electricitate ca turnurile înșiși.
În timp ce firele electrice obișnuite din cartierul dvs. sunt conectate în linii aproape drepte la polii adiacenți, cu atât este mai mare distanța dintre firele de transmisie de înaltă tensiune de la distanță, precum și greutatea acestor fire, exclude acest lucru aranjament. Ca urmare, trebuie să li se permită să se lase între ele sau să riscă să se rupă din cauza extremității tensiune. Pe de altă parte, o cantitate excesivă de scădere este costisitoare pentru compania de energie electrică, deoarece prea multă scufundare folosește mai mult material sub formă de sârmă suplimentară.
Calculul înclinării dintre linii și găsirea unei valori optime este un exercițiu matematic suficient de simplu.
Geometria firelor lăsate
Lăsa L să fie distanța orizontală dintre turnurile adiacente (presupusă a fi aceeași înălțime, de multe ori nu este o presupunere validă în realitate), W fie greutatea pe unitate de lungime de conductor în N / m și T tensiunea în conductor, pentru forța pe unitate de lungime în N / m. O este punctul de cea mai mică înclinare, la jumătatea distanței dintre turnuri.
Alegeți un punct P de-a lungul firului. Dacă alegeți O ca punct (0,0) al unui sistem de coordonate standard, coordonatele punctului P sunt (x, y). Greutatea lungimii segmentului de sârmă curbat OP = Wx și acționează (X/ 2) metri de O, deoarece masa firului este distribuită în mod egal în jurul acestui punct mediu. Deoarece această secțiune este în echilibru (altfel s-ar deplasa), nu există cupluri nete (forțe care acționează pentru a roti corpurile) care acționează asupra firului.
Forțe de echilibrare: greutate și tensiune
Cuplul rezultat din tensiune T prin urmare este egală cu tensiunea datorată greutății liniei Wx:
Ty = Wx (x / 2)
Unde y este distanța verticală de la O la orice înălțime P ocupă. Acest lucru se găsește prin rearanjarea ecuației:
y = Wx ^ 2 / 2T
Pentru a calcula căderea totală, setați X egal cu L/ 2, ceea ce face y egală cu distanța de la vârful oricărui turn - adică valoarea de sag:
sag = WL ^ 2 / 8T
Exemplu: Vârfurile firelor turnurilor de transmisie adiacente la fel de înalte sunt la 200 m distanță. Firul conductor cântărește 12 N / m, iar tensiunea este de 1.500 N / m. Care este valoarea sag?
Cu W = 12 N / m, L2 = (200 m)2 = 40.000 m2 și T = 1.500 N / m,
sag = [(12) (40.000)] / [(8) (1.500)] = 480.000 / 12.000 = 40 m
Efectele vântului și gheții
Sârmele de transmisie ar fi mult mai ușor de construit și de întreținut dacă nu ar fi fenomenul plictisitor al vremii, în special gheața și vântul. Ambele pot deteriora fizic aproape orice, iar firele de transmisie sunt adesea susceptibile în special datorită expunerii lor în spații deschise deasupra solului.
Modificările aduse ecuației de mai sus pentru a explica acest lucru se fac prin încorporare weu, greutatea gheții pe unitatea de lungime și ww, forța vântului pe unitate de lungime, direcționată perpendicular pe direcția firelor. Greutatea efectivă totală a firului pe unitate de lungime devine:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Valoarea de sag este apoi calculată ca înainte, cu excepția faptului că wt este înlocuit cu W în ecuația pentru determinarea sagului în absența altor forțe externe decât gravitația.