Когда вы обнаруживаете, что смотрите на бесконечную линию высоких электрических башен, несущих провода питания до упора, первое, что приходит вам в голову, вероятно, не «Посмотрите на те провисшие линии электропередачи». Тем не менее, то, как провода изгибаются между башнями, является такой же характерной чертой этого типа проводов электричества, как и башни. сами себя.
В то время как обычные электрические провода в вашем районе соединены почти прямыми линиями с соседними полюсами, гораздо больше расстояние между более удаленными проводами высоковольтной передачи, а также вес этих проводов исключают это расположение. В результате они должны иметь возможность провисать между ними или рисковать поломкой из-за экстремальных напряжение. С другой стороны, чрезмерный допуск на провисание дорого обходится энергетической компании, поскольку при слишком большом провисе требуется больше материала в виде дополнительной проволоки.
Расчет прогиба между линиями и поиск оптимального значения - достаточно простое математическое упражнение.
Геометрия провисающих проводов
Позволять L быть горизонтальным расстоянием между соседними башнями (предполагается, что это одинаковая высота, в действительности часто неверное предположение), W быть весом на единицу длины проводника в Н / м, и Т натяжение проводника для силы на единицу длины в Н / м. O это точка самого низкого прогиба, на полпути между башнями.
Выберите какую-нибудь точку п по проволоке. Если вы выберете O в качестве точки (0,0) стандартной системы координат, координаты точки п являются (x, y). Вес отрезка изогнутой проволоки OP = Wx и действует (Икс/ 2) метров от O, поскольку масса проволоки равномерно распределена в этой средней точке. Поскольку эта секция находится в равновесии (в противном случае она двигалась бы), на проволоку не действуют крутящие моменты (силы, которые действуют для вращения тел).
Уравновешивающие силы: вес и натяжение
Крутящий момент, возникающий в результате натяжения Т поэтому равняется натяжению из-за веса лески Wx:
Ty = Wx (x / 2)
где у это расстояние по вертикали от O на любую высоту п занимает. Это можно найти, переставив уравнение:
у = Wx ^ 2 / 2T
Для расчета общего прогиба установите Икс равно L/ 2, что делает у равно расстоянию от вершины любой башни, то есть величине прогиба:
провисание = WL ^ 2 / 8T
Пример: Верхушки проводов соседних опор равной высоты находятся на расстоянии 200 м друг от друга. Токопроводящая проволока весит 12 Н / м, а натяжение - 1500 Н / м. Какое значение провеса?
С участием W = 12 Н / м, L2 = (200 м)2 = 40 000 м2 а также Т = 1500 Н / м,
провисание = [(12) (40,000)] / [(8) (1,500)] = 480,000 / 12,000 = 40 м
Воздействие ветра и льда
Провода передачи были бы намного проще построить и обслуживать, если бы не надоедливые погодные явления, в частности, лед и ветер. Оба они могут физически повредить что угодно, а провода передачи часто особенно уязвимы из-за их воздействия на открытые пространства высоко над землей.
Изменения в приведенном выше уравнении, чтобы учесть это, вносятся путем включения шя, вес льда на единицу длины и шш, сила ветра на единицу длины, направленная перпендикулярно направлению проводов. Общий эффективный вес проволоки на единицу длины составляет:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Затем рассчитывается величина провисания, как и раньше, за исключением того, что вес заменяется на W в уравнении для определения провисания при отсутствии внешних сил, кроме силы тяжести.