Ko se zagledate v neskončno vrsto visokih električnih stolpov, ki nosijo napajalne žice, kolikor seže oko, vam verjetno najprej pade na pamet "Poglejte te viseče daljnovode." Toda način, kako se žice ukrivijo med stolpi, je enako značilnost te vrste električnih vodov kot stolpi sami.
Medtem ko so običajne električne žice v vaši soseski povezane v skoraj ravne črte s sosednjimi stebri, je veliko večje razdalja med bolj oddaljenimi visokonapetostnimi žicami za prenos in teža teh žic to izključuje aranžma. Posledično jim je treba pustiti, da se vmes vlečejo ali tvegajo, da se zlomijo zaradi skrajnosti napetost. Po drugi strani pa je čezmerno dodajanje dodatka za elektroenergijo drago, ker preveč povešanja porabi več materiala v obliki dodatne žice.
Izračun povešanja med vrsticami in iskanje optimalne vrednosti je dovolj preprosta matematična vaja.
Geometrija povešenih žic
Pustiti L je vodoravna razdalja med sosednjima stolpoma (domneva se, da je enaka višina, v resnici pogosto ni veljavna predpostavka),
W teža na enoto dolžine vodnika v N / m in T napetost vodnika za silo na enoto dolžine v N / m. O je točka najnižjega sag, na sredini med stolpi.Izberite točko P vzdolž žice. Če izberete O kot (0,0) točko standardnega koordinatnega sistema, koordinate točke P so (x, y). Teža dolžine ukrivljenega segmenta žice OP = Šx in deluje (x/ 2) metrov od O, saj je masa žice enakomerno porazdeljena po tej srednji točki. Ker je ta odsek v ravnovesju (sicer bi se gibal), na žico ne delujejo neto navori (sile, ki delujejo na vrtenje teles).
Izravnalne sile: teža in napetost
Navor, ki je posledica napetosti T torej enaka napetosti zaradi teže vrvi Šx:
Ty = Wx (x / 2)
kje y je navpična razdalja od O do katere koli višine P zaseda. To ugotovimo s prerazporeditvijo enačbe:
y = Šx ^ 2 / 2T
Za izračun celotnega povešanja nastavite x enako L/ 2, kar naredi y enaka razdalji od vrha katerega koli stolpa - to je vrednost povešanja:
sag = WL ^ 2 / 8T
Primer: Vrhovi enako visokih žic sosednjih prenosnih stolpov so oddaljeni 200 m. Prevodna žica tehta 12 N / m, napetost pa 1500 N / m. Kakšna je vrednost sag?
S W = 12 N / m, L2 = (200 m)2 = 40.000 m2 in T = 1.500 N / m,
sag = [(12) (40.000)] / [(8) (1.500)] = 480.000 / 12.000 = 40 m
Učinki vetra in ledu
Prenosne žice bi bilo veliko lažje zgraditi in vzdrževati, če ne bi bilo motečega vremenskega pojava, zlasti ledu in vetra. Oboje lahko fizično poškoduje skoraj vse, prenosne žice pa so pogosto še posebej dovzetne zaradi izpostavljenosti na odprtih prostorih visoko nad tlemi.
Spremembe zgornje enačbe, da se to upošteva, se izvedejo z vključitvijo wjaz, teža ledu na enoto dolžine in ww, sila vetra na enoto dolžine, usmerjena pravokotno na smer žic. Skupna efektivna teža žice na enoto dolžine postane:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Vrednost povešanja se nato izračuna kot prej, razen te mas je nadomeščen z W v enačbi za določanje povešanja v odsotnosti zunanjih sil, ki niso gravitacija.
