Коли ти опиняєшся, дивлячись на нескінченну лінію високих електричних веж, що несуть дроти живлення, на скільки сягає око, перше, що спадає тобі на думку, мабуть, не "Подивіться на ці провисаючі лінії електропередач". Проте спосіб, по якому криві проводів спускаються між вежами, є настільки ж характерним для цього типу електропроводів, як і вежі самі.
Хоча звичайні електричні дроти у вашому районі підключені майже прямолінійно до сусідніх стовпів, набагато більше Відстань між більш віддаленими високовольтними дротами передачі, а також вага цих проводів виключають це домовленість. Як результат, їм слід дозволити провисати між ними або ризикувати зламом через крайність напруженість. З іншого боку, надмірна норма провисання дорого коштує енергетичній компанії, оскільки занадто велика провисання використовує більше матеріалу у вигляді додаткового дроту.
Обчислення прогину між лініями та пошук оптимального значення є досить простою математичною вправою.
Геометрія провисання проводів
Дозволяє L бути горизонтальною відстанню між сусідніми вежами (вважається, що однакова висота, часто не є дійсним припущенням),
W бути вагою на одиницю довжини провідника в Н / м, і Т натяг у провіднику для сили на одиницю довжини в Н / м. О - точка найнижчого прогину, посередині між вежами.Виберіть якийсь момент P уздовж дроту. Якщо ви вибрали O як (0,0) точку стандартної системи координат, то координати точки P є (x, y). Вага довжини криволінійного відрізка дроту OP = Шх і діє (х/ 2) метрів від О, оскільки маса дроту рівномірно розподілена щодо цієї середньої точки. Оскільки цей переріз знаходиться в рівновазі (інакше він рухався б), на провід не діють чисті крутні моменти (сили, що діють на обертання тіл).
Балансуючі сили: вага і напруга
Крутний момент, що виникає внаслідок натягу Т тому дорівнює натягу внаслідок ваги лінії Шх:
Ty = Wx (x / 2)
де р - вертикальна відстань від О до будь-якої висоти P займає. Це виявляється шляхом перестановки рівняння:
y = Шx ^ 2 / 2Т
Для обчислення загального провисання встановіть х дорівнює L/ 2, що робить р дорівнює відстані від вершини будь-якої вежі - тобто значення прогину:
прогин = WL ^ 2 / 8T
Приклад: Вершини однаково високих сусідніх проводів веж передач розташовані на відстані 200 м. Провідна дріт важить 12 Н / м, а натяг 1500 Н / м. Яке значення провисання?
С W = 12 Н / м, L2 = (200 м)2 = 40000 м2 і Т = 1500 Н / м,
провисання = [(12) (40000)] / [(8) (1500)] = 480000/12000 = 40 м
Вплив вітру та льоду
Трансмісійні дроти було б набагато легше побудувати та обслуговувати, якби не прикрий феномен погоди, зокрема лід та вітер. Обидва вони можуть фізично пошкодити майже все, і дроти передачі часто особливо сприйнятливі через їх опромінення на відкритих просторах високо над землею.
Зміни до вищевказаного рівняння для врахування цього вносяться шляхом включення wi, вага льоду на одиницю довжини, і ww, сила вітру на одиницю довжини, спрямована перпендикулярно напрямку проводів. Загальна ефективна вага дроту на одиницю довжини стає:
w_ {t} = \ sqrt {(w + w_ {i}) ^ 2 + (w_ {w}) ^ 2}
Потім значення провисання обчислюється як і раніше, за винятком цього мас замінюється на W в рівнянні для визначення провисання за відсутності зовнішніх сил, крім сили тяжіння.