Af hverju eru loftströndar löse á rafmagnsstökkum og torgum?

Af hverju eru hagaviðar á lyktastöngum og flutningstornum löse?

Í dagsetu þeirra hröða teknilega framfaraskipta sem við erum í nú, hefur flutt fólks, vara og þjónustu verið mikið auðveldara. Loftslagsleg dýfð er ekki lengur mikil óveg. Sama sem þessi greind áhalds hlutir geta verið fluttir yfir langa vegi, þarf rafmagn líka að vera flutt allt eftir landslaginu. En eins og ólíkt greindum hlutum, þarf rafmagn til miðils fyrir ferð sína.

Þú munt hafa oft séð að hagaviðarnar sem hengja frá lyktastöngum og flutningstornum virðast löse, frekar en að vera stramt festar. Þetta sjónarmið stefnir oft á spurninguna: Af hverju eru ekki þessar línum strikt fastnar?

Á þessari leiðangri munum við kynna orsakana fyrir lösun hagaviða á stöngum og nauðsynleika af hækkun bæði í dreifingu og flutningi. Áður en við skoðum sérstök lýsingu, skulum við skoða nokkrar grunnatriði sem munu auka okkur skilning á þessu rafverkfræðilegu atburði.

Rafmagnsflutningur: Grunnreglur, tap og atriði

Grundvallaratriði um rafmagnsflutning

Orka lýsir hraðanum sem verkefni er gert. Í samhengi með rafmagn er verkefni fullgjört þegar raforkustreymi fer yfir veg. Samkvæmt því getur orka verið skilgreind sem magn orku sem er flutt per tíma. Til að flutta rafmagn yfir langa vegi, taka rafmagnslínum stað sem grunnmiðill fyrir þennan flutning.

Virka orkan, það atriði raforku sem gerir gagnlegt verkefni, er oft mæld í vatthöfum. Þegar kemur að rafmagnsflutningi, er háspennaflutningur valinn aðferð fyrir orkugeymslu. Þetta er vegna þess að rafstreymi sem fer gegnum leitarann myndar hita, sem getur verið mjög neikvæð. Hitan leitar línurnar að brotna yfir tíma, sem leiðir til ofþydiss brottnings og mögulegra misfalla. Til að minnka orku tap og varðveita flutt orku, er hægt að draga úr rafstreymi sem fer gegnum línurnar með því að hækka spennu. Þessi aðferð, sem kallast háspenna rafmagnsflutningur, lætur rafmagnsflutning línurnar hækkja efektískt sem hita.

Leiðar og orku tap

Á meðan rafmagnsflutning fer fram, er sum orka óundanlauganlega tapað til umhverfisins. Þetta gerist aðallega vegna þess að rafmagnsflutningslínur eru ekki alveg öryggisvarðaðar, sem leyfir hita og rafmagnsleknandi. Eftir Ohm's lagi, er motstandur (R) leitarans beint sameiginlegur við lengd hans (L). Sem eitt af niðurstöðum, sem lengd rafmagnsflutningslínunnar stækkar, svo stækkar einnig hans motstandur. Að auki er loft, sem umgjarðar rafmagnsflutningslínurnar, slæmur leitari og getur ekki flutt hita sem myndast af rafstreymi sem fer gegnum línurnar efektískt.

Til að minnka þessa vandamál, eru rafmagnslínur búin til með stærri þvermál. Þessi hönnunarval er byggt á því að motstandur (R) leitarans er andhverfanlegur við þversniðshlut hans. Með því að hækka þvermál leitarans, stækkar hann, sem leiðir til lækkun á motstandnum. Þessi lækkun á motstandnum, í sinnum skipti, minnkar orku tap vegna hitamynsturs í rafmagnsflutningslínunum.

Rafmagnslínur og snöru

Rafmagnarsnöru og -línur eru leitarar sem rafmagn fer gegnum, og þeir eru aðallega gerðir af kopar vegna þess góða rafmagnsleiðandi. En þessir leitarar eru ekki samsettir af reinu kopar. Til að bæta vökvæðu eiginleikum þeirra, eins og styrkleika og endurbæringar, er kopar blandað við aðrar efni. Bætum þessara efna breytir ekki rafmagnsleiðandi kopars. Þeir bæta vökvæðu eiginleikum leitarans, sem tryggir að hann geti dulþugað krav við uppsetningu og starfsemi, meðan hann heldur á að flutta rafmagn efektískt.

Joule's lag um rafmagnsvarme

Í raun er enginn metill alveg reinn; rennleiki allra metla er alltaf lægri en 100%. Þess vegna hafa allir metlar innri motstand. Þegar rafstreymi fer gegnum leitarann, er orka sleppt í formi hits. Magn hitsins sem myndast getur verið reiknað með Joule's lagi um rafmagnsvarme, sem veitir grunnatriði skilning á tengslum milli rafmagns, motstands og hitsmyndunar í rafmagnsskerum.

Aðrar formin af Joule's lögum

Joule's lag og áhrif umhverfisstilla á rafmagnslínur

Eftir Joule's lagi um rafmagnsvarme, er hiti (P) sem myndast af rafstreymi sem fer gegnum leitarann beint sameiginlegur við motstand (R), tíma (t) og ferning rafstraums I^2. Þegar rafstreymi fer gegnum leitarann, þarf að vinna gegn motstandi innan efnisins. Þessi motstandur virkar sem hindrun fyrir hreyfingu rafstraums, sem gerir honum að sleppa orku í formi hits í umhverfi.

Áhrif veðurs og hits á rafmagnslínur

Motstandur leitarans er sterkt áhrifinn af hita. Þegar hitinn leitarans stækkar, stækkar einnig hans motstandur. Þessi atburður gerist vegna þess að stigandi hita gerir rafbölurnar innan leitarans að fá aukin hreyfihiti, sem leiðir til meira óreglnámlegar og handahófskennd hreyfing. Þessar hreyfandi rafbölur snemma oft við atóm leitarar efnisins, sem myndar hita í ferli.

Of mikill hiti sem myndast af leitaranum getur verið mikil faraldur, sem getur valdi honum að smelta og leiða til kerfisbrot. Í heitu veðri, leitarar breytna vegna hitaleiðslu, sem gerir hagaviða löse. Á móti, í kalda veðri, leitarar drukka, sem getur einnig átt áhrif á vökvæðu eiginleika og rafmagnsprestöfnu.

Spenni í rafmagnslínunum

Spenni er kraftur sem uppkomur í snöru eða línuni þegar hann er árekstur af tvem ólíkum kreputum. Í tilvikanum hagaviða sem hengja milli lyktastanga eða flutningstorna, er spenni alltaf til staðar. Ef snörunum væri stramt fastfærð, myndi spennan stækka mjög. Þessi hækkaða spenni gerir snörunum fleiri áskorun, vegna þess að jafnvel litlar samþykkjanir eða víddir vegna hita breytingar eða vökvæðu stressa gætu valdi þeim að brjóta.

Nauðsynleiki af hækkun í dreifingu og flutningi

Hækkun í rafmagnsflutningslínunum er augljós bólgun eða dip af snörunum milli stöðva eins og stöngum eða tornum. Þessi bogun er náttúrulegur útkoma af samþykkjun snöru og spennu sem virkar á hann.

Mikilvægi lösa hagaviða og hækkunar í rafmagnsflutningi

Á meðan langa vegi flutt rafmagn, er hitaleiðsla óundanlegur atburður. Háspennaflutningur er notaður sem stjórnmál til að minnka hita sem myndast innan leitaranna. Þetta er vegna þess, eftir rafverkfræðilegum grunnatriðum, að draga úr rafstraumi (með því að hækka spennu) lætur rafmagnsflutning línurnar hækkja efektískt sem hita (eftir Joule's lög P = I^2R. Að auki, veðurstilli og innri hitabreytingar snöruna krefja að hagaviðar séu settar upp með ákveðinn gráðu af lösu.

Ef rafmagnslínur væru stramt fastfærð, gæti kaldráði valdi samþykkjan í rafmagnsflutningslínunum. Þessi samþykkjan myndi valda sterkri spennu innan línanna. Hækkaða spennan gæti valdi sterkri skemmun á snörum og línunum, sem gæti valdi raforkubrotum, öryggismislyktum og kostsamum endurbætum. Til að undan komast slíkum neikvæðum áhrifum, eru rafmagnslínur árektlega settar upp með lösu. Þessi hönnun leyfir línunum að samþykka eða víða með hita breytingar án þess að upplifast of mikla spennu, sem tryggir vökvæðu rafmagnsframleiðsla.

Hækkun, niðurhækkun rafmagnsflutningslínulínum milli stöðva, er ekki bara skemmtilegt atriði, heldur nauðsynlegt og mikilvægt atriði rafmagnsflutningskerfa. Hann virkar sem öryggisforvarn við ofhitun með því að veita nægan pláss fyrir snörunar til að víða undir háa hita, sem minnkar líklegð af of mikilli motstandi og síðan hitamyndun. Að auki, hækkun efstuðlar spennu innan línanna, sem heldur þeim til að geisla við vökvæðu stressa sem eru valdir af atriðum eins og hita breytingar, vindarlag og ísbúningur.

Í grundvelli, spilar hækkun mikilvægar hlutverk til að tryggja öruggleika, trúnaðarlegt og langtíma rafmagnsflutningskerfa. Með því að halda á bestu hækkun, geta verkfræðingar tryggt sömu og efna gang rafnet, sem minnkar áhrifum af öryggismislyktum, raforkubrotum og kostsamum kerfisbrotum. Þessi vakrari samhengi milli spennu, hits og vökvæðu stressa er mikilvægt fyrir áframhaldandi árangur nútímamets rafmagnsdreifingarkerfa.