ترونها في كل مكان: أبراج صلبية ضخمة تحمل حزم سميكة من الأسلاك بمئات الآلاف من الفولت.ومع ذلك "معجزة" أنه لا يصدم أي شخص.
لماذا البرج لا يحمل نفس الجهد القاتل مثل الخط؟
الإجابة تكمن في نظام منظم بشكل جميلالعزل، الفجوات الهوائية، والأرض.لنحطم الهندسة التي تحافظ على هذه العملاقات الحديدية آمنة
1القطع الحرج: العازلات، وليس الاتصال المباشر
القاعدة الأولى والأهم لتصميم برج الإرسال:السلك لا يلمس البرج
إذا نظرت عن كثب، سترى أن السلك ليس مربوطاً مباشرةً بالصلب.عازلات(هذه "الأوتار من البورسلين" أو الأقراص الزجاجية).
- الوظيفة:العازلات هي "القطع الكهربائي" لديها مقاومة عالية للغاية، مما يمنع التيار من التدفق من البرج إلى الأرض.
- التصميم:مع زيادة الجهد ، يزداد عدد أقراص العازل. قد يحتوي خط 500 كيلو فولت على 20 + قرصًا في سلسلة ، في حين أن خط 110 كيلو فولت قد يحتوي فقط على 7.
بسبب هذه الفجوة، يظل التيار في السلك ويتجاهل البرج.
2لماذا يتم تأسيس البرج (صمام الأمان)
إذا كان البرج معزولاً عن الأسلاك لماذا هو متصل بالأرض؟
في الواقع، الترسيح هو ما يبقيه آمناًقفص فاراداينوعاً ما تم تصميمه ليكون فيإمكانات الأرض (0 فولت)أثناء التشغيل العادي
- طريق البرق:عندما يضرب البرق البرج (أو سلك الدرع في الأعلى) ، تحتاج الموجة الضخمة إلى مكان تذهب إليه. يوفر نظام الترسيم مسارًا منخفض المقاومة لتبديد هذه الطاقة إلى الأرض،حماية العازلات من تدميرها بواسطة "المرور الخلفي". "
- حماية الخطأ:إذا سقط سلك على البرج، فإن نظام الترس يضمن تدفقات كهربائية ضخمة، وهذا يؤدي إلى تشغيل مفاتيح الدوائر ويقفل الطاقة على الفور.
3لغز الأسلاك العارية: لماذا لا توجد طبقة بلاستيكية؟
إذا كان الجهد مرتفعاً جداً، لماذا لا تكون الأسلاك مغطاة بمطاط سميك مثل الكابلات المنزلية؟
لأن الهواء هو أفضل عازل
عند التوترات العالية، كمية البلاستيك اللازمة لعزل خط 500 كيلو فولت ستكون سميكة أمتار من المستحيل تعليقها على برج.عزل الهواء:
- الإذن:يتم وضع الأسلاك عالية بما فيه الكفاية وبعيدة بما فيه الكفاية عن بعضها البعض بحيث يمكن أن تتحمل فجوة الهواء الجهد.
- الـ"هيس":هل سمعت ذلك الصراخ الضعيف بالقرب من خطوط التيار العالي؟إطلاق سراح كوروناالحقل الكهربائي قوي جداً لدرجة أنه يؤين جزيئات الهواء. يستخدم المهندسون "موصلات مرتبطة" (أسلاك متعددة لكل مرحلة) لنشر الحقل والحد من هذا التأثير.
4لغز الطيور: لماذا لا تقلي؟
لقد رأينا جميعا الصورة: طائر يجلس بسعادة على خط 500 ألف فولت.
الفيزياء:الصعق الكهربائي يتطلبالفرق المحتملعبر الجسم.
- آمنكلا قدميهما على نفس الأسلاك. الفرق في الجهد بينهما صغير (ملي فولت). لا يوجد تيار يتدفق عبر الطائر.
- قاتلةإذا لمست الطائر سلكاً ثانياً أو البرج في نفس الوقت، فإنه سيبلغ الفجوة بين إمكانات مختلفة.من خلالالطائر، وسيتم قتله على الفور.
5الخطر غير المرئي: لماذا لا تزال لا تستطيع الاقتراب
فقط لأن البرج آمن لا يعنيمساحةالخطوط عالية الجهد تخلق قوةالحقول الكهربائية.
- القوس:إذا اقتربت كثيراً (على سبيل المثال، طيران الطائرة الورقية أو تشغيل رافعة) ، يمكن أن تقفز الكهرباء عبر الهواء (قوس) للوصول إليك.فلاش اوفر.
- إمكانية الخطوة:عندما يسقط سلك كهربائي إلى الأرض، تصبح الأرض نفسها مليئة بالطاقة. يمكن أن يخلق اتخاذ خطوة فرق في الجهد بين قدميك، مما يسبب التيار في التدفق من ساق واحدة إلى الأخرى.
ملخص: سمفوني للسلامة
برج الإرسال لا "يحمل" الأسلاك فحسب، إنه أداة دقة:
- عازلاتفصل السلك عن البرج
- فجوات الهواءتوفير العزل الأساسي.
- الاعتقاليحمي من البرق والخلل
- التصميميضمن أنه في ظل الظروف العادية، يبقى البرج في طاقة آمنة قريبة من الصفر.
"الكهرباء خادمة قوية، ولكن سيد متطلب. سلامة شبكتنا لا تعتمد على مادة معجزة واحدة، ولكن على التنسيق المثالي للفيزياء والهندسة".
مناقشة:هل سبق لك أن سمعت صوت "الصدع" من إفرازات التاج بالقرب من خطوط الجهد العالي؟ أو رأيت الطول المثير للإعجاب لخيط العازل عن قرب؟ شارك تجاربك أدناه!
