Hogyan olvad a jég a vezetékek villamos távvezetékek, a tudomány és az élet
Az olvadék jég a vezetékes átviteli vonalon
Műszaki tudományok doktora Vladimir Kagan, professzor Mirea.
Az elmúlt tizenöt évben a fekete jég a nagyfeszültségű vezetékek kezdtek megjelenni egyre gyakrabban. Egy kis hideg, az enyhe tél, a vezetékek lerakódnak cseppeket köd vagy eső letakarjuk őket vastag jég „kabát”, több tonnás per kilométeres hosszon. Ennek eredményeként, a vezetékek szakadt, és elektromos vezetékek megtörni támogatást. Gyakori balesetek távvezetékek csatlakozik, úgy tűnik, az általános felmelegedés a klíma és igényel sok erőfeszítést és pénzt megelőzésére. Fel kell készítenünk őket előre, de a hagyományos módszer az olvadó jég vezetékek nem hatékony, kellemetlen, költséges és veszélyes. Ezért a moszkvai Institute of Radio Elektronikai és Automatizálási (Műszaki Egyetem) kifejlesztettek egy új technológiát nem csak a pusztítás már namorzshego jég, de segít megelőzni a kialakulását időben.
Fekete jég - katasztrófa távvezetékek
A szótár szerint Dahl, a jég másik nevet - vagy ozheled ozheleditsa. Ice, azaz jeges vastag kéreg képződik a fagyasztás során túlhűtött esőcseppek, szitálás vagy köd hőmérsékleten 0 és -5 ° C-on a föld felszínén, és a különböző tételek, beleértve a vezetékek nagyfeszültségű elektromos vezetékek. A vastag jég rájuk elérheti a 60-70 mm-es, lényegesen nehezebb vezetéket. Egyszerű számítások azt mutatják, hogy, például, AC-185/43 19,6 mm átmérőjű huzal kilométernél hossza súlya 846 kg; A jég egy 20 mm vastagságú növeljük 3,7-szer, a vastagsága 40 mm - 9-szer, a vastagsága 60 mm - 17-szer. A teljes tömege az átviteli vonalon a nyolc kilométeres hosszon vezetékek növeli rendre 25, 60 és 115 tonna, ami a törésre és a törés fém vezetékek támogatja.
Olvadás áramütés
A jég kéreg kiküszöbölésére nagyfeszültségű vezetékek, fűtés vezetéket állandó vagy váltakozó áram frekvenciája 50 Hz-hőmérséklet 100-130 ° C-on Hogy ez a legegyszerűbb módja annak, rövidre zárásával a két vezetéket (ebben az esetben a hálózat ki kell kapcsolni minden fogyasztó). Hagyja hatékonyan olvad a jég kéreg szükséges vezetékek IPL áram. Aztán, amikor megolvasztjuk a DC tápfeszültség
ahol RPR - ellenálláshuzalok, és váltóáram a hálózatból -
ahol XPR = 2FLpr - reaktancia a frekvencia F = 50 Hz miatt az induktivitás a huzal hossza Ls.
A vonalak hosszúsága tetemes és keresztmetszet miatt viszonylag nagy induktivitás a váltóáramú tápfeszültség frekvenciája F = 50 Hz, és ennek megfelelően, a teljesítmény legyen 5-10-szer nagyobb, mint az állandó áramforrás azonos szilárdságú. Ezért, költséghatékony, hogy olvad a fagy DC, bár igényel egy erős nagyfeszültségű egyenirányító. Váltakozó áram általában alkalmazott magas feszültségű vezetékek 110 kV-os vagy az alatti, és az állandó - a fenti 110 kV-os. Példaként, hogy a feszültség a 110 kV-os áram lehet 1000 A szükséges kapacitás - 190 millió · A vezeték hőmérséklete 130 ° C-on
Így a jég olvadása sokk - inkább kellemetlen, nehéz, veszélyes és költséges. Ezen túlmenően, amikor a maradék vezetékeket tisztítjuk éghajlaton növekszik ismét jégbe, amely szükséges, hogy olvad újra és újra.
Mielőtt bemutatnánk a lényege az általunk javasolt módszer foglalkozik a hab a vezetékek nagyfeszültségű távvezetékek, középpontjában két fizikai jelenség, amelyek közül az első oka, hogy a bőr hatás, a második - a haladó elektromágneses hullám.
Skin hatás és utazó hullámok
A hatás a név származik az angol «bőr» - bőrt. A bőr hatás, hogy a nagyfrekvenciás áramok, ellentétben a DC nem egyenletesen oszlik el az keresztmetszete a vezeték, és vákuumban egy nagyon vékony réteg a felület, amelynek vastagsága a gyakorisága f> 10 kHz már a milliméter, és az ellenállás huzalok növeli százszorosan.
Elektromágneses nagyfrekvenciás rezgések terjednek a szabad térben (a kibocsátási antenna) és a hullámvezetők, például egy úgynevezett hosszú vonalak, amelyeken keresztül az elektromágneses hullám csúszik, ha a sínek. Ez lehet egy hosszú sor érpár távvezeték. A nagyobb az ellenállás vezetékes, a nagyobb része az elektromágneses mező vezetékben áramló a hullám energia hővé alakul át. Ez az értelemben, és ennek alapján egy új módszer a megelőzés jég távvezetékek.
Abban az esetben, korlátozott méretű vonal vagy bármely nagy akadályokat, mint a kapacitás, amellett, hogy a vonal a beeső kerül kiosztásra és a visszavert hullámok az energia, amely szintén átalakíthatók hőt, mint terjedt a akadálya, hogy a generátort.
A számítások azt mutatják, hogy a védelem a jég távvezeték hossza mintegy 10 km szükséges nagyfrekvenciás generátor teljesítménye 20 kW, azaz fordul a 2 Watt méterenként drót. Rendszeres huzal fűtési üzemmód így bekövetkezik 20 percen belül. És ugyanolyan típusú vezeték igényel alkalmazása DC 100 watt per méter hozzáférést a mód 40 percig.
A nagyfrekvenciás áramok generál teljesítményű adók URH-FM műsorszóró tartományban működő 87,5-108 MHz. Ezeket lehet csatlakoztatni a távvezeték vezetékek útján megfelelő eszköz, terhelés - távvezeték.
A teszt a hatékonyságát a javasolt eljárás, egy laboratóriumi kísérletet végeztünk Mirea. Generátor teljesítménye 30 W volt, a frekvencia 100 MHz csatlakozik egy kéthuzalos vonal hossza 50 m, a nyitott végén, a huzalok 0,4 mm átmérőjű, egymástól 5 mm.
Hatása alatt egy haladó elektromágneses hullám fűtési hőmérséklet a kéthuzalos vonal 50-60 ° C-os léghőmérséklet 20 ° C-on A kísérleti eredmények kielégítő pontossággal összhangban számítások eredményeinek.
A javasolt módszer megköveteli, természetesen alapos valóság ellenőrizze az aktuális teljesítmény egy teljes körű kísérletek laboratóriumi kísérlet csak adni első előzetes értékelését az új javaslat szerint a jegesedés. De néhány következtetése mindez még mindig lehetséges, hogy:
1. A fűtés a nagyfrekvenciás áramok lehetővé teszik az elektromos hálózati vezetékek, hogy megakadályozzák a jégképződést a vezetékeket, mert lehet melegítjük 10-20 ° C-on, anélkül, hogy várja a kialakulását egy sűrű jég. Húzni az elektromos hálózat a fogyasztók nem - nagyfrekvenciás jel nem jut nekik.
Hangsúlyozzuk: a módszer lehetővé teszi, hogy elkerüljék a megjelenése a jég a vezetékek, de nem kezdenek foglalkozni vele, miután a jég „réteg” a borítékba.
2. Mivel a huzal lehet fűteni csak 10-20 ° C, összehasonlítva a olvadó igénylő vezetékes melegítéssel 100-130 ° C, az energiafogyasztás jelentősen csökken.
3. Mivel a vezetékek ellenállásának a nagyfrekvenciás áramok, mint az ipari (50 Hz) meredeken növekszik, a együtthatója átalakítása villamos energia hővé energia nagy. Ez viszont azt eredményezi, hogy csökken a szükséges teljesítményt. Eleinte, a legvalószínűbb, hogy lehetséges, hogy korlátozza a gyakorisága körülbelül 100 MHz oszcillátor 20-30 kW teljesítmény, a meglévő műsorszóró adók.
Yavorskiy B. M. Detlaf AA Handbook of Physics. - M. Science 1974.