اگر در حال حاضر یک ثانیه به بیرون از پنجره نگاه کنید، احتمال بسیار خوبی وجود دارد که یک تیر برق را در پسزمینه ببینید. بیشتر مردم هر روز بدون فکر کردن به آنها از کنار آنها عبور می کنند، اما این ساختارها اساساً ماهیچه های خاموش دنیای مدرن ما هستند. آنها ستون فقرات اصلی خطوط توزیع برق ما هستند و کار آنها بسیار پیچیده تر از ایستادن است. آنها باید بازوهای متقاطع سنگین را پشتیبانی کنند، عایق ها را بالا نگه دارند و سیم های ولتاژ بالا را در جایی که ایمن هستند، در بالای سر ما نگه دارند.
هنگامی که مهندسان روی یک شبکه برق کار می کنند، یک چک لیست بسیار خاص برای قطب هایی که انتخاب می کنند دارند. اول از همه، این سازه به استحکام مکانیکی خام کافی نیاز دارد تا در هنگام وقوع طوفان عظیم، سرپا بماند. در عین حال، هزینه باید منطقی باشد زیرا اینها در مقادیر زیادی تولید می شوند و در حالت ایده آل، قطب باید بتواند برای چندین دهه بدون نیاز به جایگزینی در عناصر قرار بگیرد.
اگر در این صنعت نیستید، احتمالاً همه آنها شبیه ستون های اصلی به نظر می رسند، اما در واقع ابزارهای تخصصی هستند که بسته به محیط محلی و سطوح ولتاژی که باید حمل کنند، از مواد بسیار متفاوت ساخته شده اند. معمولاً آنها را بر اساس آنچه ساخته شده اند به سه دسته اصلی دسته بندی می کنیم که عبارتند از چوب، بتن مسلح و فلز.
میله های چوبی
میله های چوبی
چوب ماده اصلی مورد استفاده برای خطوط برق است و از همان آغاز تلگراف وجود داشته است. در روزهای اولیه برقرسانی، جنگلها منبع تقریباً بیپایانی از درختان بلند و مستقیم را فراهم میکردند که به طور طبیعی انعطافپذیر بودند. این انعطافپذیری در واقع یکی از بهترین ویژگیهای آنها است، زیرا یک میله چوبی میتواند در هنگام طوفان باد کمی تکان بخورد، نه اینکه مانند یک چوب شکننده بچکد. بیشتر این قطبها از درختان مخروطی مانند کاج یا سرو برداشت میشوند و سپس با مواد نگهدارنده شیمیایی سنگین-مانند کرئوزوت درمان میشوند تا از تخریب هسته و پوسیدگی جلوگیری کنند.
با این حال، شما واقعاً به چند دلیل بسیار عملی اخیراً تعداد زیادی تیرک چوبی جدید نصب نمیکنید. به عنوان مثال، عرضه الوار با کیفیت بالا و کاملاً مستقیم مانند گذشته نیست، که قیمت را به حدی رسانده است که همیشه از نظر مالی منطقی نیست. همچنین این واقعیت وجود دارد که چوب یک ماده آلی است، بنابراین اساساً در مبارزه دائمی با محیط زیست است. حتی زمانی که از بهترین درمان های شیمیایی موجود استفاده می کنید، رطوبت در خاک در نهایت منجر به پوسیدگی در پایه می شود و آفاتی مانند موریانه یا دارکوب می توانند یک قطب کاملاً جامد را خیلی سریعتر از آنچه فکر می کنید از بین ببرند. به دلیل آن سردردهای تعمیر و نگهداری، چوب عمدتاً در حال تبدیل شدن به چیزی است که عمدتاً در محلههای قدیمیتر یا مناطق روستایی دورافتاده یافت میشود که بارهای برق آنچنان سخت نیست. آنها هنوز هم برای تعمیر سریع و کم هزینه کار می کنند، اما به ندرت اولین انتخاب برای شبکه مدرنی هستند که برای صد سال آینده طراحی شده است.
تیرهای بتن مسلح
اگر در یک محله مدرن حومه شهر یا یک خیابان شلوغ شهری قدم بزنید، مطمئناً تیرهایی که می بینید از بتن مسلح ساخته شده اند. اینها به استاندارد مطلق برای توزیع برق مدرن تبدیل شده اند، زیرا میانه ای فوق العاده را ارائه می دهند. آنها بسیار سخت تر از چوب هستند اما به اندازه برج های فولادی تخصصی گران نیستند.
نحوه ساخت اینها در واقع از منظر مهندسی بسیار جالب است. تولیدکنندگان بتن با استحکام بالا را در قالبی میریزند که از قبل حاوی یک قفس پیچیده از میلگرد فولادی است. این به شما یک محصول نهایی می دهد که از بهترین خواص هر دو ماده استفاده می کند. بتن در تحمل وزن سنگین تجهیزات رو به پایین عالی است، در حالی که آرماتور فولادی استحکام کششی را برای جلوگیری از ترک خوردن قطب در هنگام فشار باد به سیم ها فراهم می کند. بتن بر خلاف چوب پوسیده نمی شود، آتش نمی گیرد و حشرات گرسنه کاملاً نادیده می گیرند.
در یک تنظیم معمولی برای این قطب ها، الفبازوی متقاطع فولادی مستطیلیدر نزدیکی بالا پیچ می شود تا عایق ها را در جای خود نگه دارد. این سخت افزار خاص باید بسیار محکم باشد زیرا کشش کامل هادی ها را تحمل می کند. از آنجایی که این تیرک ها بسیار سنگین هستند، برای نصب به ماهیچه های زیادی و ماشین آلات سنگین نیاز دارند، اما مبادله-ارزش آن را دارد. هنگامی که یک تیر بتنی در زمین قرار می گیرد، می تواند به راحتی پنجاه یا شصت سال با تعمیر و نگهداری تقریباً صفر دوام بیاورد. این طبیعت "تنظیم و فراموشش کن" آنها را به اقتصادی ترین انتخاب برای اکثر شبکه های برق محلی ما تبدیل می کند.
چهار گوش فولادی مستطیلی VICTORY
تیرهای فلزی
سپس قطب های فلزی را داریم که معمولاً از فولاد گالوانیزه ساخته می شوند. اینها قطب های محله روزمره شما نیستند. اینها را معمولاً میبینید که در امتداد بزرگراهها ایستادهاند یا از میان زمینهای باز عبور میکنند و بهعنوان برجهای{2}}سنگین انتقال برای شبکه برق عمل میکنند. از آنجایی که فلز بسیار قوی تر از چوب یا بتن است، این میله ها را می توان بسیار بلندتر ساخت و فواصل بسیار طولانی تری را بین هر سازه ایجاد کرد.
با این حال، قطب های فلزی یک سرمایه گذاری جدی است. این ماده به خودی خود گران است و شما نمی توانید فقط یک سوراخ حفر کنید و آنها را در آن بیندازید. بیشتر میله های فلزی به یک پایه بتنی عظیم-نیاز دارند که با پیچ های لنگر سنگین تقویت شده است. سپس قطب توسط جرثقیل بلند می شود و روی این پایه پیچ می شود. در حالی که این باعث پایداری فوقالعاده آنها میشود، هزینه بالای فولاد و کار{5}}نصب فشرده به این معنی است که آنها معمولاً برای خطوط ولتاژ بالا 35 کیلوولت و بالاتر رزرو میشوند.
هر زمان که با آن دهانههای عظیمی سروکار دارید که سیمها به اندازه صدها فوت بین تکیهگاهها کشیده میشوند، واقعاً به یک بازوی متقاطع فولادی مستطیلی نیاز دارید که بهطور خاص برای مقابله با آن نوع استرس شدید مکانیکی طراحی شده باشد. این اجزای فلزی برای زنده ماندن در بدترین شرایط آب و هوایی که میتوانید تصور کنید، از جمله بادهای تندباد- و تجمع یخهای سنگین که به راحتی میتواند یک تیر چوبی را بشکند یا باعث فرو ریختن یک ستون بتنی شود، ساخته شدهاند. حتی اگر آنها نیاز به توجه درازمدت دارند تا در طول چندین دهه از زنگ زدگی جلوگیری کنند، اما استحکام مکانیکی محض آنها را به تنها گزینه منطقی برای ستون فقرات انتقال انرژی از راه دور تبدیل کرده است.
انتخاب درست برای شبکه
بنابراین، چرا به جای انتخاب قوی ترین، از سه نوع مختلف استفاده می کنیم؟ همه چیز به نیازهای خاص پروژه برمی گردد. اگر در حال اجرای یک خط ولتاژ پایین-در جنگلی هستید که در آن چوب فراوان است و بودجه آن کم است، یک تیر چوبی ممکن است کاملاً مناسب باشد. اما اگر در حال ساختن یک زیرساخت شهری جدید هستید که باید برای سه نسل آینده ایمن و قابل اعتماد باشد، هر بار از بتن مسلح استفاده می کنید. و برای خطوط بزرگی که برق را در سراسر کشور جابجا می کنند، به نیروی خام فولاد نیاز دارید.
هر یک از این سه قطب نقش منحصر به فرد خود را در شبکه عظیم و پیچیده ای ایفا می کند که چراغ های ما را روشن نگه می دارد. هنگامی که مواد و مهندسی سختی که در آنها وجود دارد را درک کردید، به راحتی می توانید متوجه شوید که اینها فقط "چوبه هایی در زمین" نیستند، بلکه در واقع بخش بسیار تکامل یافته دنیای مدرن هستند. آنها ممکن است ساکت و ثابت باشند، اما بدون نقاط قوت خاصی که چوب، بتن و فلز روی میز می آورند، کل جامعه ما در تاریکی رها می شود.