Меню

Для чего нужны линии тока



Линия тока и ее свойства. Критические точки

Если для метода Лагранжа характерной является траектория жидкой частицы, то в методе Эйлера используется понятие линии тока. Кривая, в каждой точке которой вектор скорости совпадает с касательной к ней, называется линией тока (рис.13). Вообще в движущейся жидкости можно провести неограниченное количество линий тока, образующих се-мейство линий тока, положение которых в прост-ранстве в случае неустановившего-ся движения все время меняется. Если движение установившееся, то положение ли-ний тока не меняется в пространстве и они совпадают с траекториями жидких частиц.

Получим уравнение семейства линий тока. Возьмем на линии тока произвольную точку, где скорость частицы равна v, а ее проекции на оси координат, соответственно, vx, vy, vz, и обозначим углы между вектором скорости и осями координат через a, b, и g. Тогда можно записать, что

С другой стороны, для касательной к кривой в этой же точке по формулам аналитической геометрии

где dl – элемент касательной в рассматриваемой точке, dx, dy, dz – его проекции на оси. Подставляя значения косинусов из выражений (3.1) в уравнения (3.2), можно получить

В этих равенствах правые части равны, значит

Зависимость (3.3) является дифференциальным уравнением семейства линий тока. При интегрировании этого дифференциального уравнения возникает константа интегрирования. Выбор этой константы и определяет конкретную линию тока.

Покажем, что линии тока в общем случае не могут пересекаться. Предположим, что это не так, и две линии тока пересекаются (рис.14). Тогда, по определению линии тока, жидкая частица в точке их пересечения будет иметь две скорости (одна касательная к одной линии тока – , другая – ко второй – ). Если их сложить по правилу параллелограмма, то полученная результирующая скорость не будет направлена по касательной ни к одной из линий тока, чего быть не может, так как частица лежит на линии тока и ее скорость должна быть направлена по касательной к ней. Следовательно, линии тока не пересекаются.

В ряде случаев возможен особый вариант, когда возникает пересечение линий тока. Рассмотрим установившееся обтекание симметричного тела (например, крыла) потоком жидкости, направленным вдоль плоскости симметрии (рис.15). Каждой линии тока над крылом соответствует симметричная ей линия тока под крылом (они обозначены на рисунке одинаковыми цифрами). Но всегда есть линия тока, не имеющая симметричной (обозначена цифрой 0), которая приходит в носик тела, затем разветвляется на две линии, идущие по поверхности тела, а в корме снова сливается в одну. Таким образом, в двух точках на теле пересекается по три линии тока, чего не может быть, если жидкая частица имеет скорость. Значит, в рассматриваемых точках, которые называются критическими, скорость жидкой частицы равна нулю.

Рассмотрим еще одно свойство линий тока. Проведем мысленно в потоке жидкости замкнутый контур, не совпадающий с линией тока (рис.16). Через каждую точку этого контура про-ходят линии тока, которые в совокуп-ности образуют поверхность, назы-ваемую трубкой тока. Жидкость, находящаяся внутри трубки тока, называется жидкой струйкой. Так как поверхность трубки тока образована линиями тока, в каждой точке которых скорость касательна к ним, то есть нормальная составляющая скорости , жидкость не может перетекать через стенку трубки тока и, следовательно, жидкая струйка состоит из одних и тех же частиц.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

ЛЭП – это проводная или кабельная линия передачи электроэнергии

ЛЭП

Провода и кабели

Как можно обозначит значение линий электропередач? Есть ли точное определение проводам, по которым передается электроэнергия? В межотраслевых правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей есть точное определение. Итак, ЛЭП – это, во-первых, электрическая линия. Во-вторых, это участки проводов, которые выходят за пределы подстанций и электрических станций. В-третьих, основное назначение линий электропередач – это передача электрического тока на расстоянии.

Железные опоры ЛЭП

Железные опоры ЛЭП

Классификация

По тем же правилам МПТЭЭП производится разделение ЛЭП на воздушные и кабельные. Но необходимо отметить, что по линиям электропередач производится также передача высокочастотных сигналов, которые используются для передачи телеметрических данных, для диспетчерского управления различными отраслями, для сигналов противоаварийной автоматики и релейной защиты. Как утверждает статистика, 60000 высокочастотных каналов сегодня проходят по линиям электропередач. Скажем прямо, показатель значительный.

Читайте также:  Блуждающие токи способы защиты

Воздушные ЛЭП

Воздушные линии электропередач, их обычно обозначают буквами «ВЛ» – это устройства, которые располагаются на открытом воздухе. То есть, сами провода прокладываются по воздуху и закрепляются на специальной арматуре (кронштейны, изоляторы). При этом их установка может проводиться и по столбам, и по мостам, и по путепроводам. Не обязательно считать «ВЛ» те линии, которые проложены только по высоковольтным столбам.

Классификация

Что входит в состав воздушных линий электропередач:

  • Основное – это провода.
  • Траверсы, с помощью которых создаются условия невозможности соприкосновения проводов с другими элементами опор.
  • Изоляторы.
  • Сами опоры.
  • Контур заземления.
  • Молниеотводчики.
  • Разрядники.

То есть, линия электропередач – это не просто провода и опоры, как видите, это достаточно внушительный список различных элементов, каждый из которых несет свои определенные нагрузки. Сюда же можно добавить оптоволоконные кабели, и вспомогательное к ним оборудование. Конечно, если по опорам ЛЭП проводятся высокочастотные каналы связи.

Строительство ЛЭП, а также ее проектирование, плюс конструктивные особенности опор определяются правилами устройства электроустановок, то есть ПУЭ, а также различными строительными правилами и нормами, то есть СНиП. Вообще, строительство линий электропередач – дело непростое и очень ответственное. Поэтому их возведением занимаются специализированные организации и компании, где в штате есть высококвалифицированные специалисты.

Линии электропередач

Классификация воздушных линий электропередач

Сами воздушные высоковольтные линии электропередач делятся на несколько классов.

  • Переменного,
  • Постоянного.

В основе своей воздушные ВЛ служат для передачи переменного тока. Редко можно встретить второй вариант. Обычно он используется для питания сети контактной или связной для обеспечения связью несколько энергосистем, есть и другие виды.

По напряжению воздушные ЛЭП делятся по номиналу этого показателя. Для информации перечислим их:

  • для переменного тока: 0,4; 6; 10; 35; 110; 150; 220; 330; 400; 500; 750; 1150 киловольт (кВ);
  • для постоянного используется всего один вид напряжение – 400 кВ.

При этом линии электропередач напряжением до 1,0 кВ считаются низшего класса, от 1,0 до 35 кВ – среднего, от 110 до 220 кВ – высокого, от 330 до 500 кВ – сверхвысокого, выше 750 кВ ультравысокого. Необходимо отметить, что все эти группы отличаются друг от друга лишь требованиями к расчетным условиям и конструктивным особенностям. Во всем остальном – это обычные высоковольтные линии электропередач.

Линии электро передач поднимаются очень высоко над землей и в качестве изоляционного материала используется воздух.

Линии электро передач поднимаются очень высоко над землей и в качестве изоляционного материала используется воздух.

Напряжение ЛЭП соответствует их назначению.

  • Высоковольтная линия напряжением свыше 500 кВ считаются сверхдальними, они предназначаются для соединения отдельных энергосистем.
  • Высоковольтная линия напряжением 220, 330 кВ считаются магистральными. Их основное назначение – соединить между собой мощные электростанции, отдельные энергосистемы, а также электростанции внутри данных систем.
  • Воздушные ЛЭП напряжением 35-150 кВ устанавливаются между потребителями (большими предприятиями или населенными пунктами) и распределительными пунктами.
  • ВЛ до 20 кВ используются в качестве линий электропередач, которые непосредственно подводят электрический ток к потребителю.

Классификация ЛЭП по нейтрале

  • Трехфазные сети, в которых нейтраль не заземлена. Обычно такая схема используется в сетях напряжением 3-35 кВ, где протекают малые токи.
  • Трехфазные сети, в которых нейтраль заземлена через индуктивность. Это так называемый резонансно-заземленный тип. В таких ВЛ используется напряжение 3-35 кВ, в которых протекают токи большой величины.
  • Трехфазные сети, в которых нейтральная шина полностью заземлена (эффективно-заземленная). Этот режим работы нейтрали используется в ВЛ со средним и сверхвысоким напряжением. Обратите внимание, что в таких сетях необходимо использовать трансформаторы, а не автотрансформаторы, в которых нейтраль заземлена наглухо.
  • И, конечно, сети с глухозаземленной нейтралью. В таком режиме работают ВЛ напряжением ниже 1,0 кВ и выше 220 кВ.

К сожалению, существует и такое разделения линий электропередач, где учитывается эксплуатационное состояние всех элементов ЛЭП. Это ЛЭП в нормальном состоянии, где провода, опоры и другие составляющие находятся в приличном состоянии. В основном упор делается на качество проводов и тросов, они не должны быть оборваны. Аварийное состояние, где качество проводов и тросов оставляет желать лучшего. И монтажное состояние, когда производится ремонт или замена проводов, изоляторов, кронштейнов и других компонентов ЛЭП.

Читайте также:  Определить токи в схеме символическим методом

Схема воздушных линий электропередач

Схема воздушных линий электропередач

Элементы воздушной ЛЭП

Между специалистами всегда происходят разговоры, в которых применяются специальные термины, касающиеся линий электропередач. Непосвященному в тонкости сленга понять этот разговор достаточно сложно. Поэтому предлагаем расшифровку этих терминов.

  • Трасса – это ось прокладки ЛЭП, которая проходит по поверхности земли.
  • ПК – пикеты. По сути, это отрезки трассы ЛЭП. Их длина зависит от рельефа местности и от номинального напряжения трассы. Нулевой пикет – это начало трассы.
  • Строительство опоры обозначается центровым знаком. Это центр установки опоры.
  • Пикетаж – по сути, это простая установка пикетов.
  • Пролет – это расстояние между опорами, а точнее, между их центрами.
  • Стрела провеса – это дельта между самой низшей точкой провеса провода и строго натянутой линией между опорами.
  • Габарит провода – это опять-таки расстояние между самой низшей точкой провеса и самой высшей точкой пролегаемых под проводами инженерных сооружений.
  • Петля или шлейф. Это часть провода, которая соединяет на анкерной опоре провода соседних пролетов.

Кабельные ЛЭП

Итак, переходим к рассмотрению такого понятия, как кабельные линии электропередач. Начнем с того, что это не голые провода, которые используются в воздушных линиях электропередач, это закрытые в изоляцию кабели. Обычно кабельные ЛЭП представляют собой несколько линий, установленные рядом друг с другом в параллельном направлении. Длины кабеля для этого бывает недостаточно, поэтому между участками устанавливаются соединительные муфты. Кстати, нередко можно встретить кабельные линии электропередач с маслонаполнением, поэтому такие сети часто укомплектовываются специальной малонаполнительной аппаратурой и системой сигнализации, которая реагирует на давление масла внутри кабеля.

Если говорить о классификации кабельных линий, то они идентичны классификации линий воздушных. Отличительные особенности есть, но их не так много. В основном эти две категории отличаются между собой способом прокладки, а также конструктивными особенностями. К примеру, по типу прокладки кабельные ЛЭП делятся на подземные, подводные и по сооружениям.

Кабельная линия

Кабельная линия

Две первые позиции понятны, а что относится к позиции «по сооружениям»?

  • Кабельные туннели. Это специальные закрытые коридоры, в которых производится прокладка кабеля по установленным опорным конструкциям. В таких туннелях можно свободно ходить, проводя монтаж, ремонт и обслуживание электролинии.
  • Кабельные каналы. Чаще всего они являются заглубленными или частично заглубленными каналами. Их прокладка может производиться в земле, под напольным основанием, под перекрытиями. Это небольшие каналы, в которых ходить невозможно. Чтобы проверить или установить кабель, придется демонтировать перекрытие.
  • Кабельная шахта. Это вертикальный коридор с прямоугольным сечением. Шахта может быть проходной, то есть, с возможностью помещаться в нее человеку, для чего она снабжается лестницей. Или непроходной. В данном случае добраться до кабельной линии можно, только сняв одну из стенок сооружения.
  • Кабельный этаж. Это техническое пространство, обычно высотою 1,8 м, оснащенное снизу и сверху плитами перекрытия.
  • Укладывать кабельные линии электропередач можно и в зазор между плитами перекрытия и полом помещения.
  • Блок для кабеля – это сложное сооружение, состоящее из труб прокладки и нескольких колодцев.
  • Камера – это подземное сооружение, закрытое сверху железобетонной или плитой. В такой камере производится соединение муфтами участков кабельной ЛЭП.
  • Эстакада – это горизонтальное или наклонное сооружение открытого типа. Она может быть надземной или наземной, проходной или непроходной.
  • Галерея – это практически то же самое, что и эстакада, только закрытого типа.

И последняя классификация в кабельных ЛЭП – это тип изоляции. В принципе, основных видов два: твердая изоляция и жидкостная. К первой относятся изоляционные оплетки из полимеров (поливинилхлорид, сшитый полиэтилен, этилен-пропиленовая резина), а также другие виды, к примеру, промасленная бумага, резино-бумажная оплетка. К жидкостным изоляторам относится нефтяное масло. Есть и другие виды изоляции, к примеру, специальными газами или другими видами твердых материалов. Но их используют сегодня очень редко.

Кабельная лэп

Заключение по теме

Разнообразие линий электропередач сводится к классификации двух основных видов: воздушных и кабельных. Оба варианта сегодня используются повсеместно, поэтому не стоит отделять один от другого и давать предпочтение одному перед другим. Конечно, строительство воздушных линий сопряжено с большими капиталовложениями, потому что прокладка трассы – это установка опор в основном металлических, которые имеют достаточно сложную конструкцию. При этом учитывается, какая сеть, под каким напряжением будет прокладываться.

Читайте также:  Медь ток от толщины металла

Источник

Гидродинамика. Траектория движения частицы жидкости. Линия тока.

Траектория движения частицы жидкости – это маршрут движения отдельной частицы жидкости в пространстве.

При установившемся движении траектория движения частиц жидкости постоянна во времени.

При неустановившемся движении траектория движения частиц постоянно претерпевает изменения во времени, поскольку происходит смена скорости течения по величине и по направленности.

Траектория движения демонстрирует маршрут, пройденный частицей жидкости за обозначенный временной отрезок.

Гидродинамика. Траектория движения частицы жидкости. Линия тока.

Линия тока – это линия, прочерченная через ряд точек в движущейся жидкости таким способом, что во всякой из этих точек векторы скорости в данный момент времени касательны к ним. Это понятие характерно для способа Эйлера.

Линия тока описывает некоторую мгновенную характеристику потока, объединяя различные частицы жидкости, располагающиеся на линии тока в избранный момент, и демонстрирует направление вектора скорости частиц в этот момент.

Разница между этими двумя понятиями в том, что траектории частицы демонстрирует путь движения одной частицы жидкости за определенный промежуток времени, а линия тока объединяет различные частицы и дает некоторую мгновенную характеристику движущейся жидкости в момент времени.

Через выбранную точку в определенный временной отрезок существует возможность провести исключительно единственную линию тока.

В этом заключается преимущество линий тока перед траекториями частиц. Через всякую точку может проходить множество траекторий частиц. Траектории могут самопересекаться и быть запутанными. Линии тока не пересекаются ни сами с собой, ни друг с другом, потому как в точке пересечения вектор скорости в анализируемый момент имел бы два различных направления, что физически не реально.

Когда на выбранном участке движущейся жидкости величина и направление скорости и гидродинамическое давление с течением времени постоянные величины (то есть движение можно считать установившимся), то и линия тока, и траектория частицы, оказавшейся на ней, совпадают во времени, т.е. постоянны. При описанных условиях траектории частиц выступают и линиями тока.

Резюмируя получаем, что траектория частицы фиксирует положение одной и той же частицы с течением времени; линия тока указывает направление скоростей разных частиц в один и тот же момент времени.

Источник

ЛИНИЯ ТОКА

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

в гидро- и аэродинамике — линия, в каждой точке к-рой касательная к ней совпадает по направлению со скоростью частицы жидкости или газа в данный момент времени. Совокупность Л. т. позволяет наглядно представить картину течения жидкости или газа в данный момент времени, давая как бы моментальный фотогр. снимок потока.

Л. т. могут быть найдены аналитически, если известны компоненты скорости потока в каждой точке i В этом случае Л.т. получаются интегрированием дифференц. ур-ний Л. т.:

где время t=const. Если поток плоский, т. е. при соответствующем выборе системы координат =0, а и yy зависят только от х, у, t, то для несжимаемой жидкости и установившегося течения газа эти ур-ния могут быть проинтегрированы в общем виде с помощью функции тока Ур-ние семейства Л. т. имеет в этом случае вид у, t)=const.

Л. т. могут быть определены экспериментально, если течение сделано видимым с помощью взвешенных частиц, шелковинок, окрашенных струек или др. способами; при фотографировании такого течения с короткой выдержкой получаются Л. т. Если течение жидкости установившееся, т. е. скорость в каждой точке не изменяется со временем, то Л. т. совпадает с траекториями частиц.

Лит.: Лойцянский Л. Г., Механика жидкости и газа, 6 изд., М., 1987; Седов Л. И., Механика сплошной среды, 4 изд., т. 1, М., 1983.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .

Источник