العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي

العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي

العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي

تعتبر الكهرباء هي شريان الحياة في القرن الواحد والعشرين؛ فكيف سنحيى بدون الكهرباء فلن يكون هناك هواتف محمولة حيث أنه يتم شحنها بالكهرباء، ولن يكون هناك حواسيب شخصية فلن توجد الكهرباء التي تديرها؛ وبالتالي لن يتواجد جهاز يمكنك من الدخول إلى شبكات الإنترنت، والولوج إلى المواقع المختلفة سواء مواقع تواصل اجتماعي أو غيرها، ولكون الكهرباء بتلك الأهمية في هذه الفترة؛ فإن الإنسان أصبح يولي لها الكثير من اهتمامه، وأصبح يقاس مدى تطور الدول المختلفة بالمدة التي تحافظ فيها هذه الدول على تيارها الكهربائي من الانقطاع مثل: الولايات المتحدة وألمانيا، واللتان شهدتا غياب لأية انقطاع للتيار الكهربائي لمدة ثلاثين عام تقريباً، والوسيلة الرئيسية لتوصيل الكهرباء إلى البيوت هي الأسلاك، وخاصة أسلاك الجهد العالي، والتي تعمل على توصيل التيار الكهربائي من محطات توليد الكهرباء إلى مناطق الاستهلاك المختلفة من محطات توزيع ومنازل، ولكن تواجه هذه الأسلاك مشكلة كبرى وهي ما سنتحدث عنه في السطور التالية.

ما هو التمدد الحراري؟

هذه المشكلة التي تواجهها أسلاك التوصيل ذات الضغط العالي هي مشكلة التمدد الحراري، ولكي نعرف كيفية التغلب على هذه المشكلة علينا أولاً أن نقوم بتعريفها والتعريف بأسباب حدوثها.

التمدد الحراري هو ظاهرة فيزيائية تحدث للأجسام نتيجة لارتفاع درجات حرارتها، وتؤدي إلى زيادة أطوال هذه الأجسام، ويزداد تأثير هذه الظاهرة بزيادة طول تلك الأسلاك أو ارتفاع أكبر في درجات الحرارة، وتحدث هذه الظاهرة لأسلاك التوصيل ذات الضغط العالي نتيجة لمرور التيار الكهربائي في هذه الأسلاك، والتيار الكهربائي هذا حادث نتيجة مرور الشحنات السالبة "الإلكترونات" في أسلاك التوصيل، ولأن جهد التيار المار بتلك الأسلاك يكون عالي فإن عدد هذه الإلكترونات المتدفقة خلال ثانية واحدة يكون كبيراً، وبالتالي يتسبب ذلك السريان في ارتفاع درجة حرارة الأسلاك نتيجة لما تقوم به من اهتزازات، وبارتفاع درجات الحرارة يحدث تمدد لتلك الأسلاك، وقد يترتب على ذلك عديد المشاكل فبمجرد ملامسة تلك الأسلاك للأرض أو للأشجار فإن الدائرة الكهربائية تنغلق وقد يؤدي ذلك إلى حدوث كوارث لا يحمد عقباها خاصة في المناطق المأهولة بالسكان.

العلاقة بين التمدد الحراري وأسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي

نتيجة لما ذكرناه من مشكلات التمدد الحراري فإن المصنعون يراعوا أن تكون العلاقة بين المواد المصنعة لأسلاك التوصيل المستخدمة في توصيل التيار الكهربائي ذات الجهد العالي والتمدد الحراري علاقة عكسية؛ فكلما نقص معامل التمدد الحراري الخاص بتلك المواد كلما زادت قابليتها للاستخدام في صناعة هذه الأسلاك، ويعود ذلك لكون هذه المواد مقاومة بصورة أكبر من غيرها للتمدد والاستطالة مع ارتفاع درجات الحرارة، وأغلب هذه المواد يحتاج إلى درجات حرارة مرتفعة بشكل مهول حنى يحدث لها تمدد حراري، وهو ما لا يمكن حدوثه في أقصى ظروف استخدام تلك الأسلاك، ولزيادة الأمان فإنه يتم زيادة القطر الخاص بتلك الأسلاك كلما ازدادت الظروف قسوة، وذلك لأن العلاقة عكسية فيما بين القطر الخاص بأسلاك توصيل التيار ذو الجهد العالي والتمدد الحراري؛ فكلما زاد طول القطر كلما نقص التمدد الحراري الحادث.

أهم المواصفات المُراعاة في تصنيع أسلاك التوصيل المستخدمة لنقل الجهد العالي

يتم تصنيع هذه الأسلاك من النحاس مثلها مثل باقي الأنواع من الأسلاك الكهربائية، ولكن يُراعى أن يكون القطر الخاص بتلك الأسلاك كبير وذلك حتى تكون التوصيلية الكهربائية أكبر ما يمكن، كما وأنه يتم وضع عازل حول طبقة النحاس تلك، وهذا العازل يكون من مادة شديدة الثبات الحراري بحيث لا تتأثر بارتفاع درجات الحرارة وتظل ذات قدرة كبيرة على مقاومة التيار الكهربائي من خلالها.