Чому гудуть високовольтні дроти?
Чому гудуть високовольтні дроти?
Перебуваючи близько високовольтних ліній електропередач, можна почути стугонливий звук. Чому спостерігається такий ефект? Дати відповідь на це питання не просто, адже для пояснення фіксованого ефекту можна використовувати цілих чотири гіпотези.
Причини звуків ЛЕП
Звук видає повітря
Найчастіше призводять концепцію коронного розряду. Вона полягає в тому, що близько дроти ЛЕП електризується повітря змінним електричним полем. Внаслідок цього розганяються вільні електрони. Вже вони іонізують молекули повітря, приводячи до виникнення коронного розряду. Частота його появи складає близько сотні разів в секунду! Саме стільки разів він спалахує і гасне близько дроти.
Коронний розряд на захисному кільці (екрані) високовольтної повітряної лінії електропередачі напругою 500 кВ
При цьому нагрівається і остигає, розширюється і стискається повітря, що перебуває в безпосередній близькості. В результаті цього виходить звукова хвиля, яка сприймається людським вухом як гудіння дроти. Єдине що заважає її беззастережно прийняти – коронний розряд супроводжується слабким світлом, яке не спостерігається (можливо, його просто не видно).
Вібрація жив
Наступна гіпотеза спирається на вібрацію жив. Вона свідчить, що змінний струм, у якого частота становить 50 Гц, може створювати змінне магнітне поле. Воно впливає на окремі жили в проводах (особливо це відноситься до сталевих марок), змушуючи їх вібрувати, соударяя їх один з одним. В результаті цього і створюється характерний шум.
На цьому гіпотеза не закінчується. У випадку з ЛЕП необхідно враховувати, що поруч розташовані дроти різних фаз. Їх струми перебувають в сусідніх магнітних полях і, як свідчить закон Ампера, спостерігається взаємне дію сили. Частота змін полів складає 100 Гц. Тому, при вібрації проводів з урахуванням сусідніх магнітних полів і можна почути звук близько високовольтних проводів.
Резонанс механічної системи
Крім розглянутих вище відповідей є і не такі популярні пояснення звуків поблизу ЛЕП. З них буде розглянуто два найбільш ймовірні і не позбавлені сенсу гіпотези. Ще однією потенційною причиною гудіння називаю зазвичай непомітне явище – резонанс механічної системи. Коливання з частотою 50/100 Гц передаються на опору.
При збігу ряду умов вона може входити в резонанс і починає видавати звук. На його гучність, а також резонансну частоту впливає діаметр, висота і щільність матеріалу опори. Додатково мають значення довжина і переріз проводу. І останній важливий параметр – сила натягу. Є попадання в резонанс із сукупності факторів, значить, буде чути шум. І навпаки.
Вібрація в магнітному полі Землі
І остання розглянута гіпотеза у краю кута ставить вібрацію в магнітному полі Землі. Оскільки дроти перебувають у стані вібрації з частотою 100 Гц, то це означає, що вони підпадають під дію змінної поперечної сили, пов’язаної з протікає струм у проводах, його напрямком і величиною.
Магнітне поле Землі
Гіпотетично на високовольтні дроти впливає зовнішнє магнітне поле, яке охоплює всю Землю. Це припущення має під собою значно більш серйозну основу, ніж може здатися на перший погляд. Струми, що протікають у високовольтних проводах, можуть досягати амплітуди в кілька сотень Ампер.
При цьому протяжність ліній електропередач… дуже немаленька. І магнітне поле Землі, незважаючи на відносно невеликий показник (у середній смузі Російської Федерації його індукція коливається близько 50 микротесл), діє по всій планеті. Воно має горизонтальної і вертикальної складової. Ось друга компонента і дозволяє їм перетинати ЛЕП, вступаючи у взаємодію і супроводжуючи цей процес чутним звуком.
Щоб зрозуміти суть описуваного процесу, кожен бажаючий може провести невеликий експеримент. Необхідно взяти автомобільний акумулятор і гнучкий акустичний кабель з перерізом 25 квадратних міліметрів, довжина якого буде хоча б 2 метри. Варто приєднати його на мить до клем акумулятора і провід підстрибне. Це буде імпульс сили Ампера, яка подіяла на провід зі струмом у магнітному полі Землі (або у своєму власному, точної відповіді немає).
Давайте підсумуємо все вищесказане. Точної відповіді на запитання, чому гудуть високовольтні дроти немає. Є ряд гіпотез, серед яких найбільш популярними і визнаними є припущення про коронному розряді і вібрації жив дротів завдяки грамотному науковому обґрунтуванню. Можливо, в майбутньому, коли дослідники розберуться в суті процесу, ці гіпотези будуть об’єднані в одній теорії як взаємодоповнюючі один одного.