النظام التاريخي الذي كان يتم فيه حمل الأسلاك العارية أو المعزولة قليلاً على أذرع متقاطعة أفقية مثبتة على أعمدة خشبية -يشار إليها غالبًا باسم "أعمدة الهاتف"-يُعرف بشكل شائع باسمفتح-نظام الخطوط السلكية(وتسمى أيضًانظام الأسلاك المفتوحة). في مصطلحات البنية التحتية الأوسع، غالبًا ما يشار إليه باسم أخط القطب(الولايات المتحدة) أوطريق القطب(شائع في المناطق الأخرى الناطقة باللغة الإنجليزية-).
شكل هذا النظام العمود الفقري في وقت مبكرشبكات التلغراف والهاتف والطاقة الكهربائيةمن منتصف القرن التاسع عشر وحتى معظم القرن العشرين، قبل أن يتم استبدالها إلى حد كبير بالكابلات الهوائية المعزولة والأنظمة تحت الأرض.
فتح-نظام الخطوط السلكية
التعريف الأساسي والخصائص الهيكلية
انفتح-نظام الخطوط السلكيةتتكون من موصلات فردية معلقة في الهواء بين القطبين ومدعومةعبر الأسلحة. تم تثبيت الموصلات ميكانيكيًا علىدبوس-نوع العوازل-عادةً الزجاج أو البورسلين-الذي يعزل السلك كهربائيًا عن الذراع المتقاطع والعمود.
من الناحية الهندسية، اعتمد النظام بشكل كبير علىالتباعد الميكانيكي والأجهزة الهيكلية، بدلاً من العزل، للحفاظ على السلامة الكهربائية وسلامة الإشارة.
الخصائص النموذجية تشمل:
- تباعد الموصل الأفقي تقريبًا25-30 سم (10-12 بوصة)لكل ذراع متقاطعة
- أذرع متقاطعة متعددة مكدسة عموديًا على أعمدة أطول، وأحيانًا داعمةالعشرات من الموصلات المتوازية
- استخدام العوازل لمنع تسرب التيار إلى الهيكل الخشبي
- أزواج الأسلاك المتوازنة لدوائر الهاتف، معالتحولات الدوريةلتقليل التداخل الكهرومغناطيسي
- مسارات لمسافات طويلة-على طول السكك الحديدية والطرق والممرات الريفية حيث كان التركيب تحت الأرض غير عملي
بسبب تعرض الموصلات، السلامة الميكانيكية للالأسلحة المتقاطعة، والمسامير، والأقواس، وتركيبات الخطكان أمرًا بالغ الأهمية لموثوقية النظام-وهو مبدأ هندسي لا يزال ساريًا في أجهزة النقل العلوية الحديثة.
لماذا يتم استخدام المصطلحين "فتح-السلك" و"الخط القطبي".
على المدىافتح -سلكيسلط الضوء على السمة المميزة للنظام:الموصلات العارية والمكشوفةمعلقة في الهواء الطلق، على النقيض من أنظمة الكابلات-الزوجية الملتوية أو المغلفة اللاحقة.
استخدم مهندسو التلغراف في أربعينيات القرن التاسع عشر المصطلح لأول مرة لخطوط مورس المثبتة على أعمدة خشبية مع عوازل خزفية.
اعتمد مهندسو الهاتف لاحقًا نفس البنية لنقل الصوت، وتحسين ممارسات التباعد والتحويل.
خطوط توزيع الطاقة المبكرة-تصل أحيانًا إلى69-110 كيلو فولت على أعمدة خشبية-استخدمت تخطيطات مشابهة قبل أن تصبح الأبراج الفولاذية هي المهيمنة.
الشروطخط القطبأوطريق القطبوصف البنية التحتية المادية نفسها: خط متواصل من الأعمدة التي تحمل الموصلات والأذرع المتقاطعة والعوازل والتجهيزات على طول ممر محدد.
التطور التاريخي والتطور الهندسي
-
النمو المبكر (أربعينيات القرن التاسع عشر – القرن العشرين)
توسعت شبكات التلغراف بسرعة على طول السكك الحديدية وطرق التجارة.
أصبحت الأعمدة الخشبية والأذرع المتقاطعة مكونات موحدة للبنية التحتية.
يركز تصميم الأجهزة الميكانيكية على القوة ومقاومة التآكل وسهولة التركيب الميداني.
-
ذروة الاستخدام (ثمانينيات القرن التاسع عشر – خمسينيات القرن العشرين)
التوسع الهائل في شبكات الهاتف وكهربة الريف.
تحدد الأدلة الهندسية التفصيلية أبعاد الأذرع المتقاطعة-، ودرجات المسامير، والتباعد بين العوازل، وحدود التحميل.
تطورت التركيبات الهيكلية للتعامل مع أعداد الأسلاك المتزايدة، وأحمال الرياح، وتراكم الجليد.
-
الرفض والاستبدال (الخمسينيات فصاعدا)
انخفض نظام-الأسلاك المفتوحة تدريجيًا بسبب:
مقدمةالموصلات المجمعة الهوائية المعزولة (ABC)
نموشبكات الكابلات تحت الأرض
تحسين متطلبات السلامة وتقليل تحمل الصيانة
الجمال الحضري و-حق-قيود الطريق
واليوم، لا تزال البقايا موجودة في المناطق النائية، أو أنظمة إشارات السكك الحديدية، أو ممرات البنية التحتية القديمة.
الأسلحة المتقاطعة والتجهيزات والأجهزة الهيكلية: آنذاك والآن
على الرغم من أن نظام الخطوط السلكية المفتوحة-هو نظام تاريخي إلى حد كبير، إلا أن الكثير منهأثرت المبادئ الميكانيكية بشكل مباشر على تصميم أجهزة الخطوط الهوائية الحديثة.
كانت الأذرع المتقاطعة والأقواس والمسامير وتركيبات التوصيل مطلوبة من أجل:
- الحفاظ على تباعد موصل دقيق
- يتحمل الأحمال الميكانيكية-طويلة الأمد
- مقاومة التآكل في البيئات الخارجية
- السماح بالاستبدال والترقية الآمنين في الميدان
تنطبق هذه المبادئ نفسها على الحديثتجهيزات خطوط النقل والتوزيع، بما في ذلك أجهزة التعليق، والشقوق، والأغلال، ومكونات المرساة.
الشركات المصنعة مثلشركة النصر لمعدات الطاقة الكهربائية المحدودة، التي تأسست في عام 1998، تواصل هذا النسب الهندسي من خلال إنتاج التركيبات الكهربائية وأجهزة الخطوط المصممة لتلبية المعايير الدولية الحديثة للقوة الميكانيكية والمتانة ومقاومة التآكل. في حين أن الأنظمة الحالية تستخدم موصلات معزولة وفولتية أعلى، فإن الحاجة الأساسية إلى دعم هيكلي موثوق تظل دون تغيير.
نظام خطوط النقل والتوزيع الحديث
منظور السلامة والمعايير
تاريخيًا، اتبعت أنظمة الأسلاك المفتوحة-قواعد صارمة للتباعد والقوة لمنع:
- وميض بين الموصلات
- تسرب إلى الهياكل الخشبية
- عطل ميكانيكي تحت أحمال الرياح والجليد
تستمر المعايير الحديثة (IEEE، وIEC، وGB، والرموز الخاصة بالمرافق-) في التأكيد على ما يلي:
- الحد الأدنى من الموافقات الكهربائية
- تم التحقق من تقييمات الحمل الميكانيكية
- اختيار المواد المناسبة وحماية السطح (على سبيل المثال،-الجلفنة بالغمس الساخن)
تعكس هذه المتطلبات الدروس المستفادة أثناء عصر إنشاء الأسلاك المفتوحة-.
اكتشف تجهيزات السلامة والمعايير
خاتمة
تمثل الصورة المألوفة للأسلاك العارية المتعددة المنتشرة عبر أذرع متقاطعة مكدسة على أعمدة خشبية طويلةفتح-نظام الخطوط السلكية على خط قطبي أو مسار قطبي-فصل تأسيسي في تاريخ الكهرباء والاتصالات العالمي.
على الرغم من استبداله إلى حد كبير، شكل النظام:
- هندسة الخطوط الهوائية الحديثة
- فلسفة تصميم الأجهزة
- لا تزال معايير السلامة والموثوقية مطبقة حتى اليوم
إن فهم هذه البنية التحتية التاريخية يساعد في تفسير السببتظل التركيبات الميكانيكية،-والأجهزة ذات الأذرع المتقاطعة، والمكونات الهيكلية بالغة الأهميةفي أنظمة نقل الطاقة الحديثة-الربط بين الممارسات الهندسية السابقة والتقنية الحالية-.