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輸入計算

數學公式

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  1. Cable Length

    Cable Length: 弧垂計算器

    Total conductor length using sag S and span L

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結果

電纜弧垂
0.375
公尺(跨中處)
估算電纜長度 100.0037 m

什麼是弧垂計算器?

弧垂計算器可估算電纜、導線或輸電導線在一段跨距中央下垂的程度。當電纜架設於兩個支撐點之間時,會因自身重量而形成一道下垂曲線。對於下垂幅度不大的跨距,這條曲線可用拋物線高度近似,而曲線的最低點——也就是弧垂(弛度)——取決於電纜的單位長度重量、兩支撐點之間的水平距離,以及把電纜拉緊的水平張力。

使用方法

請輸入三個數值:單位長度重量 \(w\)(單位為牛頓/公尺)、跨距 \(L\)(兩支撐點之間的水平距離,單位為公尺),以及水平張力 \(T\)(單位為牛頓)。計算器會回傳以公尺為單位的跨中弧垂,並估算所需的電纜總長度。

公式說明

經典的拋物線弧垂關係式如下:

$$S = \frac{\text{Weight } w \cdot \text{Span } L^{2}}{8 \cdot \text{Tension } T}$$

弧垂會隨跨距的平方與電纜重量增加而變大,但會隨張力提升而縮小。張力越大,曲線越平直,卻也會加重支撐點與導線承受的應力——因此工程師必須在兩者之間取得平衡。估算的電纜長度會加上曲線所需的額外材料:$$\ell = \text{Span } L + \frac{8\,S^{2}}{3 \cdot \text{Span } L}$$

懸吊於兩個等高支座之間的纜索,顯示跨度 L、跨中垂度、水平張力及向下的單位長度重量
纜索的拋物線垂度取決於跨度 \(L\)、單位長度重量 \(w\) 與水平張力 \(T\)。

實際範例

假設一條導線重 1.5 N/m,跨距 100 m,並以 5000 N 的水平張力拉緊。則弧垂 $$= \frac{1.5 \times 100^{2}}{8 \times 5000} = \frac{15000}{40000} = \mathbf{0.375 \text{ m}}$$。電纜長度約為 \(100 + \frac{8(0.375)^{2}}{3 \times 100} = 100 + \frac{1.125}{300} \approx 100.00375 \text{ m}\)。

常見問題

這個公式適用於電力線路嗎?適用——對於下垂幅度不大的架空輸電與配電導線,拋物線近似法是標準做法。若弧垂幅度非常大,則改用精確的懸鏈線方程式會更準確。

我該使用什麼單位?請保持單位一致:重量用 N/m,跨距與弧垂用公尺,張力用 N。只要 \(w\)、\(L\)、\(T\) 三者採用同一套單位系統,使用任何一致的單位都可以。

為什麼張力越大、弧垂越小?張力是抵抗電纜重量的水平作用力;拉力越大,電纜越接近一條直線,下垂的幅度就越小。

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