Máy Tính Độ Võng Cáp là gì?
Máy Tính Độ Võng Cáp giúp ước lượng mức độ chùng xuống ở giữa nhịp của một sợi cáp, dây hoặc dây dẫn truyền tải điện. Khi căng cáp giữa hai điểm đỡ, dây sẽ tự cong xuống dưới sức nặng của chính nó. Với những nhịp có độ võng nhỏ, đường cong này gần như trùng khớp với hình parabol, và điểm thấp nhất — gọi là độ võng (sag) — phụ thuộc vào trọng lượng trên một đơn vị chiều dài của cáp, khoảng cách ngang giữa hai trụ đỡ và lực căng ngang giữ cho dây căng.
Cách sử dụng
Bạn nhập ba giá trị: trọng lượng trên một đơn vị chiều dài w (đơn vị newton trên mét), chiều dài nhịp L (khoảng cách ngang giữa hai điểm đỡ, tính bằng mét) và lực căng ngang T (đơn vị newton). Công cụ sẽ trả về độ võng giữa nhịp tính bằng mét cùng với ước lượng tổng chiều dài cáp cần dùng.
Giải thích công thức
Công thức parabol kinh điển để tính độ võng là:
$$S = \frac{\text{Weight } w \cdot \text{Span } L^{2}}{8 \cdot \text{Tension } T}$$
Độ võng tăng theo bình phương chiều dài nhịp và theo trọng lượng cáp, nhưng lại giảm khi lực căng tăng. Lực căng càng lớn thì đường cong càng phẳng, nhưng đồng thời lại làm tăng ứng suất lên các trụ đỡ và lên chính dây dẫn — vì vậy kỹ sư phải cân bằng giữa hai yếu tố này. Phần ước lượng chiều dài cáp cộng thêm lượng vật liệu dư mà đường cong đòi hỏi: \(L_c \approx L + \frac{8s^{2}}{3L}\).
Ví dụ minh họa
Một dây dẫn nặng 1,5 N/m, căng qua nhịp 100 m, với lực căng ngang 5000 N. Khi đó $$\text{độ võng} = \frac{1{,}5 \times 100^{2}}{8 \times 5000} = \frac{15000}{40000} = 0{,}375 \text{ m}.$$ Chiều dài cáp xấp xỉ \(100 + \frac{8(0{,}375)^{2}}{3 \times 100} = 100 + \frac{1{,}125}{300} \approx 100{,}00375 \text{ m}\).
Câu hỏi thường gặp
Công cụ này có dùng được cho đường dây điện không? Có — phép xấp xỉ parabol là chuẩn mực phổ biến cho dây dẫn truyền tải và phân phối điện trên không khi độ võng nhỏ. Với độ võng rất lớn thì phương trình dây xích (catenary) chính xác sẽ cho kết quả đúng hơn.
Nên dùng đơn vị nào? Hãy giữ các đơn vị thống nhất: trọng lượng tính bằng N/m, chiều dài nhịp và độ võng tính bằng mét, lực căng tính bằng N. Bạn có thể dùng bất kỳ hệ đơn vị nhất quán nào, miễn là w, L và T cùng hệ với nhau.
Vì sao lực căng lớn hơn lại làm giảm độ võng? Lực căng chính là lực ngang chống lại trọng lượng của cáp; lực kéo càng mạnh thì dây càng được giữ gần với đường thẳng hơn, nhờ đó mức chùng xuống cũng nhỏ lại.
