Proč bzučí dráty vysokého napětí?

Dráty vysokého napětí někdy vydávají prazvláštní zvuky. V jejich blízkosti můžete zaslechnout jednak slabé praskání, ale také znepokojující bzučení a hluboké vrnění. (délka blogu 3 min.)

Nepříjemné je na těchto zvucích hlavně to, že se před nimi nedá schovat. Uslyšíte je nejen venku, ale i v domě - za zavřenými dveřmi nebo okny.Není tedy divu, že si na dráty s vysokým napětím a na hluk, který z nich občas vychází, stěžují hlavně ti, kdo bydlí v jejich blízkosti. Skupina vědců z Curyšské univerzity se problémem zabývala trochu podrobněji. Povedlo se jim dokonce vysvětlit i příčinu zvláštního bzučení drátů a navrhnout vylepšení, která by jej mohla eliminovat.

Dráty bzučí jen někdy a jinak, než by měly

Na začátku blogu zmiňované praskání probíhá při různých frekvencích, ale bzučení, které bývá hlavním problémem a nejsilnějším zvukem - má charakteristickou frekvenci 100 Hz.

Vědce to samozřejmě zaujalo - tato hodnota totiž není náhodná. Odpovídá dvojnásobku hodnoty v elektrické síti. Nejprve ale bylo záhadné, proč dráty nebzučí v rytmu sítě, tedy s frekvencí 50 Hz. Bylo jasné, že ke zdvojnásobení přispívá nějaký speciální fyzikální jev.

Kdyby tomu tak nebylo, mohly by zvuky způsobovat například nabité ionty, které se v blízkosti drátů dostávají do pohybu v rytmu 50 Hz a naráží přitom na neutrální molekuly vzduchu. Co ale způsobuje rytmus 100 Hz?

Záhada se vysvětlila pomocí … jiné záhady. Proč dráty bzučí jen občas - a často jsou úplně potichu? Zdá se, že nejhlasitější jsou dráty vysokého napětí právě při vlhkém počasí, když se na nich usazují maličké kapičky vody.

Vysokorychlostní kamera pak celou věc vysvětlila. Kapičky vody, které sedí na drátech, se v elektrickém poli “natahují” a znovu “smršťují”. A to s frekvencí, která je oproti síťovému napětí dvojnásobná.

Paradoxní řešení problému

Řešení je tedy zdánlivě jednoduché. Mělo se ale ukázat, že je poněkud neobvyklé. Sušit dráty vysokého napětí tak, aby nemohly obtěžovat bzučením, totiž není vůbec lehké. V atmosféře se většinou nachází dostatek vlhkosti, která by mohla vytvářet další a další kapky. Použití speciální povrchové vrstvy, která by odpuzovala vodu, se neosvědčilo. Kapky se přesto usazovaly na povrchu drátů a způsobovaly nepříjemné bzučení.

Řešení nabídla až na první pohled nelogická myšlenka - vědci dráty pokryli hydrofilní, tedy vodu neodpuzující vrstvou.

Hydrofilní

 neboli vodu neodpuzující jsou povrchy, které interagují s vodou, která na nich tvoří tenkou vodní vrstvu. Jsou to většinou molekuly, které mají polární vazby. Samy nemusí být rozpustné ve vodě, i když většina z nich se vodou rozpouští. Hydrofilní materiály mají nízký kontaktní úhel - úhel, který svírá kapka, která na povrchu ulpěla, s povrchem samotným. 

Použití hydrofilního materiálu způsobilo, že se dráty už nepokrývaly kapičkami vody. Místo nich se voda na povrchu rozlila do tenké stejnoměrné vrstvy. Nepříjemné bzučení zmizelo - a s ním zároveň zmizela také většina praskavých zvuků.

Fyzika bzučícího drátu

Vysvětlení je vlastně úplně jednoduché. Zatímco se na hydrofilním povrchu tvoří (pokud vůbec) jen velice ploché a spíše rozsáhlejší vrstvičky vody, na hydrofobním (vodu odpuzujícím) povrchu se vytváří kulovité nebo protáhlé kapky.

Ty pak na rozdíl od svých plochých kolegyň lépe reagují s elektrickým polem a daleko intenzivněji se deformují. Deformace mají za následek nepříjemné bzučení, ne nepodobné bzučení rozzuřenému včelího úlu.

Bzučení drátů vysokého napětí se tedy dá předejít vhodným povrchovým materiálem, případně ještě jeho speciální úpravou, která způsobí rychlejší odkapávání vody.

Osobní iniciativa - jako sklepávání kapek ze starých nebo i nových drátů se ovšem … opravdu nedoporučuje...