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Anordnung zum Dämpfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen.
Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum Dämpfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen mit Hilfe von schwingungsfähigen Gebilden, die an der Leitung aufgehängt werden.
Schwingungsdämpfer dieser Art sind in den durch die Fig. 1 und 2 der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungen bekanntgeworden. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist an der Freileitung 1 mit Hilfe einer Klemme 2 ein Seilstück 3 in seiner Mitte befestigt, das aus dem gleichen Seil besteht wie die Leitung 1.
An den frei beweglichen Enden des Seilstüekes 3 sind Gewichte 4 angebracht.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine Masse 4 vorgesehen, die die Leitung 1 konzentrisch umgibt und mit der Klemme 2 durch Federn 3 verbunden ist.
Durch die Anwendung von Dämpfern nach Fig. 1 ist es in einzelnen Fällen gelungen, die bei Freileitungen auftretenden Seilschwingungen zu verringern. In andern Fällen jedoch hatte man Misserfolge.
Die durch Fig. 2 wiedergegebene Anordnung dürfte aus den weiter unten angegebenen Gründen noch weniger brauchbar sein.
Die Wirkung der an der Leitung aufgehängten Dämpfer beruht darauf, dass die an der Leitung hängenden schwingungsfähigen Gebilde durch die Seilschwingungen der Leitung ebenfalls zu Schwingungen erregt werden, die den Leitungsschwingungen entgegenwirken. Die grösste Rückwirkung auf die Schwingungen der Leitung wird dann erreicht, wenn zwischen der erzwungenen Schwingung und der freien Schwingung des Dämpfers Resonanz besteht.
Eine wesentliche Schwierigkeit, die Dämpfer einer gegebenen Leitung anzupassen, besteht jedoch darin, dass bei ein und derselben Leitung Schwingungen von verschiedener Frequenz auftreten können und dass sich gewöhnlich mehrere solcher Schwingungen überlagern. Es ist aber beobachtet worden, dass es für jede Leitung einen gewissen Frequenzbereich gibt, innerhalb dessen die auftretenden Schwingungen gefährlich bzw. schädlich werden können. Bei schwachen Winden treten gewöhnlich niedrige Frequenzen auf, bei stärkeren Winden Schwingungen höherer Frequenz. Der gefährliche Bereich umfasst Frequenzen, die etwa im Verhältnis von 1 : 5 zueinander stehen. Bei einer beobachteten Leitung betrug dieser Bereich etwa 5-25 Hertz.
Ein Schwingungsdämpfer muss demnach, um einen ausreichenden Schutz zu gewähren, in dem gesamten bzw. dem grössten Teil des gefährlichen Bereiches eine ausreichende Dämpfung ergeben.
Bei den bekannten Dämpfern nach Fig. 2 ist das nicht der Fall. Diese Dämpfer haben praktisch keine innere Reibung, so dass sie ziemlich ungedämpfte Schwingungen vollführen. Die für das Verhalten des Dämpfers massgebende Resonanzkurve hat eine ausgeprägte Spitze, etwa wie es in Fig. 3 durch die gestrichelte Kurve a angegeben ist.
In dieser Fig. 3 sind die Dämpfungs-bzw. Resonanzkurven verschiedener Sehwingungsdämpfer dargestellt, u. zw. ist der Ausschlag der Freileitungen an einer bestimmten Stelle bzw. der zugehörende Ausschlagwinkel an der Befestigungsstelle der Leitung in logarithmisehem Massstab und in Abhängigkeit von der Frequenz der Seilschwingungen dargestellt. Ein Dämpfer, dessen Kurve etwa den gestrichelten Verlauf a hat, ergibt zwar eine besonders starke Abschwächung der auftretenden Seilschwingungen, jedoch praktisch bei nur einer bestimmten Frequenz.
Bei den bekannten Dämpfern nach Fig. 1 verlaufen die Schwingungen bereits gedämpfter, da das schwingende Seilstück durch das Aneinanderbewegen seiner Einzeladern eine innere Reibung erzeugt und einen Teil der Schwingungsenergie verzehrt. Die Dämpfung ist aber sehr gering. Die zugehörende
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Resonanzkurve ist in Fig. 3 etwa durch Kurve bwiedergegeben. Sie ist gegenüber der Kurve a bereits verbreitert und wirkt demnach in einem gewissen Frequenzbereich.
Wenn man die innere Reibung des schwingenden Gebildes weiter vergrössert und dadurch die Dämpfung erhöht, so kann man die Resonanzkurve beliebig verbreitern. Anderseits werden aber die Amplituden der schwingenden Massen des Dämpfers bei grosser werdender Dämpfung immer kleiner und dadurch die Rückwirkung auf die Leitung immer geringer. Macht man die Dämpfung zu gross, so wirkt die Masse des Dämpfers praktisch wie eine starr mit der Leitung verbundene Masse, d. h. nur noch als Ballast, so dass sie eher schädlich als nützlieh ist.
Die Erfindung besteht in einer Ausbildung der Dämpfer in der Weise, dass sie im gesamten Bereich der bei elektrischen Freileitungen vorkommenden Schwingungen eine Dämpfung ergeben, die in diesem gesamten Bereich ausreicht, die Schwingungen der Leitung wirksam zu beeinflussen.
Gemäss der Erfindung werden die Dämpfer so ausgebildet, dass das Verhältnis ihres doppelten
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Bereich der gegebenenfalls schädlichen Seilschwingungen eine dämpfende Wirkung ausübt und dass anderseits in diesem gesamten Bereich die dämpfende Rückwirkung auf die Freileitung gross genug ist, um den Ausschlag der Leitung in ungefährlichen Grenzen zu halten.
Der Dämpfer wirkt naturgemäss nicht in allen Aufhängestellen gleich gut, es ist vielmehr erforderlich, durch Versuche-oder Rechnung eine geeignete Aufhängestelle zu ermitteln. Ein Dämpfer nach der Erfindung gibt aber die Gewähr dafür, dass er nach Ermittlung einer solchen Stelle in allen praktisch vorkommenden Fällen die erstrebte Wirkung erzielt.
Unter dem Dämpfungsexponenten ist hier in üblicher Weise die in der Gleichung der gedämpften
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die Resonanzkurve verbreitert und dadurch der Frequenzbereich, in welchem eine Dämpfung erzeugt wird, vergrössert. Anderseits aber wird die Einwirkung des Dämpfers auf die Schwingungen der Leitung immer geringer bzw. der Ausschlag der Leitung immer grösser.
Die mit d bezeichnete Kurve entspricht einem Dämpfer, der in einem praktisch ausreichenden Frequenzbereich eine dem Ausschlag der Freileitungen noch genügend verringernde Dämpfung erzeugt.
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und e angegeben.
Bei einem Dämpfer, der der Kurve f entspricht, ist der dämpfende Bereich zwar noch wesentlich grösser, doch ist ein derartig grosser Bereich schon an und für sich nicht erforderlich, weil sich erfahrungsgemäss die auftretenden Schwingungen nicht über einen solch weiten Bereich erstrecken. Ferner ist die Einwirkung auf die Schwingungen der Leitung bereits so gering geworden, dass der Schwingungsdämpfer im wesentlichen nur noch als tote Masse wirkt und an der Aufhängestelle unter Umständen eine Reflexion der Schwingungen erzeugt, die der Leitung schädlich werden kann. Ein derartiger Dämpfer würde zwar die Befestigungsstellen der Leitung an den Tragketten vor Beschädigungen schützen, aber anderseits zu grösseren Beschädigungen an der Aufhängestelle des Dämpfers Anlass geben.
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Dämpfer nach der Erfindung können in verschiedenartiger Weise ausgebildet sein. Es lassen sieh auch die bekannten Dämpfer nach den Fig. 1 und 2 verwenden, jedoch müssen dann die Dämpfer eine grössere Innenreibung haben, als es bisher der Fall war. Bei einem Dämpfer nach Fig. 2 müsste man eine zusätzliche Bremsvorrichtung anbringen. Bei Anordnung nach Fig. 1 müsste man bei dünnen Voll-
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Querschnitt oder mehr Adern hat als das Seil 1. Bei stärkeren Leitungen, z. B. Hohlseilen muss anderseits unter Umständen das Seilstück 3 einen wesentlich kleineren Querschnitt bzw. eine geringere Innenreibung haben als die Leitung 1.
Besser eignen sich zur Ausübung der Erfindung Dämpfer, wie sie beispielsweise durch die Fig. 4 und 5 wiedergegeben sind.
Bei dem Dämpfer nach Fig. 4 besteht die Federung 3 aus einem Bündel übereinanderliegender Blattfedern. Bei der Anwendung derartiger Federn ist es leichter möglich, die Federung und Dämpfung den jeweils vorliegenden Verhältnissen anzupassen. Man kann auch das Federpaket mit Klammern 5
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Erfindung erforderlichen Wert hat.
Fig. 5 zeigt einen Dämpfer, der aus einem Behälter 7 und einem darin schwingend gelagerten Kolben 8 besteht, der durch die Feder 3 mit dem Behälter verbunden ist. Im Behälter befindet sich ein dämpfendes Medium, z. B. Flüssigkeit oder Gas. Zweckmässig w ird die ohnehin im Behälter vorhandene Luft zum Dämpfen ausgenutzt. Der Kolben ist so ausgebildet, dass er beim Schwingen der Luft den Übertritt auf die andere Kolbenseite gestattet. Derartige Dämpfer lassen sich so ausbilden, dass man die Dämpfung einstellen kann. Zu diesem Zweck ist z. B. im Behälter 7 ein Ventil 9 angebracht, das mehr oder weniger weit geöffnet wird.
Das Anbringen von Einstellvorriehtungen ist nicht unbedingt erforderlich, da man für eine Leitung, deren Schwingungsverhältnisse man durch Beobachtungen kennt, ohne m eiteres einen Dämpfer ermitteln
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der Erfindung entsprechenden Dämpfers in die durch die Patentschrift"Freileitung mit Sehwingungs- dämpfern"wiedergegebenen Bedingungen einsetzt. Die Anwendung dieser Bedingungen wird demnach durch die Anwendung von Dämpfern nach der Erfindung vereinfacht.