Elektrisches Freileitungsseül. Elektrische Freileitungsseile werdet) durch fast stets vorhandene Luftströmungen in Schwingungen versetzt, die als stehende Wellen mit verhältnismässig kleinen Aus schlägen sichtbar werden. Diese Schwingungen bedeuten für das Material zusätzliche W echsel- belastungen, die mit der Zeit das .Seil an den meist beanspruchten Stellen zermürben und zu Bruch gehen lassen.
In der Gegend der Aufhängepunkte brechen erst einzelne Drähte, dieser Zustand greift immer rascher auch auf die übrigen Einzeldrähte über und schliesslich ist der mechanisch tragende und elektrisch leitende Querschnitt so gering, dass infolge der mechanischen Überbean spruchung und der auftretenden Stromer wärmung das Seil reisst.
Zwecks Dämpfung der Seilschwingungen hat man bisher an den gefährdeten Stellen entweder die Seile verstärkt oder nach Art von Reibungsbremsen wirkende Vorrichtungen angebracht. Diese Massnahmen haben ihren Zweck nur begrenzte Zeit und nur in un vollkommener Weise erfüllt.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Freileitungsseil, das auf Grund seiner Bau art im verlegten Zustand auftretende Seil- scbwingungen jeder Frequenz von selbst auf ein Minimum abdämpft, indem es die Schwin gungsenergie eines Spannfeldes an so zahl reichen Stellen vernichtet, dass eine Seilbe- scbädigung durch Schlagarbeiten vollständig ausgeschlossen ist.
Das Freileitungsseil gemäss der Erfindung besteht aus einem Kernseil und einem das Kernseil umgebenden Mantelseil, zwischen denen ein Zwischenraum, z. B. ein Luftspalt vorhanden ist; dieser lässt eine durch die Spaltweite begrenzte Relativbewegung zu, was die Abdämpfung der durch äussere Einwirkungen auftretenden Schwingungen von Kern- und Mantelseil durch Stossverluste längs des ganzen Seiles zur Folge hat.
Es sind mehrlagige Freileitungsseile aus Aldrey und Aluminium bekannt, deren äussere Lage aus Aluminiumdrähten lose um den Seilkern aus Aldrey-Drähten verseilt wird, um einen Spielraum zustande kommen zu lassen.
Hierbei geschieht jedoch die Schaffung des Spielraumes nicht mit Rücksicht auf die Seildämpfung, sondern es soll vielmehr mit Rücksicht auf eine günstigere Verteilung der Beanspruchung zwischen den Aluminium- und Aldrey-Drähten dieser Spielraum während und nach der Seilverlegung verschwinden, indem sich nach einergewissenBeanspruchung die äussere, den Seilkern umgebende, nicht selbstabstützende Verseillage fest auf den Seilkern auflegt, so dass die Aluminiumdrähte während dieses Vorgangs eine erheblich ge ringere Spannungszunahme erfahren als der Seilkern aus Aldrey-Drähten. Es ein d auch schon elektrische Hochspannungsfreileitungen be kannt,
bei denen mit Rücksicht auf Korona verlusteeine glatte Oberfläcbe durch schrauben förmiges Umwickeln des Seiles mit einem oder mehreren Flachbändern geschaffen werden und eine Verschiebung dieser Flachbandwick- lungen auf dem Seil fürden Fall derBiegung des Seiles möglich sein soll. In beiden Fällen sind die fertig verlegten Seile nicht selbst dämpfend, sondern solche, deren Lagen keine eigene sondern nur eine einheitliche Bewe gung bei Schwingungseinwirkungen ausführen können. Ähnliches gilt für Hohlseile, die über ein Tragseil gebracht und daran aufgehängt sind.
Auch bei diesen sind, wie die Erfahrung gelehrt hat, die schädlichen Schwingungen nicht vermieden.
Bei dem Freileitungsseil nach der Erfin dung kann das Mantelseil aus Formdrähten nach Art der stützenlosen Hohlseile gebildet sEin, oder es kann, was in der Herstellung billiger ist, aus normalen runden Drähten erzeugt sein. Bei geeigneter Wahl von Seil durchmesser, Drahtdurchmesser, Drahtzahl und Schlaglänge entsteht ein sich selbst tra gendes Rohrgebilde aus Runddräbten, genannt Rohrschlag, der um so leichter herzustellen ist, je kürzer die Schlaglänge gewählt wird, je kleiner die notwendige Drahtzahl und je grösser der Einzeldrahtdurchmesser ist.
Die Verseilung erfolgt am zweckmässigsten über einen hohlen Dorn, durch den das Kernseil läuft und dessen Wands.tärIi-,e etwa dem ge- wünschten Zwischenraum zwischen Kernseil und Mantelseil entspricht. Über diesen Rohr schlag können gegebenenfalls noch eine oder mehrere Seillagen in normaler Ausführung gebracht werden.
Wenn das Querschrrittsverhältnis von Kernseil und Mantelseil, z. B. bei einem Stahl-Aluminiumseil, gegeben ist und die günstigste Wahl für die Drahtzahl, Draht durchmesser und Schlaglänge des Rohrschlags getroffen ist, so ergibt sich dann zwangs läufig Drahtzahl und Drahtdurchmesser der äussern Seillage, wobei der Einzeldrahtdurch- messer der äussern Seillage meistens kleiner wird als der des Rohrschlags. Dieser Um stand ist von Vorteil, da hierdurch die Dreh tendenz der beiden kreuzweise geschlagenen Aluminiumlagen weiter herabgesetzt und die Montage vereinfacht wird.
Ein elektrisches Freileitungsseil nach der Erfindung besteht beispielsweise aus einem Stahlkernseil mit 1-\- 6 Drähten vom Durch messer dl = 2,25 mm verseilt mit der Schlag- längenzahl e- 14 und einem dieses Stahl seil umgebenden Mantelseil (Rohrschlag) aus 11 verseilten sich selbst stützenden Aluminium drähten mit dem Durchmesser d2=2,95 mm und der Schlaglängenzahl s=6,7. Der ring förmige Abstand zwischen Stahlseil und Rohrschlag beträgt hierbei etwa 0,65 mm.
Um den Rohrschlag des Mantelseiles ist eine zweite Aluminiumseillage aufgebracht, die aus 20 Drähten mit dem Durchmesser d3=2,35 mm verseilt mit der Schlaglängenzahl e =11,5 besteht.
Der Dämpfungsvorgang des beispielsweise beschriebenen Seiles lässt sich auf folgende Weise darstellen. Befindet sich das Kernseil konzentrisch innerhalb des Mantelseiles, so erhält dieses durch die Wirbelablösung des Windes eine bestimmte Frequenz v 1 und ge rät in kleine Schwingungen mit der Halb wellenlänge .11. Werden die Amplituden des Mantelseiles grösser als der vorhandene Luft spalt, so berühren seine Scheitelpunkte das Kernseil und setzen dieses ebenfallsinSchwin- gungen, und zwar mit der gleichen Halbwellen länge 22-d 1.
Da jedoch das Kernseil aus Stahl andere Schwingungseigenschaften auf weist als das Mantelseil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, so muss es bei gleicher Wellenlänge mit einer andern Fre quenz v2 schwingen. Beide Seile schwingen also nicht gleichmässig schnell, sondern be sitzen beim nächstmaligen Berühren ver schieden hohe Geschwindigkeiten. Dadurch wird beim jedesmaligen Zusammenkommen der beider) Seile Energie vernichtet und diese Energievernichtung steigt quadratiseh mit dein Geschwindigkeitsunterschied der beiden Seile, der tun so grösser ist, je grösser der Frequenzunterschied und die vorhandene Am plitude ist.
Somit wird nach einer bestimmten Zeit die vernichtete Energie gleich der Wind- eriergie werden und die Mantelseilschwingung keinehöhereAmplitudemehrannehmenkönnen.
Nachdem das Freileitungsseil montiert ist, also Kernseil und Mantelseil abgespannt sind (somit jedes, wenn es für sich bestände, eine andere Schwingung ausführen würde) wird das Mantelseil vom Kernseil teilweise mit getragen. Der (sewiclitsariteil, den das Kern seil übernimmt, ist kleiner als das Vollge wicht des Mantelseiles, so dass auch das Mantelseil unter mechanischer Zugspannung steht, und sich eine Eigenschwingung des Mantelseiles ausbilden kann.
Der Zustand, dass sich das Kernseil genau konzentrisch innerhalb des Mantelseiles be findet, trifft nur in der Nähe der Aufhänge stellen zu. Nach der .Titte des Spannfeldes zu liegt also das Mantelseil auf dem Kern seil in der Ruhelage auf und wird an diesen Stellen mitgetragen.
Hier tritt die Selbst dämpfung erst dann auf, wenn der Geschwin digkeitswechsel bei den Schwingungsbewe gungen des gesamten Seiles so gross ist, das sich beide Seilteile etwas voneinander abheben und darin versuchen, als selbständige Gebilde reit verschiedener Frequenz weiterzuschwin- gen. Dieser Vorgang tritt um so eher ein, je grösser die vorhandene Frequenz und Ampli tude sind (wobei die Frequenz wiederum quadratischen Einfluss besitzt) und ist bei den normalen Seilfrequenzen immer vorhanden. Es wird daher auch auf diesem Teil des Seiles Schwingungsenergie vernichtet, so dass auftretende Schwingungen des lern- und Mantelseiles sich gegenseitig durch Stossver luste längs des ganzen Seiles abdämpfen.
Dadurch ist eine Beschädigung oder ein Verklopfen des Seiles ausgeschlossen. Ein Ausleiern, Schadhaftwerden oder Einfrieren von Dämpfungseinrichtungen, wie es bei den zusätzlichen Dämpfungsapparaten vorkommen kann, ist bei diesem Seil gar nicht in den Bereich der Möglichkeit zu ziehen.
Wie Versuche ergeben haben, werden durch diese Konstruktion Seilschwingungen auf ein Minimum von unschädlicher Grösse abgedämpft.
In manchen Fällen ist es zweckmässig, für Kernseil und Mantelseil Baustoffe mit gleichem oder fast gleichem spezifischen Ge wicht und Elastizitätsmodul zu verwenden, wie z. B. bei Kupfer: Bronze, bei Aluminium: Hartaluminium.
Auch für diese Seile kann ein Unterschied in den Wellenfor tpflanzungsgeschwindigkeiten erreicht werden, wenn man dafür sorgt, dass 6l und a2 beim verlegten Seil trotz gleichen Elastizitätsmoduls und trotz gleicher Längen änderung während des Spannens verschiedene Werte erhalten.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass beim Abspannen die Bean spruchungen a 1 und a 2 und somit die Wellenfortpflanzungsgeschwindigkeiten da durch voneinander verschieden gemacht wer den, dass eines der beiden Seile eine Vor spannung erhält, bevor es mit dem andern Seil in der Klemme befestigt wird und so für den spannungslosen Zustand gerechnet, die Längen beider Seile voneinander ver schieden gemacht werden.
Zweckmässig wird man für das stärker belastete Seil, einen Baustoff verwenden, der höhere Festigkeitseigenschaften besitzt als das andere schwächer belastete Seil, also z. B. Bronze, Kupfer oder Hartaluminium und Reinaluminium.
Electric overhead line sleeve. Electric overhead cables are set in vibrations by almost always existing air currents, which are visible as standing waves with relatively small excursions. These vibrations mean additional alternating loads for the material, which over time wear down the rope in the most stressed areas and cause it to break.
In the area of the suspension points, individual wires break first, this condition spreads more and more quickly to the remaining individual wires and finally the mechanically load-bearing and electrically conductive cross-section is so small that the rope breaks as a result of the mechanical overstress and the current heating.
In order to dampen the rope vibrations, up to now either the ropes have been reinforced or devices acting like friction brakes have been attached at the endangered points. These measures only served their purpose for a limited time and only imperfectly.
The invention relates to an electrical overhead line cable which, due to its construction, dampens any cable vibrations of any frequency by itself to a minimum by destroying the vibrational energy of a tension field at so many points that cable damage is caused by impact work is completely excluded.
The overhead cable according to the invention consists of a core rope and a sheath rope surrounding the core rope, between which a space, for. B. there is an air gap; this allows a relative movement limited by the gap width, which results in the damping of the vibrations of the core and sheath rope caused by external influences due to shock losses along the entire rope.
Multi-layer overhead cables made of Aldrey and aluminum are known, the outer layer of aluminum wires of which is loosely stranded around the cable core made of Aldrey wires in order to create a margin.
Here, however, the creation of the leeway does not take place with regard to the rope damping, but rather with consideration of a more favorable distribution of the stress between the aluminum and Aldrey wires, this leeway should disappear during and after the laying of the rope, in that after a certain stress the outer, The non-self-supporting strand layer surrounding the rope core is firmly placed on the rope core, so that the aluminum wires experience a significantly lower increase in tension during this process than the rope core made of Aldrey wires. Electric high-voltage transmission lines are already known,
in which a smooth surface is created with one or more flat bands in consideration of corona losses by wrapping the rope in a helical manner and shifting these flat band windings on the rope should be possible in the event of the rope bending. In both cases, the ropes that have already been laid are not self-damping, but rather those whose positions do not have their own but only a uniform movement under the influence of vibrations. The same applies to hollow ropes that are brought over a suspension rope and suspended from it.
Even with these, as experience has shown, the harmful vibrations are not avoided.
In the overhead line rope according to the invention, the sheath rope can be formed from shaped wires in the manner of the supportless hollow ropes, or it can be made from normal round wires, which is cheaper to manufacture. With a suitable choice of rope diameter, wire diameter, number of wires and length of lay, a self-supporting tubular structure of round wires, called pipe lay, is created, which is easier to produce the shorter the lay length is selected, the smaller the number of wires required and the larger the individual wire diameter .
The stranding is most expediently carried out using a hollow mandrel through which the core rope runs and the wall of which corresponds approximately to the desired space between the core rope and the sheath rope. One or more layers of rope in normal execution can optionally be brought over this pipe run.
If the cross step ratio of core rope and sheath rope, e.g. B. is given with a steel-aluminum rope and the best choice is made for the number of wires, wire diameter and lay length of the pipe lay, then the number of wires and wire diameter of the outer rope layer results inevitably, whereby the individual wire diameter of the outer rope layer is usually smaller is called that of the pipe strike. This circumstance is an advantage, as it further reduces the tendency to rotate of the two cross-cut aluminum layers and simplifies assembly.
An electrical overhead cable according to the invention consists for example of a steel core cable with 1 - \ - 6 wires with a diameter dl = 2.25 mm stranded with the number of lay lengths e-14 and a jacket cable (pipe lay) of 11 surrounding this steel cable self-supporting aluminum wires with the diameter d2 = 2.95 mm and the lay length number s = 6.7. The ring-shaped distance between the steel cable and the pipe lay is here about 0.65 mm.
A second aluminum cable layer is attached around the pipe lay of the jacket cable, consisting of 20 wires with the diameter d3 = 2.35 mm stranded with the lay length number e = 11.5.
The damping process of the rope described for example can be represented in the following way. If the core rope is concentrically within the sheath rope, it receives a certain frequency v 1 due to the shedding of the wind's vortices and it gets into small oscillations with half-wave length .11. If the amplitudes of the sheath rope are greater than the existing air gap, its apexes touch the core rope and also cause it to oscillate, with the same half-wave length 22-d 1.
However, since the steel core rope has different vibration properties than the sheath rope made of aluminum or an aluminum alloy, it must vibrate at a different frequency v2 at the same wavelength. The two ropes do not swing at the same speed, but have different speeds the next time they are touched. As a result, each time the two ropes come together, energy is destroyed and this energy dissipation increases squarely with the difference in speed between the two ropes, which is the greater the greater the frequency difference and the existing amplitude.
Thus, after a certain time, the energy destroyed will be equal to the wind energy and the sheath rope oscillation will no longer be able to assume a higher amplitude.
After the overhead cable has been installed, i.e. the core rope and the sheath rope are guyed (so each one, if it existed on its own, would execute a different oscillation), the sheath rope is partly carried by the core rope. The (sewiclitsari part, which the core rope takes over, is smaller than the full weight of the sheath rope, so that the sheath rope is also under mechanical tensile stress and a natural oscillation of the sheath rope can develop.
The condition that the core rope is exactly concentric within the sheath rope only applies in the vicinity of the suspension points. After the .Titte of the tension field, the sheath rope rests on the core rope in the rest position and is carried along at these points.
Here self-damping only occurs when the change in speed in the oscillation of the entire rope is so great that both rope parts stand out from one another and try to continue to oscillate as independent structures at different frequencies. This process occurs all the more rather, the greater the existing frequency and amplitude are (whereby the frequency again has a quadratic influence) and is always present with normal rope frequencies. Vibrational energy is therefore also destroyed on this part of the rope, so that vibrations occurring in the learning and sheathed rope dampen each other through shock losses along the entire rope.
This prevents damage or knocking of the rope. A wearing out, defective or freezing of damping devices, as can occur with the additional damping devices, is not to be considered with this rope.
As tests have shown, this construction dampens rope vibrations to a minimum of harmless size.
In some cases it is useful to use building materials with the same or almost the same specific Ge weight and modulus of elasticity for core rope and sheath rope, such as. B. for copper: bronze, for aluminum: hard aluminum.
A difference in the wave propagation speeds can also be achieved for these ropes if one ensures that 6l and a2 in the laid rope receive different values despite the same modulus of elasticity and despite the same change in length during tensioning.
This can be achieved by making the stresses a 1 and a 2 and thus the wave propagation speeds different from each other when tensioning one of the two ropes before it is attached to the other rope in the clamp and so calculated for the tension-free state, the lengths of both ropes are made different from each other.
It is advisable to use a building material for the more heavily loaded rope that has higher strength properties than the other less loaded rope, e.g. B. bronze, copper or hard aluminum and pure aluminum.