CH502007A

CH502007A - Leitung mit mechanischer Eigendämpfung bei Transversalschwingungen

Info

Publication number: CH502007A
Application number: CH109368A
Authority: CH
Inventors: Olav Slethei Tore
Original assignee: Elek Sitetsforsyningens Forskn
Priority date: 1967-01-27
Filing date: 1968-01-23
Publication date: 1971-01-15
Also published as: AT306133B; DK125048B; BE709905A; DE1685837A1; NL154353B; US3496285A; NO115748B; SE328619B; FR1552497A; NL6801253A

Description

Leitung mit mechanischer Eigendämpfung bei Transversalschwingungen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leitung, bei welcher eine mechanische Eigendämpfung bei Transver saischwingungen erreicht wird durch Reibung zwischen den einzelnen Teilen der Leitung.

Es ist bekannt, dass oberirdische elektrische Leitungen Transversalschwingungen und Vibrationen unterworfen sind. Es können dabei verschiedene Typen unterschieden werden, von denen im folgenden die drei Haupttypen aufgeführt sind: 1. Äolische Schwingungen
Diese Schwingungen werden durch periodische Tur bulenzen bewirkt und treten bei geringen und mitt leren Windstärken auf.

2. Galoppierende Schwingungen
Diese Schwingungen werden durch aerodynamische
Instabilitäten verursacht und treten bei mittleren bis hohen Windstärken auf.

3. Coronavibrationen
Diese Vibrationen werden durch die hohe elektrische
Feldstärke an der Leiteroberfläche verursacht und treten meistens in feuchter Atmosphäre aut.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, besonders die Gefahr der äolischen Schwingungen zu eliminieren, reduziert jedoch auch die zerstörenden Wirkungen der galoppierenden Schwingungen und der Coronavibrationen.

Die gebräuchlichste Methode, zerstörende Effekte von äolischen Schwingungen zu vermeiden, besteht darin, sog. Vibrationsdämpfer und/oder Versteifungsvorrichtungen zu montieren.

Es sind auch Verfahren bekannt, Leitungen herzustellen, die in sich vibrationsfrei sind, diese werden jedoch sehr selten angewendet. Solche vibrationsfreie Leitungen wurden z.B. durch M. Preisswerk im SEV Bulletin 252, Mai 1934, Seiten 10-25, beschrieben, ferner im deutschen Patent Nr. 572.871 und im USA-Patent Nr. 3.204.021.

Die zuerst erwähnte Konstruktion bezweckt, das Auftreten von Resonanzschwingungen zu vermeiden, wobei ein hohler Leiter mit einem frei beweglichen Kern verwendet wird und die Aufhängung derart erfolgt, dass der äussere hohle Leiter und der innere Kern voneinander abweichende Resonanzfrequenzen besitzen.

Die Konstruktion nach dem USA-Patent Nr.

3.204.021 bezweckt teilweise die Verhinderung von Resonanzschwingungen durch Herstellen einer Leitung mit sich änderndem Durchmesser und/oder sich änderndem Gewicht pro Längeneinheit, und teilweise die Eigendämpfung der Leitung zu erhöhen durch Einfügen einer nichtmetallischen Substanz mit einer grossen mechanischen Hysterese.

Das Prinzip, die Eigendämpfung einer Leitung durch Einfügen eines elastischen nichtmetallischen Materials mit grosser Dämpfung zu erhöhen, ist bereits seit 1936 bekannt und wurde durch L. A. Pipes im AIEE Trans.

55, 1936, Seiten 600-614, beschrieben.

Die mechanische Dämpfung in einer Mehrdrahtleitung wird hauptsächlich bewirkt: 1. Durch die Luftreibung; 2. durch die innere Reibung des Drahtmaterials selbst; und 3. durch die Reibung, verursacht durch die relative
Bewegung zwischen den einzelnen Drähten und den
Lagen.

Von diesen Beiträgen an die Dämpfung bewirkt die Reibung wegen der Relativbewegung zwischen den einzelnen Drähten und den Lagen, wie es unter Punkt 3 erwähnt wurde, den Hauptanteil.

Wenn eine verseilte Mehrdrahtleitung einem Zug unterworfen wird, werden die einzelnen Drähte und Lagen mit einem Druck gegeneinander gepresst, der abhängig ist vom Zug und von der Auslegung der Leitung. Zwischen den einzelnen Drähten und Lagen entstehen Reibungskräfte, welche einer Relativbewegung entgegenwirken und deren Grösse abhängig ist vom oben erwähnten Druck.

Wenn eine einem Zug unterworfene Leitung gleichzeitig einer Biegung unterworfen wird, treten innere Kräfte auf in der Leitung, welche eine elastische Deformation bewirken. Wenn diese innern Kräfte, welche durch die Biegung verursacht sind, in der Lage sind, die Reibung zwischen den einzelnen Drähten und Lagen an einer oder an mehreren Stellen zu überwinden, so tritt eine Relativbewegung auf zwischen den einzelnen Leitern und Lagen.

Diese Bewegung bewirkt eine Reibungsarbeit und damit einen Anteil an die Dämpfung der Leitung, wie das unter 3 oben erwähnt wurde.

Damit eine Reibungskraft bei einer Relativbewegung zwischen den einzelnen Drähten und Lagen auch für kleine Biegungen vorhanden ist, muss der Druck zwischen den Drähten und den Lagen nicht zu gross sein.

Wenn jedoch zuerst eine Bewegung auftritt, sollten der Druck und die Reibungskräfte so gross sein als möglich, jedoch ohne dass die Relativbewegung nennenswert vermindert wird, um damit die grösstmöglichste Reibungskraft zu erreichen.

Diese Überlegungen führen zum Schluss, dass es einen optimalen Druck oder Druckverteilung zwischen den einzelnen Drähten und Lagen gibt, welche zur grösstmöglichsten Reibungskraft bei einem vorbestimmten Biegungspegel führt.

Die Verseilung bestimmt im wesentlichen den Zusammenhang zwischen dem axialen Zug und dem innern Druck. Bei in üblicher Weise verseilten Leitungen steigt der innere Druck an, wenn der Zug ansteigt, und dies bewirkt eine mehr oder weniger starke Blockierung der einzelnen Drähte und Lagen. Dabei tritt eine Abnahme der Eigendämpfung auf, welche sich bei zunehmendem Zug einem Wert zu nähern scheint, wie er für einen homogenen Stab aus demselben Material und mit entsprechenden äusseren Abmessungen auftreten würde.

Wegen der Abnahme der Eigendämpfung mit zunehmendem Zug begrenzt das Risiko der Schwingung die zulässige Aufhängespannung, welche ohne Vorsichtsmassnahmen verwendet werden kann.

Die erfindungsgemässe Leitung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kern mindestens zwei Drähte aufweist, die parallel verlaufen mit der Achse der Leitung oder mit dieser einen Winkel kleiner als 0,045 rad bilden und dass mindestens eine äussere kontinuierliche oder nichtkontinuierliche Schicht oder mindestens eine äussere Lage weiterer Drähte einen Druck zwischen den einzelnen Drähten des Kerns und den Drähten der bzw.

den Lagen bewirkt, der so gewählt ist, dass die Reibungskraft, die durch mechanische Schwingungen in der Leitung bewirkt wird, bei gegebener Zugkraft in der Leitung maximal wird.

Eine bekannte Ausführungsform der Leitung besteht darin, dass die Leitung so ausgelegt ist, dass der ,innere Druck zwischen den Drähten und den Lagen unabhängig ist vom Zug, namentlich in einer Leitung, bei der alle
Drähte parallel mit der Achse der Leitung verlaufen.

Versuche haben ergeben, dass die Eigendämpfung einer solchen Leitung wesentlich grösser ist als jene für eine Vergleichsleitung normalen Aufbaus.

Um den Druck zwischen den einzelnen Drähten und Lagen so zu steuern, dass die grösstmöglichste Eigendämpfung bei einem bestimmten Zug erreicht wird, ist es wünschenswert, den Drähten eine gewisse Schlaglänge zu geben, die. jedoch sehr gross sein muss verglichen mit der Schlaglänge, wie sie üblicherweise für Freileitungen verwendet wird. Eine gute Auslegung einer Leitung wird dadurch erreicht, dass eine oder mehrere der Drahtlagen eine solche Schlaglänge aufweist oder aufweisen, dass der Winkel zwischen der Projektion der verschiedenen Drähte in dieser Lage oder in diesen Lagen und der Achse der Leitung die Grösse von 0,045 rad nicht überschreitet.

Wenn die Drähte parallel verlaufen, dann müssen sie durch eine äussere Lage zusammengehalten werden, welche Lage dadurch den Druck zwischen den Drähten und den Lagen steuert. Die äussere Lage kann aus einer oder mehreren Lagen von verseilten Metalldrähten bestehen, sie kann aber auch aus einem Metallrohr oder einem Rohr eines andern Materials bestehen oder es können ein Band oder Klammern sein, welche den kreisförmigen Querschnitt der Leitung in bestimmten Längsabschnitten begrenzen. Im Zusammenhang mit diesem Prinzip ist zu erwähnen, dass die Eigendämpfung erhöht werden kann durch Einfügen einer nichtmetallischen Substanz mit einer hohen mechanischen Hysterese, z. B.

Neopren. Wie bereits erwähnt, ist dieses Prinzip bekannt, doch seine Wirkung kann sehr stark gesteigert werden, wenn es zusammen mit dem vorliegenden Aufbau der Leitung verwendet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei die Figuren 1 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele zeigen.

Die Fig. 1 zeigt den Kern einer Leitung mit einer grossen Schlaglänge.

Die Fig. 2 zeigt eine Leitung mit einem Kern 1, der aus parallelen Drähten oder aus Drähten mit grosser Schlaglänge besteht, der durch Bänder oder Klammern 2 zusammengehalten wird, wobei die Klammern gleichmässige oder ungleichmässige Abstände haben können.

Die Fig. 3 zeigt eine Leitung, bei der der Kern durch eine rohrförmige Lage, welche aus metallischem oder nichtmetallischem Material besteht, zusammengehalten wird. Die äussere rohrförmige Schicht kann auf den Kern extrudiert sein.

Die Fig. 4 zeigt eine Leitung, bei welcher der Kern 1 von einer Lage umgeben ist, die aus runden Drähten mit einer grossen Schlaglänge besteht.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen Leitungen, bei denen der Kern 1 durch zwei Lagen 4 und 5 umfasst wird, wobei diese beiden Lage je aus Profildrähten bestehen können oder aus einer Lage von Profildrähten und einer Lage von Runddrähten oder aus zwei Lagen von Runddrähten.

Claims

PATENTANSPRUCH

Leitung, bei welcher eine mechanische Eigendämpfung bei Transversalschwingungen erreicht wird durch Reibung zwischen den einzelnen Teilen der Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern mindestens zwei Drähte aufweist, die parallel verlaufen mit der Achse der Leitung oder mit dieser einen Winkel kleiner als 0,045 rad bilden und dass mindestens eine äussere kontinuierliche oder nichtkontinuierliche Schicht oder mindestens eine äussere Lage weiterer Drähte einen Druck zwischen den einzelnen Drähten des Kerns und den Drähten der bzw. den Lagen bewirkt, der so gewählt ist, dass die Reibungskraft, die durch mechanische Schwingungen in der Leitung bewirkt wird, bei gegebener Zugkraft in der Leitung maximal wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Leitung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere äussere Lagen mit einer solchen Schlaglänge verseilt sind, dass der Winkel zwischen einem Draht einer Lage und der Achse der Leitung kleiner als 0,045 rad ist.

2. Leitung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern durch ein Band oder durch Klammern zusammengehalten wird, und zwar derart, dass das Band oder die Klammern den genannten Druck auf den Kern ausüben.

3. Leitung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der äusseren Lagen in solcher Weise aufgebracht sind, dass sie verformt werden, wenn sie einem Zug unterworfen sind und durch diese Verformung den genannten Druck auf den Kern ausüben.

4. Leitung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der äusseren Lagen aus Profildrähten besteht.

5. Leitung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der äusseren Lagen aus Profildrähten besteht.

6. Leitung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den einzelnen Drähten der Leitung vollständig oder teilweise gefüllt sind mit einem mechanische Energie absorbierenden Material.