DE584983C

DE584983C - Arrangement for damping the mechanical vibrations of overhead lines

Info

Publication number: DE584983C
Application number: DE1930584983D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Herbert Maass
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1930-06-07
Filing date: 1930-06-07
Publication date: 1933-09-27
Also published as: FR703044A; BE373829A; NL29510C; GB367767A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum Dämpfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen mit Hilfe von schwingungsfähigen Gebilden, die an der Leitung aufgehängt werden. Solche Dämpfer unterscheiden sich von den bekannten, federnd gelagerten Befestigungsklemmen oder λόιι an der Leitung angebrachten Massen, die die Beanspruchung von den Leitungsklemmen fernhalten sollen, dadurch, daß sie für sich schwingungsfähige Gebilde darstellen, die durch die Leitungsschwingungen zu Eigenschwingungen erregt werden. Schwingungsdämpfer dieser Art sind in den durch die Fig. ι und 2 wiedergegebenen Ausführungen bekanntgeworden. Bei der Ausführung nach Fig. ι 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 Seilstücks 3 sind Gewichte 4 angebracht. The invention relates to arrangements for damping mechanical vibrations of overhead lines with the help of vibratory structures attached to the line to be hung. Such dampers differ from the well-known, resilient mounted fastening clamps or λόιι on masses attached to the cable, which reduce the stress on the cable clamps should keep away, by the fact that they represent oscillatory structures for themselves that are excited to natural vibrations by the line vibrations. Vibration damper of this type are shown in FIGS. ι and 2 versions known. In the embodiment according to Fig. Ι is on the overhead line 1 with the help of a Clamp 2 attached a piece of rope 3 in its center, which consists of the same rope as the line 1. Weights 4 are attached to the freely movable ends of the piece of rope 3.

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.In the arrangement according to FIG. 2, a mass 4 is provided which concentrically supports the line 1 surrounds and is connected to terminal 2 by springs-3.

Durch die Anwendung von Dämpfern nach Fig. ι ist es in einzelnen Fällen gelungen, die bei Freileitungen auftretenden Seilschwingungen zu verringern. In anderen Fällen jedoch hatte man Mißerfolge. Die durch Fig. 2 wiedergegebene Anordnung dürfte aus den weiter unten angegebenen Gründen noch weniger brauchbar sein.By using dampers according to Fig. Ι it has succeeded in individual cases, the to reduce rope vibrations occurring in overhead lines. In other cases, however one had failures. The arrangement shown by FIG. 2 should still exist for the reasons given below be less useful.

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.The effect of the damper suspended on the line is based on the fact that the vibrating structures hanging on the line due to the rope vibrations of the Line are also excited to vibrations, 'which counteract the line vibrations. The greatest effect on the vibrations of the line is achieved when between the forced Oscillation and the free oscillation of the damper resonance.

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 gewöhnlieh 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 Schwingungen niedriger Frequenz auf, bei stärkeren Winden Schwingungen höherer Frequenz. Der gefährliche Bereich umfaßt Frequenzen, die etwa im Ver-There is one major difficulty in matching the dampers to a given line but in the fact that one and the same line vibrates at different frequencies can occur, and that usually several such vibrations are superimposed. However, it has been observed that there is a certain frequency range for each line within which the occurring vibrations can become dangerous or harmful. Pedal in light winds usually low frequency oscillations, with stronger winds oscillations higher frequency. The dangerous range includes frequencies that are roughly

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.-Ing. Herbert Maass in Berlin.Dipl.-Ing. Herbert Maass in Berlin.

Tr I ITr I I

hältnis von ι : 5 zueinander stehen. Bei einer beobachteten Leitung betrug¹ dieser Bereich etwa 5 bis 25 Hertz.ratio of ι: 5 to each other. In an observed line ¹ of this range was about 5 to 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.A vibration damper must therefore, in order to provide adequate protection, in the whole or most of the dangerous area a sufficient one Attenuation result.

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 α angegeben ist.This is not the case with the known dampers according to FIG. 2. These dampers have practically no internal friction, so that they carry out vibrations that are fairly undamped. The resonance curve, which is decisive for the behavior of the damper, has a pronounced peak, roughly as indicated in FIG. 3 by the dashed curve α.

In dieser Fig. 3 sind die Dämpfungs- bzw. Resonanzkurven verschiedener Schwingungsdämpfer dargestellt, und zwar ist der Ausschlag der Freileitungen an einer bestimmten Stelle bzw. der zugehörige Ausschlagwinkel an der Befestigungsstelle der Leitung in logarithmischem Maßstab und in Abhängigkeit von der Frequenz der Seilschwingungen dargestellt. Ein Dämpfer, dessen Kurve etwa den gestrichelten Verlauf α hat, ergibt zwar eine besonders starke Abschwächung der auftretenden Seilschwingungen, jedoch praktisch bei nur einer bestimmten Frequenz.In this FIG. 3, the damping or resonance curves of various vibration dampers are shown shown, namely the deflection of the overhead lines at a certain point or the associated deflection angle at the point of attachment of the line on a logarithmic scale and as a function represented by the frequency of the rope oscillations. A damper, its curve about has the dashed curve α, although there is a particularly strong weakening of the occurring Rope vibrations, but practically only at a certain frequency.

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 zugehörige Resonanzkurve ist in Fig. 3 etwa durch Kurve b wiedergegeben. Sie ist gegenüber der Kurve α bereits verbreitert und wirkt demnach in einem gewissen Frequenzbereich.In the known dampers according to FIG. 1, the vibrations are already more damped, since the vibrating piece of rope generates internal friction by moving its individual strands together and consumes part of the vibration energy. But the attenuation is very low. The associated resonance curve is shown in Fig. 3 approximately by curve b . It is already broadened compared to the curve α and accordingly acts in a certain frequency range.

Wenn man die innere Reibung des schwingenden Gebildes weiter vergrößert und dadurch die Dämpfung erhöht, so kann man die Resonanzkurve beliebig verbreitern. Andererseits werden aber die Amplituden der schwingenden Massen des Dämpfers bei größer 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 nützlich ist.If you further increase the internal friction of the vibrating structure and thereby If the damping increases, the resonance curve can be broadened as desired. on the other hand but the amplitudes of the oscillating masses of the damper become larger as they become larger Attenuation is getting smaller and therefore the effect on the line is decreasing. If the damping is too great, the mass of the damper acts practically like a mass that is rigidly connected to the line Mass, d. H. only as ballast, so that it is more harmful than useful.

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.The invention consists in a design of the damper in such a way that they are throughout Area of the vibrations occurring in electrical overhead lines Damping, which is sufficient in this entire area, results in the vibrations of the line to influence effectively.

Nach der Erfindung werden die Dämpfer so ausgebildet, daß das Verhältnis seines doppelten Dämpfungsexponenten ρ zur mittleren Kreisfrequenz der auftretenden Schwingungen die Größenordnung 1 hat, d. h. daßAccording to the invention, the dampers are designed so that the ratio of its double damping exponent ρ to the mean angular frequency of the vibrations that occur is of the order of magnitude 1, that is to say that

das Verhältnis — größer als 0,1 und kleinerthe ratio - greater than 0.1 and less

als 10 ist.than 10 is.

Ein in dieser Weise ausgebildeter Dämpfer hat die Eigenschaft, daß er praktisch im gesamten Bereich der gegebenenfalls schädlichen Seilschwingungen eine dämpfende Wirkung ausübt und daß andererseits in diesem gesamten Bereich die dämpfende Rückwirkung auf die Freileitung groß genug ist, um den Ausschlag der Leitung in ungefährlichen Grenzen zu halten.A trained in this way damper has the property that it is practical in entire range of possibly damaging rope vibrations has a damping effect exerts and that on the other hand, the damping reaction in this entire area on the overhead line is large enough to turn the rash into harmless To keep boundaries.

Der Dämpfer wirkt naturgemäß nicht an 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.Naturally, the damper does not work equally well at all suspension points, rather it is necessary to determine a suitable suspension point through tests or calculations. A damper according to the invention, however, guarantees that it will after determination such a point achieves the desired effect in all practical cases.

In Fig. 3 ist die Erfindung an einigen Dämpfungskurven näher erläutert. Die Kurve c entspricht im wesentlichen einemIn Fig. 3 the invention is explained in more detail on some damping curves. The curve c corresponds essentially to one

Dämpfer mit einem Verhältnis — = o,i, die Kurve d einem Dämpfer mit dem Verhältnis — = 1 und die Kurve e einem DämpferDamper with a ratio - = o, i, curve d a damper with a ratio - = 1 and curve e a damper

οο

mit dem Verhältnis — — 10. Außerdem ist ωwith the ratio - - 10. In addition, ω

noch eine weitere Kurve / angegeben, bei der das Verhältnis größer ist.yet another curve / is given in which the ratio is greater.

Man erkennt aus den verschiedenen Kurven, daß sich mit steigendem Wert des Ver-It can be seen from the various curves that with increasing value of the

hältnisses — die Resonanzkurve verbreitert ωratio - the resonance curve widens ω

und dadurch der Frequenzbereich, in welchem eine Dämpfung erzeugt wird, vergrößert. Andererseits aber wird die Einwirkung des Dämpfers auf die Schwingungen der Leitung immer geringer bzw. der Ausschlag der Leitung immer größer.and thereby increases the frequency range in which attenuation is generated. On the other hand, however, the effect of the damper on the vibrations of the line always smaller or the deflection of the line always larger.

Die mit d bezeichnete Kurve entspricht einem Dämpfer, der in «inem praktisch ausreichenden Frequenzbereich eine den Ausschlag der Freileitungen noch genügend verringernde Dämpfung erzeugt. In dieser Größenordnung muß demnach das Verhältnis — liegen. Die Grenzen sind durch dieThe curve denoted by d corresponds to a damper which, in a practically sufficient frequency range, produces damping that sufficiently reduces the deflection of the overhead lines. The ratio - must therefore be in this order of magnitude. The limits are through that

Kurven c und e angegeben.Curves c and e indicated.

Bei einem Dämpfer, der der Kurve/ 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 dieIn the case of a damper that corresponds to the curve /, the damping area is still there much larger, but such a large area is not necessary in and of itself, because experience shows that the

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 Reilektion 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 andererseits zu größeren Beschädigungen an der Aufhängestelle des Dämpfers Anlaß geben.occurring vibrations do not extend over such a wide range. Furthermore is the effect on the vibrations of the line has already become so small that the Vibration damper essentially only acts as a dead mass and at the suspension point under certain circumstances a rectification of the vibrations generated, which can be harmful to the line. Such a damper would admittedly protect the attachment points of the line on the support chains from damage protect, but on the other hand to greater damage to the suspension point of the Give damper cause.

Dämpfer nach der Erfindung können in verschiedenartiger Weise ausgebildet sein. Es lassen sich 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 einer Anordnung nach Fig. 1 müßte man bei dünnen Volldrahtleitungen an Stelle des Seil-Stückes 3 ein anderes Seilstück verwenden, das entweder einen größeren Querschnitt oder mehr Adern hat als das Seil 1. Bei stärkeren Leitungen, z. B. Hohlseilen, muß andererseits unter Umständen das Seilstück 3 einen wesentlich kleineren Querschnitt bzw. eine geringere Innenreibung haben als die Leitung 1.Damper according to the invention can be designed in various ways. It the known damper according to FIGS. 1 and 2 can also be used, but must then the dampers have a greater internal friction than was previously the case. At a Damper according to Fig. 2 would have to attach an additional braking device. At a The arrangement according to FIG. 1 would have to be used in place of the piece of rope in the case of thin solid wire lines 3 Use a different piece of rope that has either a larger cross-section or more cores than rope 1. At stronger lines, e.g. B. hollow ropes, on the other hand, the piece of rope 3 have a much smaller cross-section or lower internal friction than Line 1.

Besser eignen sich zur Ausübung der Erfindung Dämpfer, wie sie beispielsweise durch die Fig. 4 und 5 wiedergegeben sind.More suitable for the practice of the invention are dampers, as for example by Figs. 4 and 5 are reproduced.

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 S und Stellschrauben 6 versehen, mit deren Hilfe man die einzelnen Federblätter mehr oder weniger stark aneinanderpressen und dadurch die Dämpfung so einstellen kann,In the damper according to FIG. 4, the suspension 3 consists of a bundle of one above the other Leaf springs. When using springs of this type, it is more easily possible to adapt the suspension and damping to the respective one To adapt to the circumstances. You can also use the spring package with brackets S and adjusting screws 6 provided, with the help of which one more the individual spring leaves or press against each other less strongly and thereby adjust the damping so that

daß das Verhältnis — den nach der Erfindung erforderlichen Wert hat.that the ratio - has the value required by the invention.

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 wird die ohnehin im Behälter vorhan-•dene 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.Fig. 5 shows a damper, which consists of a container 7 and a swing mounted therein There is piston 8 which is connected to the container by the spring 3. There is a damping device in the container Medium, e.g. B. liquid or gas. The one already present in the container is expedient Air used for steaming. The piston is designed so that when the air vibrates, it crosses over to the other piston side permitted. Such dampers can be trained so that one can adjust the damping. For this purpose z. B. in the container 7 a valve 9 is attached, that is opened more or less wide.

Das Anbringen von Einstellvorrichtungen ist nicht unbedingt erforderlich, da man für eine Leitung, deren Schwingungsverhältnisse man durch Beobachtungen kennt, ohne weiteres einen Dämpfer ermitteln kann, dessenThe attachment of adjustment devices is not absolutely necessary, as one for a line, the vibration conditions of which one knows through observation, without further ado can determine a damper whose

Wert — dem gegebenen Verhältnis entspricht.Value - corresponds to the given ratio.

Die günstigste Aufhängestelle kann z. B. dadurch ermittelt werden, daß man die Werte eines der Erfindung entsprechenden Dämpfers in die durch die Patentschrift 549 276 wiedergegebenen Bedingungen einsetzt. Die Erreichung dieser Bedingungen wird demnach durch die Anwendung von Dämpfern nach der Erfindung vereinfacht.The cheapest suspension point can be, for. B. can be determined by the Values of a damper according to the invention in those specified by the patent specification 549 276 reproduced conditions begins. The achievement of these conditions is therefore achieved through the application of Simplified dampers according to the invention.

Claims

Claim:

Arrangement for damping the mechanical vibrations of overhead lines with the help of vibratory structures suspended from the line, thereby

characterized, 'that the ratio (-1 of the double damping exponent (ρ) of a vibration damper to the angular frequency (ω) as a whole over one another different frequencies, the highest of which is a multiple of the lowest, extending frequency range the vibrations to be damped is of the order of magnitude 1.

1 sheet of drawings