NO851163L - Innstillbare svingningsdempere for strukkede opphengte kabler - Google Patents

Description

Opphengte kabler, og særlig ledere for elektriske luftkabler, er kjent for å komme i svingninger på grunn av innvirkningen fra vind og slike svingninger kan føre til ut-mattingsbrudd av slike kabler.

Frekvensen av slike svingninger er i det vesentlige

proporsjonal med vindhastigheten.

For hver type elektrisk kabel eller leder, og for hver verdi av strekkspenning som nevnte kabel er utsatt for, er det mulig å bestemme området for svingningsfrekvenser som er farlige for kabelens helhet.

Som kjent er den mest valgte fremgangsmåte for dem-ping av nevnte svingninger å anvende de såkalte "svingnings-dempere", som er forankret i forutbestemte posisjoner langs kabelen eller lederen (se fig. 1a).

De mest utbredte dempere er kjent som "Stockbridge" dempere, som beskrevet i US-PS 1 992 538, innvilget 26.2.1935. De omfatter en lengde av elastisk stålkabel, kalt "bærekabel", med midtpartiet festet til lederen ved hjelp av en forbindelsesklemme, og to motvekter festet til hver ende av bærekabelen.

En demper bygget i samsvar med denne kjente teknikk er vist på fig. 1 i de tilhørende tegninger. Her kan man se at bærekabelen er en lengde av flettet stål og at motvektene har en klokkeform. Denne form tillater feste av motvekten på enden av bærekabelen, men samtidig tillater den anbringelse av tyngdepunktet (G) i en viss avstand (a) fra enden av nevnte kabel, og nøyaktig i en mellomliggende stilling av kabelens arbeidslengde (1).

Motvektene er normalt oppnådd av støpestykke av jern eller ved støping av andre legeringer med høyere spesi-fikk vekt, eller til tider av presset støpestål.

Det har vært mulig å oppnå at dempere av denne type har en markert dempningseffekt ved deres riktige resonansfrekvenser, men langt mindre effekt ved forskjellige frekvenser.

En opphengt elektrisk kabel eller leder, forsynt med dempere av denne type, kan derfor gi god beskyttelse mot svingningene svarende til nevnte resonansfrekvenser, men

utilstrekkelig beskyttelse ved andre frekvenser.

En forbedring med hensyn til dette ble oppnådd ved dempere i henhold til italiensk patent nr. 791 112 og nr. 890 900 (eller de tilsvarende US patenter nr. 3 432 610 og 3 584 133), som har fire resonansfrekvenser, i stedet for bare to frekvenser i dempere fra tidligere teknikk.

Det er kjent at dempningskarakteristikken og reso-nansf rekvensene riktige for en demper av typen beskrevet hit-til avhenger av forskjellige parametere, som: motvektmassen, motvektens treghetsmoment med hensyn til dens tyngdepunkt, arbeidslengden (1) for kabelen, avstanden (a) av motvektens tyngdepunkt fra enden av bærekabelens arbeidslengde.

Imidlertid finnes det ikke noen beste verdier for disse parametere, som derfor i stedet i virkeligheten må velges avhengig av svingningene som en bestemt elektrisk kabel eller leder kan bli utsatt for, og av den påkrevde dempning. Særlig, avhengig av området for farlige frekvenser, må det for hver frekvens påkreves en effektiv dempning for å begrense svingningsamplitudene til tilstrekkelig lave verdier for ikke å medføre fare.

I det tilfelle at dempningen av et gitt spenn av kabel eller leder opphengt mellom to høyder krever mer enn en demper, må dessuten parametrene ovenfor velges for derved å fordele resonansfrekvensene riktig til hver av de. anvendte dempere, på passende måte innenfor området for de farlige frekvenser.

Svingningsforholdene for lederne er så varierende og mangfoldige at for å anvende ved hvert tilfelle dempere med optimale parametere, vil det være nødvendig å anbringe et betydelig antall motvekter med forskjellig form og vekt. En slik tilgjengelighet vil imidlertid medføre produksjonskostnader (for støpeformene og relativ verdiforringelse) og lagringskostnader som er så høye at de er uforenlig med nå-værende) forretningskrav.

I virkeligheten produseres derfor bare omkring ti typer av dempere, eller til og med færre, og de velges nes-ten bare som funksjon av kabelens eller lederens ytre dia-meter „

Et slikt valg danner alltid et kompromiss, og det må bemerkes at demperne anvendt for lederne meget ofte har karakteristikker som avviker fra de optimale, slik at de tilveiebringer følgende ulemper: Den første ulempe er at det for å oppnå den ønskede fullstendige dempningseffekt, er nødvendig å anvende et større antall dempere som medfører høyere kostnader, en annen mulig ulempe er at det i til-feller med anvendelse av dempere med en usedvanlig stor dynamisk reaksjon, vil lederen risikere å bli ødelagt i forankringspunktet for forbindelsesklemmen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en demper konstruert for å løse de forannevnte problemer og hvis oppbygging er reelt passende for å tilfredsstille de bestemte dempningskrav for hver elektrisk kabel eller leder, ved å tillate gradvis å variere resonansfrekvensene, den ene uavhengig av den andre, og overveiende demp-ningsef fekten av de varierende frekvenser, ved samtidig å betraktelig redusere produksjons- og lagringsproblemene.

Dette resultat er oppnådd på grunn av det faktum

at demperen ifølge oppfinnelsen, av den vanlige type beskrevet ovenfor med bærekabel og motvekter festet i dens ender, omfatter motvekter i form av stangelementer, med et konstant tverrsnitt gjennom det meste av deres lengde. Nevnte stangelementer er fortrinnsvis oppnådd ved å kutte i stør-relse en stang av ubestemt lengde, og de er festet til bærekabelen ved hjelp av et forbindelseselement, passende for å tillate innstilling av motvektene med hensyn til stangelementet hhv. med hensyn til bærekabelen, i enhver innbyrdes stilling.

Denne oppbygging tillater å variere de fire forannevnte parametere gradvis og uavhengig av hverandre, nemlig hver motvekts masse, dens treghetsmoment med hensyn til tyngdepunktet, bærekabelens arbeidslengde og motvekt-tyngdepunktets avstand fra forankringspunktet mot bærekabelen.

Muligheten for å endre de fire nevnte parametere tillater igjen å variere de riktige resonansfrekvenser, gradvis og den ene uavhengig av den andre, og derfor dempnings-ef fekten for demperne ved de forskjellige frekvenser.

Ytterligere egenskaper og fordeler for dempere ifølge oppfinnelsen vil være klar ut fra beskrivelsen i det følgende i forbindelse med noen utførelseseksempler og under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en demper av kjent teknikk med klokkeformede motvekter, fig. 1a viser mon-teringsanordningen av slike dempere av kjent teknikk, fig. 2 er et sideriss av en demper ifølge oppfinnelsen festet til en opphengt leder i sin enkleste form, fig. 3 og 4 viser to modifiserte utførelsesformer av demperen ifølge oppfinnelsen med mer sammensatt og bedre balansert form, og fig. 5-7 viser tre ytterligere utførelsesformer av demperen ifølge oppfinnelsen særlig passende for forebyggelse av glødeutlad-ning ved coronaeffekt.

Som tydelig vist på fig. 1 omfatter dempere av kjent teknikk i det vesentlige en bærekabel 1 med sitt midtparti festet til en klemme 2 for forbindelse med en kabel eller leder 3, hvilkens svingninger skal dempes.

I det følgende refereres det hele tiden til en "leder" utsatt for svingninger, imidlertid er denne beteg-nelse ikke tilsiktet å være begrensende, men omfatter også enhver annen type strukket opphengt kabel.

Klokkeformede motvekter 4 er festet til endene av bærekabler 1. Denne klokkeform er bestemt - i henhold til en teknikk som skriver seg fra mange år tilbake og passende for å tilveiebringe de beste dempningsegenskaper - av bestemmelsen om å holde en forutbestemt lengde (1) - såkalt arbeidslengde - av bærekabelen fri og elastisk, mens motvektens tyngdepunkt (G) holdes forskjøvet mot midten med minst en avstand (a) med hensyn til enden som motvekten er festet til.

Denne kjente demper lider imidlertid av de begrens-ninger påpekt nærmere ovenfor, på den ene side når det gjelder de små muligheter for å endre dempningsparametrene i henhold til planleggingsbestemmelser, og på den annen side produksjonskostnadene for klokkeformede motvekter og deres støpeformer, og kostnadene for lagring av demperne som derfor må produseres.

Demperen ifølge oppfinnelsen - som vist f.eks. på fig. 2 - har en langt enklere oppbygning, som lett kan endres for å tilfredsstille kravene til forskjellige pro-sjekter.

I virkeligheten omfatter nevnte demper den vanlige bærekabel 1 og klemme 2 for forbindelse til lederen 3, såvel som motvekter 5 i form av stangelementer.

Stangelementene 5 kan meget enkelt produseres ved

å kutte en stang av ubestemt lengde i størrelser, f.eks. med rundt eller mangekantet tverrsnitt. Slike stangelementer er festet til bærekabelen 1 ved hjelp av forbindelseselementer 6, med skruer eller trykklemming, eller ved hjelp av støpte forbindelseselementer.

Det vil være klart at en oppbygning av denne type tillater at det på en meget enkel og hurtig måte kan virke-liggjøres en demper med resonansfrekvenser og reaksjons-egenskaper som er optimale i forhold til dens forventede bruk. Som allerede nevnt, oppnås dette ved: a) å bestemme motvektens masse og tyngdepunktets treghetsmoment, ved valg av tverrsnitt og skjæring til stør-relser, i henhold til en lengde forutbestemt ved planleg-gingsstadiet av en eller forskjellige tverrsnitt av forutbestemt form. Enkelheten og hurtigheten for skjæring av en stang til størrelser fra et stykke av ubestemt lengde vil være helt klar når det sammenlignes med produksjon av en klokkeformet motvekt ved formstøping; b) å bestemme arbeidslengden (1) for bærekabelen og avstanden (a) for motvektens tyngdepunkt (G) - på grunnlag av planleggingsdata og under montering av demperen - ved bare å anbringe forbindelseselementet 6 med hensyn til bærekabelen 1 og samtidig, men uavhengig, å anbringe stangelementet 5 med hensyn til nevnte element 6. Da arbeidslengden (1) for bærekabelen er festet til sammenstillingen - som vist ovenfor - vil det være klart at dette også tilveiebringer fordelen av normalt å produsere bærekabelen i faste lengder.

Ut fra det ovenstående kan det sies at demperne produseres i to trinn: et første trinn omfattende produksjon av en bærekabel 1 av fast størrelse og av en standard for bindelsesklemme 2, og forankring av nevnte klemme 2 til midten av kabelen 1, et andre trinn omfattende skjæring av stangelementene 5 i størrelser og feste dem til kabelen 1 i en forut bestemt posisjon.

Det vil derfor være klart at det første er et stadium av et volum forfabrikasjon, innbefattende lagring av standarddeler, mens det andre heller er et stadium av slutt-sammenstilling, som utføres på grunnlag av de optimaliserte parametere tilført av den bestemte utforming av lederen som skal utsettes for dempning.

Fig. 2 viser en utf øre lsesform som som tidligere nevnt er meget forenklet. I dette tilfelle ligger tyngdepunktet for motvekten, eller stangen 5, ikke på bærekabelens akse. En slik utførelsesform er akseptabel når lederen 3 er horison-tal, nemlig når svingningene - som alltid er loddrett på kabelen såvel som på innretningen - kun er vertikale.

Derimot når lederen er anbragt vertikalt, eller

på skrå, er det fordelaktig å velge en utførelsesform som vist på fig. 3. I dette tilfelle er hver motvekt dannet av to stangelementer 5a, 5b, festet med et enkelt forbindelseselement 6a, slik at tyngdepunktet (G) for tostangssammenstil-lingen faktisk ligger på bærekabelens akse. En demper anbragt slik er passende for å dempe svingninger som oppstår i hver retning.

Det må bemerkes at planet som inneholder de to stangelementer 5a og 5b ikke nødvendigvis er et vertikalplan, som vist på fig. 3, men kan være ethvert plan, så lenge det passerer gjennom bærekabelens 1 akse.

Fig. 4 viser en ytterligere utførelsesform, hvor hvert av stangelementene på fig. 2 og 3 er utskiftet med to eller flere stangelementer 7, hver gruppe av to eller flere stangelementer 7 har et samletverrsnitt lik tverrsnittet av det enkle stangelement 5 som er utskiftet.

Fordelen med denne utførelsesform ligger i det faktum at når motvektene monteres, er det mulig å variere den innbyrdes posisjon av det enkelte stangelement 7, for på

den måte å variere treghetsmomentet, uten imidlertid å endre massen og uten utskifting av elementene i gruppen.

Med denne utførelsesform kan få typer av forskjellige formede tverrsnitt anvendes for å oppnå stangelementene 7. I virkeligheten kan flere stangelementer 7, også med forskjellige lengder, anordnes passende og forbindes innbyrdes for å oppnå de ønskede sluttegenskaper når det gjelder masse og treghetsmoment for motvektene. Alternativt er det også mulig å anvende en enkel type av stanglengde, med bestemt form, ved forskjellig anordning av stangelementene 7.

Fig. 5, 6 og 7 viser ytterligere utførelsesformer, særlig passende for bruk på ledere av høyspente elektriske kabler. For denne anvendelse er demperne i virkeligheten på-krevet for å forebygge fenomen med glødeutladning ved coronaeffekt. Det vil være klart at disse modifiserte utførelses-former faktisk bidrar til å redusere disse fenomener, takket være den bøyde eller avrundede form av stangelementenes 8, 9 ender, hvilke stangelementer danner motvektene.

Stangelementenes 8 avrundede ender, vist på fig. 5 og 6, kan lett oppnås ved bøying eller krumming av stengene, før eller etter deres skjæring til lengder, mens derimot den rundformede ende av stangelementet 9 på fig. 7 eventuelt kan oppnås ved stuking.

Til slutt må det bemerkes at demperne av de forskjellige utførelsesformer vist på tegningene har en sym-metrisk anordning av motvektene, men dette må ikke tydes i begrensende mening. I virkeligheten kan alle de beskrevne utførelsesformer likegodt utføres i en usymmetrisk form, ifølge det tilveiebragte i de forannevnte patenter nr.

791 112 og 890 900.

De viktige fordeler med demperen ifølge oppfinnelsen - når det gjelder muligheten for oppnåelse av optimaliserte parametere i forhold til planleggingsdata, og når det gjelder dens lave produksjonskostnader - tillater ennvidere: - på en enkel måte å modifisere parametrene for utgangsprosjektet, i henhold til anvendelsesbetingelsene somfænere vil bli møtt i praksis, - på en enkel måte å produsere små mengder, for forsøkssystemer eller også bare for prøver, - alt dette oppnådd med fullt akseptable kostnader, som ville være helt utenkelig med dempere av kjent teknikk.

Det vil være klart at oppfinnelsen ikke er begren-set til de utførelsesformer som er særlig beskrevet og bare er vist som eksempel, men at mange andre utførelsesformér vil være åpenbare for fagfolk på området uten å forlate området for oppfinnelsen.

Claims (12)

1. Svingningsdemper for strukkede opphengte kabler eller ledere, av typen omfattende en bærekabel festet med sitt midtparti til en forbindelsesklemme til lederen, og to motvekter festet til bærekabelen,karakterisertved at hver av motvektene er dannet av minst ett stangelement ■ med et konstant tverrsnitt gjennom det meste av dets lengde.

2. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat stangelementet er oppnådd ved å kutte i størrelse en stang av ubegrenset lengde.

3. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat hvert av stangelementene er festet til bærekabelen ved hjelp av et forbindelseselement, idet stangele-mentets posisjon er innstillbar med hensyn til nevnte forbindelseselement.

4. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat hvert av stangelementene er festet til bærekabelen ved hjelp av et forbindelseselement, hvilkets posisjon er innstillbar med hensyn til bærekabelen.

5. Svingningsdemper ifølge krav 4,karakterisert vedat bærekabelen har en fast lengde.

6. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat hver av motvektene er dannet av flere stangelementer ved siden av hverandre.

7. Svingningsdemper ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte stangelementer har samme tverrsnitt og/eller lengde.

8. Svingningsdemper ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte stangelementer har forskjellig tverrsnitt og/eller lengder.

9. Svingningsdemper ifølge krav 7,karakterisert vedat flere motvekter med forskjellige masser og/ eller treghetsmomenter oppnås ved forskjellige kombinasjoner av bare få forskjellige stangelementer.

10. Svingningsdemper ifølge krav 5,karakterisert vedat den innbyrdes stilling av de enkelte stangelementer som danner en motvekt er varierende innstillbar.

11. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat hvert stangelement som danner en motvekt har sin ytre ende bøyd mot lederen.

12. Svingningsdemper ifølge krav 1,karakterisert vedat hvert stangelement som danner en motvekt har sin ytre ende formet rund.