RU2040839C1

RU2040839C1 - Strut for wires of electric power supply line

Info

Publication number: RU2040839C1
Application number: RU93020103A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый; О.Д. Новикова
Original assignee: Ульяновский политехнический институт
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: electric engineering. SUBSTANCE: device has tie, elastic members and clamps for attaching tie to wires. Elastic members and clamps are positioned on both sides of tie. Tie is shaped as plate. Elastic members are shaped as wire rope pieces, which are twisted in reverse directions. One end of wire rope pieces is connected to tie, another one to clamp. Both flat surfaces on outer perimeter of plate have shoulder. EFFECT: increased functional capabilities. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи. The invention relates to the electric power industry and can be used on overhead power lines.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности гашения вибраций проводов. The invention is aimed at solving the problem of improving the vibration damping efficiency of wires.

Известны распорки виброгасители колебаний проводов, содержащие упругие ограничители в виде отрезков тросов, один конец которых закреплен на корпусе распорки, а другой введен в контакт с проводом, либо с зажимом провода. Known spacers vibration dampers of vibrations of wires containing elastic limiters in the form of segments of cables, one end of which is mounted on the body of the spacer, and the other is brought into contact with the wire, or with the clip of the wire.

Снижение уровня вибраций проводов происходит за счет затраты части энергии колебаний на преодоление внутривиткового трения упругих ограничителей. The decrease in the level of vibration of the wires occurs due to the cost of part of the energy of the oscillations to overcome the intra-turn friction of elastic limiters.

Недостатком описанных аналогов является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Рассеяние энергии вибраций только за счет внутренних сил трения самого троса в принципе малоинтенсивно. Кроме того, упругие ограничители (отрезки троса) установлены на жесткой распорке и контактируют с проводами вблизи места соединения последних с той же жесткой распоркой. Поэтому относительные смещения проводов и упругих ограничителей минимальны, что еще более снижает эффективность гашения вибраций проводов описанными устройствами. The disadvantage of the described analogues is the low efficiency of vibration damping wires. The dispersion of vibration energy only due to the internal friction forces of the cable itself is, in principle, of low intensity. In addition, elastic limiters (cable segments) are mounted on a rigid spacer and contact with wires near the junction of the latter with the same rigid spacer. Therefore, the relative displacements of the wires and elastic limiters are minimal, which further reduces the damping efficiency of the vibration of the wires with the described devices.

Известны также распорки для проводов, содержащие тягу, выполненную из двух элементов с возможностью взаимного перемещения. Spacers for wires are also known, containing a rod made of two elements with the possibility of mutual movement.

Данные распорки снижают взаимную передачу энергии между проводами ввиду отсутствия жесткой связи между элементами тяги. These spacers reduce the mutual transfer of energy between the wires due to the absence of a rigid connection between the traction elements.

Недостатком описанных аналогов является низкая эффективность гашения вибраций проводов. В конструкциях практически нет элементов, активно рассеивающих энергию колебаний, здесь обеспечивается лишь некоторая пассивная виброизоляция проводов друг от друга. The disadvantage of the described analogues is the low efficiency of vibration damping wires. There are practically no elements in the structures that actively dissipate the energy of vibrations, only some passive vibration isolation of the wires from each other is provided here.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранная в качестве прототипа распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая тягу, выполненную в виде двух элементов с возможностью взаимного перемещения, упругие элементы, установленные по обе стороны тяги и зажимы для крепления тяги к проводам (прототип). The closest in technical essence to the invention is the spacer selected for the wires of overhead power lines, selected as a prototype, containing a rod made in the form of two elements with the possibility of mutual movement, elastic elements mounted on both sides of the rod and clamps for attaching the rod to the wires (prototype) .

У прототипа и изобретения сходные существенные признаки состоят в наличии тяги с установленными на ней по обе стороны упругими элементами, и зажимов для крепления тяги к проводам. The prototype and the invention have similar essential features in the presence of traction with elastic elements mounted on it on both sides, and clamps for attaching the traction to the wires.

Недостатком прототипа является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Данный недостаток обусловлен целым рядом факторов. Малые относительные перемещения упругих элементов относительно тяги, особенно при малых амплитудах вибраций проводов обуславливают низкую эффективность рассеивания энергии колебаний. При малых амплитудах колебаний проводов жесткость упругих элементов не меняется и "отстройки" колебательной системы с резонансного режима вибраций не происходит. При значительных амплитудах колебаний в резонансном режиме, когда упругие элементы (витки пружины) полностью сжаты и распорка становится жесткой, возникает эффект "отстройки" от резонанса. Однако это явление мгновенное, в следующий момент после "отстройки" амплитуда колебаний падает, собственная частота системы опять совпадает с частотой внешних воздействий, опять возникает резонансный режим и т.д. т.е. происходит периодическое затягивание упругой системы провод-распорка-провод на резонансные режимы, вызывающие раскачку системы. Такая "отстройка" неэффективна, так как практически весь период колебательного процесса собственная частота упругой системы не изменяется (и совпадает в резонансном режиме с частотой внешних возмущений), а изменяется лишь в момент полного сжатия витков пружины. The disadvantage of the prototype is the low efficiency of vibration damping wires. This disadvantage is due to a number of factors. Small relative displacements of elastic elements relative to traction, especially at small amplitudes of wire vibrations, result in low efficiency of dispersion of vibration energy. At small amplitudes of vibration of the wires, the stiffness of the elastic elements does not change and the "detuning" of the oscillatory system from the resonant mode of vibration does not occur. With significant oscillation amplitudes in the resonant mode, when the elastic elements (coil of the spring) are fully compressed and the spacer becomes stiff, the effect of "detuning" from the resonance occurs. However, this phenomenon is instantaneous, at the next moment after the “detuning,” the amplitude of the oscillations decreases, the natural frequency of the system again coincides with the frequency of external influences, the resonant mode again appears, etc. those. there is a periodic tightening of the elastic wire-spacer-wire system to resonant modes, causing the system to swing. Such a “detuning” is ineffective, since for almost the entire period of the oscillatory process, the natural frequency of the elastic system does not change (and coincides in resonance mode with the frequency of external disturbances), but changes only at the moment of full compression of the coil of the spring.

Таким образом, у прототипа практически полностью отсутствует эффект гашения при малых амплитудах колебаний проводов и характеризуется низкой эффективностью при значительных амплитудах. Это не позволяет устранить паразитные колебания проводов в самом начале их развития и приводит к раскачке упругой системы до значительных амплитуд даже при низкой интенсивности внешних возмущений. Thus, the prototype is almost completely absent from the damping effect at small amplitudes of vibration of the wires and is characterized by low efficiency at significant amplitudes. This does not allow to eliminate spurious vibrations of the wires at the very beginning of their development and leads to the buildup of the elastic system to significant amplitudes even at low intensity of external disturbances.

Цель изобретения повышение эффективности гашения вибраций проводов. The purpose of the invention is improving the damping vibration of wires.

Для достижения поставленной цели распорка для проводов воздушный линий электропередачи содержит тягу с установленными на ней по обе стороны упругими элементами и зажимы для крепления тяги к проводам, тяга выполнена в виде пластины, упругие элементы выполнены в виде скрученных с противоположным направлением закрутки отрезков троса, соединенных одним из концов с зажимом, а другим с торцом тяги. To achieve this goal, the spacer for the wires of the overhead power lines contains a rod with elastic elements mounted on it on both sides and clamps for attaching the rod to the wires, the rod is made in the form of a plate, the elastic elements are made in the form of cable segments twisted with the opposite direction of rotation, connected by one from the ends with a clamp, and the other with the end of the rod.

По отношению к прототипу предлагаемое устройство отличается выполнением тяги в виде пластинки, а упругих элементов в виде скрученных с противоположным направлением закрутки отрезков троса, соединенных одним из концов с зажимом, а другим с торцом тяги. In relation to the prototype, the proposed device is characterized by the execution of traction in the form of a plate, and elastic elements in the form of segments of a cable twisted with the opposite direction of rotation, connected at one end with a clamp and the other with a traction end.

Именно эти отличия обеспечивают с одной стороны максимальные относительные смещения витков упругих элементов относительно друг друга и тяги и самой тяги относительно внешней среды, что приводит к максимальной диссипации энергии вибрирующих проводов даже при минимальной амплитуде их колебаний, а с другой стороны, постоянное изменение жесткости упругой системы провод-распорка-провод, что приводит к регулярной "отстройке" упругой системы от резонансных вибрационных режимов. Таким образом, именно указанные отличия обеспечивают повышенную эффективность гашения вибраций проводов. It is these differences that provide, on the one hand, the maximum relative displacements of the coils of elastic elements relative to each other and the traction and the traction itself relative to the external environment, which leads to maximum energy dissipation of the vibrating wires even with a minimum amplitude of their vibrations, and on the other hand, a constant change in the stiffness of the elastic system wire-spacer-wire, which leads to regular "detuning" of the elastic system from resonant vibrational modes. Thus, it is these differences that provide increased damping efficiency of the wires.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна". The set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."

Сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат новое свойство объекта совокупности признаков, которые отличают от прототипа изобретение, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень". The essence of the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art, since the above effect on the obtained technical result does not reveal a new property of an object of a set of features that distinguish the invention from a prototype, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step" .

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе может быть многократно использована в электроэнергетике на воздушных линиях электропередачи с получением принципиально нового технического результата, заключающегося в диссипации энергии относительных колебаний проводов через преобразование этих колебаний в угловые колебания упругой распорки, обуславливающего обеспечение достижения поставленной цели повышение эффективности гашения вибраций проводов, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость". The set of essential features characterizing the essence of the invention, in principle, can be repeatedly used in the power industry on overhead power lines to obtain a fundamentally new technical result, which consists in dissipating the energy of the relative vibrations of the wires through the conversion of these vibrations into angular vibrations of the elastic spacers, which ensures the achievement of the goal vibration damping efficiency, which allows us to conclude that and the invention, the criterion of "industrial applicability".

На фиг. 1 изображена схематично предлагаемая распорка, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows the proposed strut, General view; in FIG. 2, section AA in FIG. 1.

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит тягу, выполненную в виде пластинки 1, прикрепленной торцами с помощью отверстий 2 к упругим элементам (тросам) 3. Упругие элементы 3 выполнены в виде скрученных с противоположным направлением закрутки отрезков троса и прикреплены свободными концами с помощью зажимов с фиксирующими винтами 5 к проводам 6. По внешнему контуру пластинки 1 с обеих ее плоских сторон выполнен буртик 7. Технологически буртик 7 выполнен в виде гибкой пластиковой узкой пластинки, прижатой по всему контуру средней частью к торцу пластинки 1 и зафиксированной на последней с помощью уголков 8. В местах крепления упругих элементов 3 к пластинке 1 в буртиках 7 сделаны вырезы 9 до выполнения буртиков 7 в данных местах заподлицо с пластинкой 1. The spacer for the wires of overhead power lines contains a thrust made in the form of a plate 1, attached by the ends with the help of holes 2 to the elastic elements (cables) 3. The elastic elements 3 are made in the form of segments of a cable twisted with the opposite direction of twist and attached with free ends using clamps with fixing screws 5 to the wires 6. On the outer contour of the plate 1, a flange 7 is made on both its flat sides. Technologically, the flange 7 is made in the form of a flexible plastic narrow plate pressed along the entire contour the middle part to the end face of the plate 1 and fixed on the latter with the help of corners 8. In the places of fastening of the elastic elements 3 to the plate 1 in the flanges 7 cuts 9 are made before the collars 7 are made in these places flush with the plate 1.

Предлагаемая распорка работает следующим образом. The proposed strut works as follows.

В исходном состоянии упругие элементы 3 по обе стороны пластинки 1 скручивают в противоположных направлениях и закрепляют удаленными от пластинки 1 концами в зажимах с помощью винтов 5 (винты для крепления зажимов к проводам 6 не показаны на чертежах). В данном состоянии вращающие моменты со стороны стремящихся раскрутиться упругих элементов 3 действуют на пластину 1 в противоположных направлениях, и пластинка 1 занимает установившееся равновесное положение. При минимальном смещении проводов 6 относительно друг друга равновесное состояние пластинки 1 нарушается, упругие элементы 3 начинают раскручиваться, пластинка 1 вращаться, причем половину периода колебаний проводов 6 пластинка 1 вращается в одну сторону, вторую половину периода в другую сторону (здесь реализуется известный физический эффект, когда груз (палку) привязывают к середине веревки, последнюю закручивают за концы в разные стороны, после чего концы веревки растягивают, и палка начинает вращаться со значительной скоростью. Даже минимальные относительные смещения проводов 6 вызывают значительные углы поворота пластинки 1, выражаемые числом оборотов со значительными угловыми скоростями. Такие значительные угловые повороты пластинки 1 вызывают значительные смещения витков тросов 3 относительно друг друга, что приводит к расходу энергии вибрирующих проводов на преодоление внутривиткового трения. Угловые колебания пластинки 1 со значительными скоростями относительно воздуха в еще большей степени приводят к диссипации энергии вибрирующих проводов. Выполнение на пластинке 1 буртиков 7 резко увеличивает аэродинамическое сопротивление пластинки 1 при ее угловых колебаниях и позволяет на 20-30% увеличить интенсивность диссипации энергии колеблющейся пластинкой 1. In the initial state, the elastic elements 3 on both sides of the plate 1 are twisted in opposite directions and secured by the ends remote from the plate 1 in the clamps using screws 5 (screws for attaching the clamps to the wires 6 are not shown in the drawings). In this state, the torques from the side of the elastic elements 3 tending to unwind act on the plate 1 in opposite directions, and the plate 1 occupies a steady equilibrium position. With a minimum displacement of the wires 6 relative to each other, the equilibrium state of the plate 1 is violated, the elastic elements 3 begin to unwind, the plate 1 rotates, and half of the oscillation period of the wires 6 of the plate 1 rotates in one direction, the second half of the period in the other direction (a well-known physical effect is realized here, when the load (stick) is tied to the middle of the rope, the last is twisted by the ends in different directions, after which the ends of the rope are stretched, and the stick begins to rotate at a considerable speed. the relative relative displacements of the wires 6 cause significant angles of rotation of the plate 1, expressed by the number of revolutions with significant angular velocities. plate 1 with significant speeds relative to air to an even greater degree lead to dissipation of the energy of the vibrating wires. The implementation of the flanges 1 on the plate 1 sharply increases the aerodynamic resistance of the plate 1 with its angular vibrations and allows you to increase the intensity of energy dissipation by the vibrating plate 1 by 20-30%.

Интенсивные колебания проводов (со значительными амплитудами) воздушной линии электропередачи обычно возникают при неблагоприятной частоте внешних возмущений, ее близости к собственной частоте упругой системы провод-распорка-провод. В данной конструкции начинающееся мгновенно с относительным смещением проводов 6 раскручивание упругих элементов 3 сразу же изменяет поперечную жесткость распорки, а следовательно, жесткость упругой системы провод-распорка-провод. Это приводит к мгновенной "отстройке" колебательной системы от резонансного режима. Постоянное изменение жесткости распорки даже при минимальных колебаниях проводов 6 в течение всего периода колебаний не дает возможности упругой системы провод-распорка-провод даже затянуться в резонансный режим, вызывая срыв колебаний практически в момент их зарождения. Intense vibrations of the wires (with significant amplitudes) of the overhead power line usually occur with an unfavorable frequency of external disturbances, its proximity to the natural frequency of the elastic wire-spacer-wire system. In this design, the untwisting of the elastic elements 3, which starts instantly with the relative displacement of the wires 6, immediately changes the lateral stiffness of the spacer, and therefore, the stiffness of the elastic wire-spacer-wire system. This leads to instantaneous "detuning" of the oscillatory system from the resonant mode. A constant change in the stiffness of the spacer even with minimal vibrations of the wires 6 throughout the entire period of vibrations does not allow the elastic wire-spacer-wire system to even drag into the resonant mode, causing the oscillations to stall almost at the moment of their nucleation.

Экспериментальные исследования проводились при выполнении пластинки 1 размерами 220 х 150 мм, каждого из отрезков троса длиной 60 мм, диаметром 2 мм, расстоянием между проводами 6, равным 340 мм. Линейные колебания проводов с амплитудой А 5 мм и частотой f 5 Гц/ ω 31,4 рад/c вызвали крутильные колебания пластинки 1 с угловой амплитудой <N>phi<N> 80^о. Таким образом, передаточное отношение упругого механизма (отношение угла поворота пластинки 1 к линейному перемещению концов упругих элементов 3, т.е. линейному перемещению проводов 6) i 55 град/мм. Указанной частоте ω и интенсивности А колебаний проводов соответствует угловая скорость вращения пластинки 1 порядка n 131 об/мин (14 рад/с). При таких угловых скоростях и выбранных размерах пластинки 1 линейная скорость точек пластинки, находящихся посередине между осью ее вращения и периферией, составляет 0,55 м/с. Как показывают расчеты, такие линейные скорости перемещений точек пластинки относительно воздуха при выбранных размерах пластинки позволяют добиться эффективного рассеяния энергии в витках тросов и главным образом эффективной "отстройки" колебательной системы от резонанса. Последний эффект позволяет, как показали эксперименты, сам по себе предотвратить возникновение интенсивных резонансных колебаний проводов.Experimental studies were carried out when plate 1 with dimensions of 220 x 150 mm was made, each of the cable segments was 60 mm long, 2 mm in diameter, and the distance between the wires 6 was 340 mm. Linear vibrations wires with amplitude A is 5 mm and the frequency f of 5 Hz / ω 31,4 rad / c caused torsional vibration plate 1 with an angular amplitude <N> phi <N> ^80. Thus, the gear ratio of the elastic mechanism (the ratio of the angle of rotation of the plate 1 to the linear movement of the ends of the elastic elements 3, i.e., the linear movement of the wires 6) i 55 deg / mm. The indicated frequency ω and intensity A of the vibration of the wires corresponds to the angular velocity of rotation of the plate 1 of the order of n 131 rpm (14 rad / s). At such angular velocities and selected plate sizes 1, the linear velocity of the points of the plate located in the middle between the axis of its rotation and the periphery is 0.55 m / s. As calculations show, such linear velocities of the movement of the points of the plate relative to air at the selected plate sizes make it possible to achieve efficient energy dissipation in the turns of the cables and mainly effective "detuning" of the oscillatory system from resonance. The latter effect allows, as experiments have shown, by itself to prevent the occurrence of intense resonant vibrations of wires.

Результаты экспериментов подтверждают сделанные выше выводы. Пpи указанных выше параметрах конструкции распорки и характере внешних возмущений паразитные колебания проводов срываются практически мгновенно, даже не переходя в режим со значительной интенсивностью колебаний. The experimental results confirm the above conclusions. With the above-mentioned parameters of the spacer design and the nature of external disturbances, spurious vibrations of the wires break off almost instantly, without even going into a mode with a significant intensity of vibrations.

Таким образом при использовании изобретения обеспечивается повышенная эффективность гашения вибраций проводов, вследствие чего данное изобретение целесообразно использовать в народном хозяйстве. Thus, when using the invention provides increased efficiency damping vibration of the wires, as a result of which this invention is advisable to use in the national economy.

Предлагаемое изобретение отличается к тому же предельной простотой изготовления, монтажа и регулировки. The present invention is also characterized by extreme simplicity of manufacture, installation and adjustment.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды. The claimed solution does not adversely affect the state of the environment.

Claims

1. STRUCTURE FOR DRIVES OF ELECTRIC TRANSMISSION AIR LINES, comprising a rod with elastic elements mounted on it on both sides and clamps for attaching the rod to the wires, characterized in that the rod is made in the form of a plate, and the elastic elements are in the form of pieces of cable twisted with the opposite direction of twist connected by one end to the clamp, and the other to the end of the rod.

2. The spacer according to claim 1, characterized in that a bead is made on the outer contour of the plate on both its flat sides.