РАСПОРКА ДЛЯ ПРИВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ Российский патент 1995 года по МПК H02G7/12 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано на воздушных линиях электропередачи.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности гашения вибраций проводов.

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.

Снижение уровня вибраций проводов происходит за счет затраты части энергии колебаний на преодоление внутривиткового трения упругих ограничителей.

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.

Известны также распорки для проводов, содержащие тягу, выполненную из двух элементов с возможностью взаимного перемещения.

Данные распорки снижают взаимную передачу энергии между проводами ввиду отсутствия жесткой связи между элементами тяги.

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.

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).

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.

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.

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.

Цель изобретения повышение эффективности гашения вибраций проводов.

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.

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.

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.

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

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".

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".

На фиг. 1 изображена схематично предлагаемая распорка, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 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.

Предлагаемая распорка работает следующим образом.

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.

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.

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.

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.

Таким образом при использовании изобретения обеспечивается повышенная эффективность гашения вибраций проводов, вследствие чего данное изобретение целесообразно использовать в народном хозяйстве.

Предлагаемое изобретение отличается к тому же предельной простотой изготовления, монтажа и регулировки.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Изобретение возможно использовать в электроэнергетике на воздушных линиях электропередачи с целью повышения эффективности гашения вибраций проводов. Сущность изобретения: в распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей тягу с установленными на ней по обе стороны упругими элементами и зажимами для крепления тяги к проводам, выполняют тягу в видже пластинки, а упругие элементы в виде скрученных с противоположным направлением закрутки отрезков троса, соединенных одним из концов с зажимом, а другим с торцом тяги. По внешнему контуру пластинки с обеих ее плоских сторон выполнен буртик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. РАСПОРКА ДЛЯ ПРИВОДОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ, содержащая тягу с установленными на ней по обе стороны упругими элементами и зажимы для крепления тяги к проводам, отличающаяся тем, что тяга выполнена в виде пластинки, а упругие элементы в виде скрученных с противоположным направлением закрутки отрезков троса, соединенных одним из концов с зажимом, а другим с торцом тяги. 2. Распорка по п.1, отличающаяся тем, что по внешнему контуру пластинки с обеих ее плоских сторон выполнен буртик.