Способ борьбы с обледенением проводов Российский патент 2022 года по МПК H02G7/04 H02G7/16 

Предлагаемое изобретение относится к области механики и может быть использовано для борьбы с обледенением проводов.

Гололедные аварии в электрических сетях вызывают наиболее тяжелые последствия, заключающие в сбои в электроснабжении страны.

Известен способ удаления льда с проводов - электротермический способ (Патент РФ 2522423, МКИ H02G 7/16. Мобильный генератор тока для плавки гололеда на проводах воздушных линий электропередач / А.В. Козлов, А.Н. Чулков, А.В. Шурупов, А.А. Виноградов // Бюл. Изобретения, 2014, №19). Он заключается в нагреве проводов электрическим током.

К недостаткам такого способа можно отнести необходимость постоянного подогрева проводов для предотвращения гололедообразования, высокая стоимость источников высокочастотного тока необходимой мощности.

Второй способ физико-химический заключается в нанесении на провода растворов специальных веществ.

Недостатком физико-химического способа является то, что срок действия таких жидкостей недолог, а регулярно наносить их на сотни и тысячи километров проводов нереально.

Кроме того, известен способ борьбы с обледенением проводов, который называется механическим (А.Ф. Дьяков, И.И. Левченко. Опыт борьбы с гололедом на линиях электропередачи. Электрические станции, 1982, №1).

Механический способ заключается в применении специальных приспособлений, которыми производится сбивание льда с проводов. Самый простой способ механического удаления гололеда - сбивание при помощи длинных шестов. Обивка осуществляется боковыми ударами, вызывающие волнообразное колебание провода.

Однако этот способ требует доступа к ЛЭП, что нарушает нормальную работу участка. Этот способ требует привлечения большого количества рабочих. Есть вероятность обрыва до приезда рабочих, а значит снижение срока службы провода. Есть труднодоступные места расположение проводов, где требуется много времени, чтобы добраться до них.

Задачей (техническим результатом) предлагаемого изобретения является увеличение срока службы провода при его обледенении.

Поставленная задача достигается тем, что один конец провода крепят жестко, а второй укладывают в канавку на поверхности подпружиненного кулачка с переменным радиусом закругления и имеющего возможность вращения и крепят на нем.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая работу способа.

На фиг. 2 представлено распределение сил на кулачке.

Устройство, реализующее предлагаемый способ содержит: провод 1, стойку 2, блок 3, кулачок с переменным радиусом закругления 4, пружину 5.

Действие предлагаемого способа борьбы с обледенением проводов показано на фиг. 1. Провод 1 одним концом крепят жестко к стойке 2, а другой конец провода перебрасывают через блок 3 и укладывают в канавку на поверхности кулачка 4 с переменным радиусом закругления.

При появлении достаточной по массе наледи на проводе 1, в нем возникает усилие , которое значительно меньше усилия на разрыв провода. При этом усилии пружина 5 получает удлинение λ, а кулачок 4 поворачивается на начальный угол, от которого отсчитывается угол поворота кулачка Ψ.

При увеличении наледи на проводе кулачок 4 поворачивается, пружина 5 растягивается.

Для того чтобы усилие в проводе 1 было во время поворота кулачка постоянным, и равным необходимо чтобы моменты сил и упругой силы относительно оси вращения кулачка были равны (фиг. 2)

,

где - заданное усилие в проводе, сходящего с кулачка,

с - жесткость пружины,

- угол поворота кулачка,

- деформация пружины при ,

- радиус барабана кулачка,

- длина перпендикуляра, опущенного из центра барабана кулачка на линию провода.

Отсюда длина перпендикуляра d, опущенного из центра барабана кулачка О на линию провода 1 должна изменяться по закону

,

где .

Кулачок 4, выполненный по приведенным формулам, обеспечит постоянство усилия в проводе 1 при его повороте до предельного угла. Величина предельного угла определяется по формуле

,

где L - расстояние между осями блока 3 и осью блока кулачка 4.

Предположим, что при начальной наледи усилие в проводе достигла 1000 Н и надо сохранить это усилие в проводе при дальнейшем увеличении массы наледи. Выбираем жесткость пружины с=140000 Н/м, деформация пружины λ = 2⋅10^-2 м, радиус блока кулачка R₀ = 2⋅10^-2 м, расстояние между осями блока 3 и осью блока кулачка 4 L = 2⋅10^-1 м. Тогда получаем d₀ = 5.6⋅10^-2 м, а предельный угол Ψ_пр = 2.3 рад, т.е. 132°.

Таким образом, пока кулачок не достигнет этого угла Ψ_пр усилие в проводе будет Q=100 Н.

Предложенный способ позволяет уберечь провод от разрыва при достаточно большой наледи на проводе.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - увеличение срока службы провода при его обледенении. Способ предотвращения разрыва провода заключается в том, что один конец провода крепят жестко, а второй укладывают в канавку на поверхности подпружиненного кулачка с переменным радиусом закругления, имеющего возможность вращения. Профиль кулачка и параметры пружины определяются из условия равенства моментов усилия в проводе и упругой силы пружины относительно оси вращения кулачка. 2 ил.

Способ предотвращения разрыва провода при обледенении, заключающийся в том, что один конец провода крепят жестко, а второй конец перебрасывают через блок, укладывают в канавку на поверхности подпружиненного кулачка с переменным радиусом закругления и имеющего возможность вращения и закрепляют в нем, при этом профиль кулачка и параметры пружины определяют из условия равенства моментов усилия в проводе и упругой силы пружины относительно оси вращения кулачка.