Распорка для проводов воздушных линий электропередачи

 

Использование: в электроэнергетике, в воздушных линиях передачи, для гашения паразитных колебаний проводов. Сущность изобретения: распорка содержит два элемента, установленных с возможностью продольного перемещения одного относительно другого и упругий упор в виде витой цилиндрической пружины, прикрепленной с помощью установленных на ее торцах зажимов непосредственно к проводам. При этом элементы выполнены в виде цилиндрических постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении и обращенных к друг другу разноименными полюсами. Магниты размещены концентрично внутри пружины в средней ее части, прикреплены к пружине наружными, обращенными к проводам торцами, и имеют осевой зазор между внутренними, обращенными к друг к другу торцами. 2 ил.

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

Известны распорки виброгасители колебаний проводов, содержащие упругие ограничители в виде отрезков троса, один конец которых закреплен на корпусе распорки, а другой введен в непосредственный контакт с зажимом для крепления к проводу [1,2] Снижение уровня вибрации проводов происходит за счет затраты части энергии колебаний на преодоление внутривиткового трения упругих ограничителей.

Недостатком данных аналогов является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Рассеяние энергии вибраций только за счет внутренних сил трения 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 значительно снижает эффективность гашения вибраций проводов данными устройствами. Однако главный недостаток заключается в том, что в данных устройствах происходит только пассивное уменьшение амплитуды паразитных колебаний проводов за счет рассеяния энергии колебаний, но нет активного гашения колебаний за счет, например, "отстройки" колебательной системы от возникшего резонансного режима, адаптивной перестройки колебательной системы.

Известны также распорки для проводов, содержащие тягу, выполненную в виде двух элементов с возможностью взаимного перемещения, и зажимы для крепления тяги к проводам [3,4,5] Данные распорки снижают взаимную передачу энергии между проводами ввиду отсутствия жесткой связи между элементами тяги.

Недостатком данных аналогов является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Это объясняется тем, что здесь также нет активного гашения паразитных колебаний, а обеспечивается лишь пассивная виброизоляция проводов друг от друга.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является выбранная в качестве прототипа распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая два элемента, являющихся частями жидкостного демпфера, установленных с возможностью продольного перемещения одного относительно другого, каждый из которых взаимосвязан с зажимом для крепления к соответствующему проводу, и две цилиндрические пружины, торцы которых непосредственно скреплены с зажимами для крепления к проводам [6] Недостатком прототипа является низкая эффективность гашения вибраций проводов. Это объясняется тем, что в устройстве происходит только пассивное гашение энергии паразитных колебаний проводов и практически не происходит активная "отстройка" колебательной системы с резонансных режимов. При значительных амплитудах колебаний в резонансном режиме, когда витки пружины полностью сжаты и распорка становится жесткой, возникает эффект "отстройки" от резонанса. Однако это явление мгновенное, в следующий после "отстройки" момент времени амплитуда колебаний падает, собственная частота системы опять совпадает с частотой внешних воздействий, опять возникает резонансный режим и так далее, то есть будет происходить периодическое затягивание упругой системы провод распорка провод на резонансные режимы, вызывающие раскачку системы.

Цель изобретения повышение эффективности гашения вибраций проводов.

Для этого в распорке для проводов воздушных линий электропередачи, содержащей два элемента, установленных с возможностью продольного перемещения одного относительно другого, каждый из которых взаимосвязан с зажимом для крепления к соответствующему проводу, и цилиндрическую пружину, торцы которой непосредственно скреплены с зажимами для крепления к проводам, элементы выполнены в виде цилиндрических постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении и обращенных друг к другу разноименными полюсами, при этом магниты размещены концентрично внутри пружины в средней ее части, прикреплены к пружине наружными обращенными к проводам торцами с образованием осевого зазора между обращенными друг к другу внутренними торцами.

На фиг. 1 изображена схематично распорка для проводов воздушных линий электропередачи, общий вид; на фиг. 2 осевой разрез на фиг. 1.

Предлагаемая распорка для проводов воздушных линий электропередачи содержит два элемента 1 и 2, установленные с возможностью продольного перемещения одного относительно другого, каждый из которых взаимосвязан с зажимом для крепления к соответствующему проводу, цилиндрическую пружину 3, торцы которой непосредственно скреплены с зажимами 4 для крепления к проводам 5. При этом элементы 1 и 2 выполнены в виде цилиндрических постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении и обращенных друг к другу разноименными полюсами. Магниты 1 и 2 размещены концентрично внутри пружины 3 в средней ее части, прикреплены к пружине 3 наружными обращенными к проводам 5 торцами с образованием осевого зазора 6 между обращенными друг к другу внутренними торцами. Крепление наружных торцов магнитов 1 и 2 к пружине 3 осуществлено путем припайки к пружине 3 специальных круглых пластинок 7, приклеенных к торцам магнитов 1 и 2, и контактирующих своей боковой поверхностью с внутренней поверхностью прилежащих витков пружины 3.

Работа предлагаемой распорки происходит следующим образом.

Предположим, что в исходном состоянии 1 и 2 распорки находятся в показанном на фигуре положении. При нахождении проводов 5 в покое или при малой интенсивности их колебаний пружина 3 вместе с магнитами 1 и 2 совершает продольные колебания малой амплитуды, между магнитами 1 и 2 имеется осевой зазор 6, при этом жесткость колебательной системы провод распорка провод зависит естественно от жесткости распорки, определяемой продольной жесткостью всей пружины 3 и силой взаимодействия магнитов 1 и 2. За счет взаимодействия магнитов 1 и 2 также происходит дополнительная диссипация энергии колеблющихся проводов 5 (рассеяние энергии также происходит при относительных смещениях витков пружины 3). В процессе предварительной регулировки распорки величина осевого зазора 6, намагниченность магнитов 1 и 2 (сила взаимного притяжения обращенных друг к другу разноименных полюсов) и сила продольной упругости пружины 3 подбираются таким образом, чтобы при малых допустимых амплитудах колебаний проводов 5 магниты 1 и 2 не смогли притянуться друг к другу.

При близости частоты внешних возмущений к собственной частоте колебательной системы провод распорка провод возникают интенсивные резонансные колебания проводов, и соответственно продольные колебания магнитов 1 и 2, в результате чего магниты 1 и 2 сразу же притянутся друг к другу. При этом элементы 1 и 2 станут как бы единой целой жесткой конструкцией и выключат из работы всю внутреннюю часть пружины 3, а работать будут только наружные части пружины 3. Поэтому, после притяжения и взаимодействия магнитов 1 и 2 продольная жесткость пружины 3 мгновенно скачком увеличится, соответственно скачком увеличится жесткость системы провод распорка провод, увеличится собственная частота и произойдет мгновенная "отстройка" колебательной системы с резонансного режима. Так как " отстройка" происходит практически мгновенно, то магниты 1 и 2 так и останутся в притянутом состоянии, резонансные колебания исчезнут и магниты 1 и 2 вновь не оторвутся друг от друга. Далее колебательная система провод распорка провод будет работать уже с новой, отличной от исходной собственной частотой.

В случае дальнейшего изменения внешних возмущений по частоте и совпадении с новой собственной частотой колебательной системы опять возникнут резонансные колебания последней, при этом магниты 1 и 2 оторвутся друг от друга и опять произойдет мгновенный срыв резонансного режима. Усилие взаимодействия магнитов 1 и 2 выбрано из условия, чтобы сила упругости пружины 3 при возникновении резонансных колебаний опасной интенсивности отрывала контактирующие магниты 1 и 2 друг от друга. После отрыва резонансные колебания мгновенно исчезают и магниты 1 и 2 за счет сил магнитного притяжения уже не могут преодолеть осевой зазор 6 между своими торцами до следующего случая возникновения резонансных колебаний.

Таким образом, предлагаемая распорка позволяет колебательной системе провод распорка провод мгновенным скачком "отстраивается" от возникающих резонансных режимов и сохранять новое "отстроенное" состояние вплоть до следующего случая возникновения резонансного режима, то есть является типичным примером адаптивной к внешним воздействиям колебательной системы. Соотношение размеров пружины 3 (длины, диаметра, сечения витков) выбраны из условия обеспечения устойчивости пружины в осевом направлении, то есть возникновение ее продольных колебаний не приводит к возникновению изгибных колебаний, перекосов, которые могли бы затруднить работу распорки, помешать перемещению магнитов 1 и 2 внутри пружины 3.

Во всех известных устройствах, как уже указывалось выше, такой скачкообразной "отстройки" с сохранением нового динамического состояния не происходит, происходит только пассивное рассеяние (диссипация) энергии паразитных колебаний проводов и некоторое изменение собственной частоты системы в течении периода колебаний с последующим возвращением в том же периоде значения частоты к первоначальному. Поэтому опасность затягивания проводов в резонансные колебательные режимы практически не устраняется.

Автор считает, что предлагаемое устройство и сам принцип срыва возникающих резонансных режимов в проводах воздушных линий электропередачи отличаются существенной новизной и могут найти более широкое применение в других областях техники, связанных с проектированием виброустойчивых и виброударопрочных объектов, разработкой систем виброзащиты, амортизации и тому подобного.

Формула изобретения

Распорка для проводов воздушных линий электропередачи, содержащая два элемента, установленные с возможностью продольного перемещения одного относительно другого, каждый из которых взаимосвязан с зажимом для крепления к соответствующему проводу, и цилиндрическую пружину, торцы которой непосредственно скреплены с зажимами для крепления к проводам, отличающаяся тем, что элементы выполнены в виде цилиндрических постоянных магнитов, намагниченных в осевом направлении и обращенных друг к другу разноименными полюсами, при этом магниты размещены концентрично внутри пружины в средней ее части, прикреплены к пружине наружными обращенными к проводам торцами с образованием осевого зазора между обращенными друг к другу внутренними торцами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2