Po co obciążać kable między słupami użytkowymi?

53

Wczoraj widziałem coś, co wygląda jak ciężarki zwisające z kabla między słupami użytkowymi. To było w północno-wschodniej Arizonie na trasie 60 między Show Low i Springerville. Oto zdjęcie całego zakresu:

Białe plamy to ciężary. Oto zbliżenie jednej wagi:

Wyglądają jak betonowe bloki bez deski rozdzielczej lub innego pozornego sposobu rozproszenia mocy. Wydaje się, że te ciężary wynoszą 1/4 i 3/4 każdego rozpiętości, co byłoby węzłami pierwszej harmonicznej fali stojącej. Dodawaliby bezwładność i wpływały na częstotliwość, ale czy to naprawdę ich cel? Mogę odgadnąć pewne możliwości, ale chciałbym usłyszeć, po co te rzeczy, od kogoś, kto tak naprawdę wie.

Ponieważ jest to pojedynczy kabel, musi być przeznaczony do komunikacji, a nie do zasilania, ale zgaduję, że to nie ma znaczenia.

Dodany

Przepraszam, dodałem tę notatkę wcześniej, ale najwyraźniej w jakiś sposób przerwałem edytor, aby nie został opublikowany.

Aby odpowiedzieć na pytanie PlasmaHH, tak, były one prawie na każdym etapie. Dolna część kabla była dość wysoka, a nieco niższa nie wyglądała, jakby to był problem. Krzaki, które widzisz na pierwszym zdjęciu, są dobrze przed kablem. Pod faktycznym kablem jest dużo luzu. Nawet gdyby był tam wysoki krzak, nadal byłby duży prześwit.

Olin Lathrop
źródło
5
Być może zapobiega to wietrzeniu linii na wietrze?
Brendan Simpson
1
Mogę prawie zagwarantować, że są one stosowane w celu zapobiegania wibracjom i „galopowaniu” kabli spowodowanych przez wiatr, który mógłby zakłócić połączenie. Obawiam się jednak, że tak naprawdę nie mam żadnych szczegółów.
DerStrom8
Czy są na każdym kablu, czy tylko w jednej sekcji? Betonowy blok nie wygląda tak, jakby miał kilka dziesięcioleci, więc do tłumienia oczekiwałbym czegoś bardziej nowoczesnego. Daleko posuniętym przypuszczeniem byłoby podniesienie najniższego punktu kabla, więc prawdopodobnie byłby zastosowany tylko w razie potrzeby
PlazmaHH
1
Częstotliwość rezonansowa jest odwrotnie proporcjonalna do masy, więc może ma na celu osłabienie fal stojących między podporami. ω
Spehro Pefhany
1
Można ich po prostu użyć do zważenia linii, aby zmniejszyć większość oscylacji, które powstają w określonym zakresie prędkości wiatru. Ale z drugiej strony, biorąc pod uwagę pozorną powierzchnię bloków betonowych, trudno jest zobrazować, że nie miałyby one pewnego rodzaju wahadła na wietrze - ale wtedy ta oscylacja może nie być tak obciążająca na liniach jak zwykły wiatr indukowane oscylacje ... Jeśli zainstalował wiele z nich, ktoś prawdopodobnie go modelował i testował, aby upewnić się, że jest to mądra implementacja.
zeffur

Odpowiedzi:

31

Istnieje kilka trybów wibracji na przewodach między biegunami. Różne urządzenia tłumią różne wibracje. Obciążniki te mają przede wszystkim tłumić drgania skrętne.

Drgania skrętne są ściślej powiązane z oscylacją wysokiej częstotliwości o niskiej amplitudzie - galopem przewodnika - w porównaniu z trzepotaniem o niskiej częstotliwości o wysokiej amplitudzie, który jest częściej oswajany z dostrojonymi tłumikami masy.

Innymi słowy, ciężary te są bardziej skuteczne w przypadku drgań o niskiej częstotliwości związanych szczególnie z drganiami skrętnymi oczekiwanymi w tym konkretnym miejscu niż w przypadku tłumików mostu. Tłumiki Stockbridge są bardziej przydatne w przypadku wibracji o wysokiej częstotliwości (trzepotanie, 10 Hz lub więcej).

Jako takie oczekuję, że są to odstraszacze wahadła:

Przewód z dołączonym ciężarem

Odstraszacze wahadła.

Te urządzenia zapobiegające galopowaniu opierają się na fakcie, że ruch skrętny pakietu oddziałuje dynamicznie z ruchem pionowym. Energia wiatru jest wstrzykiwana do ruchu pionowego poprzez ruch skrętny. Kontrola skręcania może kontrolować ruch pionowy. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy ruch skrętny jest zbliżony do częstotliwości ruchu pionowego, co jest ważne dla wiązek przewodów. Aby uniknąć koalescencji częstotliwości między ruchem skrętnym a ruchem pionowym, który jest przyczyną niestabilności, konieczne jest oddzielenie częstotliwości jedna od drugiej (tzw. Odstrojenie). Zatem zasadą odstrojenia jest unikanie takiej koalescencji częstotliwości z powodu wzrostu sztywności skrętnej.

Tak więc, podczas gdy technika usuwania z lodu polega na zmianie kształtu lodu z potencjalnie niestabilnego na stabilny, odstrojenie akceptuje kształt lodu, ale modyfikuje dynamikę przewodnika, aby zapobiec potencjalnej niestabilności aerodynamicznej.

Niektóre z testów przeprowadzonych z odstrojonym wahadłem na przewodnikach wiązek dały zadowalające wyniki. Ich negatywny wpływ na linie jest dość niewielki: niektóre testy wykazały, że masa wahadła może prowadzić do wysokich wartości dynamicznego naprężenia zginającego przewodnika w zaciskach mocujących na skutek wibracji eolicznych. Konieczny jest odpowiedni projekt (waga, długość ramienia, położenie).

( źródło , wyróżnienie dodane)

Istnieją nowsze urządzenia, które lepiej kontrolują drgania skrętne , każde z wyraźnymi zaletami (zwykle mniejszą wagą), ale są one również droższe i wymagają nowych prac inżynieryjnych w celu ustalenia prawidłowych parametrów, więc nadal zobaczysz wiele prostych obciążników, takich jak te, które przedstawiłeś.

Adam Davis
źródło
2
Adam Davis miał rację. Fascynujące rzeczy; zacznij tutaj tdee.ulg.ac.be/doc-25.html i czytaj dalej, aby uzyskać więcej informacji. Musisz za każdym razem zwiększać numer strony w adresie.
Widziałem je również w Kalifornii i zawsze mówiono mi, że mają tłumić wibracje w kablu.
Doktor J
23

Myślę, że to niedokończony interes. Przejdę do tego niżej.

W przypadku delikatnego kabla komunikacyjnego między biegunami należy go podpierać w kilku miejscach z „stalowego” drutu konstrukcyjnego. Drut stalowy jest zawieszony między biegunami i jest potrzebny, ponieważ ciężar własny kabla komunikacyjnego nieuchronnie spowodowałby jego rozciągnięcie i uszkodzenie. Inżynierowie instalatorzy zajmujący się okablowaniem tych kabli używają takich rzeczy do obsługi delikatnego kabla komunikacyjnego:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Rozważmy teraz scenariusz, w którym oczekuje się dodania kolejnych kabli w późniejszym terminie, takim jak ten, może:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Ciężary betonu należy zdjąć (lub zmniejszyć) podczas dodawania kolejnych kabli, aby stalowa lina nośna (zwana czasem drutem posłańca) pozostała pod tym samym obciążeniem, tj. Nie wydłużyła się z powodu dodatkowego ciężaru nowych kabli. Gdyby się wydłużył, mógłby albo rozciągnąć oryginalny kabel komunikacyjny (gdyby był mocno przymocowany do drutu posłańca), albo zmniejszyć wsparcie delikatnego kabla komunikacyjnego i go uszkodzić.

Andy aka
źródło
1
Głosowałem za tym, ponieważ brzmi to jak najbardziej rozsądne, ale teraz nie jestem pewien. Zaczynasz od „myślę”, a twoja odpowiedź różni się od innych odpowiedzi. Czy masz coś do wskazania?
rura
@pipe dobrze, zdjęcia są pewnego rodzaju odniesieniem: uważamy, że te zdjęcia są oczywiste…
Marcus Müller,
3
Przeprowadziłem badania, kiedy zobaczyłem pytanie, które doprowadziło mnie do przekonania, że ​​jest to prawdopodobny powód, ale biorąc pod uwagę zdjęcia owiec zwisających martwych z kabli górnych, wejście w sposób myślenia przypadkowej osoby zwisającej betonowe bloki z drutu jest trudna sprawa.
Andy alias
1
Tak naprawdę nie kupuję tej odpowiedzi. Gdyby wszystkie obciążniki, okablowanie i kable zostały zainstalowane jednocześnie w kolejności: kabel -> obciążniki -> okablowanie, nie byłoby powodu, aby pozostawić obciążniki włączone. Gdyby zostały zainstalowane tylko w innej odpowiedniej kolejności: kabel -> okablowanie -> obciążniki, wówczas obciążniki rozciągnęłyby przewody. Ta odpowiedź naprawdę potrzebuje cytatów lub przynajmniej weryfikacji ze strony inżyniera, który je zainstalował. Tłumienie wiatru / harmonicznych ma o wiele większy sens i jest to jedyne wytłumaczenie, jakie można znaleźć, badając je w Internecie.
Jason C
1
To bardzo interesująca hipoteza, której nikt inny nie wziął pod uwagę, +1. Przyjmuję jednak odpowiedź, że są to odstraszacze wahadła, ponieważ uważam, że jest to bardziej definitywne w przypadku przykładów bardzo podobnych urządzeń, o których wiadomo, że są używane do tego celu. Pamiętam też jazdę tą samą drogą, może 10 lat wcześniej, i wtedy też zastanawiałem się nad ciężarami. Są tam od jakiegoś czasu. Tym razem przestałem robić zdjęcia, żeby móc o to zapytać. Jeśli ktoś tu jest z okolic Show Low i Springerville, może sam je sprawdzić, może poda nam historię.
Olin Lathrop
15

Jestem pewien, że służą one konkretnemu celowi mechanicznemu, który obecnie jest zwykle rozwiązywany za pomocą przepustnic Stockbridge :

Pochłaniają energię oscylacji mechanicznych w linii.

Marcus Müller
źródło
2
Oczekuję, że masz rację, ponieważ mają one coś wspólnego z unikaniem pewnych oscylacji mechanicznych, ale nie rozumiem, jak tępy betonowy blok pochłania energię. Gdyby dashpot lub amortyzator znajdował się między blokiem a linią, zrobiłby to, ale wydaje się, że w sprzężeniu nic nie rozprasza energii mechanicznej. Dlatego pytam. Spodziewałem się czegoś rozpraszającego, ale wydaje się, że czegoś takiego nie ma.
Olin Lathrop,
9
Rozumiem, że po prostu dodając wagę, zmieniasz intertię systemu, co utrudnia ekscytację w normalnych warunkach wiatrowych
Marcus Müller,
1
... Problemem jest nie stała siła boczna wiatru, ale efekt „trzepotania”, jak w przypadku zawalenia się mostu Tacoma Narrows. Kilka stosunkowo dużych ciężarów, które powstrzymują kabel trzepocząc swobodnie w górę i w dół na wietrze, zabijają problem u jego źródła.
alephzero,
2
Podczas ochrony kabli przed wiatrami ostatnią rzeczą, jakiej chcesz, jest dodanie powierzchni bardziej narażonej na wiatr i stworzenie potencjalnego wahadła z betonowym blokiem.
Dmitrij Grigoriew
2
@DmitryGrigoryev, chyba że siły mechaniczne, których się obawiasz, mają raczej wysoką częstotliwość niż niską częstotliwość.
Marcus Müller,
9

Są tłumikami. Są po to, aby zapobiec tak dużemu uderzeniu linii w górę i w dół podczas silnych wiatrów. Te oscylacje mogą wywierać na linę większą siłę ciągnącą niż linia. Umieszczenie ciężarków na linii nieznacznie zwiększa siłę ciągnącą na linii, ale zapobiega zbyt dużej sile tej.

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Chris
źródło
2
FYI, tłumiki to te, które utrzymują rośliny doniczkowe w wilgoci. I dlaczego miałbyś zakładać, że środek linii pozostaje nieruchomy podczas oscylacji? To z pewnością nie jest prawda.
Dmitrij Grigoriew
3
@DmitryGrigoryev Nie, tłumik może oznaczać wiele rzeczy. Używany przeze mnie tłumik odnosi się do czegoś, co tłumi wibracje. Tak, tłumik jest również czymś, co można wykorzystać do utrzymania wilgoci w doniczkach, ale nie tak go tutaj używam. I nie zakładam, że ten punkt w środku pozostaje nieruchomy. Nie jestem pewien, skąd masz ten rysunek poza tym, że po prostu przeczytałeś w nim zbyt wiele. Wiem, że się porusza ...
Chris,
3
Myślę, że masz na myśli amortyzator, a nie tłumik.
markrages
3
Wygląda na damperto, że (urządzenie, które tłumi , co oznacza, że (coś) jest mniej mocne lub aktywne ) i dampener(rzeczownik w formie tłumienia, aby sprawdzić lub zmniejszyć aktywność lub wigor ) oba są słuszne, chociaż „tłumik drgań” jest historycznie dość bardziej popularny w wyszukiwaniu ngrams . Nie ma sprawy.
Jeff Bowman
8
Myślę, że wszyscy wiemy, co Chris opisuje, ponieważ mamy mózgi i nie ma znaczenia, czy jest tam dodatkowe „ne”. Nazwij je nawilżaczami i idź dalej.
Jason C
6

Uważam, że wywiera statyczny efekt równoważenia harmonicznych na podstawowe fale stojące.

Może to być ekonomiczne rozwiązanie dla pojedynczych kabli wykonanych z miedzi, które są podatne na zmęczenie drganiami, ponieważ stalowy kabel zmniejsza naprężenia osiowe na koncentryczne.

Ta metoda wydaje się dawać więcej zwisu i nie jest stosowana w liniach fazowych prądu przemiennego, ponieważ kołysanie może powodować problemy z przerwami i stanowi jedynie pomoc dla pasma dla dużych spadków jednofazowych na obszarach wiejskich.

Nigdy nie spodziewałbym się, że ta metoda będzie stosowana przez Quebec Hydro przy obciążeniu obciążeniem lodowym połączonym z ważonymi rozwiązaniami, takimi jak ta z liniami 3-fazowymi, ale ok dla użytkowników wiejskich w Arizonie, którzy oczekują telewizji kablowej i Internetu.

Od pracy w branży telekomunikacyjnej / kablowej i braku izolatorów WN. Spodziewałbym się, że będzie to w przybliżeniu 3/4 "stały miedziany koncentryczny rdzeń z piankowym rdzeniem . Obudowa przypominająca ałun" Hibachi "powinna znajdować się w linii co kilka mil, aby wzmocnić i wyrównać sygnały wideo i 2-drożne łącza modemowe w Internecie. Niskie napięcie Do zasilania wbudowanych repeaterów dołączono by prąd przemienny.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
2
Nie cała Arizona jest gorącą pustynią. Obszar zdjęcia znajduje się na wysokości około 7000 stóp, a zimą padałby śnieg i lód.
Olin Lathrop,
1
Tak, ale jest to suchy klimat, w przeciwieństwie do zim Quebecu lowestrates.ca/sites/default/files/eastcoaststorm.jpg Nawet tutaj w Toronto mieliśmy 10% niektórych drzew opadających na obszarach z nagromadzonym lodem.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Połowa przesunięcia przy podwójnej częstotliwości wydaje mi się mniej więcej taką samą ilością zmęczenia. Dodatkowa powierzchnia i dodatkowy ciężar tylko ją zwiększają.
Dmitrij Grigoriew
Być może potrzebujesz lepszego modelu, takiego jak elektryczna linia transmisyjna z ważonymi króćcami impedancji, aby tłumić fale stojące od odbić biegunów linią stratną.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Jako niepotwierdzony dowód surowych zim na tym terenie, miejscowy stadion piłkarski w liceum jest zamkniętą kopułą.
Michael Richardson
3

Masz rację, służą one do zmiany częstotliwości samorezonansowej. Widzę tego rodzaju tłumienie fal stojących także w moim kraju w regionach o silnym wietrze. W rzeczywistości wiatr wpada gwałtownie, nie jest to ciągły wiatr. Tłumiki mostka są również zamontowane, ale myślę, że nie mogą uniknąć rezonansu.

Marko Buršič
źródło
1
Oczywiście zmiana częstotliwości rezonansowej pomaga tylko przeciw wiatrom, które wieją ze stałą częstotliwością, co jest z nich bardzo uprzejme.
Dmitrij Grigoriew
Dmuchają turbulentnie, więc dodając ciężar, nowa częstotliwość rezonansowa jest znacznie niższa od indukowanej częstotliwości wzbudzenia wiatru. Wiatr z gór nigdy nie ma stałej niskiej częstotliwości.
Marko Buršič,
Twoja odpowiedź bardzo skorzystałaby na obliczeniach z tyłu koperty, które są potrzebne.
Dmitrij Grigoriew
1

Myślę, że te ciężary powinny wyłączyć pierwszą harmoniczną i umożliwić oszustwo trzeciej harmonicznej. Kabel ma większe tłumienie trzeciej harmonicznej niż pierwszej harmonicznej lub wzbudzenie przez wiatr jest niższe dla trzeciej harmonicznej.

Odległości między biegunami i blokami wyglądają inaczej, może to zapobiec stabilnym oscylacjom stale wymuszonym przez wiatr, aż do zerwania kabla sterowego.

Uwe
źródło
1

Lokalizacja zjazdu pokazana na zdjęciach sugeruje, że problemem może być „buforowanie”, spowodowane wirami zrzuconymi po stronie wzgórza. Buforowanie ma efekt podobny do galopowania - oscylacja długich fal.

Galopowanie, spowodowane interakcją wirów z obrotem kabla, można kontrolować, kontrolując obrót wiązki kabli. Nie można w ten sposób kontrolować buforowania, ponieważ wiry są zrzucane ze wzgórza, a nie z kabla.

Normalnym rozwiązaniem buforowania jest nie umieszczanie kabli w wirach po lewej stronie. Tylko zdjęcie sugeruje, że może to stanowić problem: czy te same tłumiki statyczne są umieszczone w miejscach oddalonych od wzgórz?

David
źródło
Tłumiki te znajdowały się na każdym odcinku tego kabla, który rozciągał się na kilometry, czasem w górę i w dół wzgórza.
Olin Lathrop,