DE584983C - Anordnung zum Daempfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum Dämpfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen mit Hilfe von schwingungsfähigen Gebilden, die an der Leitung aufgehängt werden. Solche Dämpfer unterscheiden sich von den bekannten, federnd gelagerten Befestigungsklemmen oder λόιι an der Leitung angebrachten Massen, die die Beanspruchung von den Leitungsklemmen fernhalten sollen, dadurch, daß sie für sich schwingungsfähige Gebilde darstellen, die durch die Leitungsschwingungen zu Eigenschwingungen erregt werden. Schwingungsdämpfer dieser Art sind in den durch die Fig. ι und 2 wiedergegebenen Ausführungen bekanntgeworden. Bei der Ausführung nach Fig. ι ist an der Freileitung 1 mit Hilfe einer Klemme 2 ein Seilstück 3 in seiner Mitte befestigt, das aus dem gleichen Seil besteht wie die Leitung 1. An den frei beweglichen Enden des Seilstücks 3 sind Gewichte 4 angebracht.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine Masse 4 vorgesehen, die die Leitung 1 konzentrisch umgibt und mit der Klemme 2 durch Federn-3 verbunden ist.

Durch die Anwendung von Dämpfern nach Fig. ι ist es in einzelnen Fällen gelungen, die bei Freileitungen auftretenden Seilschwingungen zu verringern. In anderen Fällen jedoch hatte man Mißerfolge. Die durch Fig. 2 wiedergegebene Anordnung dürfte aus den weiter unten angegebenen Gründen noch weniger brauchbar sein.

Die Wirkung der an der Leitung aufgehängten Dämpfer beruht darauf, daß die an der Leitung hängenden schwingungsfähigen Gebilde durch die Seilschwingungen der Leitung ebenfalls zu Schwingungen erregt werden,' die den Leitungsschwingungen entgegenwirken. Die größte Rückwirkung auf die Schwingungen der Leitung wird dann erreicht, wenn zwischen der erzwungenen Schwingung und der freien Schwingung des Dämpfers Resonanz besteht.

Eine, wesentliche Schwierigkeit, die Dämpfer einer gegebenen Leitung anzupassen, besteht jedoch darin, daß bei ein und derselben Leitung Schwingungen von verschiedener Frequenz auftreten können, und daß sich gewöhnlieh mehrere solcher Schwingungen überlagern. Es ist aber beobachtet worden, daß es für jede Leitung einen gewissen Frequenzbereich gibt, innerhalb dessen die auftretenden Schwingungen gefährlich bzw. schädlich werden können. Bei schwachen Winden treten gewöhnlich Schwingungen niedriger Frequenz auf, bei stärkeren Winden Schwingungen höherer Frequenz. Der gefährliche Bereich umfaßt Frequenzen, die etwa im Ver-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Herbert Maass in Berlin.

Tr I I

hältnis von ι : 5 zueinander stehen. Bei einer beobachteten Leitung betrug¹ dieser Bereich etwa 5 bis 25 Hertz.

Ein Schwingungsdämpfer muß demnach, um einen ausreichenden Schutz zu gewähren, in dem gesamten bzw. dem größten Teil des gefährlichen Bereiches eine ausreichende Dämpfung ergeben.

Bei den bekannten Dämpfern nach Fig. 2 ist das nicht der Fall. Diese Dämpfer haben praktisch keine innere Reibung, so daß sie ziemlich ungedämpfte Schwingungen vollführen. Die für das Verhalten des Dämpfers maßgebende Resonanzkurve hat eine ausgeprägte Spitze, etwa wie es in Fig. 3 durch die gestrichelte Kurve α angegeben ist.

In dieser Fig. 3 sind die Dämpfungs- bzw. Resonanzkurven verschiedener Schwingungsdämpfer dargestellt, und zwar ist der Ausschlag der Freileitungen an einer bestimmten Stelle bzw. der zugehörige Ausschlagwinkel an der Befestigungsstelle der Leitung in logarithmischem Maßstab und in Abhängigkeit von der Frequenz der Seilschwingungen dargestellt. Ein Dämpfer, dessen Kurve etwa den gestrichelten Verlauf α hat, ergibt zwar eine besonders starke Abschwächung der auftretenden Seilschwingungen, jedoch praktisch bei nur einer bestimmten Frequenz.

Bei den bekannten Dämpfern nach Fig. 1 verlaufen die Schwingungen bereits gedämpfter, da das schwingende Seilstück durch das Aneinanderbewegen seiner Einzeladern eine innere Reibung erzeugt und einen Teil der Schwingungsenergie verzehrt. Die Dämpfung ist aber sehr gering. Die zugehörige Resonanzkurve ist in Fig. 3 etwa durch Kurve b wiedergegeben. Sie ist gegenüber der Kurve α bereits verbreitert und wirkt demnach in einem gewissen Frequenzbereich.

Wenn man die innere Reibung des schwingenden Gebildes weiter vergrößert und dadurch die Dämpfung erhöht, so kann man die Resonanzkurve beliebig verbreitern. Andererseits werden aber die Amplituden der schwingenden Massen des Dämpfers bei größer werdender Dämpfung immer kleiner und dadurch die Rückwirkung auf die Leitung immer geringer. Macht man die Dämpfung zu groß, so wirkt die Masse des Dämpfers praktisch wie eine starr mit der Leitung verbundene Masse, d. h. nur noch als Ballast, so' daß sie eher schädlich als nützlich ist.

Die Erfindung besteht in einer Ausbildung der Dämpfer in der Weise, daß sie im gesamten Bereich der bei elektrischen Freileitungen vorkommenden Schwingungen eine Dämpfung ergeben, die in diesem gesamten Bereich ausreicht, die Schwingungen der Leitung wirksam zu beeinflussen.

Nach der Erfindung werden die Dämpfer so ausgebildet, daß das Verhältnis seines doppelten Dämpfungsexponenten ρ zur mittleren Kreisfrequenz der auftretenden Schwingungen die Größenordnung 1 hat, d. h. daß

das Verhältnis — größer als 0,1 und kleiner

als 10 ist.

Ein in dieser Weise ausgebildeter Dämpfer hat die Eigenschaft, daß er praktisch im gesamten Bereich der gegebenenfalls schädlichen Seilschwingungen eine dämpfende Wirkung ausübt und daß andererseits in diesem gesamten Bereich die dämpfende Rückwirkung auf die Freileitung groß genug ist, um den Ausschlag der Leitung in ungefährlichen Grenzen zu halten.

Der Dämpfer wirkt naturgemäß nicht an allen Aufhängestellen gleich gut, es ist vielmehr erforderlich, durch Versuche oder Rechnung eine geeignete Aufhängestelle zu ermitteln. Ein Dämpfer nach der Erfindung gibt aber die Gewähr dafür, daß er nach Ermittlung einer solchen Stelle in allen praktisch vorkommenden Fällen die erstrebte Wirkung erzielt.

In Fig. 3 ist die Erfindung an einigen Dämpfungskurven näher erläutert. Die Kurve c entspricht im wesentlichen einem

Dämpfer mit einem Verhältnis — = o,i, die Kurve d einem Dämpfer mit dem Verhältnis — = 1 und die Kurve e einem Dämpfer

ο

mit dem Verhältnis — — 10. Außerdem ist ω

noch eine weitere Kurve / angegeben, bei der das Verhältnis größer ist.

Man erkennt aus den verschiedenen Kurven, daß sich mit steigendem Wert des Ver-

hältnisses — die Resonanzkurve verbreitert ω

und dadurch der Frequenzbereich, in welchem eine Dämpfung erzeugt wird, vergrößert. Andererseits aber wird die Einwirkung des Dämpfers auf die Schwingungen der Leitung immer geringer bzw. der Ausschlag der Leitung immer größer.

Die mit d bezeichnete Kurve entspricht einem Dämpfer, der in «inem praktisch ausreichenden Frequenzbereich eine den Ausschlag der Freileitungen noch genügend verringernde Dämpfung erzeugt. In dieser Größenordnung muß demnach das Verhältnis — liegen. Die Grenzen sind durch die

Kurven c und e angegeben.

Bei einem Dämpfer, der der Kurve/ entspricht, ist der dämpfende Bereich zwar noch wesentlich größer, doch ist ein derartig großer Bereich schon an und für sich nicht erforderlich, weil sich erfahrungsgemäß die

auftretenden Schwingungen nicht über einen solch weiten Bereich erstrecken. Ferner ist die Einwirkung auf die Schwingungen der Leitung bereits so gering geworden, daß der Schwingungsdämpfer im wesentlichen nur noch als tote Masse wirkt und an der Aufhängestelle unter Umständen eine Reilektion der Schwingungen erzeugt, die der Leitung schädlich werden kann. Ein derartiger Dämpfer würde zwar die Befestigungsstellen der Leitung an den Tragketten vor Beschädigungen schützen, aber andererseits zu größeren Beschädigungen an der Aufhängestelle des Dämpfers Anlaß geben.

Dämpfer nach der Erfindung können in verschiedenartiger Weise ausgebildet sein. Es lassen sich auch die bekannten Dämpfer nach den Fig. 1 und 2 verwenden, jedoch müssen dann die Dämpfer eine größere Innenreibung haben, als es bisher der Fall war. Bei einem Dämpfer nach Fig. 2 müßte man eine zusätzliche Bremsvorrichtung anbringen. Bei einer Anordnung nach Fig. 1 müßte man bei dünnen Volldrahtleitungen an Stelle des Seil-Stückes 3 ein anderes Seilstück verwenden, das entweder einen größeren Querschnitt oder mehr Adern hat als das Seil 1. Bei stärkeren Leitungen, z. B. Hohlseilen, muß andererseits unter Umständen das Seilstück 3 einen wesentlich kleineren Querschnitt bzw. eine geringere Innenreibung haben als die Leitung 1.

Besser eignen sich zur Ausübung der Erfindung Dämpfer, wie sie beispielsweise durch die Fig. 4 und 5 wiedergegeben sind.

Bei dem Dämpfer nach Fig. 4 besteht die Federung 3 aus einem Bündel übereinanderliegender Blattfedern. Bei der Anwendung derartiger Federn ist es leichter möglich, die Federung und Dämpfung den jeweils vorliegenden Verhältnissen anzupassen. Man kann auch das Federpaket mit Klammern S und Stellschrauben 6 versehen, mit deren Hilfe man die einzelnen Federblätter mehr oder weniger stark aneinanderpressen und dadurch die Dämpfung so einstellen kann,

daß das Verhältnis — den nach der Erfindung erforderlichen Wert hat.

Fig. 5 zeigt einen Dämpfer, der aus einem Behälter 7 und einem darin schwingend gelagerten Kolben 8 besteht, der durch die Feder 3 mit dem Behälter verbunden ist. Im Behälter befindet sich ein dämpfendes Medium, z. B. Flüssigkeit oder Gas. Zweckmäßig wird die ohnehin im Behälter vorhan-•dene Luft zum Dämpfen ausgenutzt. Der Kolben ist so ausgebildet, daß er beim Schwingen der Luft den Übertritt auf die andere Kolbenseite gestattet. Derartige Dämpfer lassen sich so ausbilden, daß man die Dämpfung einstellen kann. Zu diesem Zweck ist z. B. im Behälter 7 ein Ventil 9 angebracht, das mehr oder weniger weit geöffnet wird.

Das Anbringen von Einstellvorrichtungen ist nicht unbedingt erforderlich, da man für eine Leitung, deren Schwingungsverhältnisse man durch Beobachtungen kennt, ohne weiteres einen Dämpfer ermitteln kann, dessen

Wert — dem gegebenen Verhältnis entspricht.

Die günstigste Aufhängestelle kann z. B. dadurch ermittelt werden, daß man die Werte eines der Erfindung entsprechenden Dämpfers in die durch die Patentschrift 549 276 wiedergegebenen Bedingungen einsetzt. Die Erreichung dieser Bedingungen wird demnach durch die Anwendung von Dämpfern nach der Erfindung vereinfacht.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zum Dämpfen der mechanischen Schwingungen von Freileitungen mit Hilfe von an der Leitung aufgehängten schwingungsfähigen Gebilden, dadurch

   gekennzeichnet, 'daß das Verhältnis (—1 des doppelten Dämpfungsexponenten (ρ) eines Schwingungsdämpfers zur Kreisfrequenz (ω) im ganzen sich über voneinander verschiedene Frequenzen, deren höchste ein Mehrfaches der niedrigsten beträgt, erstreckenden Frequenzbereich der zu dämpfenden Schwingungen die Größenordnung 1 hat.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen