Che cos'è la vibrazione e la danza dei fili, da cosa dipendono questi fenomeni
definizione
Le vibrazioni dei fili sono chiamate oscillazioni periodiche di un filo o cavo nell'intervallo tra i supporti delle linee elettriche. Le oscillazioni si verificano con una frequenza da 3 a 150 Hz su un piano verticale sotto l'influenza del flusso d'aria laminare. Di conseguenza, si formano onde stazionarie, la cui doppia ampiezza può essere maggiore del diametro del filo o del cavo, ma allo stesso tempo non supera 0,005 di lunghezza d'onda.
Le oscillazioni periodiche stabili sono chiamate danza, con un'ampiezza maggiore rispetto al caso precedente e una frequenza inferiore - da 0,2 a 2 Hz. Pertanto, le onde stazionarie si formano con un'ampiezza da 0,3 a 5 metri, e in alcuni casi di più.
Il fenomeno si osserva su linee elettriche, fili della rete di contatti e cavi antifulmine. Il concetto di "auto-oscillazione" viene applicato anche alla rete di contatti, sebbene in sostanza sia la stessa cosa. Un altro nome è vibrazione eoliana.
Quindi la differenza principale tra vibrazione e danza è la frequenza. La vibrazione è appena percettibile all'occhio a causa dell'alta frequenza, dell'ampiezza inferiore e del numero di mezze onde e la danza è una vibrazione forte con una lunghezza d'onda e un'ampiezza più lunghe.
cause di
La vibrazione di fili e cavi delle linee elettriche aeree si verifica con un flusso d'aria laminare (con una velocità del vento di 0,5-7 m / s, a una velocità maggiore il flusso diventa turbolento), la cui direzione è perpendicolare o ad angolo rispetto a loro.
Quindi i flussi d'aria circolano intorno alla superficie cilindrica del filo e si verifica un flusso circolare, mentre nella sua parte superiore (punto A nella figura sotto) la velocità di questo flusso è maggiore rispetto a quella inferiore (punto B). Ciò si verifica a causa di interruzioni dei vortici d'aria dai lati superiore e inferiore, a seguito dei quali appare uno squilibrio della pressione.
Quindi, non solo sorge la componente orizzontale, ma anche verticale della pressione dei flussi d'aria (vento). Se la frequenza di formazione del vortice coincide con la frequenza di (una) delle vibrazioni naturali del filo, allora inizieranno le sue vibrazioni sul piano verticale.
Le vere e proprie sono chiamate vibrazioni che si verificano nel sistema in assenza di influenze esterne variabili, a seguito della deviazione iniziale. Come succede con una corda di chitarra.
In alcuni punti sorgeranno antinodi delle onde, in essi l'ampiezza sarà massima. Quei punti che rimarranno immobili sono chiamati nodi. In essi si verificheranno movimenti angolari del filo, in un linguaggio semplice: si piegherà e ruoterà. Le onde stazionarie si verificano quando la lunghezza d'onda è uguale o multipla della distanza tra i supporti (lunghezza della campata).
La frequenza di vibrazione è direttamente proporzionale alla velocità del vento e può essere calcolata con la formula:
f = (0,185 V) / d,
dove f è la frequenza di oscillazione, V è la velocità del vento, d è il diametro, 0,185 è la caratteristica del numero di Strouhal in questo caso.
La formula mostra anche che più sottile è il filo, più vibra. In questo caso, le velocità del vento di 0,6-0,8 m / s sono particolarmente pericolose, poiché ad una velocità del vento superiore a 5-8 m / s, le ampiezze sono piccole e non pericolose. Di norma, il fenomeno si verifica in voli più lunghi di 120 metri, con l'aumentare della distanza si intensifica solo. Ciò è particolarmente importante quando la lunghezza della traversata dell'OHL è superiore a 500 m, ad esempio attraverso fiumi e bacini.
La differenza tra danza e vibrazione è in primo luogo l'ampiezza: è più grande e può raggiungere i 12-14 metri, nonché una lunghezza d'onda più lunga. La natura e la traiettoria della danza seguono la forma di un'ellisse allungata, con l'asse deviato di 10-20 gradi dalla linea verticale.
Con il ghiaccio (glassa e glassa della linea), il diametro del filo aumenta in base alla formula sopra: la frequenza di vibrazione diminuisce e la lunghezza d'onda delle vibrazioni aumenta.
Il ghiaccio non appare uniformemente, ma sul lato sottovento. Di conseguenza, i fili e i cavi diventano non cilindrici, ma di forma irregolare. Con questa forma, durante il vento c'è una forza di sollevamento, nella figura sotto Vy.
Lei fa ballare. A sinistra ci sono le onde danzanti nell'intervallo tra i supporti e a destra il cavo ghiacciato e il flusso d'aria che lo avvolge.
La danza si verifica a una velocità del vento maggiore delle vibrazioni, vale a dire 5-20 m / s, ad un angolo rispetto alla linea di 30-70 gradi. Le oscillazioni si verificano con una frequenza inferiore e un'ampiezza maggiore.
Puoi vedere le differenze esterne tra i fenomeni di questi due fenomeni confrontando i due video seguenti:
pericolo
Vediamo cosa sono le danze e le vibrazioni pericolose sulla linea ad alta tensione. La danza è pericolosa in quanto i fili non oscillano in modo sincrono e l'ampiezza può raggiungere una tale ampiezza che possono verificarsi sovrapposizioni con un cavo antifulmine o tra di loro. A causa di ciò, si verificano scariche elettriche, con tutte le conseguenze che ne conseguono. Per evitare la frusta, in alcuni casi sono installati distanziatori isolanti tra le parti conduttive delle linee.
La vibrazione, a sua volta, ha un effetto distruttivo sui conduttori e sono possibili anche interruzioni di linea in corrispondenza di giunti e morsetti o uscite dai morsetti.
Metodi di lotta
Poiché il pericolo di vibrazioni e danze risiede nel fallimento di linee aeree, interruzioni e cortocircuiti, considereremo il principale metodo di protezione contro di esso.
L'installazione di smorzatori di vibrazioni è il metodo principale per eliminare i fenomeni considerati. Vengono in vari tipi. Una caratteristica comune è che sono realizzati sotto forma di un'asta con platine alle estremità, che è sospesa dalla parte centrale su cavi e fili. Il tipo di smorzatore di vibrazioni è selezionato in base allo span e al diametro del conduttore, secondo la tabella 2.5.9. PUE, p. 2.5.85 (Capitolo 2.5 PUE).
Per determinare le condizioni climatiche e calcolare il carico di sollecitazioni meccaniche durante le vibrazioni, usano anche le informazioni di cui alle clausole PUE 2.5.38-2.5.74, che mostrano la pressione del vento, lo spessore della parete di ghiaccio, la durata media annua dei temporali e altri dati. Se vuoi saperne di più, puoi conoscere RD 34.20.182-90 "Linee guida metodologiche per la protezione tipica contro le vibrazioni e le vibrazioni dei fili e dei cavi di protezione contro i fulmini delle linee di trasmissione di energia aerea con una tensione di 35-750 kV".
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