O que é vibração e dança dos fios, do que esses fenômenos dependem
Definição
A vibração dos fios é denominada oscilações periódicas de um fio ou cabo no intervalo entre os suportes das linhas de energia. As oscilações ocorrem com uma frequência de 3 a 150 Hz em um plano vertical sob a influência do fluxo de ar laminar. Como resultado, ondas estacionárias são formadas, cuja dupla amplitude pode ser maior que o diâmetro do fio ou cabo, mas, ao mesmo tempo, não excede 0,005 de comprimento de onda.
As oscilações periódicas estáveis são chamadas de dança, com uma amplitude maior que o caso anterior e uma frequência mais baixa - de 0,2 a 2 Hz. Assim, ondas estacionárias são formadas com uma amplitude de 0,3 a 5 metros e, em alguns casos, mais.
O fenômeno é observado nas linhas de energia, nos fios da rede de contatos e nos cabos de proteção contra raios. O conceito de “auto-oscilação” também é aplicado à rede de contatos, embora, em essência, seja o mesmo. Outro nome é vibração eólica.
Portanto, a principal diferença entre vibração e dança é a frequência. A vibração é quase imperceptível aos olhos devido à alta frequência, menor amplitude e número de meias-ondas, e a dança é uma forte vibração com maior comprimento de onda e amplitude.
Causas
A vibração dos fios e cabos das linhas aéreas ocorre com um fluxo de ar laminar (com uma velocidade do vento de 0,5-7 m / s, a uma velocidade maior, o fluxo se torna turbulento), cuja direção é perpendicular ou em ângulo para eles.
Em seguida, os fluxos de ar fluem em torno da superfície cilíndrica do fio e ocorre um fluxo circular, enquanto na parte superior (ponto A da figura abaixo) a velocidade desse fluxo é maior que na inferior (ponto B). Isso ocorre devido a interrupções dos vórtices de ar dos lados superior e inferior, resultando em um desequilíbrio de pressão.
Portanto, não apenas surge o componente horizontal, mas também o componente vertical da pressão do ar (vento). Se a frequência da formação de vórtice coincidir com a frequência de (uma das) vibrações naturais do fio, suas vibrações no plano vertical começarão.
Adequadas são chamadas vibrações que ocorrem no sistema na ausência de influências externas variáveis, como resultado do desvio inicial. Como acontece com uma corda de violão.
Em certos pontos, surgirão antinodos de ondas, neles a amplitude será máxima. Os pontos que permanecerão imóveis são chamados de nós. Neles, os movimentos angulares do fio ocorrerão, em linguagem simples - eles dobrarão e girarão. As ondas estacionárias ocorrem quando o comprimento de onda é igual ou múltiplo da distância entre os suportes (comprimento do vão).
A frequência de vibração é diretamente proporcional à velocidade do vento e pode ser calculada pela fórmula:
f = (0,185 V) / d,
onde f é a frequência de oscilação, V é a velocidade do vento, d é o diâmetro, 0,185 é a característica do número de Strouhal neste caso.
A fórmula também mostra que quanto mais fino o fio, mais ele vibra. Nesse caso, velocidades do vento de 0,6-0,8 m / s são especialmente perigosas, pois a uma velocidade do vento superior a 5-8 m / s, as amplitudes são pequenas e não perigosas. Como regra, o fenômeno ocorre em voos com mais de 120 metros, com o aumento da distância, apenas se intensificando. Isso é especialmente importante quando o comprimento da travessia da OHL é superior a 500m, por exemplo, através de rios e reservatórios.
A diferença entre dança e vibração em primeiro lugar é a amplitude - é maior e pode chegar a 12 a 14 metros, além de um comprimento de onda mais longo. A natureza e a trajetória da dança seguem a forma de uma elipse alongada, com o eixo desviado 10-20 graus da linha vertical.
Com o gelo (formação de gelo e formação de gelo da linha), o diâmetro do fio aumenta com base na fórmula acima - a frequência de vibração diminui e o comprimento de onda das vibrações aumenta.
O gelo não aparece uniformemente, mas do lado de sotavento. Como resultado, os fios e cabos tornam-se não cilíndricos, mas de forma irregular. Com esta forma, durante o vento, há uma força de elevação, na figura abaixo Vy.
Ela causa dança. À esquerda, as ondas dançantes no vão entre os suportes, e à direita, o cabo de gelo e a corrente de ar que o envolve.
A dança ocorre a uma velocidade do vento mais alta que a vibração, ou seja, 5-20 m / s, em um ângulo de 30 a 70 graus. As oscilações ocorrem com menor frequência e maior amplitude.
Você pode ver as diferenças externas entre os fenômenos desses dois fenômenos comparando os dois vídeos a seguir:
perigo
Vamos ver o que é dança e vibração perigosas na linha de alta tensão. A dança é perigosa porque os fios não oscilam de forma síncrona e a amplitude pode atingir uma magnitude que pode haver sobreposição com o cabo de proteção contra raios, ou entre si. Por causa disso, ocorrem descargas elétricas, com todas as conseqüências resultantes. Para evitar chicotadas, em alguns casos, espaçadores isolantes são instalados entre as partes condutoras das linhas.
A vibração, por sua vez, tem um efeito destrutivo sobre os condutores, e também são possíveis quebras de linha nas articulações e grampos ou saídas dos grampos.
Métodos de luta
Como o perigo de vibração e dança reside na falha de linhas aéreas, quebras e curtos-circuitos, consideraremos o principal método de proteção contra ela.
A instalação de amortecedores de vibração é o principal método de eliminação dos fenômenos considerados. Eles vêm em vários tipos. Uma característica comum é que eles são feitos na forma de uma haste com chumbadas nas extremidades, que é suspensa pela parte do meio em cabos e fios. O tipo de amortecedor de vibrações é selecionado de acordo com a amplitude e diâmetro do condutor, conforme tabela 2.5.9. PUE, página 2.5.85 (Capítulo 2.5 PUE).
Para determinar as condições climáticas e calcular a carga de tensões mecânicas durante as vibrações, eles também usam as informações estabelecidas nas cláusulas PUE 2.5.38-2.5.74, que mostram a pressão do vento, a espessura da parede de gelo, a duração média anual de tempestades e outros dados. Se você quiser saber mais, pode se familiarizar com o RD 34.20.182-90 “Diretrizes metodológicas para proteção típica contra vibrações e vibrações de fios e cabos de proteção contra raios de linhas aéreas de transmissão de energia com tensão de 35-750 kV”.
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