Por que pesos em cabos entre postes?

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Ontem vi o que pareciam pesos pendurados em um cabo entre postes. Isso foi no nordeste do Arizona, na Rota 60, entre Show Low e Springerville. Aqui está uma foto de um período inteiro:

As bolhas brancas são os pesos. Aqui está um close de um único peso:

Eles parecem ser apenas blocos de concreto sem painel ou qualquer outra maneira aparente de dissipar energia. Esses pesos parecem estar em 1/4 e 3/4 de cada extensão, que seriam os nós da primeira onda estacionária harmônica. Eles adicionariam inércia e afetariam a frequência, mas esse é realmente o seu propósito? Eu posso adivinhar algumas possibilidades, mas eu gostaria de ouvir o que essas coisas são para alguém que realmente conhece.

Por ser um cabo único, deve ser para comunicações, não para energia, mas acho que isso não importa.

Adicionado

Desculpe, eu adicionei esta nota anteriormente, mas aparentemente de alguma forma anulou o editor para que não fosse postada.

Para responder à pergunta do PlasmaHH, sim, elas estavam presentes em quase todos os períodos. A parte inferior do cabo era bastante alta e um pouco mais baixa não parecia ter sido um problema. Os arbustos que você vê na primeira foto estão bem na frente do cabo. Há muita folga abaixo do cabo real. Mesmo se houvesse um arbusto alto lá, ainda haveria muita folga.

Olin Lathrop
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Talvez isso impeça as linhas de soprar tanto no vento?
Brendan Simpson
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Eu posso garantir que eles são usados ​​para evitar vibrações e galopagem de cabos causados ​​pelo vento que pode atrapalhar a conexão. Receio não ter realmente nenhum detalhe neste momento.
DerStrom8
São aqueles em todos os cabos, ou apenas uma seção? O bloco de concreto não parece ter várias décadas, então, para amortecer, eu esperaria algo mais moderno. Um palpite muito buscado seria elevar o ponto mais baixo do cabo, por isso provavelmente seria aplicada somente quando necessário
PlasmaHH
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A frequência ressonante é inversamente proporcional à massa, portanto, talvez se pretenda atenuar ondas estacionárias entre os suportes. ω
Spehro Pefhany
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Eles podem ser usados ​​apenas para pesar a linha e reduzir a maioria das oscilações criadas dentro de uma certa faixa de velocidade do vento. Mas, novamente, dada a aparente área de superfície dos blocos de concreto, é difícil imaginar que eles não teriam algum tipo de pêndulo afetado pelo vento - mas essa oscilação pode não ser tão estressante nas linhas quanto o vento comum oscilações induzidas ... Se eles instalaram muitos deles, alguém provavelmente o modelou e testou para garantir uma implementação sábia.
precisa saber é

Respostas:

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Existem vários modos de vibração nos condutores entre os pólos. Dispositivos diferentes amortecem vibrações diferentes. Esses pesos destinam-se a amortecer principalmente a vibração torcional.

A vibração torcional está mais intimamente ligada à oscilação de baixa amplitude e alta amplitude - galope do condutor - versus o flutter de baixa amplitude e alta frequência, que é mais comumente domado com amortecedores de massa sintonizados.

Esses pesos, em outras palavras, são mais eficazes para as vibrações de baixa frequência ligadas particularmente à vibração de torção esperada nesse local específico do que os amortecedores stockbridge. Os amortecedores Stockbridge são mais úteis para vibrações de alta frequência (vibração, 10Hz ou mais).

Como tal, espero que estes sejam detuners de pêndulo:

Condutor com peso anexado

Detuners de pêndulo.

Esses dispositivos anti-galopantes são baseados no fato de que o movimento de torção do feixe interage dinamicamente com o movimento vertical. A energia eólica é injetada no movimento vertical através do movimento de torção. O controle da torção pode controlar o movimento vertical. Isso ocorre apenas quando o movimento de torção está próximo da frequência do movimento vertical, que é válido para as linhas dos condutores. Para evitar a coalescência de frequências entre torção e movimento vertical, que está na base da instabilidade, é necessário separar as frequências uma da outra (a chamada desafinação). Portanto, o princípio da desafinação é evitar essa coalescência de frequência devido ao aumento da rigidez à torção.

Assim, enquanto a técnica de despachamento se baseia na mudança da forma do gelo de uma forma potencialmente instável para uma estável, a desafinação aceita a forma do gelo, mas modifica a dinâmica do condutor, a fim de evitar a potencial instabilidade aerodinâmica.

Alguns dos testes realizados com o pêndulo desafinado em condutores de feixe deram resultados satisfatórios. Seus impactos negativos nas linhas são muito pequenos: alguns testes mostraram que a massa dos pêndulos pode levar a altos valores de tensão de flexão dinâmica do condutor nos grampos de fixação por vibração eólica. Um design apropriado (peso, comprimento do braço, localização) é imperativo.

( fonte , ênfase adicionada)

Existem dispositivos mais novos que controlam melhor a vibração torcional , cada um com vantagens distintas (geralmente menos peso), mas também são mais caros e exigem novos trabalhos de engenharia para determinar os parâmetros corretos, para que você ainda veja muitos pesos simples , como aqueles que você imaginou.

Adam Davis
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Adam Davis estava certo. Coisas fascinantes; comece aqui tdee.ulg.ac.be/doc-25.html e leia para obter mais informações. Você precisa incrementar o número da página no endereço de cada vez.
Eu já vi isso na Califórnia também, e sempre me disseram que eles deveriam amortecer a vibração no cabo.
Doktor J
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Eu acho que são assuntos inacabados. Eu vou chegar lá em baixo.

Quando você tem um cabo de comunicação delicado, de polo a polo, ele precisa ser apoiado em vários locais a partir de um fio de aço "estrutural". O fio de aço é suspenso entre os pólos e é necessário porque o próprio peso do cabo de comunicação inevitavelmente fará com que ele se estique e falhe. Os engenheiros de instalação envolvidos na fiação desses cabos usam coisas assim para suportar cabos de comunicação delicados: -

insira a descrição da imagem aqui

Agora considere o cenário em que é esperado adicionar mais cabos em uma data posterior como esta, talvez: -

insira a descrição da imagem aqui

Os pesos de concreto devem ser retirados (ou reduzidos) durante o processo de adição de mais cabos, para que o cabo de aço de suporte (às vezes chamado de fio mensageiro) permaneça sob o mesmo estresse, ou seja, não se alonga devido ao peso extra de novos cabos. Se alongasse, poderia esticar o cabo de comunicação original (se estivesse fixado com força no fio do mensageiro) ou reduzir o suporte ao delicado cabo de comunicação e danificá-lo.

Andy aka
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Votei positivamente porque parece o mais razoável, mas agora não tenho certeza. Você começa com "Eu acho" e sua resposta é diferente das outras respostas. Você tem algo a apontar?
pipe
@ Pipe, bem, as imagens são uma espécie de referência: nós acreditamos que essas imagens são evidentes…
Marcus Müller
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Eu pesquisei quando vi a pergunta que me levou a acreditar que essa é uma razão provável, mas, dado que você pode encontrar fotos de ovelhas penduradas mortas em cabos aéreos, entrar na mentalidade de uma pessoa aleatória pendurando blocos de concreto em um fio é uma ordem alta.
Andy aka
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Eu realmente não compro esta resposta. Se os pesos, a fiação e os cabos fossem todos instalados ao mesmo tempo na ordem: cabo -> pesos -> fiação, não haveria razão para deixar os pesos ligados. Se eles fossem instalados na única outra ordem relevante: cabo -> fiação -> pesos, os pesos esticariam a fiação. Essa resposta realmente precisa de citações ou, pelo menos, da verificação de um engenheiro que as instalou. O amortecimento de vento / harmônica faz muito mais sentido e é a única explicação que você encontra ao pesquisá-las na internet.
Jason C
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Essa é uma hipótese muito interessante que ninguém mais considerou, +1. No entanto, estou aceitando a resposta de que eles são desintegradores de pêndulos, pois acho que isso é mais definitivo com exemplos de dispositivos muito semelhantes, conhecidos por serem usados ​​para esse fim. Também me lembro de dirigir a mesma estrada, talvez 10 anos antes, e me perguntando sobre os pesos também. Eles estão lá há um tempo. Desta vez, parei para tirar fotos para poder perguntar aqui. Se alguém aqui é de Show Low e Springerville, eles podem ver por si mesmos, talvez nos dê uma história.
amigos estão dizendo sobre
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Tenho certeza de que eles servem a um propósito mecânico específico, que hoje em dia geralmente é resolvido com amortecedores Stockbridge :

Eles absorvem a energia das oscilações mecânicas na linha.

Marcus Müller
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Espero que você esteja certo, pois eles têm algo a ver com evitar certas oscilações mecânicas, mas não vejo como um bloco de concreto idiota absorve energia. Se um traço ou amortecedor estivesse entre o bloco e a linha, mas parece que não há nada na ligação que dissipe a energia mecânica. É por isso que estou perguntando. Eu estava esperando algo dissipativo, mas não parece haver nada disso.
Olin Lathrop
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Meu entendimento é que simplesmente adicionando peso, você mudar a inércia do sistema, tornando mais difícil para excitar sob condições de vento normais
Marcus Müller
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... Além disso, não é a força lateral constante do vento que causa problemas, mas o efeito de "vibração", como no colapso da ponte de Tacoma Narrows. Um par de pesos relativamente pesados, que impedem que o cabo se agite livremente ao vento, mata o problema em sua origem.
alephzero
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Ao proteger os cabos dos ventos, a última coisa que você deseja é adicionar mais superfície exposta ao vento e criar um pêndulo em potencial com um bloco de concreto.
Dmitry Grigoryev
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@DmitryGrigoryev, a menos que as forças mecânicas que você teme sejam de alta frequência e não de baixa frequência.
Marcus Müller
9

Eles são amortecedores. Eles estão lá para impedir que a linha suba e desça tanto durante ventos fortes. Essas oscilações podem colocar mais força de puxão na linha do que a linha pode suportar. Colocar pesos na linha aumenta levemente a força de puxar a linha, mas impede que essa força se torne muito grande.

insira a descrição da imagem aqui

Chris
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2
Para sua informação, os amortecedores são coisas que mantêm os vasos de plantas úmidos. E por que você presumiria que o meio da linha permanece estacionário durante as oscilações? Isso certamente não é verdade.
Dmitry Grigoryev
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@DmitryGrigoryev Não, o amortecedor pode significar muitas coisas. Um amortecedor no modo como o uso está se referindo a algo que amortece as vibrações. Sim, um amortecedor também é algo que pode ser usado para manter os vasos de plantas úmidos, mas não é assim que eu o uso aqui. E não estou assumindo que esse ponto no meio permaneça parado. Não sei ao certo como você conseguiu isso no desenho, além de ler demais nele. Eu sei que ele se move ...
Chris
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Eu acho que você quer dizer amortecedor, não amortecedor.
markrages
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Parece que damper(um dispositivo que amortece , que significa tornar (algo) menos forte ou ativo ) e dampener(forma substantiva de amortecimento, para verificar ou diminuir a atividade ou o vigor de ) estão ambos certos, embora o "amortecedor de vibração" seja historicamente um pouco mais popular na pesquisa de ngrams . Nada demais.
Jeff Bowman
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Acho que todos sabemos o que Chris está descrevendo, porque temos cérebro, e não importa se há um "ne" extra lá. Basta chamá-los de amortecedores e seguir em frente.
Jason C
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Eu acredito que ele tem um efeito balanceador harmônico estático em ondas estacionárias fundamentais.

Essa pode ser uma solução econômica para cabos únicos feitos de cobre que são propensos a fadiga por vibração, pois o cabo de aço reduz a tensão axial no cabo coaxial.

Esse método parece oferecer mais flacidez e não é usado nas linhas de fase CA, pois a oscilação pode criar problemas de hiato e é apenas um curativo para quedas de fase monofásica de longo período nas áreas rurais.

Eu nunca esperaria que esse método fosse usado pela Quebec Hydro com riscos de carga de gelo compostos por soluções ponderadas como essa com linhas de 3 fases, mas ok para usuários rurais do Arizona que esperam TV a cabo e Internet.

De trabalhar na indústria de telecomunicações / cabo e falta de isoladores de alta tensão. Eu esperaria que isso fosse um cabo coaxial de aproximadamente 3/4 "de cobre sólido com núcleo de espuma . Um estojo de alum" Hibachi "deve estar embutido a cada poucos quilômetros, para aumentar e equalizar os sinais de vídeo e os links de modem de Internet de duas vias. Baixa tensão A CA seria incluída para alimentar os repetidores em linha.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Nem todo o Arizona é deserto quente. A área da imagem fica a cerca de 7000 pés de altitude e pode receber neve e gelo no inverno.
Olin Lathrop
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Sim, mas é um clima seco, diferentemente dos invernos do Quebec lowestrates.ca/sites/default/files/eastcoaststorm.jpg Mesmo aqui em Toronto, 10% de certas árvores caem em áreas com acúmulo de gelo.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Metade do deslocamento com o dobro da frequência parece aproximadamente a mesma quantidade de fadiga para mim. Superfície extra e peso extra apenas aumentam ainda mais.
Dmitry Grigoryev
Talvez precise de um modelo melhor, como uma linha de transmissão elétrica com tocos de impedância ponderada para atenuar as ondas estacionárias das reflexões dos pólos com uma linha com perdas.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Como evidência anedótica de invernos rigorosos nessa área, o estádio de futebol da escola local é uma cúpula fechada.
Michael Richardson
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Você está certo, eles são para alterar a frequência auto-ressonante. Eu posso ver esse tipo de suprimir as ondas estacionárias também no meu país em regiões com vento forte. Na verdade, o vento vem em rajadas, não é um vento constante. Os amortecedores stockbridge também são montados, mas acho que eles não podem evitar a ressonância.

Marko Buršič
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Evidentemente, alterar a frequência ressonante ajuda apenas os ventos que sopram com frequência constante, o que é muito educado.
Dmitry Grigoryev
Eles sopram turbolentamente, adicionando um peso, a nova frequência de ressonância fica muito abaixo da frequência de excitação do vento induzida. O vento que vem das montanhas nunca tem uma frequência baixa constante.
Marko Buršič 23/08
Sua resposta se beneficiaria muito com os cálculos do peso necessário.
Dmitry Grigoryev
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Eu acho que esses pesos devem desativar o 1º harmônico e ativar a oscilação do terceiro harmônico. O cabo tem mais atenuação do 3º que do 1º harmônico ou a excitação pelo vento é menor para o 3º harmônico.

As distâncias entre pólos e blocos parecem diferentes; isso pode impedir oscilações estáveis ​​impostas pelo vento até que o cabo de aço se quebre.

Uwe
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A localização da colina mostrada nas fotografias sugere que "buffeting" pode ser o problema, causado por vórtices lançados no lado esquerdo da colina. Buffeting tem um efeito como galope - oscilação de comprimento de onda longo.

O galope, causado pela interação de vórtices com a rotação do cabo, pode ser controlado pelo controle da rotação do feixe de cabos. Os buffets não podem ser controlados dessa maneira, porque os vórtices são lançados da colina, não do cabo.

A solução normal para buffeting é não colocar cabos em vórtices do lado esquerdo. É apenas a fotografia que sugere que isso pode ser um problema aqui: os mesmos amortecedores estáticos são colocados em locais distantes das colinas?

david
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Esses amortecedores estavam em todas as extensões deste cabo, que se estendiam por quilômetros, às vezes subindo e descendo colinas.
Olin Lathrop