¿Por qué pesos en cables entre postes de servicios públicos?

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Ayer vi lo que parecen pesas colgando de un cable entre postes de servicios públicos. Esto fue en el noreste de Arizona en la ruta 60 entre Show Low y Springerville. Aquí hay una imagen de un lapso completo:

Las manchas blancas son las pesas. Aquí hay un primer plano de un solo peso:

Parecen ser solo bloques de hormigón sin tablero ni ninguna otra forma aparente de disipar el poder. Estos pesos parecen estar a 1/4 y 3/4 de cada tramo, que serían los nodos de la primera onda estacionaria armónica. Agregarían inercia y afectarían la frecuencia, pero ¿ese es realmente su propósito? Puedo adivinar algunas posibilidades, pero me gustaría saber para qué sirven estas cosas de alguien que realmente sabe.

Debido a que es un solo cable, debe ser para comunicaciones, no para alimentación, pero supongo que eso no importa.

Adicional

Lo siento, agregué esta nota antes, pero aparentemente de alguna manera aborté el editor para que no se publicara.

Para responder la pregunta de PlasmaHH, sí, estos estaban en casi todos los períodos. La parte inferior del cable era bastante alta, y un poco más bajo no parecía que hubiera sido un problema. Los arbustos que ves en la primera imagen están bien delante del cable. Hay mucho espacio libre debajo del cable real. Incluso si hubiera un arbusto alto allí, todavía habría mucho espacio libre.

Olin Lathrop
fuente
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¿Quizás evita que las líneas soplen tanto en el viento?
Brendan Simpson
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Casi puedo garantizar que se usan para evitar las vibraciones y el "galope" del cable causado por el viento que podría interrumpir la conexión. Sin embargo, me temo que realmente no tengo ningún detalle en este momento.
DerStrom8
¿Están en cada cable o solo en una sección? El bloque de concreto no parece tener varias décadas de antigüedad, por lo que para amortiguarlo hubiera esperado algo más moderno. Una suposición descabellada sería elevar el punto más bajo del cable, por lo que probablemente solo se aplicaría cuando sea necesario
PlasmaHH
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ω
1
Solo se pueden usar para pesar la línea para reducir la mayoría de las oscilaciones que se crean dentro de un cierto rango de velocidad del viento. Pero, una vez más, dada la superficie aparente de los bloques de concreto, es difícil imaginar que no tendrían algún tipo de efecto pendular en el viento, pero entonces esa oscilación puede no ser tan estresante en las líneas como el viento ordinario oscilaciones inducidas ... Si han instalado muchas de ellas, probablemente alguien la modeló y probó para garantizar que sea una implementación inteligente.
zeffur

Respuestas:

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Hay varios modos de vibración en los conductores entre los polos. Diferentes dispositivos amortiguan diferentes vibraciones. Estos pesos están destinados principalmente a amortiguar la vibración torsional.

La vibración torsional está más estrechamente relacionada con la oscilación de alta frecuencia y baja amplitud ( galope del conductor ) en comparación con el aleteo de baja amplitud y alta frecuencia, que suele controlarse con amortiguadores de masa sintonizados.

En otras palabras, estos pesos son más efectivos para las vibraciones de baja frecuencia vinculadas particularmente a la vibración torsional esperada en esta ubicación específica que los amortiguadores stockbridge. Los amortiguadores Stockbridge son más útiles para las vibraciones de alta frecuencia (aleteo, 10 Hz más o menos).

Como tal, espero que estos sean desafinadores de péndulo:

Conductor con peso adjunto

Destonadores de péndulo.

Estos dispositivos antigalopes se basan en el hecho de que el movimiento torsional del haz interactúa dinámicamente con el movimiento vertical. La energía eólica se inyecta en el movimiento vertical a través del movimiento torsional. El control de la torsión puede controlar el movimiento vertical. Esto ocurre solo cuando el movimiento de torsión está cerca de la frecuencia del movimiento vertical, que es válido para líneas de conductores de haz. Para evitar la coalescencia de frecuencia entre la torsión y el movimiento vertical, que es la base de la inestabilidad, es necesario separar las frecuencias una de la otra (lo que se conoce como desafinación). Entonces, el principio de desafinación es evitar tal coalescencia de frecuencia debido al aumento de la rigidez torsional.

Por lo tanto, mientras que la técnica de desesperación se basa en cambiar la forma del hielo de una forma potencialmente inestable a una estable, la desintonización acepta la forma del hielo pero modifica la dinámica del conductor para evitar la inestabilidad aerodinámica potencial.

Algunas de las pruebas realizadas con el péndulo de desafinación en conductores de haz dieron resultados satisfactorios. Sus impactos negativos en las líneas son bastante pequeños: algunas pruebas mostraron que la masa de los péndulos puede conducir a altos valores de tensión de flexión dinámica del conductor en las pinzas de fijación de la vibración eólica. Es imperativo un diseño apropiado (peso, longitud del brazo, ubicación).

( fuente , énfasis agregado)

Hay dispositivos más nuevos que controlan mejor la vibración torsional , cada uno con ventajas distintas (generalmente menos peso) pero también son más caros y requieren un nuevo trabajo de ingeniería para determinar los parámetros correctos, por lo que aún verá muchos pesos simples como los que has imaginado.

Adam Davis
fuente
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Adam Davis tenía razón. Cosas fascinantes; Comience aquí tdee.ulg.ac.be/doc-25.html y lea para obtener más información. Debe incrementar el número de página en la dirección cada vez.
También los he visto en California, y siempre me habían dicho que debían amortiguar las vibraciones en el cable.
Doktor J
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Creo que son asuntos pendientes. Llegaré a eso más abajo.

Cuando tiene un cable de comunicaciones de polo a polo delicado, debe ser soportado en varios lugares desde un cable de acero "estructural". El cable de acero está suspendido entre los polos y es necesario porque el propio peso del cable de comunicaciones inevitablemente hará que se estire y falle. Los ingenieros de instalación involucrados en el cableado de estos cables usan cosas como esta para soportar cables de comunicaciones delicados:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ahora considere el escenario en el que se espera agregar más cables en una fecha posterior como esta, tal vez:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los pesos de concreto deben retirarse (o hacerse más pequeños) durante el proceso de agregar más cables para que el cable de acero de soporte (a veces llamado cable de mensajería) permanezca bajo el mismo esfuerzo, es decir, no se alargue debido al peso adicional de cables nuevos. Si se alargaba, podría estirar el cable de comunicación original (si estaba fijado firmemente al cable de mensajería) o reducir el soporte al delicado cable de comunicación y dañarlo.

Andy alias
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Voté esto porque suena como el más razonable, pero ahora no estoy seguro. Comienzas con "Creo", y tu respuesta es diferente de las otras respuestas. ¿Tienes algo que señalar?
tubería
@pipe bueno, las imágenes son una especie de referencia: Sostenemos que estas imágenes son evidentes ...
Marcus Müller
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Investigué cuando vi la pregunta que me llevó a creer que esta es una razón probable, pero, dado que puedes encontrar imágenes de ovejas colgando muertas de cables aéreos, entrar en la mentalidad de una persona al azar que cuelga bloques de concreto de un cable es un exigencia exagerada.
Andy aka
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Realmente no compro esta respuesta. Si los pesos, el cableado y los cables se instalaron al mismo tiempo en el orden: cable -> pesos -> cableado, entonces no habría razón para dejar los pesos encendidos. Si se instalaron en el único otro orden relevante: cable -> cableado -> pesos, entonces los pesos estirarían el cableado. Esta respuesta realmente necesita citas o al menos la verificación de un ingeniero que las haya instalado. La amortiguación del viento / armónica tiene mucho más sentido y es la única explicación que encuentras cuando investigas esto en Internet.
Jason C el
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Esta es una hipótesis muy interesante que nadie más consideró, +1. Sin embargo, acepto la respuesta de que son desafinadores de péndulo, ya que creo que es más definitivo con ejemplos de dispositivos muy similares que se sabe que se usan para ese propósito. También recuerdo conducir el mismo camino quizás 10 años antes y preguntarme sobre los pesos también. Han estado allí por un tiempo. Esta vez me detuve para tomar fotos para poder preguntar aquí. Si alguien de aquí es de Show Low y Springerville, puede comprobarlo por sí mismo, tal vez nos cuente un historial.
Olin Lathrop
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Estoy bastante seguro de que cumplen un propósito mecánico específico, que hoy en día generalmente se resuelve con amortiguadores Stockbridge :

Absorben la energía de las oscilaciones mecánicas en la línea.

Marcus Müller
fuente
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Espero que tenga razón en que tienen algo que ver con evitar ciertas oscilaciones mecánicas, pero no veo cómo un bloque de hormigón tonto absorbe energía. Si hubiera un tablero o amortiguador entre el bloque y la línea, lo haría, pero parece que no hay nada en el enlace que disipe la energía mecánica. Por eso estoy preguntando. Esperaba algo disipativo, pero no parece haber nada de eso.
Olin Lathrop
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Mi entendimiento es que simplemente agregando peso, cambia la inercia del sistema, haciendo más difícil para excitar en condiciones normales de viento
Marcus Müller
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... Además, no es la fuerza lateral constante del viento lo que causa problemas, sino el efecto de "aleteo", como ocurre con el colapso del puente Tacoma Narrows. Un par de pesos relativamente pesados, que impiden que el cable se agite libremente en el viento, mata el problema en su origen.
alephzero
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Al proteger los cables de los vientos, lo último que desea es agregar más superficie expuesta al viento y crear un péndulo potencial con un bloque de concreto.
Dmitry Grigoryev
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@DmitryGrigoryev a menos que las fuerzas mecánicas que temes sean de alta frecuencia en lugar de baja frecuencia.
Marcus Müller el
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Son amortiguadores. Están allí para evitar que la línea se levante y baje tanto durante los fuertes vientos. Esas oscilaciones pueden ejercer más fuerza de arrastre sobre la línea de lo que la línea puede manejar. Poner pesas en la línea aumenta ligeramente la fuerza de tracción en la línea, pero evita que esa fuerza se vuelva demasiado grande.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Chris
fuente
2
Para su información, los amortiguadores son aquellas cosas que mantienen húmedas las plantas en macetas. ¿Y por qué asumirías que el medio de la línea permanece estacionario durante las oscilaciones? Eso ciertamente no es cierto.
Dmitry Grigoryev
3
@DmitryGrigoryev No, amortiguador puede significar muchas cosas. Un amortiguador en la forma en que lo uso se refiere a algo que amortigua las vibraciones. Sí, un amortiguador también es algo que se puede usar para mantener húmedas las plantas en macetas, pero no es así como lo estoy usando aquí. Y no estoy asumiendo que ese punto en el medio permanezca estacionario. No estoy seguro de cómo obtuviste eso del dibujo, aparte de que solo leíste demasiado. Sé que se mueve ...
Chris
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Creo que te refieres a amortiguador, no amortiguador.
markrages
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Parece que damper(un dispositivo que se humedece , lo que significa hacer (algo) menos fuerte o activo ) y dampener(forma sustantiva de amortiguación, para verificar o disminuir la actividad o el vigor de ) son correctos, aunque "amortiguador de vibraciones" es históricamente bastante más popular en la búsqueda de ngrams . No es gran cosa.
Jeff Bowman el
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Creo que todos sabemos lo que Chris está describiendo, porque tenemos cerebros, y no importa si hay un "ne" adicional allí. Solo llámalos dampificators y sigue adelante.
Jason C
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Creo que tiene un efecto equilibrador armónico estático en ondas estacionarias fundamentales.

Esta puede ser una solución económica para cables individuales hechos de cobre que son propensos a la fatiga por vibración, ya que el cable de acero reduce la tensión axial en el cable coaxial.

Este método parece dar más holgura y no se usa para líneas de fase de CA ya que el balanceo puede crear problemas de brecha y es solo una ayuda de banda para una caída de fase larga de larga duración en áreas rurales.

Nunca esperaría que Quebec Hydro usara este método con riesgos de carga de peso de hielo agravados por soluciones ponderadas como esta con líneas de 3 fases, pero está bien para los usuarios rurales de Arizona que esperan TV por cable e internet.

De trabajar en la industria de telecomunicaciones / cable, y la falta de aisladores de alto voltaje. Esperaría que esto sea aproximadamente 3/4 "coaxial de cobre sólido con núcleo de espuma . Un" Hibachi "como el caso de alumbre debe estar en línea cada pocas millas más o menos, para aumentar y ecualizar las señales de video y los enlaces de módem de Internet de 2 vías. Bajo voltaje Se incluiría CA para alimentar los repetidores en línea.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
fuente
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No todo Arizona es un desierto caluroso. El área de la imagen está a unos 7000 pies de altitud, y obtendría nieve y hielo en invierno.
Olin Lathrop
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Sí, pero es un clima seco a diferencia de los inviernos de Quebec lowestrates.ca/sites/default/files/eastcoaststorm.jpg Incluso aquí, en Toronto, el 10% de ciertos árboles cayeron en áreas con acumulación de hielo.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
La mitad del desplazamiento al doble de la frecuencia me parece aproximadamente la misma cantidad de fatiga. La superficie extra y el peso extra solo lo aumentan aún más.
Dmitry Grigoryev
Quizás necesite un mejor modelo como una línea de transmisión eléctrica con trozos de impedancia ponderada para atenuar las ondas estacionarias de los reflejos de los polos con una línea con pérdida.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Como evidencia anecdótica de inviernos ásperos en esta área, el estadio de fútbol de la escuela secundaria local es una cúpula cerrada.
Michael Richardson el
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Tienes razón, son para alterar la frecuencia de auto-resonancia. Puedo ver este tipo de supresión de las olas estacionarias también en mi país en regiones con viento fuerte. Realmente el viento viene en ráfagas, no es un viento constante. Los amortiguadores stockbridge también están montados, pero supongo que no pueden evitar la resonancia.

Marko Buršič
fuente
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Por supuesto, alterar la frecuencia de resonancia solo ayuda a combatir los vientos que soplan con frecuencia constante, lo cual es muy cortés por su parte.
Dmitry Grigoryev
Soplan turbulentamente, por lo que agregando un peso, la nueva frecuencia de resonancia está muy por debajo de la frecuencia de excitación del viento inducida. El viento que viene de las montañas nunca tiene una frecuencia baja constante.
Marko Buršič el
Su respuesta se beneficiaría enormemente de los cálculos al final del sobre del peso que se necesita.
Dmitry Grigoryev
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Creo que estos pesos deberían deshabilitar el primer armónico y habilitar la oscilación del tercer armónico. El cable tiene más atenuación del tercer armónico que el primero o la excitación por el viento es menor para el tercer armónico.

Las distancias entre los postes y los bloques se ven diferentes, esto podría evitar oscilaciones estables impuestas por el viento hasta que se rompa el cable de acero.

Uwe
fuente
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La ubicación cuesta abajo que se muestra en las fotografías sugiere que el problema puede ser el "golpeteo", causado por vórtices arrojados en el lado de sotavento de la colina. El golpeteo tiene un efecto similar al galope: oscilación de longitud de onda larga.

El galope, causado por la interacción de los vórtices con la rotación del cable, se puede controlar controlando la rotación del haz de cables. El bufete no se puede controlar de esa manera, porque los vórtices se desprenden de la colina, no del cable.

La solución normal para golpear es no colocar cables en vórtices de lado de sotavento. Es solo la fotografía la que sugiere que esto puede ser un problema aquí: ¿se colocan los mismos amortiguadores estáticos en lugares alejados de las colinas?

david
fuente
Estos amortiguadores estaban en cada tramo de este cable, que se extendía por millas, a veces arriba y abajo de las colinas.
Olin Lathrop