Самотрептения и вибрации на проводници
Както е известно, незатихващите принудителни трептения изискват външна периодична сила, за да ги поддържат. Въпреки това, в някои случаи, трептенията в системата могат да бъдат незатихващи и без нейното влияние. Такива трептения се наричат самоподдържащи се (самовъзбуждащи се) трептения или автоколебания.
Докато честотата на принудените колебания съвпада с честотата на външната сила и амплитудата на колебанията зависи от амплитудата на тази сила, честотата и амплитудата на собствените колебания се определят от свойствата на системата. Автоколебанията се различават от свободните трептения по това, че не затихват с течение на времето и тяхната амплитуда не зависи от първоначалния краткотраен удар ("шок"), който възбужда трептенията.
Самоколебанията и вибрациите на проводниците на контактната мрежа се появяват при скорост на вятъра 5-20 m / s, най-често при ветрове над 15 m / s на открити площи. При силен вятър (повече от 20 m / s) не се наблюдават собствени трептения на проводници на верижни окачвания. В повечето случаи собствените колебания са подложени на проводници с едностранни отлагания от лед или скреж. В този случай честотата на вибрациите на проводниците е 0,6-1 Hz, а броят на полувълните (пунктирани линии) в участъка, като правило, е 1-3 (фиг. 4.11,a, 6, c).
Ориз. 4.11. Видове собствени трептения на верижно контактно окачване с една(a),две(b)и три (c) полувълни в полет
промени във формата и обема на атмосферните отлагания.
Обхватът на вибрациите (амплитудата) на проводниците на верижното окачване по време на "танца" може да достигне 1 m или повече. Между амплитудата на вибрациите на проводниците и скоростта на вятъра нямаясна връзка поради продължаващите прекъсвания на трептенията, докато по време на "танца" се отбелязва увеличаване на амплитудата на трептенията с увеличаване на скоростта на вятъра.
Собствените колебания на контактната мрежа (единични проводници) възникват при честоти, близки до честотите на собствените трептения на системата, които се определят за контактна мрежа по формулата
къдетоkе коефициент в зависимост от конструкцията на опорния възел на контактното окачване: с пружинни струни в опорния възелk =0,46; за простоk =0,5;
l— дължина на обхвата, m;
Z е общото напрежение на проводниците на контактната мрежа, daN;
q— тегловно натоварване на въжетата за верижно окачване (с лед), daN/m.
Професор I.I. Власов показа, че собствените трептения на проводниците се причиняват от аеродинамични сили, произтичащи от потока въздух около проводници, които са получили неправилно (различно от кръгло) напречно сечение в резултат на ледени отлагания или износване. Ако профилът на сечението на проводника е близък до кръгъл, тогава повдигащата сила и ъгълът на атака на вятъра съвпадат по знак (фиг. 4.12). В този случай кривата на повдигане в зависимост от
Ориз. 4.12. Схема на въздушния поток около цилиндър (i) и некръгло тяло(b)
разстояние от ъгъла на атака ά се доближава до наклонена права линия, минаваща през началото. Освен това положителните стойности на ъгъла a съответстват на положителните стойности на повдигащата силаyи обратно. Различна картина се получава при проводници с некръгло напречно сечение, например с едностранно отлагане на лед върху проводника. Нека разгледаме потока около такъв проводник с въздушен поток, насочен от страната на леда (фиг. 4.12,b).В долната част на проводника въздушният поток е в непосредствена близост до повърхността на проводника. Поточните линии са тукса удебелени и дебитът се увеличава, което води до намаляване на налягането в тази зона. Зона, в която налягането е приблизително равно на атмосферното налягане, е в съседство с горната част на сечението на проводника. В резултат на такова разпределение на налягането върху повърхността на жицата, резултатът от тези налягания получава вертикална компонента, насочена отгоре надолу.
Нека разгледаме зависимостта на повдигащата сила от ъгъла на атака a: в определен диапазон от ъгли на атака положителните стойности на a съответстват на отрицателни повдигащи силиy,и обратно. В този случай, когато жицата се движи надолу при някои положителни ъгли на атака ά2>gt; ά > 0, повдигащата сила също придобива отрицателна стойност (насочена надолу), а когато жицата се движи нагоре под отрицателни ъгли ά1