Семинар по аэромеханике

В.А. ФЕЛЬДШТЕЙН
(ЦНИИмаш)
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОБЪЯСНЕНИЯ ПРИЧИН САМОВОЗБУЖДЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПРОВОДОВ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
(ПЛЯСКИ ПРОВОДОВ)
Аннотация
Исследуется причина самовозбуждения нелинейных колебаний проводов высоковольтных линий электропередачи с амплитудой порядка стрелы статического провисания провода (так называемая “пляска” проводов). Общепринятая концепция объясняет пляску обледенением, придающим проводу аэродинамическое качество, и трактует ее как аэроупругие колебания в потоке ветра по типу флаттера. Однако эта точка зрения не позволяет объяснить ряд установленных фактов: возбуждение колебаний при отсутствии обледенения, при сильном дожде и коронном разряде, высокую стабильность колебаний, продолжающихся при изменении силы и направления ветра.
Анализируется перспектива использования термомеханической модели, основанной на эффекте возбуждения автоколебаний проводника при протекании электрического тока (А.Ф. Иоффе); согласно термомеханической концепции автоколебания могут возникать за счет энергии джоулева тепловыделения и механизма обратной связи, возникающего вследствие взаимосвязи мощности тепловыделения (теплоотдачи) и колебаний провода. Исследуются механизмы взаимосвязи (термоупругая связанность, тензо- и терморезистивный эффекты, зависимость теплоотдачи от скорости провода) и их влияние на развитие колебаний.
Получены условия мягкого и жесткого возбуждения автоколебаний в зависимости от конструктивных и эксплуатационных параметров (ветер, как источник начального возмущения). Приводятся критерии подобия и некоторые результаты исследования явления на масштабной модели.
Высказывается и анализируется предположение о возможной роли обледенения, коронного разряда и смачивания поверхности провода при дожде в возбуждении пляски как факторов, изменяющих тепловой режим провода в направлении, способствующем возбуждению автоколебаний.