Кіріспе
Желдің әсерінен жоғары амплитудалы, төмен жиілікті тербеліс – Ауа электр желілерінің сымдарының (кондуктордың) галопы желдің әсерінен туындайтын жоғары амплитудалы, төмен жиілікті тербеліс құбылысы. Сымдардың қозғалысы көбінесе тік жазықтықта болады, бірақ көлденең немесе айналма қозғалыс та мүмкін. Табиғи жиілік режимі шамамен 1 Гц-қа тең, сондықтан бұл әдемі, үнемі қайталамалы қозғалыс «дирижердің биі» деп те аталады. Тербелістердің амплитудасы бір метрден асуы мүмкін, ал орын ауыстыру кейде фазалық өткізгіштердің қалыпты арақашықтығын бұзуға (басқа нысандарға тым жақын келуге) және қысқа тұйықталуға (жарылысқа) жеткізеді. Күшті қозғалыс изоляторлар мен электр тіректеріне түсетін жүктемені де арттырады, осының салдарынан олардың механикалық зақымдану қаупі артады. Галопты тудыратын механизмдер әрқашан анық болмайды, бірақ бұл көбінесе сымның бір жағына мұз жиналып, асимметриялық аэродинамикалық күштердің пайда болуына байланысты деп есептеледі. Мұздың жарты ай тәрізді пішіні аэрофольге ұқсас келіп, сымның қалыпты дөңгелек пішінін өзгертеді және тербеліске бейімділігін арттырады. Егер мұз жинаққандығы күдік туғызса, желі арқылы берілетін қуатты арттырып, Джоуль қыздыру арқылы сымның температурасын көтеріп, мұзды ерітуге болады.
Conductor gallop is the high amplitude, low frequency oscillation of overhead power lines due to wind. The movement of the wires occurs most commonly in the vertical plane, although horizontal or rotational motion is also possible. The natural frequency mode tends to be around 1 Hz, leading the often graceful periodic motion to also be known as conductor dancing. The oscillations can exhibit amplitudes in excess of a metre, and the displacement is sometimes sufficient for the phase conductors to infringe operating clearances (coming too close to other objects), and causing flashover. The forceful motion also adds significantly to the loading stress on insulators and electricity pylons, raising the risk of mechanical failure of either. The mechanisms that initiate gallop are not always clear, though it is thought to be often caused by asymmetric conductor aerodynamics due to ice build up on one side of a wire. The crescent of encrusted ice approximates an aerofoil, altering the normally round profile of the wire and increasing the tendency to oscillate. If ice loading is suspected, it may be possible to increase power transfer on the line, and so raise its temperature by Joule heating, melting the ice.
Теориялық талдау
Жылжымалы сұйықтық ортасындағы ұзын сымдарды зерттеудің ең алғашқы кезеңдері 19 ғасырдың соңына дейін созылады, сол кезде Винсент Струал сымдардың "шыңғырық" тануын айналмалы шұңғырлардың пайда болуымен түсіндірді. Қазіргі таңда Галлоптың мүлдем басқа физикалық құбылыстан – аэродинамикалық көтерілуден туындайтыны белгілі. Сымға жиналған мұз сымның дөңгелек симметриясын бұзады, ал сымның табиғи жоғары-төмен "шыңғырық" қозғалысы желдегі мұз жабынған сымның шабуыл бұрышын өзгертеді. Кейбір пішіндер үшін көтерілу күшінің әртүрлі бұрыштардағы өзгеруі соншалықты зор, ол ірі масштабты тербелістерді тудырады. Математикалық тұрғыдан алғанда, ауасы тоқтаған кезде жүктемесіз созылған сымды y биіктігіндегі k серіппелі константасы бар m массасы ретінде қарастыруға болады. Егер жел U жылдамдығымен қозғалса, онда ол сыммен α бұрышын жасайды, онда желдің жоғары жылдамдықтарында сымға түсетін көтерілу және қарсылық күштері жел жылдамдығының квадратына пропорционалды, бірақ пропорционалдық константалары CL және CD (дөңгелек емес сым үшін) α-ға тәуелді: мұнда ρ – сұйықтықтың тығыздығы, ал l – сымның ұзындығы. Принцип бойынша, туындаған тербеліс үш түрде болуы мүмкін: сымның айналуы, көлденең қимылы немесе тік бойымен қозғалуы. Көптеген Галлоп құбылыстары айналуды кем дегенде басқа екі түрдің бірімен біріктіреді. Алгебралық жайлылық үшін, бұл мақалада тек тік бойымен қозғалатын (және айналмастан) өткізгішті талдаймыз; басқа динамикалық процестерді де ұқсас қарастыруға болады. Геометриялық тұрғыдан алғанда, күштің тік компоненті тек ẏ≪U режиміндегі бірінші реттік мүшелерді қамтуы керек. Галлоп, егер қозғалыс коэффициенті сымның табиғи демпфирлеуінен асып түссе пайда болады; әсіресе, қажетті, бірақ жеткілікті емес шарт: Бұл шартты алғаш рет ашқан инженердің құрметіне Ден Хартогтың Галлоп шарты деп атайды. Желдің төмен жылдамдықтары U кезінде жоғарыдағы талдау дұрыс болмай бастайды, өйткені Галлоп тербелісі айналмалы шұңғырлармен байланысады.
Ұшатын
Осыған ұқсас эолиялық құбылыс – сымның ар жағындағы бұрандалардың әсерінен туындайтын флеттер, ол жоғары жиілігімен (10 Гц) және төмен амплитудалы қозғалысымен галоптан ерекшеленеді. Флеттерді басқару үшін беріліс желілеріне мұнараларға жақын сымдарға бекітілген, күйделген массалық демпферлер (Стокбридж демпферлері деп аталады) орнатылуы мүмкін. Сымдық жинағыштарды қолдану да тиімді болуы мүмкін.