2. Механічні розрахунки проводів
На рис. 12.5 зображена схема прольоту ПЛ, розташованої на місцевості без великих різниць рівнів. Довжиною прольоту, або прольотом I, називають горизонтальну відстань між точками кріплення проводів.
Гнучка натягнута між двома точками нитка завжди провисає. Стрілою прогину називають відстань по вертикалі між горизонталлю точки, що з'єднує, кріплення проводів, і нижньою точкою проводу.
Габаритом лінії називають найменшу відстань по вертикалі від проводу при його найбільшому провисанні до поверхні землі, води, дахів будинків, тощо.
Гнучка нитка, підвішена у двох точках, підкоряється математичному закону ланцюгової лінії.
Стріла прогину, м,
де σ - питоме навантаження, Мпа/м; а -напруга на розтягання в проведенні, Мпа.
Довжина проводу в прольоті, м,
У свою чергу,
де Т - розтягувальна сила в проводі; F - перетин проведення, мм2.
Рис. 12.5. Схема прольоту повітряної лінії
Приведені рівняння слушні для будь-яких прольотів, у тому числі й дуже довгих. Для прольотів зі довжиною, звичайною в практиці спорудження сільських ПЛ, з достатньою точністю можна користуватися цими рівняннями, відкинувши останні члени в правій частині.
Тоді остаточно стріла прогину
Довжина проводів в прольоті
Потрібно враховувати, що при дуже малих змінах довжини проводів значно змінюється стріла прогину. Покажемо це на прикладі. Нехай проліт /= 100 м, довжина проводів Ь= 100,24 м, тобто більше довжини прольоту всього на 0,24 %. Тоді стріла прогину
От чому при підвищенні температури навколишнього повітря проводи сильно провисають, і навпаки.
Відповідно напруга в проводі розраховується за наступеною формулою
Із цього випливає, що якщо напруга в проводі занадто велика й перевищує припустиму, то не потрібно збільшувати перетин проводу, а досить збільшити стрілу прогину. Саме тому перетин проводу лінії вибирають по електричному розрахункові, а потім проектують ПЛ так, щоб напруга в проводі не перевищувало припустиму у всіх випадках.
Напруги розтягу в різних точках проводу неоднакові й над усе в місцях їх закріплення на опорі. Однак у прольотах звичайної довжини ця різниця незначна й нею зневажають.
Після того як установлений найбільш важкий розрахунковий режим, по рівнянню стану проводів в прольоті визначають напругу в проводі для будь-якої температури при наявності й відсутності ожеледі. Крім того, знаходять напругу в проводі для середньорічної температури даної місцевості. Ця напруга не повинна бути більше значень, наведених у таблиці 6.3. Якщо воно виявиться більшим, то це значить, що найбільш максимальна розрахункова напруга в проводі буде при середньорічній температурі.
При механічному розрахунках проводів визначають також максимальну стрілу прогину /тах, яка може бути при ожеледі й температурі —5 °С або при найвищій температурі.
Максимальну стрілу прогину розраховують, знайшовши по рівнянню напруги для двох цих режимів і потім визначивши стріли прогину для кожного з режимів.
Для того щоб не визначати стрілу прогину для обох випадків, вводять поняття критичної температури.
Під критичною температурою розуміють таку температуру, при якій стріла прогину дорівнює стрілі прогину при ожеледі й температурі -5°С. Якщо для даного випадку критична температура більше максимальної, то, мабуть, максимальна стріла прогину буде при ожеледі й температурі -5°С. Напроти, якщо критична температура менше максимальної, то найбільша стріла прогину буде при максимальній температурі навколишнього повітря.
Для визначення критичної температури знайдемо по рівнянню стрілу прогину при температурі -5°С і ожеледі без врахування вітру, тому що при ньому відхиляються проводи й зменшується стріла прогину:
При критичній температурі tкр стріла прогину
За умовою стріла прогину в обох випадках однакова, тобто звідки
Підставимо це співвідношення в рівняння стану проводів в прольоті, беручи в ньому
тоді
Для монтажних робіт необхідно знати, яку стрілу прогину потрібно мати при температурі навколишнього повітря в період монтажу. Із цією метою для даного прольоту визначають напруги та стріли прогину. Оскільки монтаж при ожеледі й сильному вітрі не ведуть, питомі навантаження визначають без обліку ожеледі й вітру. Таблиці, що містять зазначені відомості, називають монтажними.
Сталеалюмінієві проводи розраховують на основі їх дійсних механічних характеристик, тобто залежностей напруги на розтягання в проводах при його відносному подовженню
На рис. 12.6 наведені такі характеристики для сталеалюмінієвого проводу в цілому і для його алюмінієвої частини. Оскільки тимчасовий опір алюмінію 150...160 Мпа, те нескладною побудовою можна визначити, як це зроблено на рисунку, що тимчасовий опір проводів 240...250 Мпа.
Отже, використовуючи криві рис. 12.6, неважко визначити коефіцієнт пружного подовження Р проводу.
Рис. 6.6. Механічні характеристики сталеалюмінієвого проводу в цілому і його алюмінієвої частини
Температурний коефіцієнт лінійного розширення сталеалюмінієвого проводу можна знайти, знаючи температурні коефіцієнти його сталевої і алюмінієвої частин. При цьому враховують, що внаслідок тісного конструктивного зв'язку сталевих і алюмінієвих жил у проводі вони подовжуються або скорочують при змінах температури однаково.
Температурний коефіцієнт лінійного розширення сталеалюмінієвого проводу
Таким чином, сталеалюмінієве проводи розраховують як проводи того ж перетину з одного металу, для якого відомі тимчасовий опір, коефіцієнт пружного подовження й температурний коефіцієнт