Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства учеб. пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.10.2023

Размер:

22.99 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 4919 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

При нагреве ненагруженного провода от 0° С до tm длина его изме нится и составит:

где a — температурный коэффициент линейного расширения провода, 1Г С.

Если теперь к проводу приложить нагрузку, равную Tn=omF, то длина провода составит:

L m = M l + a Q ( l + P a m ) ,

где

fJ = l / £

— коэффициент

упругого

удлинения

материала

провода

(мм2 /кгс) — величина,

обратная модулю упругости

Е.

g m

другой стороны, по

уравнению

(132)

длина

провода

при am и

составляет:

Приравнивая это

выражение для

L m к

предыдущему,

получим

L « (1 +

(і + Ю

= М 1 + <

К +

«Р'я, О -

24 з т

условиях

длина

провода

незначительно

отличается

обычных

от длины пролета, поэтому можно приближенно принять,

что

а и Р весьма малые величины. Их произведение есть величина еще меньшего порядка, и ею пренебрегают, считая

При указанных двух допущениях наше уравнение примет вид:

2 4 a m

Сокращая на / обе части уравнения, получим

Исключаем" единицу в обеих частях и делим их на f3:

24Р*
и окончательно	я_ j
1*8т	я_ j

Очевидно, что это же уравнение справедливо и для других условий, при которых мы обозначали t, g н в без индексов. Для этих условий

= - J L t m

24[3а2

Вычитая из второго уравнения первое, окончательно получим

		Iі	g2		(t-tm).		(134)
			= о		(t-tm).		(134)
	Данное	уравнение	называют у р а в н е н и е м			с о с т о я н и я
п р о в о д а		в п р о л е т е .		Оно позволяет при известных			om,tm	и
gm	определить напряжение в			проводе	а, для новых	условий	t и	g.
При этом получают уравнение
и	далее			А<зг =	В.
				А<зг =	В.

Такое кубическое уравнение можно решить подбором. Если прихо дится выполнять большое количество расчетов, целесообразно при менять способы, облегчающие решение уравнения.

При пользовании уравнением состояния провода в пролете основ ной и исходной величиной является максимальное допустимое напря

жение для материала проволок а т				а х . Эту величину определяют по дан
ным	таблицы 20 в		процентах от временного сопротивления на раз
рыв	для материала		проволоки,	кгс/мм2 .
							Т аб л и ц а 2й
				Допустимые напряжения в проводах и тросах в %
				их временного		сопротивления
	Марка и сечение провода и троса						при среднего
				при наибольшей	при	низшей	при среднего
				внешней нагрузке	температуре		довой темпера
							туре
Алюминиевые				50*	50*		30
Стальные:				40		40	-
ПСО		всех сечений		40		40	35
ПС,		ПМС и тросы всех сечений		50		50	35
Стале-алюминиевые:				42**		37	25
АС,		АСО и АСУ — всех сечений		42**		37	25

*Для ВЛ с проводами сечением до 95 мм2 в населенной местности и в мес тах пересечений с различными сооружениями допустимое напряжение следует принимат» равным 40% временного сопротивления провода.

**Для ВЛ со стале-алюминиевыми проводами при толщине стенки гололеда более 20 мм допускается повышение напряжения до 60% временного сопротив ления провода при наибольших гололедных нагрузках.

Наибольшее напряжение в проводе а т а х	может быть в двух	случаях:
либо при гололеде с удельной нагрузкой g 7	и при температуре	t~—5°,

либо когда провод свободен от гололеда, то есть удельная нагрузка g u а температура окружающего воздуха минимальная без.ветра.

Для	того чтобы узнать,			какой из случаев является наихудшим, в
уравнение (134) состояния				провода в пролете подставляют <зт	= а т а х ,
tm=—5°	С, g m =	g7, t =	tmin,	g = g i и определяют а. Если окажется, что
а < а т а х ,	значит,	наше	предположение правильно. Если же		а > а т а х ,

значит, выбор сделан неправильно и максимальное напряжение будет


при tmin	и g = g i ,		то есть без гололеда.
Для	того чтобы не решать уравнение состояния провода в пролете
два раза,		вводят	понятие критического пролета. К р и т и ч е с к и й
п р о л е т		— это такой		пролет, при котором для данного	провода и
климатического района				напряжение на разрыв в проводе	одинаково


как при гололеде и температуре —5° С, так и при отсутствии								гололе
да и минимальной		температуре.
Выведем	уравнение			критического		пролета.
Пусть пролет линии очень большой и в пределе стремится								к беско
нечности, то есть 1-+оэ.			В уравнении (134) состояния провода в проле
те разделим все его части на / 2 . Тогда получим
	I2	243a2		/2	248(4	p/2 ^	m h
Члены уравнения, у которых в знаменателе I2, можно								принять
стремящимися	к нулю,		и в этом		случае

243а2 243 '

Следовательно, напряжение в проводе для очень больших проле тов является функцией только удельной нагрузки. Однако известно, что наибольшая удельная нагрузка g 1 наблюдается при гололеде. Можно поэтому заключить, что для больших пролетов наибольшее напряжение в проводе бывает при гололеде и температуре —5° С.

Допустим теперь, что имеется весьма малый пролет, в пределе стремящийся к нулю, то есть /—>-0. Тогда уравнение (134) примет вид:

°= °т — -у У —

Вэтом случае напряжение в проводе зависит только от температу ры, и, следовательно, для весьма малых пролетов наибольшее напря

жение возникает при минимальной температуре и отсутствии гололе да.

Между этими крайними случаями, очевидно, существует пролет, при котором напряжения в проводе при гололеде и температуре —5° С и без гололеда и минимальной температуре одинаковы. Как указыва лось выше, такой пролет называется критическим.

Когда известен критический пролет, достаточно сравнить с ним пролет, подлежащий расчету. Если заданный пролет больше критичес-

кого, то по предыдущему наибольшее напряжение в проводе будет при гололеде и температуре — 5 ° С; наоборот, если заданный пролет мень ше критического, то наихудший случай будет при минимальной тем пературе без гололеда.

Для вывода уравнения критического пролета 1кр воспользуемся уравнением (134) состояния провода в пролете. Пусть члены уравнения с индексом т относятся к режиму гололеда и температуре — 5 ° С, а без

индексов — к режиму

с минимальной температурой

без гололеда.

При критическом пролете / к р напряжение в проводе в обоих

режи

мах одинаково и равно

максимальному,

то есть

другой

стороны,

V =

°тах -

§т = ёУ>

tm = ~ 5°С;

g =

gy,

tmia.

Подставляя эти значения в уравнение (134),

имеем

'кр ё '

'кр S7

„ V

_ /

lmin/-

Сокращая

обе части

уравнения на -w-, получаем

'кр g\

„2

'кр $7

а (

^min);

2 4 ^ а х

24аmax

24а

• (§7 — g2d

а (— 5 —

^ m i n ) ;

^кр — а шах

2 4 а ( — 5 - f m i n )

(135)

После того

как найден наиболее

тяжелый

расчетный

случай, п а

уравнению

состояния

провода

пролете определяют

напряжение

проводе для

любой температуры

при наличии

и отсутствии

гололе

да. Кроме того, определяют напряжение в проводе для среднегодовой температуры данной местности. Это напряжение не должно быть боль ше значений, приведенных в таблице 20.

Второй величиной, определяемой в результате механического расчета проводов, является максимальная стрела провеса/ т а х , которая может быть при гололеде и температуре — 5 ° С или при наивысшей температуре.

Максимальную стрелу провеса определяют, найдя по уравнению (134) напряжения для двух этих режимов и затем найдя стрелы прове са для каждого из режимов по уравнению (131).

•

Д ля того чтобы не определять максимальную стрелу провеса для обоих случаев, вводят понятие о критической температуре.

Под к р и т и ч е с к о й т е м п е р а т у р о й понимают такую температуру, при которой стрела провеса равна стреле провеса при гололеде и температуре —5° С. Если для данного случая критическая температура больше максимальной, то, очевидно, максимальная стре ла провеса будет при гололеде и температуре —5° С. Напротив, если критическая температура меньше максимальной, то наибольшая стре ла провеса будет при максимальной температуре окружающего воз духа.

Для определения критической температуры найдем по уравнению {131) стрелу провеса при температуре —5° С и гололеде без учета вет ра, так как ветер отклоняет провод и уменьшает стрелу провеса:

/- 12 8 3

8 з 3

При критической температуре tKp стрелу провеса определяют как

гPgl

По условию стрела провеса в обоих случаях одинакова, то есть

					1* gs _			l2gl
откуда						8а3		80!
откуда						° 1 — г,		Si
						° 1 — г,		Si
								g3
Подставим это соотношение в уравнение										(134) состояния провода в
пролете,	принимая		в нем
		а =	°i\	g		= gi\	t	=	tK?\	om	= a3;
тогда				ёт	=	g»	tm	=	— 5°C,
тогда
	gs	243a\| gl						2Щ		3
откуда
			^	=	- ^ « 3		1 - - І М - 5 .				(136)
						a
Для	монтажных		работ		необходимо				знать,		какую стрелу провеса

можно иметь при температуре окружающего воздуха в период монта жа. С этой целью для данного пролета определяют по уравнению (134)

напряжение, а по уравнению (131) стрелы провеса через	каждые
5—10° С. Поскольку монтаж при гололеде и ветре не ведут,	удельные
нагрузки определяют без учета гололеда и ветра. Таблицы,	содержа

щие указанные сведения, называют монтажными таблицами.

Расчет стале-алюминиевых проводов ведут на основе их действитель ных механических характеристик, то есть зависимостей напряжения на растяжение в проводе а от его относительного удлинения:

Д і

в =
I
На рисунке 114 приведены такие характеристики для	стале-алю-
миниевого провода в целом и для его алюминиевой части.	Поскольку
временное сопротивление алюминия составляет 15—16	кгс/мм2 , то

несложным построением можно определить, как это сделано на рисун

ке,	что временное сопротивление стале-алюминиевого провода состав
ляет		24—25 кгс/мм2 .
	Из	сопротивления материалов известно, что модуль упругости
по	закону Гука равен

_1_


Следовательно,			используя		кривые		ри
сунка	114,	нетрудно определить					коэф
фициент		упругого		удлинения		р	ста
ле-алюминиевого провода.
Наконец,			температурный			коэффи
циент	линейного			расширения		стале-
алюминиевого			провода		можно	найти,
зная	температурные				коэффициенты

стальной и алюминиевой частей его. При этом учитывается, что вследствие тесной конструктивной связи стальных и алю миниевых проволок в проводе они уд линяются либо укорачиваются при из менениях температуры одинаково. Зна чение температурного коэффициента ли нейного расширения стале-алюминие вого провода может быть найдено по формуле

ё,кгс/ммг 30

Рис. 114. Механические ха рактеристики стале-алюми ниевого провода:


1 — характеристика		провода в
целом; 2	— характеристика алю
миниевой	части провода.

		аа	Fa	£ а	+ а с Fc	Ее		(137)
			Fй F a		-f- Fc	Ес		(137)
В этой	формуле		Fй F a		-f- Fc	Ес
В этой	формуле
аа	— температурный		коэффициент				для	алюминия;
Еа	— модуль	упругости		алюминия;
F a	— сечение	алюминиевой			части		стале-алюминиевого про
ас , EcnFc	вода;
ас , EcnFc	— те же величины для стальной части							провода.

Таким образом, стале-алюминиевый провод рассчитывают как провод того же сечения из одного металла, для которого известны временное сопротивление, коэффициент упругого удлинения и тем» пературный коэффициент (табл. 21).

18S

					Т а б л и ц а 21
	Физико-механические характеристики проводов и тросов
	удельная на			температурный	временное сопро
Марка и сечение	удельная на	модуль упру		коэффициент	тивление провода
Марка и сечение	грузка от соб	модуль упру		л шейного уд	и троса в целом
	ственного веса,	гости Е,		линения а,	разрыву а в р ,
	ственного веса,	кгс/мм	2	линения а,	кгс/мм2
	кгс/(м-мм2 )	кгс/мм		г р а д - 1	кгс/мм2

Алюминиевые

2,75- Ю - 3

6,3-103

23-10-е

15 или 16*

Стальные:

7,85-10"3

20-103

12- Ю- *

ПСО

ПС

и ПМС

8,0 - Ю - 3

20-103

12-10-е

65 или 70**

Тросы

(канаты)

8,0 - Ю - 3

20-103

12-10-е

120***

Стале-алюминиевые:

3,2

• Ю - 3

7,65 - Ю 3

2 0 , Ы 0 - в

АС

сечением

10 мм2

АС

сечением

от

3,4710"3

8,25-103

19,2-10-е

до

95 мм2

АС

сечением

120 мм2

3,56- Ю - 3

8,45-103

1 8 , 9 - Ю - 8

и более

АСО

всех

сечений

3,39-10"3

7,85-103

19,8-10-е

АСУ

всех

сечений

3,73-10"3

8,90-103

18,3-10-е

15 кгс/мм2

при диаметре

проволок

более

2,5

мм и 16 кгс/мм2

при диа

метре проволок

2,5

мм и

менее.

65 кгс/мм2

при диаметре

проволок

более 1,8 мм и 70 кгс/мм2

при

диаметре

проволок

1,8

мм и

менее.

***

Уточняется

по соответствующим

ГОСТам. .

3. Механический расчет опор

настоящем

курсе излагается

расчет

наиболее простых дере

вянных

одностоечных

опор. Эти же методы

применимы

при расчете

П-образных опор. Более сложные деревянные опоры, а также метал лические и железобетонные обычно рассчитывают специалисты по строительной механике.

Опоры воздушных линий рассчитывают на нагрузки	в нормальных
и аварийных режимах работы, причем если провода	рассчитывают

по допустимым напряжениям, то строительные конструкции опор рассчитывают принятым в строительном деле методом предельных состояний. Сущность этого метода состоит в том, что сначала находят обычным способом нормативные нагрузки на опору. Затем эти нагруз ки умножают на коэффициенты перегрузки, приведенные в таблице 22, и получают расчетные нагрузки, по которым ведут расчет.

При нормальных режимах работы их рассчитывают в предположе нии, что провода не оборваны и покрыты гололедом или свободны от него. Скорости ветра при этом соответствуют климатическому району.

При аварийном режиме предполагают обрыв одного или несколь ких проводов, вследствие чего опора испытывает одностороннее тя жение.

					Т а б л и ц а	Ті
					Коэффициенты	пе
				Наименование нагрузок	регрузки в нор
				Наименование нагрузок	мальных и аварий-
					' ных режимах
От собственного веса проводов, тросов и строительных конст					Ы
рукций					2,0
От веса гололеда на проводах и тросах					2,0
От давления ветра на конструкции опор:
а)	провода		и тросы свободны от гололеда		1,2
б) провода и тросы покрыты гололедом					1,0
От давления ветра на провода и тросы:					1,2
а)	свободные			от гололеда	1,2
б)	покрытые			гололедом	1,4
Горизонтальные нагрузки от тяжения проводов и тросов:
а)	свободных			от гололеда	1,3
б) покрытых				гололедом при толщине его стенки:
	10 мм	и	менее		1,3
	свыше	10	мм		1,4*
*	При расчете в аварийных режимах — 1,3 .

Для промежуточных опор аварийными считают случаи, когда при любом числе проводов на опоре оборван один, дающий наибольший изгибающий момент на опору, •— верхний провод, и когда оборван один провод, дающий наибольший крутящий момент на опору, — дальше всех расположенный от опоры.

Промежуточные опоры с креплением проводов на штыревых изоля торах проволочной вязкой следует рассчитывать на нормативное тяжение одного провода, но не более 150 кгс. Это объясняется тем,

что оборвавшийся	провод	проскальзывает в креплении к изолятору,,
и одностороннее	тяжение	уменьшается.

Анкерные опоры нормального типа рассчитывают в аварийном режиме на обрыв двух проводов одного пролета при любом числе проводов на опоре. Анкерные опоры облегченного типа рассчитывают на обрыв одного провода при любом числе проводов на опоре.

При пролете больше критического провода покрыты гололедом, температура —5° С. При пролете меньше критического гололед отсут ствует, температура минимальная.

При всех аварийных режимах принимают, что ветер отсутствует. Рассмотрим порядок расчета одностоечной промежуточной опоры,,

схема	которой приведена на	рисунке 115.
На	опору действуют две	горизонтальные силы. Одна из них Pt

является результатом давления ветра на провода, передающегося на опору (рис. 116). Нормативное значение этой силы, приложенной в точке с, при отсутствии гололеда для трехпроводной линии состав ляет:

г Де gt	— удельная		нагрузка	от давления ветра на провод, свободный
F	•от гололеда, кгс/(м-мм2 );
F	— сечение провода, мм2 ;
I	— пролет линии, м.
Расчетное		давление с учетом коэффициента перегрузки (табл. 22)
			I
			/мат
			С*
		I
	Ш////УМ		•к
			•к
			_ 1
	Рис.	115.	Схема	Рис.	116.	Механиче
	одностоечной про			ские нагрузки, воздей
	межуточной		опоры	ствующие		на односто
	с приставкой.			ечную промежуточную
				опору	с приставкой.
			Pi	= 1 , 2 - 3 ^ Я . .		(138)

Нормативное значение давления ветра на провода, покрытые голо ледом,

P'l№	=	3gsFl,
где g6 — удельная нагрузка от давления ветра на провод,			покрытый
гололедом, кгс/(м • мм2 ).
Расчетное значение в этом случае
Р\ =	1,4	• 3g5FL	(139)

Врасчет берется большее значение из полученных по формулам

(138)и (139).

Вторая горизонтальная сила Р2 является результатом давления ветра на опору:

Ргн — PQ dcp Н.

dcp

этой

формуле

— средний

диаметр опоры

с учетом

сбега, м;

Р0

— удельная

нагрузка

от давления

ветра

на опору,

кгс/м2 ,

Р =С

—

где

Сх=0,7

— аэродинамический

коэффициент;

v — максимальная

скорость

ветра, м/с.

ба

Если диаметр столба в отрубе обозначить через d0,

то диаметр стол

у основания

4 , + 0,008 Я ,

где

— высота столба,

м;

0,008 — нормальный

сбег, м/м.

Расчетное значение давления

ветра

на опору

Р 2 =

l,2P0dcpH.

(140)

Под действием горизонтальных нагрузок опора изгибается. Прогиб

опоры

определяют как

8 =

—

(141)

3EJ

где

Е — модуль упругости материала

опоры;

— экваториальный

момент

инерции

сечения

опоры;

— горизонтальное

усилие;

h — плечо

приложения

горизонтального

усилия.

Для деревянных столбов,

у которых d0 — диаметр

в отрубе,

di — диаметр в комле, экваториальный

момент

инерции

*d0d]

Прогиб опоры под действием силы, равной

единице, называют

коэффициентом

гибкости:

* - - Е Г -

< 1 4 2 >

Для деревянных опор, применяемых в сельских сетях, коэффи циент гибкости k=0,002-т-0,0025 м/кгс.

На опору действует также вертикальная сила Р3, которая опреде ляется весом проводов и слоя гололеда на них. Для трехпроводной линии ее расчетное значение

				P, = 3ga IF 1,1,			(143)
где g3		— суммарная	удельная нагрузка от собственного веса				провода
и	от веса гололеда,		кгс/(м-мм2 ).
	Кроме того, на опору действует				вертикальная	сила Р 4 ,	которая
равна		сумме весов	основной стойки		Git надземной	части приставки
G2	и	траверсы G3 ,	если	она есть:
			P 4	= (Gi + G2	+ G 3 ) l , l .		(144)

<<< < Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1819 / 4919 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ