4 Механический расчёт провода и троса

4.1.Расчетные климатические условия

Расчет ведется по методу допустимых напряжений для следующих климатических условий (режимов), установленных ПУЭ:

1. высшая температура t_max , ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим высшей температуры);

2. температура –5⁰С,ветер отсутствует, провода (тросы) покрыты гололедом, удельная нагрузка (режим гололеда без ветра);

3. низшая температура t_min, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим низшей температуры);

4. среднегодовая температура t_ср, ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (режим среднегодовой температуры);

5. температура –10⁰С, провода и трос покрыты гололедом, напор ветра q=0,25∙q_max (в районах с толщиной стенки гололеда 15 мм и более скоростной напор q=0,25∙q_max, но не менее 200 Н/м²),удельная нагрузка (режим наибольшей нагрузки);

6. температура +15⁰С ветер и гололед отсутствуют, удельная нагрузка (грозовой режим).

4.2.Определение исходного режима

В

ажным моментом механического расчета проводов является определение наиболее тяжелого режима, т. е. такого режима, при котором напряжение в проводе в пролете длиной l достигает допустимого значения, а в остальных режимах напряжение в проводе меньше допустимых. Этот наиболее тяжелый режим называется исходным режимом. Выбор исходного режима определяется соотношением длины расчетного пролета l и пролетов l_k1, l_k2 и l_k3, называемых соответственно первым, вторым и третьим критическими пролетами.

Первый критический пролёт:

l_k1 = ,

l_k1== мнимый

Второй критический пролёт:

l_k2 = ,

l_k2 = . (м)

Третий критический пролёт:

l_k3 = ,

l_k3 = .

т.к. l_k3>l_k2; l_p<l_k3; l_k1 - мнимый, то исходным режимом является режим средней нагрузки с параметрами:γ₁=34,67,

,

.

4.3 Расчет напряжений в проводе и стрел провеса

Расчет напряжений в проводе ведется по уравнению состояния провода:

,

где ,, t_и - напряжение в проводе, удельная нагрузка и температура в исходном режиме;

,,t_р – то же в рассчитываемом режиме;

l - расчетная длина пролета;

E, - модуль упругости и температурный коэффициент линейного удлинения материала провода.

В это уравнение подставляются параметры исходного режима, значения температуры и нагрузки, отвечающие каждому из режимов, указанных в п. 4.1. В результате определяются напряжения в проводе для этих режимов.

Вычисление напряжений и стрел провеса в режимах высшей температуры (режим 1) и грозовом режиме (режим 6) для провода и в режиме среднегодовой температуры (режим 4) для троса выполним в программной среде Mathcad Professional 2001. Расчет остальных режимов выполним с помощью программы Meran2.

Найдём сначала напряжение в проводе в режиме минимальной температуры, для этого вычислим коэффициенты кубического уравнения:

,

Из трёх корней подходит только действительный. Отсюда напряжение в проводе в режиме минимальной температуры .

Стрела провеса для режима максимальной температуры:

.

Аналогично находим коэффициенты кубического уравнения для режима грозы:

Из трёх корней подходит только действительный. Отсюда напряжение в проводе в режиме грозы .

Стрела провеса для грозового режима:

.

Аналогично находим коэффициенты кубического уравнения для режима гололёда:

Из трёх корней подходит только действительный. Отсюда напряжение в проводе в режиме грозы .

Стрела провеса для гололёдного режима:

.

Остальные режимы рассчитываем с помощью прикладной программы «MERAN2».

Результаты сведём в таблицу 4.1.

Таблица 4.1- Результаты механического расчёта провода

№	Рассчитываемый режим	Удельная нагрузка,	Температура t	Напряжение в проводе,	Стрела провеса
1	Режим максимальной нагрузки	83,12		135	3,896
2	Режим наибольшей температуры	34,67		64,41	3,4
3	Грозовой режим	34,67		70,77	3,1
4	Режим минимальной температуры	34,67	-30ºС	116,43	1,884
5	Режим среднегодовой температуры	34,67		88	2,493
6	Режим гололёда без ветра	79,02		131,67	3,79

Далее необходимо провести проверку условий прочности провода для режимов низшей и среднегодовой температур и режима наибольшей нагрузки :

116,43<135 135=135 88<90

Также необходимо проверить полученные стрелы провеса с предельно допустимой стрелой провеса = 5,4. Стрелы провеса в режимах наибольшей нагрузки и гололеда без ветра удовлетворяют условию.

4.4 Расчёт грозозащитного троса на механическую прочность

Стрела провеса троса в грозовом режиме определяется по выражению:

,

где - стрела провеса провода в грозовом режиме;

- длина гирлянды изоляторов;

- расстояние от точки подвеса гирлянды верхнего провода до точки подвеса троса.

м.

Далее определяем напряжение в тросе при грозовом режиме по выражению:

,

Н/мм².

Для дальнейшего расчета в качестве исходного режима принимаем грозовой режим (и t=15⁰С), по уравнению состояния определяется напряжение в тросе в режиме среднегодовой температуры.

,

Решим это уравнение с помощью программной среды MathCAD Professional 2001.

Подходит только действительный корень. Отсюда напряжение в тросе в режиме среднегодовой температуры .

Остальные режимы рассчитываем в прикладной программе Mеran2.

Результаты заносим в таблицу 4.2

Таблица 4.2 - Результаты механического расчёта грозозащитного троса

№	Рассчитываемый режим	Удельная нагрузка,	Температура,	Напряжение в тросе, Н/мм2	Стрела провеса, м
1	Режим низшей температуры	80	-30	135,34	3,74
2	Режим среднегодовой температуры	80	-5	119,1	4,251
3	Режим наибольшей нагрузки	247,56	-10	270,31	5,8

Далее необходимо провести проверку условий прочности троса для режимов низшей и среднегодовой температур и режима наибольшей нагрузки :

135,34<600 270,31<600 119,1<420

Также необходимо проверить полученные стрелы провеса с предельно допустимой стрелой провеса = 5,93 м. Стрелы провеса во всех режимах удовлетворяют условию.