Механический расчет однополюсных шин

Наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ Н/м определяется по формуле:

                         (30.5)

где i⁽³⁾²_y – ударный ток КЗ;

      k_ф – коэффициент формы;

      а_ф – расстояние между фазами, которое составляет 1…2 м при напряжениях 6…10 кВт.

Т.к. расстояние между фазами значительно больше периметра шин а>>2(b+h), то коэффициент формы принят k_ф=1. Наибольшие электродинамические усилия возникают при трехфазном КЗ, поэтому в расчетах учитывается ударный ток трехфазного КЗ (i_y⁽³⁾). Индексы (3) для упрощения опускаются.

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент, :                   ,                                                   (30.6)

  где _пи - длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м;

-  шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, МПа:

    ,                 (30.7)

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см³; зависит от размеров, формы и расположения шин.

Шины механически прочны, если

              ,

где - допустимое механическое напряжение в материале шин.

Для алюминиевых шин

Механический расчет двухполосных шин

 

Если каждая фаза выполняется из двух полос, то возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того, чтобы уменьшить это усилие, в пролете между полосами устанавливают прокладки.

Пролет между прокладками _n выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос

              .                                   (30.8)

Механическая система две полосы – изоляторы должны иметь частоту собственных колебаний больше 200 Гц, чтобы не произошло резкого увеличения усилия в результате механического резонанса.

 

    Рисунок 30.3.                                                      Рисунок 30.4.

Схема крепления двухполосных шин.     График изменения коэффициента формы

                                                                       

Исходя из этого, величина _n выбирается еще по одному условию:

    .                                           (30.9)

В последних двух формулах:

a_n –  расстояние между осями полос, см;

J_n = - момент инерции полосы, см⁴; 

K_ф – коэффициент формы (рисунок 4);

m_n – масса полосы на единицу длины, кг/м;

E – модуль упругости материала (таблица 30.2).

В расчет принимается меньшая из двух l_n величин, определенных по этим формулам.

 

Таблица 30.2.

 

Материал	Марка	Разрушающее напряжение σразр МПа	Допустимое напряжение Σдоп МПа	Модуль  упругости Е Па
Алюминий Алюминиевые сплавы Медь Сталь	АДО АД31Т АД31Т1 МГТ Ст3	60…70 130 200 250…300 370…500	40 15 90 140 160	1∙1010 - - 10∙1010 20∙1010

 

Силу взаимодействия между полосами в пакете из двух полос можно найти по формуле:

                       ,

подставив i₁ = i₂ = i_y / 2; а_п =2b,

где b – толщина полос.

Тогда .          (30.10)

Напряжение в материале шин от взаимодействия полос, МПа:

                          ,                                         (30.11)

где W_n – момент сопротивления одной полосы, см³;

   – расстояние между прокладками, м.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется по формуле:

              ,                       (30.12)

где _пи – длина пролета между изоляторами, м;

  W_ф – момент сопротивления пакета шин, см³;

  а_ф – расстояние между осями фаз.

Шины механически прочны, если:

                        .                      (30.13)

Механический расчет шин коробчатого сечения (Рисунок 30.5)

 

Шины коробчатого сечения имеют значительно больший момент инерции, чем шины прямоугольного сечения. Например, шина (100 ) мм² при расположении на ребро имеет

              ,

а одна шина швеллерного профиля сечением 10  мм² имеет      

Соответственно, при расположении прямоугольной шины плашмя

                       ,

а для швеллерной шины

                       .

Следовательно, в шинах коробчатого сечения частота собственных колебаний значительно больше (cм. выше для f₀), чем для шин прямоугольного сечения. Это позволяет производить расчет без учета механических колебаний. Если шины расположены в горизонтальной плоскости (рисунок 30.5,а) и швеллеры соединены жестко между собой, то .

При отсутствии жесткого соединения W_ф = 2W_у-у.

Если шины расположены в вертикальной плоскости (рисунок 30.5,б), то W_ф = 2W_x-x.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется по формуле (30.12):

    .

В данном случае можно принять l_пи = 0,5 … 1,5м.

 

 

 

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

        

                  

Рисунок 30.5. Схемы расположения коробчатых шин.

 

Сила взаимодействия между швеллерами (рисунок 30.5,в), составляющими шину коробчатого профиля, определяется по формуле:  при условии f_ф= 1, a_ш = h, i₁ = i₂ = i_y/2, то есть

,

где h – высота швелера.

Напряжение в материале шин от действия этой силы f_ш определяется по формуле :         ,                          (30.14)

где W_ш=W_y-y. Если шины соединены жестко по всей длине, то

Шины механически прочны, если .

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: