 |
Определение критической длины пролета.
|
|
|
|
Изменение длины подвешенного кабеля происходит при воздействии температуры окружающей среды и напряжения растяжения или сжатия. Для предотвращения обрыва подвешенного кабеля при изменении температуры или при действии на него дополнительных нагрузок в виде гололеда с ветром, необходимо учитывать, что в наихудших условиях величина максимального напряжения защитной оболочки кабеля не должна превышать допустимых пределов. Правильно выбрать величину стрелы провеса (ƒ) кабеля при его подвеске (рис.4.1) можно, зная зависимость напряжения в кабеле от изменения температуры воздуха и изменения нагрузок на кабель при гололеде и ветре. Эту зависимость определяет уравнение состояния кабеля в пролете.
| f |
| L пр |
Рис.4.1.Расположение кабеля на опорах линии передачи.
σᵪ- 
(tᵪ-t) (1)
где ɛ=1/Е-коэффициент упругого удлинения материала оболочки кабеля (Е-модуль упругости материала кабеля 120 000 Н/мм2, по заданию;
σ-напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки γ и температуры t, Н/мм2;
σᵪ- напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки γᵪ и температуры tᵪ, Н/мм2;
α=-2*10-6 коэффициент теплового расширения защитной оболочки кабеля, по заданию,1/ 
С;
Это уравнение кабеля связывает состояние кабеля в одном режиме подвески, когда температура воздуха равна t, удельная нагрузка γ и напряжение расстояния σ с его же состоянием при температуре воздуха tᵪ, удельной нагрузки γᵪ и напряжении растяжения σᵪ, соответствующим новому режиму подвески.
Решение уравнения третьей степени (1) наиболее просто осуществляется подбором, для чего путем подстановки всех известных численных значений оно приводится к виду:
|
|
|
σᵪ²=(σᵪ-А)=В (2)
Задаваясь значением σᵪ, подбирают такое, при котором уравнение (2) превращается в тождество.
Прежде чем приступить к расчету механической прочности кабеля необходимо знать наихудшие условия его состояния при подвеске. Для этого необходимо определить критическую длину пролета, т.е. такую длину пролета при которой напряжение растяжения при действии на кабель гололеда с ветром равно напряжению сжатия при наихудших условиях в отсутствии ветра и гололеда.
Если в качестве самонесущего ОК применяется кабель типа ADSS, или ОКСН (оптический кабель самонесущий полностью диэлектрический), то таким условием является максимальная температура. Это связано с тем что основной силовой элемент этого кабеля выполнен из арамида, который имеет отрицательный температурный коэффициент линейного расширения (α).
Зная напряжение в кабеле σ при удельной нагрузке γ и температуре воздуха t и воспользовавшись уравнением (1), можно определить напряжение в кабеле при любой другой удельной нагрузке γᵪ и температуре tᵪ.
Из уравнения (1) получаем выражение для определения критической длины пролета Lкр:
Lкр=σдоп 
24α(tл-tмакс)/γ72-γ12
где σдоп-допустимое напряжение сжатия, Н/мм2;
tл=-5 С - температура гололеда;
tмакс- максимальная температура, при которой будет эксплуатироваться кабель, С;
Обычно при проведении расчета механической прочности кабеля исходят из такой допустимой величины σдоп, которая обеспечивала бы определенный запас прочности при заданных расчетных условиях.
σдоп=Т/SКз,
где Т =3300 Н - максимальное растягивающая нагрузка, по заданию;
S=60,79 мм2 – площадь поперечного сечения кабеля, определили ранее;
Кз=2,5 – коэффициент запаса прочности.
σдоп=3300/60,79*2,5= 21,71 Н.
|
|
|
Так как мы определили σдоп , мы определяем критическую длину пролета:
Lкр=21,71 24*(-2)*10-6(-5-40)/ 0,0132-0,1082= 4 м.
После определения критической длины пролета определяют наихудшие условия состояния подвешенного кабеля, при воздействии изменяющейся температуры и максимальных удельных нагрузок.
Lкр<Lпр , то σ= σдоп при γ7 и tл.
где Lпр=43м,- длина пролета между опорами линии передачи, на которую будет подвешен ОК, дана по заданию.
Таким образом, при расчете σᵪ для различных температур в уравнение (1) подставляем следующие значения:
𝑙= Lпр; σ= σдоп, t= tл и γ=γ7.
На рис.6. показано какие удельные нагрузки действуют на оболочку кабеля в данном диапазоне температур.
-40 -20 -5 0 +30 +40
γ1 γ6 γ7 γ6 γ1
Рис.6.Удельные нагрузки, действующие на кабель в зависимости от температур окружающей среды.
Определение σᵪ ведется во всем температурном диапазоне эксплуатации кабеля (рис.6.) с интервалом в 10° при обязательном расчете величины σᵪ при температуре гололеда (-5°С).
σᵪ- 
(tᵪ-tл)
при γᵪ=γ7=0,127 Н/м*мм2, γ1=0,108 Н/м*мм2, γ6=0,012 Н/м*мм2 tᵪ=-40+40 
С, tл=-5 С,
σ= σдоп=21,71 Н, ɛ=1/120000, α=-2*10-6, 𝑙= Lпр=43м.
При γᵪ=γ1=0,118мм, tᵪ=-30,
При γᵪ=γ1=0,118мм, tᵪ=-20,
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=-20,
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=-10,
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=-5,
При γᵪ=γ7=0.217 мм, tᵪ=-5,
При γᵪ=γ6=0.110 мм, tᵪ=0
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=0,
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=15,
При γᵪ=γ6=0,11мм, tᵪ=30,
При γᵪ=γ1=0,118мм, tᵪ=30,
При γᵪ=γ1=0,118мм, tᵪ=35,
При γᵪ=γ1=0,118мм, tᵪ=40,
Расчет стрелы провеса.
Стрелой провеса ƒ называется расстояние между прямой, соединяющей точки подвеса А и Б (рис.5.) и самой низкой точкой кабеля, провисшего в пролете.
Стрелу провеса нужно знать при подвеске кабеля, чтобы исключить возможность обрыва кабеля в процессе его эксплуатации при самых неблагоприятных метеорологических условиях.
Определив величину σᵪ, находим соответствующие значения стрелы провеса ƒᵪ (м) во всем температурном диапазоне по следующей формуле:
ƒᵪ=γᵪ𝑙пр2/8σᵪ
при γᵪ=γ7=0,127 мм, 𝑙пр=43м, σᵪ=
|
|
|
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
ƒᵪ=0, 217*432/8*2,940=80,18м
Вывод:
В связи с тем, что стрела провиса получается меньше допустимого значения ƒдоп=0,7м, данный вид кабеля A-D(T)2Y в данном техническом задании применять нельзя.
|
|
|
