Основные сведения о механическом расчёте проводов

Расчёт проводов производится по методу допускаемых напряжений.

Тяжение в проводе – сила, действующая в любой точке провода в кг ().

Напряжение – сила, действующая на единицу поперечного сечения провода в кг/мм² ():

(Тяжение на сечение). Напряжение в проводе при любых атмосферных условиях не должно быть больше допустимого. Должен быть запас прочности ()

.

- предел прочности;

- допускаемое напряжение.

 

Согласно ПУЭ (старое), вместо запаса прочности (n) на практике используются допускаемые напряжения, данные в долях или процентах от предела прочности.

. В практике расчёта напряжение материала провода ограничивается тремя случаями:

1.      Для наибольшей нагрузки.

2.      Для низшей температуры.

3.      Для среднегодовых условий.

(Три допускаемых напряжения (при наибольшей нагрузке, при низшей температуре и среднегодовой температуре) принимались до 1975 года для сталеалюминиевых проводов (высокое – при гололеде, ниже – при низшей температуре), для монометаллических проводов одинаковые. В 1975 году установлены допускаемые напряжения при низшей температуре такие же, как и при наибольшей нагрузке.)

 

Подход к установлению допускаемых напряжений будет несколько различен для проводов из одного металла и из комбинированных.

Монометаллические провода.

1.                 Допускаемые напряжения при низких температурах и наибольшей нагрузке учитываются и коэффициентом запаса.

2.                 Допускаемые напряжения при среднегодовых условиях ограничиваются стремлением не допустить излома проводов при вибрации (при этом отсутствуют гололёд, низшие температуры и ветер). Эти напряжения учитываются как сила тяжения по проводу и напряжением изгиба при вибрации. Суммарное напряжение не должно быть больше допускаемого напряжения усталости.

Комбинированные провода.

Суммарное напряжение из двух составляющих:

1.      Собственный вес и внешняя нагрузка на провода.

2.      Добавочное напряжение – добавочное температурное напряжение, возникающее при температурах, отличающихся от температуры изготовления провода.

=23·10^-6

=12·10^-6 - коэффициенты линейного расширения алюминия и стали, м/град.

 

Пусть для сталеалюминиевого провода имеем температуру изготовления .

Расширение алюминия и стали по длине различно (алюминия больше, стали меньше). Но они жестко соединены, удлинение будет где-то усреднено между алюминием и сталью.

В стали возникают растягивающие усилия, в алюминии – сжимающие (дополнительные усилия). Будет какой-то средний коэффициент линейного расширения – .

Если , то в алюминии будут растягивающие усилия, - в стали – сжимающие.

Провод также получит удлинение или укорочение с .

зависит от , и от «».

Найти значение α₀ можно из условия равновесия тяжения

где

- модули упругости в кг/мм².

отсюда:

(подставили «»)

Определим модуль упругости провода в целом ().

Суммарное тяжение провода:

- модуль упругости провода в целом.

Величины, характеризующие провода, представлены частично в ПУЭ, в справочниках и Технических Условиях (ТУ) на провода:

 

						Марка провода
23·10-6	6300	16	0.5	0.5	0.3	А
23·10-6	20000	70	0.5	0.5	0.35	ПС
23·10-6	8450	29	0.37	0.42	0.25	АС
			Доп. напр.при низшей темп., высшей и ср-год. условиях			АСУ
						АСО

 

При низших температурах и при высших температурах есть влияние температуры на сталеалюминиевые провода. Возникают добавочные температурные напряжения. При низших температурах влияние температуры больше. Поэтому .

Расчёт комбинированных проводов производится по допускаемым напряжениям материала, имеющего меньшую механическую прочность. При расчёте температуру провода нужно брать как температуру окружающей среды.