http://www.ebook.edu.vn 114 Chơng 8 Cơ khí dây dẫn đờng dây trên không Đ 8-1. Phân cấp đờng dây v vùng khí hậu Dây dẫn, dây chống sét của đờng dây luôn chịu tác dụng của ma, gió, nhiệt độ, trọng lợng và sức căng của dây. Vì vậy, ngoài việc tính toán về điện ta còn phải kiểm tra độ bền cơ học của nó dới tác động của nội lực và ngoại lực. Tính toán độ bền cơ học các phần tử của đờng dây gọi là tính toán cơ khí đờng dây trên không. Đây là một yếu tố cơ bản để đảm bảo việc cung cấp điện thờng xuyên, liên tục và an toàn cho con ngời. Nó rất cần cho công tác thiết kế, thi công và sử dụng mạng điện. Điều kiện tính toán đờng dây trên không phụ thuộc vào cấp đờng dây, vào vùng khí hậu và các tình trạng làm việc của nó. Theo điện áp đờng dây và loại hộ tiêu thụ điện ngời ta chia đờng dây trên không thành 3 cấp nh trong bảng 8-1. Bảng 8-1. Phân cấp đờng dây trên không Cấp đờng dây Điện áp định mức ( kV ) Loại hộ tiêu thụ điện I >35 35 Bất cứ loại nào Loại I và loại II II 35 1 - 20 Loại III Bất cứ loại nào III <1 Bất cứ loại nào Để đảm bảo độ bền cơ học, khi tính toán đờng dây trên không phải dự trữ một hệ số an toàn nhất định ( thờng n = 2 - 2,5 ). [] cp = n gh Nơi không dân c: Dây nhiều sợi n = 2; dây một sợi n = 2,5. Nơi có dân c và các khoảng vợt quan trọng: Thép nhôm n = 2; dây nhôm tiết diện > 120 mm 2 thì n = 2 (dây nhôm tiết diện 120 mm 2 thì n = 2,5); Dây đồng tiết diện > 70 mm 2 thì n = 2 (dây nhôm tiết diện 70 mm 2 thì n = 2,5) Đồng thời căn cứ vào điện áp, vật liệu làm dây dẫn và tính chất vùng dân c ngời ta quy định tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn và dây chống sét nh trong bảng 8-2. Vùng đông dân c là các thành phố, thị trấn, các xí nghiệp, nhà máy, bến tàu thuyền, bến cảng, nhà ga, công viên, trờng học, chợ, bãi tắm, làng xóm trong hiện tại và tơng lai quy hoạch 5 năm tới đã dự kiến. Vùng không dân c là vùng không có nhà cửa, mặc dù vẫn có ngời và các phơng tiện máy móc cơ giới nông lâm nghiệp qua lại. Các vờn cây, khu vực có nhà cửa tha thớt nằm rải rác. khoảng vợt quan trọng là nơi các đờng dây giao chéo, song song nhau, vợt đờng sắt, đờng quốc lộ, đờng dây thông tin, vợt sông hồ. http://www.ebook.edu.vn 115 Bảng 8-2. Tiết diện nhỏ nhất cho phép của dây dẫn và dây chống sét Điện áp ( kV) Vùng dân c Mã hiệu và tiết diện nhỏ nhất của dây dẫn < 1 1 - 35 110 150 220 Không dân c Có dân c Không dân c Có dân c Bất kỳ Bất kỳ Bất kỳ A16, AC10, MC. A25, AC 25 A 25, AC 16 A35, AC25, C25, MC25. AC70 AC120 AC240 Khi tính toán và lựa chọn kết cấu đờng dây trên không, phải căn cứ vào vùng khí hậu mà đờng dây đi qua. Điều kiện khí hậu đợc quan sát, theo dõi một cách kỹ lỡng trong một thời gian dài và ở tình trạng bất lợi nhất (đối với đờng dây có U . 35 kV trong vòng 5 năm, đờng dây 110 - 220 kV trong vòng 10 năm, đờng dây 330 kV thời gian từ 15 năm trở lên). Điều kiện khí hậu bất lợi cần thu thập là tốc độ gió cực đai v max , nhiệt độ cực tiểu min , nhiệt độ không khí cực đại max . Căn cứ vào nhiệt độ và tốc độ gió khác nhau ứng với điều kiện khí hậu thờng xuyên xảy ra, nớc ta tạm thời phân làm 4 vùng khí hậu nh đã cho trong bảng 8-3. Bảng 8-3. Phân vùng khí hậu Điều kiện tính toán Vùng khí hậu I II III IV - Lúc nhiệt độ không khí thấp nhất: Nhiệt độ 0 C ( min ). Tốc độ gió tơng ứng ( m/s ). - Lúc nhiệt độ không khí cao nhất: Nhiệt độ 0 C ( max ). Tốc độ gió tơng ứng ( m/s ). - Lúc gió lớn nhất: Nhiệt độ 0 C ( TB ). Tốc độ gió tơng ứng ( m/s ). 5 0 40 0 25 40 5 0 40 0 25 35 5 0 40 0 25 30 5 0 40 0 25 25 Chú ý: Tốc độ gió cho ở bảng 8-3 áp dụng đối với đờng dây có chiều cao từ 30 m trở xuống. Nếu chiếu cao từ 30 - < 50 m thì tốc độ gió tăng lên 1,15 lần. Nếu chiều cao từ 50 - < 70 m thì tốc độ gió tăng lên 1,25 lần. Nếu chiều cao từ 70 - 100 m thì tốc độ gió tăng lên 1,4 lần. Nếu đờng dây đi qua khu vực thành phố, khu dân c có chiều cao nhà cửa, công trình công cộng vợt quá 1/3 chiều cao cột điện thì cho phép giảm tốc độ gió trong bảng đi 16%. Khi tính toán cho khu vực có điều kiện khí hậu qua điều tra khác với các thông số cho trong bảng thì lấy số liệu thực tế thu thập tại địa phơng để tính toán. http://www.ebook.edu.vn 116 Trong khi chờ nhà nớc có văn bản chính thức về phân vùng khí hậu, ta áp dụng quy định tạm thời, sơ bộ phân vùng khí hậu nh sau: - Vùng I: là vùng ven biển đồng bằng bắc bộ, các hải đảo - Vùng II: là vùng cách bờ biển Bắc Bộ từ 40 - 80 km, vùng ven biển miền trung và miền nam. - Vùng III: là vùng trung du tây nguyên và cách bờ biển trên 80 km. - Vùng IV: là vùng núi cao, vùng xa Đ 8.2. Tải trọng cơ giới tác dụng lên dây dẫn 1. Trọng lợng bản thân dây dẫn Dây dẫn và dây chống sét chịu tác dụng thờng xuyên của tải trọng bên ngoài là gió và sự biến đổi của nhiệt độ, làm cho sức căng và độ võng của nó luôn luôn thay đổi. Để biểu diễn tải trọng của dây dẫn trong tính toán ta dùng khái niệm tỷ tải (tải trọng riêng). Tỷ tải là phụ tải cơ giới tác dụng lên chiều dài 1 mét dây dẫn có tiết diện là 1 mm 2 . Đơn vị tỷ tải là N/m.mm 2 . Đối với dây dẫn một sợi, tỷ tải do trọng lợng bản thân có giá trị là: g 1 = ) . ( 10 81,9 2 3 mmm N F G ( 8-1 ) trong đó: G - là khối lợng 1 km cho trong bảng tra cứu ( Kg/km ); F - là tiết diện thực của dây dẫn ( mm 2 ); Nếu cho biết trọng lợng riêng của dây dẫn thì: g 1 = .10 -3 ( 2 .mmm N ) Đối với dây dẫn nhiều sợi, tỷ tải tăng thêm do chiều dài thực của mỗi sợi dây khác với chiều dài đo đợc từ 2 - 3% (thờng lấy bằng 1,025): g 1 = ( 1,02 - 1,03 ) 3 10 F G ( 2 .mmm N ) ( 8-2 ) Dây phức hợp làm bằng hai vật liệu, ví dụ dây thép nhôm (AC) thì tỷ tải là: g 1 =( 1,02 - 1,03 ). ) . (10 2 3 mmm N FF FF FeA FeFeAA + + ( 8-3) A , Fe - là trọng lợng riêng của nhôm và thép ( N/dm 3 ); F A , F Fe - là tiết diện phần nhôm và phần thép ( mm 2 ); F = F A + F Fe - là tiết diện của dây phức hợp AC ( mm 2 ). 2. Tải trọng do áp lực gió lên dây áp lực gió lên dây dẫn và dây chống sét tính toán theo biểu thức: P = K C x QF C sin ( 8-4) trong đó: K - là hệ số phân bố không đều của gió trong khoảng cột, lấy giá trị nh trong bảng 8-4; C x - là hệ số khí động học của không khí phụ thuộc vào bề mặt cản gió và đờng kính dây; Với đờng kính dây dẫn d < 20 mm, C x = 1,1; http://www.ebook.edu.vn 117 Đờng kính dây dẫn d 20 mm, C x = 1,2. Q - là áp lực gió lên dây, xác định theo động năng của gió; Q = v 2 /16 (N/m 2 ) ( 8-5 ) F C - là bề mặt cản gió ( m 2 ) ; - là góc giữa hớng gió và tuyến dây (trong tính toán lấy giá trị cực đại sin = 1 ). Bảng 8-4. Hệ số phân bố không đều của gió Tốc độ gió ( m/s) 20 25 30 35 K 1 0,85 0,75 0,7 áp lực của gió lên 1 mét chiều dài dây dẫn là: P = k )/(10 16 81,9 3 2 mN vdC xK ( 8-6 ) Trong đó k là hệ số tính tới chiều dài khoảng vợt Chiều dài khoảng vợt l (m) 50 100 150 250 k 1,2 1,1 1,05 1 Tỷ tải của gió là: g 2 = )./(10 .16 81,9 23 2 mmmN F vdC k F P xK = ( 8-7 ) Tỷ tải tổng hợp của dây dẫn là: 2 g rrr += 13 gg g 3 = ) . ( 2 2 2 2 1 mmm N gg + ( 8-8 ) Tỷ tải của dây dẫn có thể đợc tính sẵn cho trong các bảng phụ lục. Đ 8-3. Sức căng v độ võng của dây Khi một sợi dây mềm đợc buộc chặt ở 2 đầu thì phơng trình của chúng có dạng dây xích nh đã xét trong toán học. Sau đây ta xét phơng trình của dây dẫn và cáp đợc cột chặt ở 2 đầu. Giả sử một dây dẫn đợc giữ chặt ở 2 điểm A và B có cùng một độ cao ( hình 8-1 ) l/2 x A B f x y/2 T 1 1 y 0 y T 0 PY L/2 Hình 8-1. Đờng cong độ võng của dây dẫn http://www.ebook.edu.vn 118 Ta xét điều kiện cân bằng của dây dẫn trên đoạn 0 - 1 nào đó kể từ gốc toạ độ là điểm thấp nhất 0. Gọi L - là chiều dài thực của dây dẫn ( đoạn cong A0B ). l - là khoảng vợt của dây dẫn ( đoạn AB ) f - là độ võng của dây. Giả sử trọng lợng và áp lực gió phân bố đều trên chiều dài đờng dây. p ( N/m) - là tải trọng trên 1 mét chiều dài dây dẫn. Điểm cuối của đoạn dây xét ( điểm 1 ) có toạ độ là: ( x, y). Tại điểm 1 và điểm 0 sức căng dây là T 1 và T. Trọng tâm tải trọng là p.y đặt cách trục x một đoạn là y/2. Khi dây cân bằng, phơng trình mômen đối với điểm 1 có dạng: T.x - p.y.y/2 = 0 suy ra: T.x = p.y.y/2 ( 8-9 ) Chia cả 2 vế của ( 8-9 ) cho tiết diện F của dây dẫn ta đợc: 22 . . 2 y F py F yp x F T == ( 8- 10 ) ký hiệu: = F T ( 8-11 ) g = F p ( 8-12 ) - gọi là ứng suất vật liệu làm dây dẫn ( N/mm 2 ); g - gọi là tỷ tải của dây dẫn ( N/m.mm 2 ). Phơng trình mô men có dạng: .x = g. y 2 2 hay y 2 = x g 2 ( 8-13 ) suy ra: x = 2 2 y g ( 8-14 ) Đây là phơng trình Parapon mà không phải dây xích vì dây dẫn đợc cố định chặt ở 2 đầu. Trục toạ độ ký hiệu nh hình 8-1 trùng với các điều kiện sau: x = f ; y = 2 l ; y 2 = 4 2 l ( 8-15 ) Thay ( 8-12 ) và ( 8-11 ) ta đợc g = 8 8 2 2 gl f l f = ( 8-16 ) f gl F T 8 2 == ( 8-17 ) Theo giải tích ta tìm đợc độ dài cung Parapôn từ gốc tạo độ 0 đến điểm 1 có tọa độ x, y là: http://www.ebook.edu.vn 119 S 01 = y [1 + 2 )( 3 2 y x ] ( 8-18 ) Khi x = f; y = l/2 thay giá trị x 2 = 4 ;] 8 [ 2 22 2 l y gl = vào ( 8-18 ) độ dài S 01 có giá trị là L 2 khi đó: L 2 = ] 24 4 . 3 2 1[ 2 42 lgl + ( 8-19 ) Thay thế và rút gọn ta đợc : L = l [ 1 + ] 24 . 2 22 lg ( 8-20 ) Phơng trình ( 8-20 ) gọi là phơng trình đờng đàn hồi của dây dẫn. Thay ( 8-17 ) vào ( 8-20 ) ta tìm đợc: L = l( 1+ ) 3 8 2 l f ( 8-21 ) Công thức ( 8-17 ) và ( 8-21 ) là những dạng cơ bản để tính ứng suất, độ võng và chiều dài dây dẫn. Đ 8-4. ứng suất v độ võng của dây trong điều kiện khí hậu khác nhau Khi nhiệt độ và tải trọng của dây dẫn thay đổi thì ứng suất và độ võng của nó cũng thay đổi nghĩa là trạng thái của dây dẫn thay đổi theo điều kiện khí hậu khác nhau. Giả sử ở trạng thái thứ I dây dẫn có nhiệt độ: I ; tỷ tải g I ; ứng suất vật liệu I và chiều dài dây là L I . ở trạng thái thứ II, dây dẫn có nhiệt độ là : II ( II > I ); tỷ tải g II ; ứng suất vật liệu II và chiều dài dây là L II . Vì nhiệt độ tăng lên, ở trạng thái tự do chiều dài dây dẫn bị giãn nở và tăng đến giá trị L: L = L I [ 1+ ( II - I )] ( 8-22 ) trong đó: - là hệ số dãn dài nhiệt độ của dây ( 1/ 0 C). Do chiều dài tăng lên, nên độ võng của dây cũng tăng từ f I đến f II : f II = II II II II II f lg hay lg 88 22 = ( 8-23 ) Mặt khác dới tác dụng của lực đàn hồi thì ứng suất bị giảm đi và dây dẫn bị ngắn đi một đoạn, chiều dài của dây dẫn lúc này có giá trị là: L II = L[1- ( I - II )] = L[1+ ( II - I )] ( 8-24 ) = 1/E là hệ số dãn dài đàn hồi ( mm 2 /N); E - là mô đun đàn hồi của dây dẫn ( N/mm 2 ). Thay giá trị L từ ( 8-22 ) vào ( 8-24 ) và biến đổi ta đợc: L II = L I [ 1+ ( II - I )]. [1+ ( II - I )] L II = L I [ 1 + ( II - I ) + ( II - I ) + ( II - I )( II - I )] ( 8-25 ) http://www.ebook.edu.vn 120 Vì , là những vô cùng bé bậc cao cho nên tích số có thể bỏ qua. Khi đó ta có: L II = L I [ 1 + ( II - I ) - ( I - II ) ] ( 8-26 ) Với L II = l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 II II lg ; L I = l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 I I lg thay giá trị L II và L I từ trên vào ( 8-26 ): l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 II II lg = l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 I I lg . [ 1 + ( II - I ) + ( II - I ) ] l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 II II lg = l [ 1 + ] 24 . 2 2 2 I I lg + l[ ( II - I ) + ( II - I ) ] vì l L II nên Thay vào và biến đổi, rút gọn ta đợc 2 2 2 24 . II II lg = IIIIII I I lg ++ ()( 24 . 2 2 2 ) hay viết dới dạng: II - 2 2 2 24 . II II lg = I - 2 2 2 24 . I I lg - )( III ( 8-27 ) Phơng trình (8-27) là công thức cơ bản để tính toán dây dẫn gọi là phơng trình trạng thái của dây dẫn. Khi biết trạng thái thứ I có ứng suất I ta có thể xác định đợc II ứng với trạng thái thứ II và ngợc lại. Từ ứng suất và tải trọng riêng tính đợc độ võng của dây: f II = II II lg 8 . 2 (8-28 ) Công thức ( 8-28 ) có dạng bậc 3 đối với II . Để dễ dàng giải theo phơng pháp dò hay bằng phơng pháp gần đúng, ta đa về dạng: II - 2 II B = A (A và B là các hệ số) ( 8-29 ) Đ 8-5. ứng suất cực đại v khoảng vợt giới hạn của dây dẫn ứng suất của dây dẫn đạt giá trị lớn nhất khi tải trọng lớn nhất ( tốc độ gió cực đại ) hoặc khi nhiệt độ thấp nhất ( min ). Vì tải trọng lớn nhất thờng không đồng thời xuất hiện với nhiệt độ thấp nhất nên cần phải xét xem với điều kiện nào thì dây dẫn có ứng suất lớn nhất. Muốn vậy ta dựa vào phơng trình trạng thái: II - 2 2 2 24 . II II lg = I - 2 2 2 24 . I I lg - )( III ( 8-27 ) Chia 2 vế phơng trình ( 8-27 ) cho l 2 và lấy giới hạn khi l ta đợc: 2 2 24 II II g = 2 2 24 I I g hay 2 2 2 2 I II I II g g = ( 8-30 ) http://www.ebook.edu.vn 121 Phơng trình ( 8-30 ) cho thấy, khi khoảng vợt rất lớn thì ứng suất của dây dẫn chỉ phụ thuộc vào tải trọng cơ giới mà không phụ thuộc vào nhiệt độ. Nghiã là khi khoảng vợt rất lớn thì ứng suất cực đại ( max ) xuất hiện ở trong dây dẫn khi tốc độ gió đạt giá trị cực đại ( V max ). Với khoảng vợt bé, cho l 0 phơng trình trạng thái ( 8-27 ) còn lại: II = I - )( III ( 8-31 ) Phơng trình ( 8-31 ) cho thấy, với khoảng vợt nhỏ thì ứng suất dây dẫn chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và đặt giá trị lớn nhất khi nhiệt độ cực tiểu ( min ). Khoảng vợt mà khi đó ứng suất lớn nhất xuất hiện đồng thời trong cả 2 điều kiện V max và min gọi là khoảng vợt tới hạn ( ký hiệu l th ). Để tìm l th ta cho I và II cùng đạt giá trị max và lấy bằng ứng suất cho phép của vật liệu: max = [ ] cp . Gọi trạng thái I ứng với I = min ; g I = g 1 ( V = 0 ). Trạng thái II ứng với V max và g II = g 3 ; II = TB . Thay số liệu nh trên vào ( 8-27 ) ,phơng trình trạng thái có dạng: [ ] cp - 2 22 3 ][24 . cp th lg = [] cp - 2 22 1 ][24 . cp th lg - )( min TB ( 8-32 ) 2 22 3 ][24 . cp th lg = 2 22 1 ][24 . cp th lg + )( min TB hay )( ][24 ).( min 2 2 2 1 2 3 = TB cp th lgg Giải ra: l th = [] cp 2 1 2 3 min )(24 gg TB ( 8-33 ) ở điều kiện chuẩn VN, min = 5 0 C; TB = 25 0 C, khoảng vợt tới hạn là: l th = [] cp 2 2 1 2 3 ][22 )525(24 g gg cp = ( 8-34 ) Xác định khoảng vợt tới hạn l th và so sánh nó với khoảng vợt thực tế ( l ) ta có thể biết đợc ứng suất cực đại xảy ra khi nào. Nh vậy về cơ bản phơng trình trạng thái có 2 dạng sau: Khi l > l th ; max xuất hiện khi V max thì phơng trình trạng thái có dạng: II - 2 22 24 . II II lg = [] cp - 2 22 3 ][24 . cp lg - )( max TB ( 8-35 ) Khi l< l th ; max xuất hiện khi min ta có: II - 2 22 24 . II II lg = [] cp - 2 22 1 ][24 . cp lg - )( minmax ( 8-36 ) Cho biến thiên từ 5 - 40 0 C sẽ tìm đợc ứng suất và độ võng tơng ứng. Độ võng lớn nhất (f max ) ở nhiệt độ = 40 0 C và không có gió. Khi l = l th thì có thể dùng một trong hai phơng trình để tính toán. http://www.ebook.edu.vn 122 Căn cứ vào sự phụ thuộc giữa ứng suất và độ võng của dây vào nhiệt độ ta vẽ đợc đờng cong gọi là đờng cong lắp dựng. Để giảm bớt khối lợng tính toán, cho nhiệt độ thay đổi mỗi lần 5 0 C. Đờng cong lắp dựng có dạng nh hình 8-2 ứng suất cho phép của dây dẫn [ ] cp là giá trị lớn nhất đợc chọn trong khi tính toán. Nó là tỷ số giữa sức cản đứt tức thời F cđ và hệ số an toàn n của dây dẫn: [ ] cp = nn F gh cd = F cđ và n có thể tra cứu trong bảng phụ lục. Tuy nhiên để thuận tiện và đơn giản trong tính toán ta lấy nh sau: Đối với dây thép nhôm ( AC ): [ ] cp = 78,5 N/mm 2 Với dây nhôm tiết diện F 35 mm 2 : [] cp = 62,8 N/mm 2 . Với dây dẫn nhôm tiết diện F 50 - 120: [] cp = 58,8 N/mm 2 . Với dây nhôm tiết diện F 120: [] cp = 73,5 N/mm 2 . Với dây đồng nhiều sợi: [ ] cp = 191 N/mm 2 . 8-6. Tính toán dây phức hợp 1. ứng suất và độ võng của dây phức hợp Dây phức hợp chế tạo từ 2 vật liệu khác nhau nh dây nhôm lõi thép, đồng lõi thép ở đây ta chỉ đi sâu nghiên cứu dây thép nhôm (AC) là loại thông dụng nhất. Khi bị kéo bởi lực căng T 0 thì ứng suất trong phần nhôm và phần thép khác nhau ( CA < CFe ) do mô đun đàn hồi của hai vật liệu là khác nhau, việc tính toán dây phức hợp là khó khăn và phức tạp. Để thuận tiện trong tính toán, ngời ta coi dây AC chỉ có một ứng suất duy nhất, gọi là ứng suất giả tởng ( gt ), nó là ứng suất duy nhất, tợng trng cho sự làm việc thống nhất của 2 vật liệu chế tạo dây. Nếu dây AC chịu 1 lực căng là T 0 thì ta có: gt = FeA FeA ACFeA FF TT F T FF T + + == + 00 ( 8-37 ) trong đó T A , T Fe - là lực tác dụng lên phần nhôm và phần thép trong dây AC. Từ ( 8-37 ) ta rút ra: T 0 = gt (F A + F Fe ) = CA F A + CFe F Fe ( 8-38 ) CA , CFe - là ứng suất cơ của phần nhôm và phần thép. Khi dây AC chịu lực căng T 0 theo định nghĩa ta có E = l ( N mm 2 ) f (m) f 5 10 15 20 25 30 35 40 ( 0 C) Hình 8-2. Đờng cong lắp dựng http://www.ebook.edu.vn 123 nên l = AC gt Fe CFe A CA EEE == ( 8-39 ) E AC - là mô đuyn đàn hồi của dây thép nhôm ( N/mm 2 ). Từ (8-39) rút ra : gt = CA E E E E AC A CFe AC Fe = ( 8-40 ) CA = gt AC Fe gtCFe AC A E E E E =; ( 8-41) Thay giá trị ( 8-41 ) vào ( 8-38 ) ta đợc: E AC ( F A + F Fe ) = E A F A + E Fe F Fe . hay E AC = E A F A E Fe F Fe F A F Fe E A F A E Fe F Fe F Fe F A F Fe + + = + +()1 . Đặt = F A /F Fe ta có: E AC = + + 1 FeA EE ( 8-42 ) Thay ( 8-42 ) vào ( 8-40 ) đợc: gt = CA )1( + + A AFe E EE ; gt = CFe )1( + + Fe AFe E EE (8-43 a-b) Độ võng của dây phức hợp là: f = gt gl 8 2 . 2. ứng suất và độ võng của dây phức hợp trong điều kiện khí hậu khác nhau Phơng trình trạng thái của dây phức hợp có dạng: gtII - 2 2 2 24 . gtIIAC II lg = gtI - 2 2 2 24 . gtIAC I lg - )( III AC AC ( 8-44 ) trong đó: AC = AFeAC EEE + + = 11 ( 8-45 ) Để tìm AC ta hãy xét một đoạn dây AC. Chiều dài ban đầu ứng với nhiệt độ chế tạo dây 0 . Khi nhiệt độ tăng lên, nếu đợc tự do dãn nở thì phần nhôm dài hơn phần thép. Nhng vì chúng đợc bện chặt với nhau nên giãn nở bằng nhau chiếm một chiều dài trung bình. Lúc này thép bị kéo, nhôm bị nén. Nếu nhiệt độ thấp hơn 0 (nhiệt độ chế tạo dây, LX thờng lấy bằng 15 0 C) thì ngợc lại: thép bị nén, nhôm bị kéo. Trong một trạng thái nhất định, dây luôn ở thế cân bằng, hai lực cân bằng lẫn nhau. Sức căng xuất hiện trong phần nhôm và phần thép do nhiệt độ gây ra ở nhiệt độ khảo sát (quy ớc lực kéo có dấu +, nén dấu -)là: T A = - ( A - AC )( 0 - )E A F A ( 8-46 ) T Fe = ( Fe - AC )( 0 - )E Fe F Fe ( 8-47) Cân bằng ( 8-46 ) và ( 8-47 ) rút ra: [...]... - AC ) ( 0 - )EA ( 8- 4 9 ) nhFe = TFe/FFe = (Fe - AC) ( 0 - ) EFe ( 8- 5 0) Khi l = lth thì xuất hiện ứng suất cực đại Lấy ứng suất toàn phần (max) bằng ứng suất cho phép của vật liệu, ta có: CA = [A]cp - nhA ( 8- 5 1 ) CFe = [Fe]cp - nhFe ( 8- 5 2 ) Thay giá trị của ( 8- 4 9 ) vào ( 8- 5 1 ) và ( 8- 5 0 ) vào ( 8- 5 2 ) đợc ứng suất cho phép do tải trọng cơ giới tác động: CA = [A]cp - ( A - AC ) ( 0 - )EA ( 8- 5 3... thái ta có: 2 II II II - g 1 l 2 24 II 2 2 = [A]cp - 27,4 2 10 6 80 2 24.16,2.10 6 II 123 58 2 2 2 g 3 l 2 24 [ A ] cp = 58, 8 2 - ( max TB ) 100,2 2 10 6 80 2 23.10 6 (40 25) 24.16,2.10 6 58, 8 2 16,2.10 6 = 58, 8 - 47 ,8 - 21,3 = -1 0,3 Giải ra: II = 20,15 (N/mm2) T = IIF = 20,15.70 = 1410 (N) http://www.ebook.edu.vn 129 fmax = g 1l 2 27,4.10 3 .80 2 = = 1, 08 (m) 8 II 8. 20,15 Ví dụ 2 Một đờng... 18, 8.1 0-6 = 3 3 E Fe + E A 196.10 + 5,23.61,6.10 (1/0C) trong đó: = FA/FFe = 15/22 = 5,23 1+ 1 + 5,23 AC = = = 12.10 6 (mm 2 / N ) 3 E Fe + E A 196.10 + 5,23.61,6.10 3 ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ cực tiểu là: nhA = ( A - AC ) ( 0 - min )EA = ( 23 - 18, 8 ).1 0-6 ( 15 - 5 ).61,6.103 = 2, 58 ( N/mm2 ) ứng suất nhiệt của nhôm ở nhiệt độ trung bình là: nhA = ( A - AC ) ( 0 - min )EA = ( 23 - 18, 8... ( 8- 5 0 ) vào ( 8- 5 2 ) đợc ứng suất cho phép do tải trọng cơ giới tác động: CA = [A]cp - ( A - AC ) ( 0 - )EA ( 8- 5 3 ) CFe = [Fe]cp - ( Fe - AC ) ( 0 - ) EFe ( 8- 5 4 ) [A]cp và [Fe]cp - là ứng suất cho phép của nhôm và thép ( N/mm ) Thay ( 8- 5 3 ) và ( 8- 5 4 ) vào ( 8- 4 0 ) ta đợc: 2 1 1 ( 8- 5 5 ) = CFe AC E A AC E Fe Khi bị tác động cơ giới, phần nhôm sẽ bị phá huỷ trớc phần thép Vì vậy ta dùng ứng... {[A]cp - ( A - AC)(0-min) EA} E AC gtII = {[A]cp - ( A - AC)(0-TB) EA} E AC ( 8- 5 6 ) EA ( 8- 5 7 ) EA Thay gtI và gtII vào phơng trình trạng thái ứng với l = lth ta rút ra khoảng vợt tới hạn của đờng dây là: gtII gtI + lth = 2 g II 2 24 AC gtII AC ( TB min ) AC g I2 ( 8- 5 8 ) 2 24 AC gtI Vì khi chịu tác dụng của lực cơ giới nhôm bị phá huỷ trớc thép, cho nên ta lấy độ bền theo nhôm Thay ( 8- 5 6(... min )EA = ( 23 - 18, 8 ).1 0-6 ( 15 - 25 ).61,6.103 = -2 , 58 ( N/mm2 ) ứng với min có: CAI = [AC]cp - nhA = 78, 5 - 2, 58 = 75,92 ( N/mm2 ) ứng với TB có: CAII = [AC]cp - nhA = 78, 5 + 2, 58 = 81 , 08 ( N/mm2 ) c Tìm ứng suất giả tởng, khoảng vợt tới hạn và xác định trạng thái ứng suất: gtI = CAI 1 1 N = 75,92 = 102,5( ) 6 3 AC E A 12.10 61,6.10 mm 2 gtII = CAII lth = 1 1 N = 81 , 08 = 109,5( ) 6 3 AC E A 12.10... ( 8- 5 7) vào phơng trình ( 8- 5 8) thì khoảng vợt tới hạn có dạng: 124 http://www.ebook.edu.vn lth = 24 A ( TB min ) g g ( II ) 2 ( I ) 2 gtII ( 8- 5 9 ) gtI 8. 7 Sứ cách điện v thiết bị phụ của đờng dây 1 Sứ cách điện Sứ cách điện có nhiệm vụ cách điện cho dây dẫn với các phần tử khác của đờng dây và giữ cố định dây dẫn với đờng dây Sứ cách điện chế tạo bằng vật liệu là sứ và thuỷ tinh Ngày nay công nghiệp. .. Khoảng cách từ dây dẫn đến mặt đất . ] 24 . 2 22 lg ( 8- 2 0 ) Phơng trình ( 8- 2 0 ) gọi là phơng trình đờng đàn hồi của dây dẫn. Thay ( 8- 1 7 ) vào ( 8- 2 0 ) ta tìm đợc: L = l( 1+ ) 3 8 2 l f ( 8- 2 1 ) Công thức ( 8- 1 7 ) và ( 8- 2 1 ) là. ớc lực kéo có dấu +, nén dấu -) là: T A = - ( A - AC )( 0 - )E A F A ( 8- 4 6 ) T Fe = ( Fe - AC )( 0 - )E Fe F Fe ( 8- 4 7) Cân bằng ( 8- 4 6 ) và ( 8- 4 7 ) rút ra: http://www.ebook.edu.vn. [ Fe ] cp - nhFe . ( 8- 5 2 ) Thay giá trị của ( 8- 4 9 ) vào ( 8- 5 1 ) và ( 8- 5 0 ) vào ( 8- 5 2 ) đợc ứng suất cho phép do tải trọng cơ giới tác động: CA = [ A ] cp - ( A - AC ) ( 0 - )E A