Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 9

Chia sẻ: Sadsadas Dsadsadsa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cũng như mọi trường thế vô hướng, điện thế có giá trị tùy theo quy ước điện thế của điểm lấy mốc. Trong kỹ thuật điện và điện tử học, khái niệm hiệu điện thế hay điện áp thường được dùng khi so sánh điện thế giữa hai điểm, hoặc nói về điện thế của một điểm khi lấy điểm kia là mốc có điện thế bằng 0.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 9

Chương VI C U TRÚC VÀ TÍNH TOÁN H TH NG M NG DÂY TI P XÚC 6.1. KHÁI NI M, PHÂN LO I H TH NG MANG DÂY TI P XÚC. 6.1.1. KHÁI QUÁT M ng dây ti p xúc dùng ñ c p ñi n t tr m ñi n kéo ñ n giàn l y ñi n c a phương ti n giao thông(c n l y ñi n). Có 2 lo i m ng dây ti p xúc: m ng dây treo trên không và m ng ti p xúc trên ray th 3 ñ t c nh 2 ray chính.Lo i m ng dây treo dùng trong thành ph (tàu ñi n, trôleybus), h m m , v n t i công nghi p (xí nghi p, b n c ng...) và trên ñư ng s t.Lo i dùng ray th 3: dùng cho Metro và Mono ray ñ gi m chi phí xây d ng mà v n b o ñ m an toàn 6.1.2. LO I M NG DÂY TREO TRÊN KHÔNG Chia làm 3 ki u ph thu c vào cách treo trên không: ki u ñơn gi n, ki u xích, ki u ph c h p. a) Ki u ñơn gi n có 2 ki u * Ki u ñơn gi n treo c ng: Hình 6–1. Lo i treo trên không ñơn gi n c ng. 1. dây ti p xúc 2. S cách ñi n f– ñ võng l– Kho ng cách gi a 2 c t ð gi m va ñ p gi a c n l y ñi n và ñi m treo dây ngư i ta dùng 2 dây treo g i là dây ñàn h i hay treo m m. * Ki u ñơn gi n treo m m (có ñàn h i) MCA&T§K • 137
Hình 6–2. Lo i treo m m ñơn gi n. ð gi m b t ñ võng, b o ñ m ti p xúc v i giàn l y ñi n t t hơn và ñ tăng kho ng cách gi a 2 c t l, ngư i dùng ki u xích có 2 cách treo. a) Ki u xích có 2 lo i: Hình 6–3. Lo i treo ki u xích c ng Hình 6–4. Lo i treo ki u xích m m v i ki u xích treo trên 1 dây Hình 6–5. Lo i treo ki u xích treo m m trên 2 dây 138 • MCA&TðK
Yêu c u: Ti p xúc t t, tránh va ñ p Hình 6–6. Lo i treo ki u ph c h p Ph m vi ng d ng: Ki u ñơn gi n dùng trong giao thông h m m , thành ph , t c ñ t i ña 30 ÷ 40km/h Ki u xích c ng: Dùng cho ñư ng s t v i v
dùng tr ng lư ng bù là các kh i bê tông hình tr vào ñ căng thêm dây→ñ võng nh ñi, mùa ñông thì b b t. ð ñ m b o cho thanh ti p xúc có d ng như ñòn gánh trên giàn ti p xúc ñư c mài mòn ñ u ngư i ta căng dây ti p xúc hình zicz c trên m t ph ng ngang Hình 6–8. Lo i dây ti p xúc ñư c treo zicz c. Theo cách căng dây trên m t ph ng m ng ti p xúc chia làm 3 lo i: Treo th ng ñ ng, căng nghiêng 1 ph n và căng nghiêng toàn ph n. Căng th ng ñ ng: Dây ñ và dây ti p xúc cùng trên m t m t ph ng (Hình 6–8) Hình 6–9. Lo i dây ti p xúc ñư c treo zicz c th ng ñ ng. Căng nghiêng 1 ph n: Dây ñ treo th ng trên tim ñư ng, dây ti p xúc ñi zicz c Hình 6–10. Lo i dây ti p xúc ñư c treo zicz c căng nghiêng m t ph n. 140 • MCA&TðK
Căng nghiêng toàn ph n (Hình 6–9) Hình 6–11. Lo i dây ti p xúc ñư c treo zicz c căng nghiêng toàn ph n. C dây ñ và dây ti p xúc ñ u căng theo hình zicz c nhưng các c t ñi n dây ñ và dây ti p xúc n m 2 phía khác nhau c a tim ñư ng. Cách treo này ch ng l i tác ñ ng c a gió t t hơn. Cách treo 1: ðơn gi n, nhưng ch ng l i tác d ng c a gió kém Cách treo 3: Ch ng l i tác d ng c a gió t t. Dây ti p xúc ñ b cong do gió th i. D c theo ñư ng ray cách kho ng 65÷80km ngư i ta ñ t 1 c t bê tông hay thép, tay ñ (cong son) ñư c b t vào c t ñ treo dây ñ . Dây ti p xúc có ti t di n ñ c ñư c ñ nh v b ng các thanh ñ nh v làm b ng thép ng g n v i c t ñi n qua s cách ñi n 6.1.2. M NG TI P XÚC TRÊN RAY Tim duong 4 3 2 1 5 Hình 6–12a. Ti p xúc trên ray. 1. Thanh l y ñi n 2.Ray c p ñi n 3.S cách ñi n 4.Tay ñ . 5.Tà v t MCA&T§K • 141
Hình 12b. M t s d ng l p ñ t thanh ray th 3 c a ñư ng s t các nư c tiên ti n 6.2. T NG QUAN CÁC PH N T TRONG H TH NG M NG DÂY TI P XÚC 6.2.1. DÂY D N ðI N TI P XÚC Hình 6–13. M t c t c a dây d n ti p xúc. V t li u: ñ ng, ñ ng thau, thép, lư ng kim nhôm–ñ ng Hình d ng ti t di n: Hình mang cá và mang cá d t. Lo i hình mang cá d t có chi u cao H nh hơn và chi u r ng A l n hơn. 142 • MCA&TðK
Di n tích ti t ñi n: 65, 80, 100 mm2: dùng cho giao thông thành ph , m , xí nghi p 120, 150 dùng cho ñư ng s t 6.2.2. DÂY CÁP ð , DÂY CÁP MANG C u t o: Kim lo i nhi u s i V t li u: ð ng, nhôm, thép, lư ng kim (thép và nhôm) Hình 6–14. M t c t c a dây cáp ñ ,cáp mang. 6.2.3. DÂY CÁP TĂNG CƯ NG. Dây tăng cư ng là dây c p ñi n t tr m ñi n kéo ra m ng ti p xúc và dây thu h i t ray v tr m s d ng dây nhôm hay dây thép – nhôm nhi u s i gi ng dây cáp ñ ,dây cáp mang. 6.2.4. S CÁCH ðI N Có 3 lo i ph bi n: S căng dây, s treo dây, s thanh su day noi S căng dây S treo S thanh (S thanh ch y u ñ ñ nh v ) Hình 6–15. K t c u các lo i s . MCA&T§K • 143
6.2.5. K T C U N I V I C T VÀ CÁC PH KI N C A H TH NG TREO DÂY TI P XÚC Hình 6–16. K t c u n i v i c t và các ph ki n c a h th ng treo dây ti p xúc. 1. Dây ti p xúc 2. Dây ñ 3. Dây treo 4. Thanh l y ñi n 5. Giàn l y ñi n 6. ð u máy ñi n 7. Công sơn treo dây 8. Tay ñ nh v trên dây ti p xúc 9. S bát 10. S thanh 11. Dây tăng cư ng. 6.3. PHÂN TÍCH H TH NG DÂY TI P XÚC 6.3.1. PHÂN TÍCH H TREO DÂY Trong h dây treo ñơn gi n ngư i ta th c hi n vi c k p tr c ti p dây ti p xúc trên nh ng k t c u ñ . T i nh ng ñi m treo,ñ cong võng c a ñư ng dây ñ i chi u, k t qu là khi c n ti p ñi n ñi qua dư i ñi m treo s làm thay ñ i ñáng k kho ng cách ti p xúc c a c n ti p ñi n v i dây d n ñi n,ñôi khi d n ñ n làm gián ño n vi c c p ñi n cho ñoàn tàu. T i m i ñi m k p c n ti p xúc c a ñoàn tàu ñang ch y t c ñ cao có th r i kh i ñư ng dây ti p xúc ho c ñà trư t quá l n c a c n ti p ñi n còn ti p t c va ñ p vào dây ti p xúc gây các t n h i cơ h c khác. Liên quan h v i vi c nêu trên,nên h dây treo ñơn gi n ñư c s d ng h n ch . ð c i thi n tính ch t c a h dây treo ñơn gi n,ngư i ta có th gi m kho ng cách gi a các ñi m treo và nâng cao ñ căng c a dây ti p xúc Khi thay ñ i các ñi u ki n thiên nhiên như nhi t ñ môi trư ng, gió bão... ñ căng dây ti p xúc thay ñ i, ñi u ki n làm vi c bình thư ng c a h dây treo b phá h ng. ð gi ñ căng cao trong t t c các ch ñ làm vi c,ngư i ta th c hi n vi c ñi u ch nh ñ căng và bù l i s thay ñ i chi u dài c a ñư ng dây mà ñư ng dây ch u nhi t ñ môi 144 • MCA&TðK
trư ng không n ñ nh. Ngư i ta phân bi t thành h dây treo ñơn gi n không bù, v i ñi u ch nh theo mùa và h dây treo có bù. Trong h ñây treo không bù,khi tăng nhi t ñ thì dây d n b kéo dài ra và ñ căng c a nó gi m, ñ trùng c a dây treo tăng lên, c n ti p ñi n s ti p xúc kém ngay c khi t c ñ ch y th p. ði u ch nh ñ căng c a dây ti p xúc theo mùa ñư c th c hi n b i ròng r c và th i gian là mùa xuân và mùa thu. Song dao ñ ng nhi t ñ theo th i gian không l n nên hi u qu vi c ñi u ch nh theo mùa t ra không hi u qu . Ngoài ra chính quá trình ñi u ch nh trong ñi u ki n ñang khai thác cũng không thu n ti n. Nh ng ch tiêu t t nh t có ñư c nh ng h treo dây ti p xúc v i vi c gi ñ căng c a dây d n m t cách c ñ nh b i ñ i tr ng qua ròng r c treo cu i ñư ng dây. Hình 6.17. Treo dây trên giá ñ v i xà ng n m m 1. Thành gi ng 2. Xà ngang m m 3. Dây ti p xúc Có th c i thi n tác d ng tương h gi a h treo dây ñơn gi n v i c n ti p ñi n b ng cách s d ng không k p c ng các dây vào tr c ñ mà s d ng các c u trúc nhíp ñàn h i 2 (Hình6.17), ho c các cáp căng b o ñ m kh năng chuy n d ch dây ti p xúc. Hình 6.18. H treo qu l c b ng các dây treo nghiêng MCA&T§K • 145
1. Dây treo nghiêng 2. D m ngang m m 3. Dây ti p xúc 4. Tr ñ Theo chi u th ng ñ ng khi b ép l i do c n ti p ñi n ñi qua. Ph thu c vào ñ i lư ng chuy n d ch này,ngư i ta phân lo i h treo dây ti p xúc thành lo i m c c ng và m c ñàn h i. Quan h chuy n d ch th ng ñ ng c a dây d n ñ n l c ép vào c n ti p ñi n g i là ñ ñàn h i c a h treo dây ti p xúc. 6.3.2. H TREO DÂY ðƠN GI N ðó là h th ng k p tr c ti p dây ti p xúc vào c u trúc ñ tương ñ i m m,nó b o ñ m ép dây b i c n ti p ñi n t i ñi m treo dây ti p xúc. H treo ñơn gi n ñàn h i là h th ng treo dây ti p xúc vào các c u trúc ñ v i các nhánh ñàn h i trung gian,nó b o ñ m chuy n d ch t nh ng v trí tĩnh khi ép c n ti p ñi n vào dây ti p xúc. Trư ng h p này thư ng s d ng khi xe ñi n t c ñ cao ñi qua các ñư ng h m. 61.3.H TREO DÂY PH C H P. D ng khác c a h dây treo ñơn gi n là h dây treo qu l c ñ ng h (Hình6.18), trên nh ng dây nghiêng v i k t c u zicz c, các dây ti p xúc 3 ñư c s d ng trong nh ng ñư ng xe ñi n bánh hơi. Nh ng dây treo 1 ñư c ñ t nghiêng theo chi u th ng ñ ng ñ treo các dây ti p xúc 3.Khi ñó có s cân b ng l c tác d ng c a l c do kh i lư ng dây ti p xúc và l c kéo n m ngang c a dây treo vào các ñ nh c a ñư ng zicz c. cu i m i nh p các dây có ñ nghiêng trong các chi u ngư c nhau như v trí qu l c ñ ng h . Khi gi m nhi t ñ dây co ng n l i d n ñ n làm gi m zicz c, tăng ñ nghiêng c a các dây treo và bù l i s thay ñ i chi u dài c a dây. Nh ng thông s t t nh t ñ t ñư c v i h th ng treo xích (Hình6.19). Trong trư ng h p này,các c t ñư c n i b i các cáp mang 1 nh các k p cơ khí,n i ñ n nh ng cáp mang 1 là các dây căng 3 và dây ti p xúc 2. Kho ng cách gi a các ñi m k p dây mang trong h treo xích ho c gi a các ñi m k p dây ti p xúc trong h treo dây ñơn gi n g i là nh p treo ti p xúc. Nh p c a h treo ñơn gi n không vư t quá 40...45m. Chi u dài gi i h n c a 1 nh p h treo ñơn gi n ph thu c vào cư ng ñ gió và các thông s zicz c khi ñ t dây ti p xúc trên m t ph ng và thư ng không quá 65...70m Hình 6.19. H treo xích dây ti p xúc a. v i các dây treo gi a các ñi m k p ñ t b. v i dây treo lò xo d ng ñelta c. v i dây treo lò xo d ng hình thang 1. cáp treo, 2. dây ti p xúc, 3. dây căng, 4. dây lò xo 146 • MCA&TðK
Hình 6.20. Các sơ ñ h treo dây ti p xúc ñơn (a), kép (b), ph c h p(c) 1. cáp mang; 2. dây căng; 3. dây ti p xúc; 4. cáp lò xo; 5. dây b tr ; 6– dây b tr th 2. Có nhi u phương án cho h treo m t xích. Có th phân lo i chúng theo cách th c căng dây, cách th c treo dây ti p xúc v i dây mang và theo m t b ng các dây ng v i tr c ñư ng th ng trên m t ph ng. Theo phương pháp căng dây, h treo m t xích có th là không bù (không có bù ñ căng), n a bù (ch có thay ñ i ñ căng dây ti p xúc ñư c bù) và bù toàn ph n (bù ñ căng dây ti p xúc và dây mang). ð tăng ñ tin c y làm vi c c a m ng lư i dây ti p xúc, ti n l i khi l p ñ t và ph c h i sau s c thì ngư i ta chia m ng ti p xúc thành nh ng ño n có neo, t c cu i các ño n ngư i ta k p các ñư ng dây không cho chuy n ñ ng ho c nh thi t b bù ñ i tr ng. Trong v n t i ñư ng s t nh ng ño n neo có th g m 20 ho c nhi u hơn s nh p, nhưng không quá 1600m khi bù ñ i tr ng c 2 phía. Trong giao thông thành ph vi c s d ng thi t b bù r t b h n ch . M t trong cách gi i quy t là ñ t các ñ i tr ng c a thi t b bù bên trong các tr ñ c a m ng dây ti p xúc. Theo phương pháp treo dây ti p xúc lên cáp mang ngư i ta phân thành h treo m t xích ñơn (Hình6.20a), h treo m t xích kép (Hình6.20b) và h treo ph i h p. H treo m t xích ñơn ñư c s d ng r ng rãi trên nhi u nư c. Nó ñơn gi n và trong trư ng h p s d ng thi t b san b ng ñ ñàn h i c a nó theo chi u dài nh p,khi ñó b o ñ m ñ tin c y ti p ñi n trong trư ng h p t c ñ ñ n 160km/gi và cao hơn. H treo kép thư ng ñư c s d ng trong các tuy n ñư ng chính h dòng ñi n không ñ i,nhưng khi mà theo ñi u ki n ph t i dòng ñi n yêu c u,ngoài dây ti p xúc và cáp mang,ngư i ta còn s d ng các dây tăng cư ng. H treo kép có kh năng kéo căng dây l n, ñ võng c a dây nh và ñ ñàn h i ñ ng ñ u. H treo kép và ph c h p s d ng khi ñòi h i t c ñ ch y tàu cao hơn 160 km/gi . Ph thu c vào phương pháp k p dây ti p xúc trên cáp mang g n tr (c t),ngư i ta phân lo i h treo dây v i dây căng h n h p (Hình6.19a) và các dây trão lò xo (Hình6.19b,c). Cáp lò xo ñ m b o tính ch t ñàn h i ñ u c a h treo trong m t nh p. MCA&T§K • 147
K p dây ti p xúc trên nh ng cáp mang có th th c hi n v i s lư ng nh các dây treo (hai, ba dây trong m t nh p), ho c cũng có th v i s lư ng nhi u hơn. Lo i th nh t dùng cho lư i ti p xúc cho xe ñi n bánh s t và xe ñi n bánh hơi, lo i th hai cho tuy n v n t i ñi n ñư ng dài. Theo v trí treo m t xích trên m t b ng ngư i ta phân thành h treo dây th ng ñ ng, h treo n a lư i li m và lư i li m. T i h treo th ng ñ ng cáp mang, dây ti p xúc và các dây nâng(dây treo) ñ t trên cùng m t m t ph ng th ng ñ ng. Cáp mang ñi theo hình zicz c như là dây ti p xúc. D m chìa ñ k p h treo ti p xúc c n ph i có chi u dài khác nhau. Trong h treo n a lư i li m (Hình6.21.a,b) cáp mang ñ t theo tr c ñư ng s t, còn các dây ti p xúc ñ t zicz c. Trong h treo lư i li m (Hình6.21c,d,e) zicz c c a cáp mang và dây ti p xúc ñư c th c hi n v i zicz c ngư c nhau. Ngư i ta chia lư i ti p xúc thành nh ng ño n có neo ñ c l p v m t cơ khí. Trên chi u dài nh ng ño n như th ngư i ta ñ t các thi t b bù tr ng lư ng 2 d u cu i (bù 2 phía). N u thi t b bù ch ñ t t 1 ñ u c a ño n có neo (bù 1 phía), thì chi u dài c a nó l y b ng 750...800m. ð b o ñ m d dàng di chuy n c n ti p ñi n t khu ño n có neo sang khu khu ño n khác,ngư i ta th c hi n vi c liên k t các khu có neo. S liên k t này có th th c hi n trong m t, hai, ba và b n nh p. Ph bi n ngư i ta dùng liên k t 3 nh p m m các khu ño n có neo (Hình6.22). Trong ñó nh ng c t neo tăng cư ng 1 và 4 ngoài tr ng lư ng mà dây d n ph i ch u,còn có l c căng t thi t b bù t i tr ng,và ngư i ta l i ñ nh v dây d n và cáp nh ng nh p trung gian ti p giáp nh các tr chuy n ti p 2,3. Chuy n d ch c n ti p ñi n t 1 dây ti p xúc này sang dây ti p xúc khác di n ra thư ng nh p gi a. Trên hình chi u b m t n m ngang (Hình6.22) ch rõ s s p ñ t c a dây ti p xúc 7, nh ng ño n làm vi c là ñư ng nét ñ m. T i ñi m gi a c a ño n gi a là ch ti p xúc v i c n ti p ñi n c a c 2 dây ti p xúc. 6.4. PH T I TÍNH TOÁN ð N DÂY D N VÀ CÁP C A H TREO TI P XÚC Tính toán cơ h c c a h treo ti p xúc. 6.4.1. KHÁI QUÁT V TÍNH TOÁN H TREO DÂY. Khi tính toán cơ khí h treo ti p xúc ngư i ta tính ñ n các ph t i g m tr ng l c c a dây d n, cáp và c t lõi, các ph t i gió bão. Trong ñi u ki n dao ñ ng nhi t ñ không khí,chi u dài c a ñư ng dây và cáp treo thay ñ i d n ñ n thay ñ i ñ căng và ñ võng c a dây. Ph t i gn, kN/m, là t tr ng lư ng riêng c a dây ho c là cáp treo, tính cho 1 ñơn v chi u dài c a nó, ñư c xác ñ nh theo công th c. gn = 9,81.10–9pS Trong ñó: p – t tr ng v t li u, kg/m2 S– Di n tích m t c t ngang, mm2 ð i v i h treo v i s lư ng l n các dây treo,p có th l y b ng 10–3 kN/m2 v i 1 dây ti p xúc, và 2.10–3 kN/m v i 2 dây ti p xúc. 148 • MCA&TðK
Ph t i gió pB, kN/m, tính cho dây d n v i ñư ng kính d,mm, ñư c xác ñ nh theo bi u th c PB = 0,615.10–6v2Cxd Trong ñó: d – ñư ng kính c a dây ho c cáp, mm v – T c ñ c a gió m/giây Cx – h s khí ñ ng h c Ph t i gió PB.G, kN/m, cho dây d n ph l p băng chi u dày b, mm, ñư c xác ñ nh theo quan h PB.G = 0,615.10–6v2GCx(d+2b) Trong ñó: vG – t c ñ gió khi băng giá, m/giây ð i v i 1 công trình b t kỳ ph t i gió PB, kN, tính trên 1 b m t n m ngay th ng góc v i chi u c a gió s ñư c xác ñ nh: PB = 0,615.10–3v2CxSm; Trong ñó: Sm– Di n tích m t ph ng, m2 Khi xác ñ nh ph t i gió ngư i ta gi ñ nh r ng gió tác d ng v i t c ñ không ñ i theo chi u n m ngang.Ph t i theo chi u th ng ñ ng g m tr ng lư ng c a dây (gn) và tuy t ñóng băng (gG) cùng v i ph t i gió (PB.G) h p thành ph t i t ng g, tác d ng trong 1 m t ph ng nghiêng nào ñó: ( g n + g G ) 2 + PBG 2 g= T c ñ gió ñư c l y ph thu c vào v trí vùng mà ñư ng s t ñi qua. Trên cơ s kinh nghi m nhi u năm khai thác ñư ng s t ñi n ñ tính toán lư i ñi n ti p xúc ngư i ta l y 4 ch ñ : 1. Ch ñ nhi t ñ không khí t i thi u tmin và không có gió, băng tuy t băng tuy t khi nhi t ñ tG = –50C, t c ñ gió vG khi ph t i tác d ng t 2. Ch ñ băng tuy t gG. gió c c ñ i v i nhi t ñ +50C, t c ñ gió vmax. 3. Ch ñ 4. Ch ñ nhi t ñ c c ñ i tmax khi không có gió. MCA&T§K • 149
Hình 6–21. V trí các dây c a h treo n a lư i li m (a,b) và lư i li m(c,d,e) 1. Dây ti p xúc; 2. Cáp mang; 3. Tr ñ ; 4. Dây căng; 5. Tr c ñư ng; 6. Thanh ñ nh v ; l– chi u dài c a nh p; A,C– tr (c t) Hình 6–22. Sơ ñ liên k t 3 nh p 1 ño n có neo v t bù a,b. Các hình chi u theo chi u th ng ñ ng và t trên xu ng 1,4. tr neo; 5. d m chìa ; 7. dây ti p xúc 2,3. tr c c t ngang; 6. thanh n i d c; ln. chi u dài nh p chuy n ti p. 150 • MCA&TðK
Các ch ñ nhi t ñ t i thi u và băng tuy t ñư c s d ng ñ ki m tra dây d n cho ñ b n v ng,vì các ch ñ này c n ñ căng l n nh t. Nh các tiêu chu n ñ c bi t (nh p t i h n, ph t i t i h n) có th sơ b ch n ch ñ nào s cho ñ b n ch c c a dây d n và dây treo. Các nghiên c u ñã xác ñ nh r ng ch ñ gió c c ñ i,ñ căng c a dây d n thư ng nh hơn ch ñ băng tuy t. Vì th ch ñ gió c c ñ i ñư c s d ng ñ tính toán h treo cho ñ b n trư c gió bão và xác ñ nh chi u dài nh t c a m t nh p. 6.4. 2. PHƯƠNG TRÌNH ð VÕNG C A DÂY D N Dây ñ ng nh t m m tuy t ñ i k p ch t trên 2 ñi m t o ñ võng trong không gian có tên là dây xích. Khi tính h treo ti p xúc s d ng bi u th c ñơn gi n ñ i v i phương trình u n võng d ng: Y= qx2/(2H) (6.1) Trong ñó: y – giá tr u n võng dây ñi m v i to ñ x, m; q – ph t i tác d ng lên dây, kN/m; H – ñ căng c a dây, kN. Sơ ñ trên hình (6.23 a) gi i thích phương trình (6.1), trên hình v ch dây treo t do v i các ñ u dây ñư c k p ch t t i các ñi m A và B ñ t trên cùng 1 m t ph ng. ð võng c a dây t c ñ trùng l n nh t c a dây tương ng t i ñi m gi a c a nh p. Tr s ñ võng f,m, ñư c xác ñ nh khi x = l/2: f = ql2/(8H) Trong ñó: l – chi u dài c a nh p, m Tr s f nh n ñư c quan sát trên m t ph ng, góc nghiêng β (hình 6.23b) ph thu c vào quan h c a l c th ng ñ ng g0 và l c n m ngang (gió) p t o thành t i t ng h p g. Thành ph n th ng ñ ng c a ñ võng: fg = f.gn/g Hình 6–23. Sơ ñ xác ñ nh ñ võng f c a dây (a), tr ng thái th ng ñ ng c a nó cà di chuy n c a dây (b) A,B– Các ñi m k p ñ t dây; l– chi u dài c a nh p; b– s chuy n ngang c a dây; f– ñ võng trong m t ph ng nghiêng; g0– ph t i th ng ñ ng; p– ph t i ngang(gió); q– ph t i t ng h p; fg– thành ph n th ng ñ ng c a ñ võng; MCA&T§K • 151
D– ñi m trung gian v i to ñ x và y; β– góc nghiêng c a dây. ð i v i trư ng h p các ñi m treo c a dây trên cùng 1 m c, b ng cách tính ph n phương trình ñư ng dây xích có th nh n ñư c bi u th c xác ñ nh ño n dài c a dây L trong nh p, m: L = 2(H/q)Sh(ql/(2H)) (6.2) ð tính toán thư ng s d ng công th c ñơn gi n b ng t ng c a hai thành ph n b c nh t có th phân thành chu i Macloren: L = l +q2l3/(24H2) (6.3) Tính t i công th c (6.2) có th d n phương trình (6.3) v d ng L = l + (8f2/(3l)) Dây d n thay ñ i chi u dài c a nó ph thu c vào nhi t ñ ho c ph t i, ñ căng, ñ võng c a nó cũng thay ñ i. ð i v i nhi m v trong th c t c n ph i thành l p s ph thu c gi a ph t i c a dây, nhi t ñ và ñ căng c a dây trong hai ch ñ khác nhau. S ph thu c như th ñư c th hi n b i phương trình tr ng thái c a dây: Ta kh o sát dây d n ñư c k p ch t trên các ñi m treo trên cùng m t m c trong m t nh p chi u dài l, thêm vào ñó tl, ql, Hl, Ll – tương ng là nhi t ñ (K), ph t i (kN/m), l c căng(kN), và chi u dài c a dây(m) trong m t nh p m t ch ñ , lúc ñó tx, qx, Hx, Lx – cũng là các ñ i lư ng ñó ch ñ khác; α – h s nhi t ñ tăng chi u dài (K–1). N u coi ñ căng c a dây là không ñ i, thì chi u dài c a nó khi thay ñ i ch ñ tính t i thay ñ i nhi t ñ , ñư c xác ñ nh: Lx = Lx0[1+(Hx–Hl)/(ES)] Trong ñó: E – Mô ñun ñàn h i c a v t li u ch t o dây d n. S – M t c t ngang c a dây d n, mm2 Vì ñ bi n d ng nhi t ñ và ñàn h i x y ra ñ ng th i nên có th vi t: Lx = Ll[1+α(tx–tl)][1+(Hx–Hl)/(ES)] Cu i cùng ta có: Lx – Ll = L1α(tx–t1)+L1(Hx–Hl)/(ES) Vì chi u dài nh p l nh khác xa chi u dài dây trong m t nh p L nên có th ti p nh n bi u th c sau: Lx – Ll = lα(tx–t1)+l(Hx–Hl)/(ES) (6.4) Trên cơ s bi u th c (6.3) ñ i v i các ch ñ kh o sát có th s d ng phương trình sau: Lx – Ll = (l+qx2l3/(24HX2)) – (l+ql2l3/(24Hl2)) (6.5) Cho cân b ng nhau các v ph i c a phương trình (6.4) và (6.5) ta ñư c phương trình tr ng thái c a dây dư i d ng: qx2l2/(24HX2) – ql2l2/(24Hl2) =α(tx–tl) + (Hx–Hl)/(ES) (6.6) 152 • MCA&TðK
Phương trình tr ng thái g m 6 bi n s : ð căng, ph t i, nhi t ñ ñ i v i c 2 ch ñ . N u bi các ñi u ki n c a m t ch ñ (ba bi n s ), thì, cho hai ñ i lư ng bi n ñ i c a ch ñ kh o sát (ví d , tx, và qx), ta có th xác ñ nh bi n s th 6 – Hx. Xem xét trư ng h p khi nh p r t ng n t c l–> 0. Trong trư ng h p này v trái c a phương trình (6.6) ti n ñ n b ng 0 và nh hư ng quy t ñ nh ñ n ñ căng là nhi t ñ . Khi nh p r t ng n c dây d n trong m t nh p là m t d m ñư c k p ch t các ñ u như, v y s bi n d ng theo nhi t ñ ñóng vai trò quan tr ng. Kh o sát trư ng h p v i nh p r t dài khi l –> ∞. Sau khi chia v trái và v ph i c a bi u th c (6.6) cho l2,giá tr v ph i c a phương trình tr nên không t n t i. Anh hư ng chính ñ n ñ căng c a dây chính là h p l c. Mô hình c a dây trong m t nh p là dây d n dài m m k p ch t hai ñ u và nhi t ñ không nh hư ng ñ n ñ căng c a nó. Như v y chuy n t nh ng nh p ng n ñ n các nh p dài có th g p trư ng h p nh p có chi u dài mà ñó tr s l n nh t c a ñ căng dây Hmax s xu t hi n v i ñi u ki n th i ti t như ch ñ nhi t ñ t i thi u. Nh p v i chi u dài như th g i là chi u dài nh p t i h n. S d ng phương trình tr ng thái c a dây: qr2l2/(24Hmax2) – gn2l2/(24Hl2) = α(tr–tmin) (6.7) Trong ñó: qr – ph t i h p thành ch ñ băng tuy t, kN/m; gn– Tr ng lư ng c a dây d n ( ch ñ tmin); tr– nhi t ñ ch ñ băng tuy t, tr = –50C. Gi i phương trình (6.7) tương ng ñ i v i l nh n ñư c bi u th c cho nh p t i h n: lkp = Hmax [24α (t r − t min )] /(q r2 − g n ) 2 N u nh p tính ñư c l n hơn nh p t i h n l> lkp, thì ch ñ ban ñ u l y b ng ch ñ băng tuy t; khi l< lkp ch ñ xu t phát s là ch ñ tmin. ð l y làm tiêu chu n ch n ch ñ tính toán, có th s d ng tr s ph t i t i h n. Ph t i t i h n là ph t i c a ch ñ băng tuy t mà ñó xu t hi n ñ căng l n nh t c a dây t c b ng ñ căng c a nó ch ñ nhi t ñ t i thi u. Gi i phương trình (6.7) ng v i qr và cân b ng gr= gkp, nh n ñư c qkp = [24αH max (t r − t min )] /l 2 + g n ) 2 2 N u ph t i tính toán q>qkp, thì ch ñ băng tuy t l y làm ch ñ ban ñ u,n u q