量;對(4)式求一階導數
得到M點在X、y、z三個方 向加速度分量;根據牛頓第二定律:
得到輸電導線中心 點M在_趙::?方向上受到的合力與軌道之間的關系,
其中零、轉、_:是輸電導線中心點M在太、#、:玄:方向上受到的合力,:_:、#、 是輸電導線中心點M在;_方向上速度分量,::議綣是輸電導線中心點 M在X、y、Z方向上加速度分量,讀:是檔距為L米時輸電導線的質量; 設輸電導線中心點M受到張力T、重力G和機械搖臂施加的力N的作用;依次分析輸電 導線中心點M位于A、C、B、D點時受力情況; 假設從D點為計時起點,輸電導線中心點M由D點運動到A點時,
是導線舞動的周期,是導線舞動的頻率; 1、輸電導線中心點M在A點時受力情況分析: 參見圖3,輸電導線中心點M位于A點時,設輸電導線中心點M受到張力、重力G和 機械搖臂作用力_的作用;沿X方向,根據(7)式,
X方向受到的合力應為O ; 輸電導線中心點M受到重力沿z軸負向,張力:?:沿X方向相互抵消,機械搖臂作用力Hf 在X方向的力必為〇,
;所以沿X方向受到的合力為〇,即
:;沿7方向,根 據(7)式,
此時,
所以,
^ ;輸電導線中心點M受 到重力沿z軸負向,張力位于〇XZ平面,此二力在y方向無分量,機械搖臂作用力在 y方向的力必為〇,
所以沿y方向受到的合力為〇,即.
方向,根據 (7)式,
輸電導線中心點M受到重力G沿z軸負向,張 力;^沿z軸方向合力為
其中
見圖4。
[0007] 機械搖臂作用力在Z方向的力為Ilfe,所以,沿Z軸,輸電導線中心點M受到 的合力為
所以,
綜上所述,輸電導線中心點M位于A點時受到的合力大小為:
輸電導線中心點M位于A點時受到的合力方向沿z軸,由重力、張力和機械搖臂作用力 三者決定; 其中,機械搖臂給與的支持力大小為,:
方 向沿Z軸; 2、輸電導線中心點M在c點時受力情況分析: 參見圖5、圖6,輸電導線中心點M位于C點時,設輸電導線中心點M受到張力為、重力G 和機械搖臂作用力的作用;沿X方向,根據(7)式I
,X方向受到的合力應為O ; 輸電導線中心點M受到重力沿z軸負向,張力^|沿X方向相互抵消,機械搖臂作用力:?? 在X方向的分量必定為〇,所以沿X方向受到的合力為〇,:
」沿7方向,輸電 導線中心點M運動到C點時,
根據(7)式, ^
重力G沿z軸負向,張力丨_沿又軸合力為
類似(8)式,C點處,
.機械搖臂作用力在y方向分量為:,所以,沿y軸,輸電導 線中心點M受到的合力為,
沿z方向,根據(7)式,
;輸電導線中心點M受到重力G沿z 軸負向,張力T位于oxy平面,沿y方向無分量,機械搖臂作用力在z方向分量為, 所以,沿z軸,輸電導線中心點M受到的合力為,
綜上所述,輸電導線中心點M位于C點時受到的合力大小為:
輸電導線中心點M位于C點時受到的合力方向沿z軸,由重力、張力和機械搖臂作用力 三者決定; 其中,機械搖臂給與的支持力沿X、y、z方向分別為,
在C點機械搖臂給與的支持力大小:
We所在的平面與〇yz 平面平行,由:,
決定; 3、輸電導線中心點M在B點時受力情況分析: 參見圖7,輸電導線中心點M位于B點時,設輸電導線中心點M受到張力、重力G和 機械搖臂作用力的作用;沿X方向,根據(7)式,,x方向受到的合力應為O ;輸 電導線中心點M受到重力沿z軸負向,張力沿X方向相互抵消,機械搖臂作用力11在X 方向的力必為0, ;所以沿X方向受到的合力為0,即
;沿y方向,根據(7) 式,_
此時,
,所以,
^輸電導線中心點M受到重力 沿z軸負向,張力位于Oxz平面,此二力在y方向無分量,機械搖臂作用力崩在y方 向的力必為0, ;所以沿y方向受到的合力為0,即
;沿z方向,根據(7) 式,
;輸電導線中心點M受到重力G沿z軸負向,張 力:1;沿2軸方向合力為
,其中,
見圖4。
[0008] 機械搖臂作用力在Z方向的力為,所以,沿z軸,輸電導線中心點M受 到的合力為
所以,
綜上所述,輸電導線中心點M位于B點時受到的合力大小為:
輸電導線中心點M位于B點時受 到的合力方向沿z軸,由重力、張力和機械搖臂作用力三者決定;其中,機械搖臂給與的支 持力大小為,
方向沿z軸。
[0009] 4、輸電導線中心點M在D點時受力情況分析: 參見圖8,輸電導線中心點M位于D點時,設輸電導線中心點M受到張力3^、重力G和 機械搖臂作用力|^::的作用;沿X方向,根據(7)式,
X方向受到的合力應為〇 ;輸 電導線中心點M受到重力沿z軸負向,張力沿X方向相互抵消,機械搖臂作用力_&在 X方向的分量漏I5si必定為〇,所以沿X方向受到的合力為二沿y方向,輸電導 線中心點M運動到D點時,,根據(7)式,
;重力G沿z軸負向,張力:|^沿y軸合力戈
根據(8)式,D點處,
,機械搖臂作用力_在y方向分量為:%,所以,沿y軸,輸電導線中心點M受到的合力 為,
其中,
沿z方向,根據(7)式,
V ;輸電導線中心點M受到重力G 沿z軸負向,張力位于oxy平面,沿y方向無分量,機械搖臂作用力:_@在z方向分量為 ,所以,沿z軸,輸電導線中心點M受到的合力為,
綜上所述,輸電導線中心點M位于D點時受到的合力大小為:
輸電導線中心點M位于D點時受到 的合力方向沿z軸,由重力、張力和機械搖臂作用力三者決定; 其中,機械搖臂給與的支持力沿X、y、z方向分別為,
在D點機械搖臂給與的支持力大小:
所在的 平面與oyz平面平行,?
決定。
[0010] 以上為一般性分析,具體計算時需要考慮近似條件和具體參考數據。下面 分析中給出近似條件和計算參數,將上述計算應用到檔距為80米、輸電導線型號幾/ LB20A-400/35型的單導線模型中。
[0011] 二、近似條件 1、鋼管桿設計撓度為5%。,形變量為3cm,鋼管桿彎曲造成的影響可以忽略,以下計算 均不考慮鋼管桿的彎曲。
[0012] 2、近似認為輸電導線舞動時弧垂不變。
[0013] 3、舞動幅度不大,輸電導線舞動時材料形變較小,所以忽略輸電導線彈性形變造 成的影響,認為舞動時輸電導線長度不變。
[0014] 4、因輸電導線長度隨溫度變化較小,所以忽略輸電導線長度隨溫度的變化的影 響。
[0015] 5、弧垂對輸電導線長度的影響計算如下: 輸電導線的自重力比載
是每公里輸電導線的質量爐1307. 5kg/ km,A是輸電導線截面積A=425. 24 ,計算得
[0016] 應力
是輸電導線最低點的最大允許應力,:?::是輸電導線的拉斷 力,單位是N,<r大小為額定抗拉力(或計算拉斷力)的95%,5是輸電導線最小允許安全系 數,計算得5
根據兩邊等高的懸掛點間架空線的長度計算公式:
因實驗檔距比較小,計算時取前兩項就可以達到實驗要求的精度,計算得
即弧垂對輸電導線舞動時的長度影響只有0. 008m,可以認為弧垂對輸 電導線舞動時的長度影響較小,所以以下我們的計算忽略了弧垂對輸電導線舞動時長度的 影響。
[0017] 基于以上近似條件,認為輸電導線舞動時長度不變。
[0018] 三、計算參數 1、檔距取值L=80m,耐張串長度為2. 445m,扣除2. 445m耐張串長度,檔內實際輸電導線 長度為75. 14m。
[0019] 2、(1)單導線JL/LB20A-400/35型輸電導線的質量取值:
每個耐張串質量:金具串27. lkg,2支復合絕 緣子25kg,兩端合計104. 2kg,舞動時搖臂作用于輸電導線中心點M的質量近似認為是輸電 導線質量和耐張串質量之和
[0020] (2)雙分裂導線JL/LB20A-400/35型輸電導線的質量為單導線的兩倍為196. 5kg, 重力負載為G=1925. 7N,每個耐張串質量:金具串56. 3kg,2支復合絕緣子27. 6kg,兩端合 計167. 8kg,雙分裂導線舞動時搖臂作用于輸電導線中心點M的質量也近似認為是輸電導 線質量和耐張串質量之和
[0021] 3、安全系數取5。
[0022] 4、( 1)單導線JL/LB20A-400/35舞動時重力負載
額定抗拉力的大小為105. 7kN, 單導線最大靜態設計張力
舞動時最大張力取最 大靜態設計張力的2倍(河南電科院尖山真型舞動試驗基地測試數據為I. 6~I. 7倍, 計算中考慮實驗安全因素,取2倍),即40. 166kN,所以單導線最大設計張力變化范圍
[0023] (2)雙分裂導線2X JL/LB20A-400/35型舞動時重力負載
雙分裂導線最大靜態張力為 單導線的最大靜態張力的2倍,為40. 166 kN,