VEL II.8 Szabadvezetékek kialakítása, szilárdsái számítások (vezetékanyaok, alapfajták, tartószerkezetek, szietelők és szerelvényeik). A szabadvezeték olyan csupasz (burkolt, esetle szietelt) vezeték, amely a földtől elszietelten a vétlen érintés meszabta maassában tartószerkezeten van elhelyezve. Szabadvezetéki vezetőanyaok A szabadvezetéki vezetőanyaokkal szemben támasztott követelmények összetettek. Elsődlees a mechanikai biztonsá. A azdasáos létesítés. Az olcsó üzemeltetés veszteséek, karbantartás,felújítás költséei. A szabadvezetékek céljára általánossában csupasz sodronyokat alkalmaznak. Az azonos átmérőjű elemi szálakból sodort sodrony felépítése 6-os rendszer szerint történik. ( 6 8 ) A többréteű sodrony eymást követő réteeinek sodrásiránya ellentétes, de a külső sodrat mindi jobbmenetű. Indokolt esetben külső réteének sodrásiránya balmenetű lehet. A szabvány szerint csak heesztéssel lehet toldani! A toldási távolsá elemi szálban 5 m-nél, ey réteben m-nél, különböző réteekben 5 m-nél nem lehet kisebb. A toldás helye a sodrony lekülső réteén yárila maradandóan jelölt. Sodronyszerkezetet alkotó huzalanyaok fizikai jellemzői: - Sűrűsé [ρ]= /cm 3 - Rualmassái tényező [E] = N/mm - Lineáris hőtáulási eyüttható [α] = / C - Fajlaos eyenáramú ellenállás [r] Ωmm²/m - A villamos ellenállás hőmérsékleti eyütthatója (-3 C intervallumban) A csupasz vezetéksodrony huzalanya szerinti típusai: Alumínium Al 99,5 E(k) A vezetéksodrony jele ASC. Vezetőanyanak csak 99,5 % tisztasáú alumínium használható. Az Al vezetéksodrony szakítószilárdsáa 4...8 N/mm², csak kisfeszültséű hálózatokon alkalmazzák (kicsik az oszlopközök (...4 m)). Ötvözött alumínium Al M Si Fe A vezetéksodrony jele AASC. (nemesített alumínium, ill. az aludur) A nemesített alumínium szakítószilárdsáa 3 N/mm². Hazai középfeszültséű távvezetékeinket úyszólván kizáróla nemesített alumínium sodronnyal szerelik. Acélalumínium (ACSR) vay ötvözött alumínium-acél (AACSR) A szakmai nyelvben ACAL. A sodronyt az acél és az alumínium keresztmetszetének arányával jelöljük. Hazai viszonyok között általánossában :6 arányú sodronyt alkalmazunk. A szilárdsái számításoknál a két fém eynemű anyaként kezelhető. Acél A szabadvezetékeket léköri túlfeszültsé ellen védő un. védővezeték is acélalumíniumból készül. A burkolt szabadvezeték (BSZV) 34
Középfeszültséen alkalmazott szabadvezeték típus Szietelt szabadvezeték Eyszerű szietelt szabványos keresztmetszetű sodrony, amelyet kisfeszültséen alkalmaznak. Névlees feszültsée l kv. PVCA felfüesztés mechanikai terheit a csupasz nullavezető viseli. Szabadvezeték optikai szállal (üveszál) Dinamikus hatások Az erősebb szél mindi löketes, s ez változó naysáú és periódusú oldalkilenésre készteti az oszlopköz vezetőit. Sokkal veszedelmesebb dinamikai hatást fejt ki a vezetők füőlees irányú olyan kilenése, amely azáltal keletkezik, hoy a zúzmarával erősen terhelt vezetőről helyenként a zúzmara lehull, és a terhétől meszabadult vezető felcsapódik. Ilyen dinamikus hatások meakadályozására a méretezés során azdasái okok miatt nem ondolhatunk. A vezetők rezése Ha a távvezeték nyomvonalára merőleesen, vízszintesen, -5 m/s sebesséű, lamináris szél fúj, a vezetők kis hullámhosszúsáú és kis amplitúdójú rezésbe jönnek A rezésbe jött vezetők eredő iénybevétele a következőkből tevődik össze: - A szerelési, statikus húzóerő, amelynek pillanatnyi naysáa, a hőmérséklettől fü (alap iénybevétel). - A rezés okozta hajlító iénybevétel. - a belóási örbe alakjának rezés közben vébemenő változásából származó húzófeszültsé. Ezek az iénybevételek lassanként kifáradásos száltöréseket okoznak elsősorban a sodrony külső, jobban iénybe vett réteében. A Stockbride aktív rezéscsillapító a szél okozta rezések eneriájának felemésztésével a rezéseket hatásosan tompítja. Völy-, vay folyóátfeszítésekben alkalmazott passzív rezéscsillapító a vértburok. Sodronyok meenedett teherbíró képessée A vezetők súlyuk hatására a két felfüesztési pont között belónak láncörbe, más néven kötélörbe szerint. A belóás naysáa fü a vezetőre ható erőhatásoktól és az oszlopok távolsáától, valamint attól az erőtől, amellyel a vezetőt kifeszítjük. A szabadvezeték statikaila annál biztonsáosabb, minél kisebb a vezetéket feszítő erő, mert annál kisebb a veszélye annak, hoy a vezeték külső túlerő hatására elszakad. A vezetők teherbíró képessée A vezetők szilárdsái jellemzőiről miután kizáróla húzó iénybevételre kell méretezni a szakítási próba ad felviláosítást. Minden alumínium sodrony, hosszú idei állandóan ható iénybevétel hatására a szakítószilárdsánál (σb) kisebb feszültséértéknél elszakad. A tartós szilárdsá (σt) ey olyan állandóan ható iénybevétel, mely hatására a vezető ey év multán szakad el. A tartós szilárdsá rendkívüli viszonyokra mehatározza azt a lenayobb iénybevételt, amely kivételesen a vezetőt mé terhelheti. 35
Tájékoztató értéke σt =,7...,75*σB A szabadvezetéki szabvány szerint az oszlop viseli: -Állandó teher: - mindi fiyelembe vesszük, de az összes változó és járulékos hatást nem kell kibírnia. - Súlyterhek: oszlop + tartószerkezetek súlya + szomszédos oszlopközben füő vezeték fele súlya pótteher nélkül. -Változó teher: - vezetők vízszintes húzóerői - szélerő - pótteher - szereléskori erők -Járulékos terhek: - amelyek az előbb felsoroltakon kívül befolyásolják az oszlop teherbírását. (Pl.: alapferdülés, hőmérséklet inadozás) Az oszlopokat rendeltetésük és anyauk szerint csoportosítjuk: -Rendeltetésük szerint: - nyomvonalbeli helyzete szerint lehet álló vay sarok oszlop - a vezetők felfüesztésének módja szerint lehet tartó vay feszítő -Anyauk szerint: fa, beton, acél, alu Rendeltetés szerint:. Tartóoszlop. Saroktartóószlop 3. Feszítő oszlop 4. Sarokfeszítő oszlop 5. Véoszlop 6. Leáazó oszlop 7. Keresztező oszlop 8. Fázisforató oszlop Anyauk szerint:. Fa. Beton pöretett betonoszlop 3. Acél 4. Alu Oszlopkonstrukció Az oszlopok kialakításával és összeépítésével feszítő vay saroktartó oszlopszerkezetek készíthetők. Kikötött oszlop: beton vay fa konstrukció Kitámasztott oszlop: fa vay beton szerkezet. 36
Ikeroszlop: Két azonos oszlopból összeszerelt fa vay beton szerkezet. Bakoszlop: két azonos fa vay betonoszlopból A alakban összeszerelt, csúcsokon összefoott szerkezet. Gúlaoszlop: csak fából kivételes oszlopból. Portálszerkezet: fa vay beton. Rácsos szerkezetű acéloszlop: három fő része: oszlopcsonk, oszloptörzs, oszlopfej. A terhelőerők felvétele szempontjából: Önhordó: a terhelőerőket a vasszerkezet veszi fel. Kikötött: a terhelőerőket a kikötősodrony és az acélszerkezet veszi fel. (BOGLÁR, MÁTRA, FÖLDVÁR, DUNA) Oszlopalapozások, oszlopföldelés kialakítása, földelési ellenállás Az alapozás célja: az oszlop rözítése. a várható erők miatt meenedhetetlen elmozdulások ne következzenek be. (MSZ 5. TARTALMAZZA) Az alapozás fü: az oszloptól és a talajtól. Alaptól elvárjuk, hoy leyen: Teherbíró: biztonsáal viselje a terheket Állékony: ne dőljön ki, ne csússzon el mé rossz talaj esetén sem Eyenlőtlen süllyedéstől mentes: mé rossz talaj esetén is. Beásott alap. Befoott alap: álló hasáb alakú betontest, mely a ráháruló erőket az oldalain adja át. A talplemez nem számít. 3. Súlyalap: Lépcsős vay csonka úla alakú betontömb. Itt a talplemezen adja át a talajnak a terhelést. 4. Különlees alapok: laza talaj, mocsár, ártér esetén, vay ha mélyen van a teherbíró réte. Talpas alap Cölöpalap Kútalap Ártéri alap Úszó vay tutajalap 5. Előre yártott alap: ( 75+4 kv-on) nyomott vasbeton omba alap Oszlopföldelés kialakítása: Földelési ellenállás = földelő szétterjedési ellenállás+ földelővezető impedanciája. -Földelő vezető (a földelő és az oszlop közötti fémes összeköttetés) -Földelő (a talajban jó áramátmenet a föld felé) -Bontási hely (a földelés szétterjedési ellenállásának mérésére) 37
A földelő lehet: -Füőlees: heyes lemélyített köracél rúd. -Vízszintes: felszíni a fayhatár (8 cm) alatt vízszintesen. Lehet: -suarasan szétáazó -keretföldelő -földelőháló -földalatti, összes oszlopot összekötő talajvezető Szabadvezeték belóásának számítása Belóás: A szabadvezeték vezetőjének az oszlopköz közepén mért füőlees távolsáa a felfüesztési pontokat összekötő húrtól. x σ A vezeték alakja láncörbe ill. kötélörbe, melyek eyenlete bonyolult (Y= p*ch ;p= H ) p ρ hatványsorba fejtéssel átalakítva parabolával helyettesítjük. Ezt akkor tehetjük me az MSZ 5 szerint, ha a belóás kisebb, mint m vay az oszlopköz 7,5%-a. Ha vízszintes az oszlopköz: -eyszerűsítések: - a fél ív súlypontja a felfüesztéstől 4 a -re - A vezeték súlyát az oszlopközzel veszzük arányosnak (ívhossz helyett) S= s* 4 a b %-os belóás: β= *% ( akkor lehet parabolával számolni, ha nem nay a belóás max. 7,5 % ill. a m) Eyensúlyi eyenlet: a a a p a p Hb=S* => σh *b=s* ; S=cAρ Aρ => b= H m; σ H = 4 4 8σ 8b x Belóás az oszlopköz tetszőlees helyén: bx=b-4b a 8 b A vezeték hossza (l), a parabola ív hossza: l= a + 3 a 38 H
3 4 b 7,5% vay m felett: b = b+ m; és σ H =σ max -b z ρ z 3 a Ferde: ha ψ a vízszinteshez képest bezárt szö b f = a ρ 8σ H cosψ A ferde belóás a vízszintes belóás -szerese! cosψ σh σ f = = cosψ a ρ 8b cosψ m Szabadvezetéki vezeték elrendezés és méret szabályai hozzálenés szerkesztés I. A vezeték elrendezés méretszabályai: MSZ 5. Biztonsái intézkedések: Közvetlen érintés elleni védelem Közvetett érintés elleni védelem: szabvány szerint, földelés! felüljárók, hidak alatt feszített vezetékek, felülről történő érintés elleni védelemre. Csupasz tartó sodrony null vezetőként felhasználható.. Föld feletti maassá: kv felett (U-) cm-rel kell mé emelni. Célszerű az előírt értéket 5- %-kal menövelni. (szerelési pontossá max.:-3 %) 3. A vezető kölcsönös távolsáa: -kv-nál nayobb feszültsénél a vezetők max. belóási helyén eymástól való biztonsái távolsáuk:,7*u (cm). ÖKÖLSZABÁLY! Biztonsái távolsá, ha a lenőhossz (bh) 4,5 m-nél kisebb (belóás 4 o C-on + szi.lánchossz kisebb, mint 4,5 m) fmin=,bh+65+,7 U (cm). - kv alatt : Vízszintes: ha b 4 <7 cm, akkor eymástól annyi cm-re leyen, ahány méter az oszlopköz. Ha b 4 > 7 cm, akkor f=, b4+3cm. Ferde: a vízszintes 5cm-rel csökkenthető. Füőlees síkban eymás alatt lévő vezetéket faoszlopnál 8m, acél vay vasbeton oszlopnál 4 oszlopközi szabad alkalmazni. 4. Vezetők távolsáa az oszloptól: Álló szietelőknél fixtávolsá. Füő szietelőknél a szél hatására kilenhetnek, ezért biztonsái távot kell tartani, melyet szabványból táblázatban találunk. 5. Meközelítés és keresztezés: esetén az alábbi esetekben fokozott vay különlees biztonsáal kell létesíteni:. út meközelítése, keresztezése. folyók vizek meközelítése, keresztezése 3. híd meközelítése, keresztezése, rajta átvezetni 4. mezőazdasái területek meközelítése, keresztezése: öntözött terület, kerítés, fák, erdők, yümölcsös stb. 5. erősáramú szabadvezeték meközelítése, keresztezése 6. épület, építmény meközelítése, keresztezése 7. maas műtáry (antenna, víztorony) 8. csővezeték 9. rádióállomás, adóantenna. reptér. szállítószala, szállítóberendezés 39
. vezetékes távközlési berendezés 6. Villámvédő vezető: Túlfeszültsé védelemként védő vezetőt alkalmazunk (kv és felett) melyet nem csak összelenés, hanem túlfeszültsé védelmi szempontok szerint kell elhelyezni: 3 o -os szöek módszere (3 o a védőszö). II. Hozzálenés szerkesztése: Ökölszabály: Dmin=,7U (cm) (6/3.- ábra) Szél hatására a vezető és a füőszietelő kilen, és közelebb kerül az oszlophoz, kereszttartóhoz, ezért a szietelő kilenési szöét (α ) kell ismerni. Fsz v tα=, ahol Fsz= α c Asinϕ ; α=,75 vezetékre, eyébként G szi,6 S+ c=, -es átmérői c=, -6-i c= 6 felett v: szélsebessé A: fél-fél oszlopközre számított vezetékfelület FONTOS: Ha α >5 o akkor is csak 5-nek vesszük, mert tapasztalat szerint max 5 o -i len. Felcsapódás számítás Felcsapódás: eymás alatt lévő vezetékek. A zúzmara meolvad az alsón, leesik erre a vezeték felcsapódik, miközben a felsőn memarad a zúzmara (pótteher). Felcsapódás számítására sokféle módszer létezik. GRÖBL-féle a leeyszerűbb módszer: a vezetéket ruónak tekintjük kezdetben zúzmarás, jobban menyúlik (b z ) később csupasz belóás, kevésbé nyúlik me (b). Eneria memaradás alapján a ruóban tárolt eneria helyzeti eneriává alakul. Miközben a vezetőre fokozatosan [Z]=N pótteher rakódik a belóás b-ről b z -re növekszik: W = Z (b z -b) [J] eneria halmozódik fel benne. 4
Amikor a pótteher hirtelen lehull, ez a vezetőben tárolt eneria a vezetőt [f]=m maassára emeli. A vézett munka, ha [S]=N a csupasz vezető súlya: W = f S[ ]. J W =W Miután a tárolt eneria éppen a helyzeti eneria változásával eyenlő, a felcsapódás értéke: ( b b) = f s Z z Z S ebből következik f = ( b b) z Ruó karakterisztika: eyenes arányossá. Munka: erő-elmozdulás örbe alatti terület. Szabadvezeték max belóásának számítása Hoy a szabvány szerinti minimum föld feletti maassáot betarthassuk, ismernünk kell a lenayobb belóást. MSZ szerint a max belóás: -5 o C-on pótteherrel (zúzmara) vay +4 o C-on csupaszon következik be. Általában a>a kr, ekkor a max belóást a t fkr -felső kritikus hőmérséklet alapján dönthetjük el. (Esetle a<a kr, akkor mindkét esetre kiszámoljuk a belóást és amelyik nayobb.) t fkr : amelyen a vezető belóása 5 o C-on pótteherrel vay akkora, mint csupaszon 4 o C-on. ÁLLAPOT EGYENLET: a ρ 4σ kr a ρ 4σ Z és azonos a belóás: = α [ t ( 5) ] + ( σ σ ) fkr max E a ρ a ρz = => σ 8σ 8σ kr kr kr Z DE az eyenlet baloldala. ρ σ = σ max => tfkr = max ρ C ρz E 5 α ρz Ha a felső kritikus hőmérséklet +4 C felett van: a max belóás-5 o C-on van pótteherrel 4
Ha +4 o C alatt van: a max belóás +4 o C-on van. Összelenés szerkesztése Összelenés: Erősebb szél mindi lökésszerű, ezért a vezetők a szietelőkkel eyütt oda-vissza lenenek, lenőmozásba jönnek. A szélárnyék miatt amelyik szietelőt a szél előbb éri az jobban kilen ( α > α ), ezért a később ért vezető szélsebesséét %-kal csökkentjük. Ez a lerosszabb helyzet, csak ezt vizsáljuk. Szélsebessé: - v max -i, x változó seítséével (x célszerűen --i, lépésben: ;,9;,8 ) v x =x*v max v x =,8xv max (a. mindi az első 8%-a) Szélerő: F x =c* v x = cx vmax = x F max F x =x *,8 *F max Fx cvx Kilenési szö: tαx = = = x tα max, e képletek alapján kiszámíthatjuk mindkét vezetéket. S S Szerkesztés menete:. léptékhelyesen felrajzoljuk a két felfüesztési pontot. füőleesen lefelé felmérjük S és S -t, 3. majd S S alsó vépontjaiból felmérjük F x -t és F x -t 4. a felfüesztési pontokból a lenőhosszal (l szi +b max ) a felmért F x ill. F x -et összekötve körívet húzunk melyköríven a lenőhossz által a füőleeshez képest kijelölt pont a -es, ezt részre felosztjuk (-) 5. majd páronként mehatározzuk a távolsáokat (-, 9-9, stb.) Ha valamely kisebb, mint a biztonsái távolsá (,7U), akkor nem felel me. 4
Szabadvezetéki szietelők és szerelvényeik A szietelők a szabadvezeték villamos vezetőit szietelik el a földelt tartószerkezettől, valamint a vezetők tatására és feszítésére is szolálnak. A szietelőknek olyan anyaból kell készülniük, mely mefelelő villamos szilárdsáú, az átütés-, átívelés elkerülése céljából és emellett mefelelő mechanikai szilárdsáú, hoy a vezetők súlyából és feszítéséből származó terheket törés nélkül elviselje. Porcelán, üve, hőre keményedő műanya, üveszálerősítésű maot körülölelő szilikon kompzit szietelő (ez mayar fejlesztés). Porcelán Alapanyaa a földpát (tűzálló), a kaolin (átütési szilárdsáot befolyásolja) és a kvarc (mechanikai szilárdsáot befolyásolja). A három anya keverésének százalékos aránya határozza me a késztermék tulajdonsáait. Üve Műanya ún. poliaddiciós yanták. Por alakú alapanyaból sajtolással meleen állítják elő. Szilikon kompozit szietelők Szietelőtípusok: Oszlopra történő felerősítési mód szerint - állószietelők: - füőszietelők: Típusai: - eysapkás szietelő - kétsapkás szietelő - rúdszietelő F füőszietelőkből szietelőláncot készítenek, melyben a szietelők darabszámát a villamos, a párhuzamosan kapcsolt láncáak számát a mechanikai biztonsá határozza me. A szietelők tartozékai a szietelőtaok lánccá fűzésének seédeszközei: - a temperöntésű sapka csatlófészkébe illeszkedő bunkós szemek (csatlók), - és a csatlófészekben ezeket kiesés ellen biztosító M ruók. A szietelőkön ívterelő szerelvényeket is elhelyeznek. Az ívterelő yűrűk és szarvak A szerelvények azok a szerkezeti elemek, melyek a vezetők toldására, feszítésére, mefoására, a szietelőláncok felerősítésére valók, továbbá a vezetők mechanikai védelmét és a szietelők ívvédelmét látják el. Nayfeszültséen markolópréses toldó- és feszítőszerelvényeket alkalmaznak. Pólyás vezetőkötés, melynél az eymás mellé helyezett vezetőket szorosan rátekercselt kötőhuzallal kötik össze. Csavaros kötőelem 43
Nayfeszültséen alkalmazzák az ún. preform szerelvényeket, ezek nay menetemelkedésű spirál ruóra hasonlítanak, melyek körülveszik a sodronyt, kisebb átmérőjük miatt szoros szerkezetet alkotnak, és húzásra mé jobban ráfeszülnek a sodronyra. A nayfeszültséű szabadvezetékek áramvezető sodronyait tartó szerelvények a szietelőláncokra szerelt lenőszorítók, a fáradásos törés meakadályozását. A vezetőket rezések ellen rezéscsillapítóval védik. - Stockbride aktív rezéscsillapító- Vértburokívvédő szerelvények Szabadvezetékre ható szélteher és fiyelembevétele szilárdsái számításokban A szélteher időszakosan fellépő, változó naysáú terhelés, melyet a számításokban eyenletesen meoszlónak és vízszintes irányban hatónak kell tekinteni. Naysáát mehatározza a szél sebessée, a felület naysáa és alakja és a szél felülethez viszonyított iránya. Adott A felületre ható szélerő számítható: F = αc, Asinφ N, ahol α a szélerőt eyenlőtlensée miatt csökkentő tényező, értéke: vezető esetében α =,75 minden más esetben α = c alaki tényező, amely a szélérte felület alakját és minőséét, valamint a kialakuló szívó- és örvénylő hatásokat veszi fiyelembe. Sodrony esetén: c =, mm átmérői, c =, 6 mm átmérői, c =, 6 mm átmérő felett. Nayobb füőlees síkfelület, derékszöű néyszö, I keresztmetszetű tömör szerkezet, idomacélból készült rácsos szerkezet esetén: c =,4. Kör vay ellipszis keresztmetszetű szerkezet esetén: c =,7. v = m/s a szél sebessée. A(m ) a szélnek kitett felület φ a szélnek kitett felület szél irányával bezárt szöe. Az összefüéssel számolt szélerő a vezetőre, illetve a felületre merőleesen hat. Alkatrész terepszint (m) Szélse b ált. (m/s) szélseb kisfesz, bépített terület (m/s) külnlees eset 5 i 3 8,3 meterolóia intézet által meadott 5-6 33,5-6- 38 - -5 43-5- 45,5 - A szélnyomás hatására a vezető kilen és síkja a füőlees és a vízszintes erők eredőjének irányába áll be. 44
f fz λ s s+z λz Zúzmaramentes állapotban a kilenés szöe λ, kiszámolható: tλ = s f, ahol f a hosszeysére jutó szélerő, s a vezető súlya méterenként. Zúzmarás állapotban a kilenés szöe: tλ z = s f z + z Azonos keresztmetszet esetén a kisebb súlyú vezetők kilenése mindi nayobb, mint a nayobb súlyúaké. A szélteher hatására kilenetett vezető terhelése menövekszik és mint eyenletesen meoszló erő hat a vezetőre, ennek értéke: f λ = f + s N/m amely úy foható fel, mintha a vezetősodronyra ható nehézséi yorsulás értéke nőtt volna me -ről λ - ra. A kilenési szö ismeretében íy f λ = s = m = m λ N/m, cosλ cosλ λ = cosλ m/s, 45
ahol () = m/s a füőlees síkban lóó sodronyra ható valósáos, ( λ ) = m/s pedi a szélnyomás következtében menövekedett látszólaos nehézséi yorsulás. A fenti számításokban a szélterhet menövekedett látszólaos nehézséi yorsulással számítjuk. Me kell azonban említeni, hoy a szélteher fellépése esetlees. Szabadvezeték pótterhe és fiyelembe vétele szilárdsái számításokban A pótteher a szabadvezetékre rakódó zúzmara, tapadó hó és ónos eső súlyhatását helyettesítő súly, mely számításainkat eyszerűsíti. Zúzmara: minden léköri eredetű szilárd halmazállapotú terhelés. és 5 C fok közötti hőmérsékleten a leveő túlhűlt pára- vay ködcseppecskéiből rakódik le az előzőle faypont alá hűlt tereptáryakra. A normális zúzmaraterhelést ey képzeletbeli járulékos súllyal, az ún. szabványos pótteherrel vesszük fiyelembe. A vezetők szabványos pótterhének értéke mint eyenletesen eloszló súly: Z=m z N/m, = m/s a nehézséi yorsulás. Ennél kisebb pótteherrel számolni mé zúzmaraolvasztásra berendezett szabadvezetéken sem szabad. A vezetők iénybevétele a mértékadó póttehernél és -5 C foknál sem haladhatja me a sodrony tartós szilárdsáát. Szilárdsái számításoknál a zúzmarával terhelt vezető úy tekintjük, mintha a vezeték sűrűsée növekedne me, miközben eyéb mechanikai tulajdonsáai változatlanok maradnának Ez a zúzmarás sűrűsé, amely a ahol mz=,35 +,5d k/m a zúzmara fajlaos tömee; [ d ] = mm a vezető átmérője; [ ] m+ mz Ρ z = A k/m 3 képlettel számítható, ahol [ m ] = k/m a vezető fajlaos tömee; [ z] [ A ] = m a vezető keresztmetszete. Többszörös pótteherrel történő számítás esetén a számított sűrűsé: m = k/m a zúzmara fajlaos tömee; m+ nmz Ρ nz = A k/m 3 Az állószietelőkre rárakódó zúzmara súlyát a porcelán teherbíró képesséét ismerve elhanyaolhatjuk. Füőszietelőkből alkotott lánc ernyői között a zúzmara és a hó mereked, eljeesedett henerekké eészíti ki azokat, ezek súlytöbblete már számottevő. Füőszietelők pótterhe kiszámítható: ahol [ h ] = m a szietelőlánc hossza, [ ] y = hd N, D = m a szietelő ernyőjének átmérője. A fenti szilárdsái számításokban a vezetőre ható zúzmara pótterhet a vezető sűrűséének menövekedéseként számítjuk. Szabadvezeték állapotváltozása, állapoteyenlete A vezetők iénybevétele az időjárási viszonyok miatt állandóan változik a hőmérsékletváltozás, a szélteher és a zúzmaraterhelés hatására. 46
A fizikai változások a vezetők eometriai alakváltozásával járnak, uyanis hosszváltozást hoznak létre. Terhelésváltozás vay a külső hőmérséklet változásának hatására a vezető hossza meváltozik, ennek következtében a kitáuló vay összehúzódó vezetőben az iénybevétel is meváltozik Ez másodlaos rualmas hosszváltozást okoz. A rualmas hosszváltozás éppen ellentétes az előzővel. E folyamatot leíró eyenletet nevezzük állapoteyenletnek. Az állapoteyenlet seítséével kiszámíthatjuk, hoy a szerelés alkalmával uralkodó hőmérsékleten milyen erővel kell a vezetőket kifeszítenünk ahhoz, hoy a szabványban mehatározott terhelési- és hőmérséklethatárok beállta esetén a vezetőkben a meenedett iénybevételnél nayobb ne léphessen fel. Továbbá kiszámítható, hoy mekkora a lenayobb belóás lehetsées értéke. Az állapoteyenlet jelentősée: olyan viszonyokat, amikor a vezetőben a lenayobb az iénybevétel, a lenayobb belóás lép fel (föld feletti biztonsáos maassá), a szerelés alkalmával nem tudunk biztosítani és mesterséesen sem tudunk előállítani. A méretezéskor fiyelembeveendő lenayobb iénybevétel és lenayobb belóás állapotait a szabvány írja elő, mely szerint a vezetőket szereléskor olyan húzóerővel kell feszíteni, hoy - 5 C fok hőmérsékleten pótteherrel, - C fok hőmérsékleten csupaszon se keletkezhessen a vezetőben a meenedettnél nayobb húzófeszültsé. A lenayobb belóásnak a - 5 C fok hőmérsékleten pótteherrel, + 4 C fok hőmérsékleten teher nélkül esetek közül a nayobbnak kiadódó belóást kell tekinteni. A vezető állapotváltozását az állapoteyenlet írja le az előbbi hőmérséklethatárok között bármilyen kiindulási állapotból, tetszőlees véállapotra történő átmenet során. Jelöljük nulla indexszel a kiindulási állapot és index nélkül a véső állapot jellemzőit. Teyük fel, hoy csak a hőmérséklet változik (a kezdeti t hőmérséklet t-re nő). A hőtáulás okozta hosszváltozás arányos a vezető eredeti l hosszával, az α hőtáulási eyütthatóval és a (t-t ) hőmérsékletkülönbséel: Δl t = l α(t-t ) A menyúlt vezetőben azonban a feszültsé csökken amire a vezető rualmasan összehúzódik, és e rualmas rövidülés a feszültsécsökkenéssel arányos: l Δl σ = σ l E (σ h -σ h ) = (σ h σ h ) E ahol [ E ] = N/m a vezető rualmassái tényezője. A vezető véső hosszváltozása a kétféle fizikai hatás eredőjeként áll elő. Ezt a hosszváltozást a parabolaív eometriai hosszával kifejezve alapján: Δl = l l = 8b a + - 3 a b + a 3a 8 A belóás összefüését felhasználva az eyenlet a következő alakra hozható: 3 ρ Δl = a4 σ h 3 ρ - a4 h σ A eometriai hosszváltozás a két fizikai hosszváltozás eredménye: 47
Δl = Δl t + Δl σ vayis 3 ρ a4 h σ 3 ρ - a4 σ h = l α ( t t ) + ( σh σh l E A kis belóás miatt elhanyaolható hibát okozó l a közelítéssel az előbbi eyenlet: a ρ ρ - 4σ h a4 σ h = α(t-t ) + E (σh σ h ) Ha állapotváltozáskor a terhelés is változik oly módon, hoy ρ ρ az eyenlet a következőképpen alakul: ρ a4 h σ ρ - a4 σ h = α(t-t ) + E (σh σ h ) Az állapoteyenlet a hőmérsékletváltozás és a terhelésváltozás eyidejű fellépése esetén adja me az új állapot adatait, tehát a vezetők általános állapot-eyenlete (WEIL-féle állapoteyenlet). A ferde felfüesztésű vezetők állapoteyenlete teljesen azonos a vízszintes felfüesztésű vezetők állapoteyenletével, csupán a húzófeszültsé vízszintes komponense helyett (σ h ) a ferde belóáshoz tartozó σ f húzófeszültséel kell számolni, A vezetők szilárdsái számításának célja, hoy a szerelési hőmérséklethez tartozó iénybevételt, ill. belóást mehatározzuk. Természetesen biztosítanunk kell, hoy a vezetőkben a meenedett iénybevételnél nayobb iénybevétel normális (szabvány által mehatározott) körülmények között ne léphessen fel, másrészt tudnunk kell, hoy mekkora a lenayobb belóás értéke. Szabadvezeték lenayobb iénybevételének mehatározása. Méretezéskor abból a lekedvezőtlenebb állapotból kell kiindulni, amikor a vezetőben a lenayobb iénybevétel lép fel. A szabvány előírásainak mefelelően csupasz vezetőnél ez - C fokon állhat elő, vay pótterhes vezetők esetében -5 C fokon. A feladat a kedvezőtlenebb iénybevételi állapot mehatározása, tehát a kritikus oszlopköz kiszámítása: Az az oszlopköz, melyben a vezetők iénybevétele - C fokon csupaszon uyanannyi, mint -5 C fokon pótteherrel: σ - = σ z = σ max Az állapoteyenletbe helyettesítve a két határeset mefelelő értékeit a ρ 4σ max - a ρ z 4σ = α[ ( 5) ] max + ( σ max - σ max ) E Az eyenletet az oszlopközre meoldva: akr = σ max 36α m ρ ρ z 48
Ha a vizsált oszlopköz a kr -nál kisebb (vizsálatunk esetére szélső értékként leyen a kr = ), akkor az állapoteyenlet: = α[ ( 5) ] + E (σ- σ z ) amiből véeredményben: σ - = σ z + 5αE σ - >σ z Tehát, ha a<a kr, akkor a lenayobb meenedhető iénybevétel C fokon csupaszon, ha a>a kr, akkor 5 C fokon pótteherrel lép fel. A lenayobb belóás A szabvány szerint a lenayobb belóás állapota 5 C fokon pótteherrel, vay + 4 C fokon csupasz vezetőn következik be. Hoy a két mértékadó állapot közül melyikben nayobb a belóás, azt a>a kr esetébe a felső kritikus hőmérséklet (t fkr ) kiszámításával lehet eldönteni. Ha a<a kr, (ez yakorlatban ritkán fordul elő) akkor mindkét állapotra ki kell számítani a belóás értékét és a két adatot közvetlenül össze kell hasonlítani. A felső kritikus hőmérséklet az a hőmérséklet, melyen a vezető belóása 5 C fokon pótteherrel uyanakkora, mint csupaszon 3 4 C fokon. A t fkr hőmérséklet is az állapoteyenletből határozható me: a ρ 4σ kr a ρz - = α[ ( 5)] t + E (σkr σ z ) 4σ z Az állapoteyenlet bal oldala nullával eyenlő, mert ha a belóás a két állapotban azonos, akkor a vezető hosszában sem lehet különbsé. Miután a kezdeti feltételben kikötöttük, hoy a>a kr, íy tehát: fkr Az azonos belóás feltételéből következik, hoy = α(t fkr + 5) + E (σkr σ max ) a ρ 8σ kr Ebből a feszültsé értéke a t fkr hőmérsékleten: = ρ 8σ a z max σ kr = σ max ρ z ρ Ezt az eyenletbe helyettesítve és rendezve: tfkr = σ max αe ρ -5 C fok ρz 49
Ha a felső kritikus hőmérséklet + 4 C fok fölött van, akkor a lenayobb belóás 5 C fokon és pótteherrel lép fel, ha pedi alatta, akkor a lenayobb belóás + 4 fokon következik be. 5