Influenza sulla stabilità dell'azionamento elettrico della tensione di rete.
Considerare l'influenza della tensione di rete sulla stabilità dell'azionamento elettrico dei cambiamenti
attuale.
Con profondi buchi della tensione di rete, il funzionamento di un motore asincrono diventa
instabile: il motore potrebbe ribaltarsi.
Per ribaltamento si intende la modalità di emergenza di un motore asincrono; a co-
toro si ferma o inverte. La condizione di rollover è:
M"< М ,
Dove M"- momento critico del motore a bassa tensione;
M- momento statico del meccanismo.
In altre parole, si verificherà un ribaltamento se il momento critico del motore diventa inferiore al momento statico del meccanismo.
Ricordiamo che il momento critico di un motore a induzione è proporzionale al quadrato della tensione:
Dove U E F- rispettivamente, la tensione e la frequenza della rete di alimentazione.
Ne consegue che al calo di tensione consentito dalle Regole del Registro
rete pari al 15% ( U" = 0,85U), sarà il nuovo valore ridotto del momento critico
M"\u003d M \u003d (0,85) M \u003d 0,7225 M ≈ 0,7 M.
Le conseguenze del ribaltamento dipendono dalla natura del momento statico del meccanismo.
ma, vale a dire:
1. In caso di coppia statica reattiva, il motore si ferma ed entra in modalità standby energizzato (pompe, ventilatori);
2. con un momento statico attivo, il motore prima si ferma, poi inverte la marcia e, sotto l'influenza del peso, inizia ad accelerare in direzione della discesa
velocità decrescente (meccanismi di sollevamento e dispositivi di ancoraggio).
Riso. 8.11. Processi transitori in caso di ribaltamento del motore: a - con momento reattivo statico (pompa, ventola); b - con un momento statico attivo (cigno-
ka, verricello)
Considera il processo di ribaltamento del motore con la coppia di reazione del meccanismo
(Fig. 8.11, a).
Fino al calo di tensione, il motore funziona secondo una caratteristica meccanica naturale.
ristico (EMH) nel punto A con una velocità costante ω.
In caso di interruzione di tensione, il motore passa dal punto A su EMX al punto B su artificiale
caratteristica meccanica (IMC). La velocità del motore elettrico non ha il tempo di cambiare
a causa dell'inerzia delle parti mobili dell'azionamento elettrico, quindi, nel punto B, la velocità è la stessa del punto A.
Poiché nel punto B il momento del motore M è inferiore al momento del meccanismo M, il motore
il tel inizia a ridurre la velocità fino al punto C. A questo punto, il momento critico (massimo)
poliziotto del motore M"< М, поэтому двигатель продолжит уменьшать скорость до точки Д.
A questo punto il motore si fermerà e verrà energizzato con una coppia di cortocircuito.
fischio Mdo tech. fino all'attivazione della protezione termica.
I meccanismi con momenti statici attivi (verricelli da carico, verricelli) si invertono sotto l'azione del peso del carico o dell'ancora durante il ribaltamento (Fig. 8.11, b).
Il processo transitorio in caso di caduta di tensione procede dapprima come il precedente
È abbastanza difficile immaginare le fondamenta rovesciate di una casa privata. Il motivo naturale per cui una piccola casa può ribaltarsi è il vento di grande forza, che, a causa della deriva dell'edificio, può ribaltarla su un fianco. Ad esempio, come un pino solitario, che non ha fondamenta, ma ha invece radici.
Riso. 1. Varianti di possibili rotazioni e spostamenti della fondazione: a - cedimento con rotazione, b - cedimento con rotazione e spostamento, c - spostamento lungo la base.
Che calcoli sono necessari per fondare una casa?
In base allo scopo diretto, che consiste nel trasferire uniformemente il carico della struttura al suolo, è necessario calcolare la larghezza della sua parte portante e la sua resistenza.
Per fare ciò, è necessario determinare il peso della struttura, compreso il peso proprio della fondazione.
Nel calcolo della resistenza della fondazione dovrebbero essere inclusi anche i carichi di neve trasferiti ad essa dal tetto in inverno e il peso di tutto ciò che verrà installato e portato all'interno della stanza (impianto di riscaldamento, approvvigionamento idrico, fognature, mobili, ecc.) .
I carichi del vento su un edificio basso non sono inclusi nella resistenza. Questi carichi vengono presi in considerazione nel calcolo della resistenza di un elemento del tetto come un Mauerlat, con l'aiuto del quale vengono trasferiti attraverso i muri alla base della casa.
Nella fig. La Figura 1 mostra le opzioni per possibili rotazioni e spostamenti della fondazione: a) cedimento con rotazione, b) cedimento con rotazione e spostamento, c) taglio lungo la base.
Riso. 2. Un calcolo errato della resistenza della fondazione può portare al ribaltamento dell'intera struttura.
Su una base poco profonda in inverno, le forze di galleggiamento agiscono come risultato del sollevamento del suolo. La distribuzione non uniforme di queste forze può portare alla perdita di stabilità della fondazione, mostrata nell'immagine, soprattutto se per qualche motivo sulla fondazione non è stato eretto un edificio. In questo caso, per escludere la perdita di stabilità, il terreno deve essere protetto dal gelo.
Se al termine della costruzione della casa si verifica una perdita di stabilità, è necessario cercare eventuali errori nel calcolo della resistenza richiesta. Ma ciò non dovrebbe comunque portare al ribaltamento dell’intera struttura, come mostrato in Fig. 2. È raffigurata una piccola casa il cui ribaltamento non è avvenuto perché non è stato effettuato un opportuno calcolo della fondazione. Nel determinare le dimensioni della base e il suo approfondimento non sono state prese in considerazione le proprietà fisiche del terreno (l'immagine mostra che si tratta di un terreno sabbioso).
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È necessario calcolare le fondamenta di una casa privata per la stabilità?
Una fondazione che non si ribalta sotto l'azione di forze esterne, non si muove su un piano orizzontale insieme al terreno, è considerata stabile. Le fondamenta di elementi critici come i supporti dei ponti, le tubazioni delle fabbriche, ecc. contano sulla stabilità.
A differenza dei tubi di fabbrica, il calcolo delle fondamenta delle case private per il ribaltamento può essere omesso. E il motivo è che queste case hanno un'altezza relativamente piccola. Se il baricentro e la risultante della forza del vento del tubo della fabbrica si trovano ad un'altezza considerevole dalla fondazione, a seguito della quale si può formare un momento sufficiente per rompere la stabilità, quindi per una struttura bassa, calcolo in base a questo fattore semplicemente non è necessario.
Anche nel settore privato compaiono ora singoli edifici, per i quali è necessario calcolare le basi per un tale impatto. Ad esempio, i generatori eolici. Nella fig. 3 mostra 1 delle opzioni di base per tale generatore. Prestare attenzione alla profondità della fondazione. Supera chiaramente la profondità del congelamento del suolo. Le restanti dimensioni nell'immagine 3 sono solo indicative e potrebbero differire dalle dimensioni effettive. L'altezza della torre - H B, per un funzionamento affidabile del generatore, dipende dal terreno, ma in media può essere considerata pari a 20 m.
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Determinazione del momento ribaltante
Riso. 3. Schema della base del generatore eolico.
Nella fig. 4 mostra lo schema di progetto indicante le forze agenti sulla fondazione. Il fattore principale che crea il ribaltamento è il momento M U , e l'ostacolo principale a questo è la forza F U . È questo componente che impedisce la perdita di stabilità.
Il carico uniformemente distribuito P è la reazione del terreno all'azione della forza F U . La forza Q r influenza lo spostamento nel piano orizzontale. Nel calcolo del taglio assume grande importanza il coefficiente di attrito della muratura sul terreno. Per il calcolo del ribaltamento questa forza non viene presa in considerazione.
Per determinare il momento ribaltante M U è necessario conoscere la velocità del vento e l'area della struttura su cui agisce (derivazione). Per garantire il funzionamento del generatore eolico è necessaria una velocità minima di circa 6-8 m/s. Tuttavia, bisogna tenere presente che la velocità del vento può essere molto più elevata, quindi dovresti contare sulla massima velocità possibile nella zona. Ad esempio, ad una velocità del vento di 10 m/s, la pressione è di 60 N/m 2 , mentre ad una velocità di 50 m/s, questa pressione è di 1500 N/m 2 . La tabella n. 1 mostra i valori in base ai quali, conoscendo le velocità massime del vento, è possibile determinarne la pressione.
Tabella numero 1.
Conoscendo la velocità del vento V e l’area delle pale S L, secondo la Tabella 1 determiniamo la pressione corrispondente e da questa area calcoliamo la forza R L applicata al bordo della torre, cioè ad una distanza H B dal superficie terrestre. Tenendo conto della profondità h, su cui si trova la pianta della base, la spalla risulterà:
Il vento agirà sulla torre per tutta la sua lunghezza. Per determinare l'area, determinare innanzitutto la larghezza media della torre, L SR
Riso. 4. Schema delle forze agenti sulla fondazione.
L SR \u003d (L B + L H) / 2, dove
L B - la larghezza della torre nella sua parte superiore;
L H - la larghezza della torre alla base.
Determiniamo l'area della torre, normale alla direzione del vento:
S B \u003d H B × L SR,
e ora definiamo il carico totale P B come il prodotto dell'area S B e il valore della pressione della tabella 1. Questa forza verrà applicata al centro dell'altezza della torre.
Ora puoi determinare il momento ribaltante.
M U \u003d R L × H + R B × (N B / 2 + h)
La ricerca di Mopr si riduce alla definizione di una tale linea orizzontale AF che limiti l'area del segmento BCF, che è uguale all'area della OAB. Allo stesso tempo si determina anche un piacevole angolo di rollio dinamico Ɵmax. Il momento è maggiore dell'OA, ci sarà più recupero e la nave si capovolgerà.
23. Determinazione del momento ribaltante dinamico con posizione iniziale rettilinea secondo il diagramma Ld.
Per determinare il momento ribaltante è necessario tracciare una tangente al DDO. Il punto di contatto darà M def come ordinata della tangente. In questo caso, l'ascissa del punto di contatto determinerà il massimo angolo di rollio dinamico Ɵref.
24. Determinazione del momento ribaltante quando la nave rolla secondo il diagramma lst
Stabilità ad angoli di tallone elevati. All'aumentare del rollio della nave, il momento ripristinante prima aumenta, poi diminuisce, diventa pari a zero, e quindi non solo non impedisce l'inclinazione, ma, al contrario, contribuisce ad essa (Fig. 6).
Riso. 6. Diagramma di stabilità statica.
Poiché lo spostamento per un dato stato di carico è costante, il momento ripristinante cambia solo a causa di un cambiamento nel braccio di stabilità laterale l st. Secondo i calcoli di stabilità trasversale ad ampi angoli di sbandamento, carta di stabilità statica , che è un grafico che esprime la dipendenza l st dall'angolo di rollio. Il diagramma di stabilità statica è costruito per i casi più tipici e pericolosi di carico della nave.
25. Determinazione del momento ribaltante quando la nave rolla secondo il diagramma ld
Dal punto A si traccia una tangente AC al diagramma di stabilità dinamica e dal punto A su una retta parallela all'asse delle ascisse si traccia un segmento AB uguale ad un radiante. Dal punto B ripristiniamo la perpendicolare BE all'intersezione con la tangente AC nel punto E. Il segmento BE è uguale alla spalla lopr del momento ribaltante, se il diagramma
costruito sulla scala delle spalle. Momento ribaltante
Mc = 9,81 ∆ lref, kN × m.
26. Diagrammi delle relazioni di stabilità statica e dinamica
Diagrammi di stabilità statica e dinamica
Di solito, in condizioni di nave, un diagramma di stabilità dinamica viene costruito secondo un diagramma di stabilità statica noto, lo schema per il calcolo delle spalle di stabilità dinamica è riportato nella Tabella:
Diagramma di stabilità dinamica
Quando si costruisce un diagramma di stabilità dinamica secondo i risultati della tabella sopra, si assume che il momento di sbandamento dinamico sia costante sugli angoli di sbandamento. Pertanto, il suo lavoro dipende linearmente dall'angolo θ, e il grafico del prodotto f(θ) = 1cr * θ verrà visualizzato sul diagramma di stabilità dinamica come una linea retta inclinata passante per l'origine. Per costruirlo è sufficiente tracciare una verticale passante per un punto corrispondente ad un tiro di 1 radiante e mettere da parte una determinata spalla di 1kr su questa verticale. La linea retta che collega così il punto E con l'origine O rappresenterà il grafico desiderato f (θ) \u003d 1kr * θ, cioè il grafico del momento sbandante, relativo al peso della nave P. Questa linea retta attraverserà il diagramma della stabilità dinamica nei punti A e B L'ascissa del punto A determina l'angolo di rollio dinamico θ, al quale il lavoro dei momenti di sbandamento e di ripristino è uguale.
Il punto B non ha alcun significato pratico.
Quando si risolvono i problemi di ribaltamento, viene considerata la posizione limite in cui il corpo si trova in uno stato di equilibrio instabile, cioè quando è pronto a passare dallo stato di riposo al movimento. Qualsiasi leggero cambiamento negli elementi strutturali o nelle forze che agiscono su questa struttura porta al ribaltamento (rotazione) della struttura attorno ad un asse, chiamato asse di ribaltamento, perpendicolare al piano del disegno. La condizione di equilibrio per un tale corpo (struttura) è l'uguaglianza a zero della somma dei momenti relativi al punto di intersezione dell'asse di ribaltamento con il piano del disegno di tutte le forze (attive) date che agiscono sul corpo:
Quando si compila l'equazione, è necessario ricordare che le reazioni dei supporti non sono incluse in questa equazione, poiché nella posizione limite la struttura poggia solo su quei supporti attraverso i quali passa l'asse di ribaltamento. Le grandezze che si determinano dall'equazione hanno valori critici (massimo o minimo) e, per garantire il margine di stabilità, dovrebbero essere rispettivamente ridotte in fase di progettazione (quelle per le quali è stato trovato il massimo valore possibile all'equilibrio) o aumentate ( quelli per i quali all'equilibrio è stato trovato il minimo valore possibile).
Parte delle forze attive che agiscono sul corpo creano coppie che tendono a ribaltare il corpo. La somma dei momenti di tali forze, rispetto all'asse ribaltante, è chiamata momento ribaltante:
Un'altra parte delle forze attive crea coppie che tendono a riportare il corpo nella sua posizione originale.
La somma dei momenti di tali forze attorno all'asse di ribaltamento è chiamata momento di stabilità:
Il rapporto tra il valore assoluto del momento di stabilità e il valore assoluto del momento di ribaltamento è chiamato coefficiente di stabilità:
Problema 15. Una torre dell'acqua è costituita da un serbatoio cilindrico con altezza e diametro fissati su quattro pilastri disposti simmetricamente e inclinati rispetto all'orizzonte (Fig. 48). Il fondo della vasca è ad una quota superiore al livello dei supporti; il peso della torre, la pressione del vento viene calcolata sull'area di proiezione della superficie del serbatoio su un piano perpendicolare alla direzione del vento e la pressione specifica del vento viene presa pari a Determinare la distanza richiesta tra le basi della torre pilastri.
Soluzione. 1. Considerare l'equilibrio della torre dell'acqua (Fig. 49). Poiché è necessario determinare il valore critico della distanza tra le basi dei pilastri, vale a dire, consideriamo che la torre sia in uno stato di equilibrio instabile, cioè con la minima diminuzione di questa distanza, la torre crollerà sotto il azione del vento, ruotando attorno alla cerniera A in senso antiorario.
Pertanto, in una posizione di equilibrio instabile, si deve assumere che la torre con i supporti B tocchi solo il suolo, ma non prema sul suolo,
2. Raffigurante le forze attive che agiscono sulla torre. La forza è il peso della torre e la forza della pressione del vento sul serbatoio.
Il calcolo della fondazione per la stabilità dovrebbe escludere la possibilità del suo ribaltamento, spostarsi lungo la base e spostarsi insieme al terreno lungo una determinata superficie di scorrimento. La fondazione è considerata stabile se è soddisfatta la condizione (6.1), in cui F è intesa come effetto di una forza che contribuisce alla perdita di stabilità (ribaltamento o taglio) della fondazione, e Fu è la resistenza della base o fondazione che impedisce perdita di stabilità. I calcoli di stabilità vengono eseguiti in base ai carichi di progetto ottenuti moltiplicando i carichi standard per i fattori di sicurezza del carico. Se per lo stesso carico le norme prevedono due fattori di sicurezza, allora nel calcolo si tiene conto di quello al quale ci sarà un margine di stabilità minore.
Riso. 7.7. Schema per il calcolo della base di stabilità contro il ribaltamento
Nel calcolo delle fondazioni dei supporti del ponte per la stabilità contro il ribaltamento, tutte le forze esterne che agiscono sulla fondazione (incluso il suo peso) portano alle forze Fv, Qr e al momento Mu (Fig. 7.7). Le forze Fv e Qr sono uguali alle proiezioni di tutte le forze esterne rispettivamente sulla verticale e sull'orizzontale, e il momento Mi è uguale al momento delle forze esterne attorno all'asse passante per il baricentro della base della fondazione perpendicolare al piano di progettazione. Il momento Mi contribuisce al ribaltamento della fondazione (ruotandola attorno all'asse O - vedi Fig. 7.7). Il momento Mz resistente al ribaltamento sarà pari a Fva, dove a è la distanza dal punto di applicazione della forza Fv al bordo della fondazione, rispetto alla quale avviene il ribaltamento.
La stabilità delle strutture contro il ribaltamento dovrebbe essere calcolata con la formula
Мi≤(us/уn)Мz, (7.5)
dove Mu e Mz sono i momenti, rispettivamente, delle forze di ribaltamento e di trattenimento rispetto all'asse di possibile rotazione (ribaltamento) della struttura passante lungo i punti estremi di appoggio, kN m; us - il coefficiente delle condizioni di lavoro, preso durante il controllo delle strutture basate su supporti separati, per la fase di costruzione pari a 0,95; per la fase di esercizio permanente pari a 1,0; nel verificare le sezioni delle strutture in calcestruzzo e delle fondazioni su fondazioni rocciose, pari a 0,9; su fondazioni non rocciose - 0,8; уn - coefficiente di affidabilità ai fini della struttura, considerato pari a 1,1 nei calcoli per la fase di funzionamento permanente e 1,0 nei calcoli per la fase di costruzione.
Le forze di ribaltamento dovrebbero essere prese con un fattore di sicurezza del carico maggiore di uno.
Le forze di tenuta dovrebbero essere prese con un fattore di sicurezza del carico per carichi costanti Uf<1, для временной вертикальной подвижной нагрузки от подвижного состава железных дорог, метрополитена и трамвая yf=1.
Nel calcolo delle fondazioni degli appoggi di ponti per la stabilità al taglio lungo la base, la forza Qr (vedi Fig. 7.7) tende a spostare la fondazione, e la sua forza di attrito sul terreno Qz (lungo la base della fondazione) resiste al taglio. La forza Qz è pari a µFv> dove µ è il coefficiente di attrito della fondazione al suolo.
In conformità con i requisiti di SNiP 2.05.03-84, la stabilità delle strutture al taglio (scivolamento) deve essere calcolata utilizzando la formula
Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6)
dove Qr - forza di taglio, kN, pari alla somma delle proiezioni delle forze di taglio sulla direzione del possibile taglio; wc - coefficiente delle condizioni di lavoro, considerato pari a 0,9; уn - coefficiente di affidabilità ai fini della struttura, preso come nella formula (7.5); Qz - forza di tenuta, kN, pari alla somma delle proiezioni delle forze di tenuta nella direzione del possibile spostamento.
Le forze di taglio dovrebbero essere prese con un fattore di sicurezza del carico maggiore di uno e le forze di tenuta - con un fattore di sicurezza del carico indicato nella spiegazione della formula (7.5).
Come forza orizzontale di sostegno creata dal terreno, è consentita una forza il cui valore non superi la pressione attiva del terreno.
Le forze di attrito nella base dovrebbero essere determinate dai valori minimi dei coefficienti di attrito della base della fondazione sul terreno.
Nel calcolo delle fondazioni a taglio si prendono i seguenti valori dei coefficienti di attrito µ della muratura al terreno.
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