Таблица силы тока и сечения проводов и кабелей: Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей — ОРБИТА-СОЮЗ

Содержание

Максимально допустимая сила тока в медном кабеле: таблица мощности и сечений

Правильная подготовка проекта электроснабжения обеспечивает высокий уровень безопасности, предотвращает аварийные ситуации. Чтобы определить допустимый ток для медных проводов, кроме базовых формул, необходим учет реальных условий эксплуатации. Пригодятся теоретические знания о физических процессах и сведения о выборе подходящей кабельной продукции.

Медные провода применяют для создания качественных сетей электроснабжения

Определение допустимого тока

Все проводники при прохождении тока нагреваются. Чрезмерное повышение температуры провоцирует механическое разрушение конструкции, включая защитные и декоративные оболочки. Чтобы сохранить работоспособность трассы пользуются понятием «длительно допустимый ток». Справочные значения для проводов с медными и алюминиевыми жилами приведены в правилах ПУЭ и отраслевых ГОСТах.

Таблица разрешенных токовых нагрузок

Материал проводникаОболочкаПлощадь поперечного сечения жилы, мм кв.
Допустимые токовые нагрузки, АТип трассы, количество кабелей в канале
медьполивинилхлорид1,523монтаж в открытом лотке
медьрезина + свинец 1,533в земле, двухжильный кабель
алюминийполивинилхлорид2,524открытый лоток
алюминийполимер2,529в земле, трехжильный кабель
медьпластик, резина2,540перемещаемая конструкция, одножильный кабель

Для точного расчета специалисты пользуются формулой теплового баланса, которая содержит:

  • электрическое сопротивление метра проводника при определенной температуре;
  • поправочные коэффициенты для учета передачи тепла в окружающее пространство с помощью конвекции, инфракрасного излучения;
  • нагрев от внешних источников.

Отвод тепловой энергии улучшается при прокладке трассы в земле (под водой). Хуже условия, когда несколько кабелей находится в одном канале.

К сведению. Иногда применяют аналог расчета по мощности с учетом неразрушающего уровня нагрева.

Допустимая плотность тока для медного провода

При создании сетей в современных объектах недвижимости предпочитают использовать именно такие проводники. При одинаковом сечении они меньше перегреваются, по сравнению с алюминиевыми аналогами. В многожильном исполнении медные кабели хорошо подходят для создания сетевых соединительных шнуров, удлинителей. Их можно использовать для создания поворотов с малым радиусом.

Тепловой нагрев

Для расчета количества тепла (

Q), выделяемого проводником, пользуются формулой I*2*R*t, где:

  • I – сила тока, в амперах;
  • R – сопротивление одного метра медного проводника;
  • t – время испытания в определенных условиях.

Рассеивание тепла при работе кабеля

Тонкие проводники эффективно отдают тепловую энергию окружающей среде. На процесс оказывают существенное влияние конкретные условия. Как отмечено выше, контакт оболочки с водой существенно улучшает охлаждение.

По мере увеличения сечения часть энергии расходуется для нагрева прилегающих слоев. Этим объясняется постепенное снижение допустимой плотности тока в расчете на единицу площади.

Распределение температур в кабельной продукции

На рисунке хорошо видно, как при уменьшении изоляционного слоя улучшается теплоотдача.

Падение напряжения

Этот параметр несложно рассчитать по закону Ома (U=R*I) с учетом электрического сопротивления соответствующего материала. Удельное значение для меди берут 0,0175 Ом *мм кв./ метр. С помощью формул вычисляют на участке определенной длины падение напряжения. При сечении 1,5 мм кв. на каждый метр потери составят 0,01117 Вольт.

Допустимая плотность тока

Этот относительный параметр показывает разрешенный нормативами ток на один мм кв. площади сечения. Отмеченные выше тенденции по изменению теплоотдачи при увеличении размеров проводника подтверждаются расчетами и данными лабораторных испытаний.

Таблица допустимых значений плотности тока для разных условий в медном проводнике

Поперечное сечение, мм кв. Ток (А)/ Плотность тока (А/ мм кв.)
Для трассы в зданииМонтаж на открытом воздухе
673/ 12,276/ 12,6
10103/ 10,3108/ 10,8
25165/ 6,6205/ 8,2
50265/ 5,3335/ 6,7

Пути повышения допустимого тока

Существенное значение имеют действительные условия эксплуатации трассы электроснабжения, трансформаторов, установок. Снизить рассматриваемые нагрузки можно с помощью хорошей вентиляции, естественной или принудительной. Хороший отвод тепла получится с применением перфорированных металлических коробов, которые не затрудняют прохождение конвекционных потоков и одновременно выполняют функции радиатора.

В некоторых ситуациях пригодится квалифицированно составленный временной график. Стиральная машина при нагреве воды и в режиме сушки потребляет много электроэнергии. Ее можно настроить на автоматическое выполнение рабочих операций в ночные часы. Если снабжающие организации предлагают соответствующую тарификацию, получится дополнительная экономия денежных средств.

Вентилятор обеспечивает эффективное охлаждение проводников, которые установлены в микроволновой печи

Допустимый ток и сечение проводов

Лучшие показатели теплообмена при остальных равных условиях характерны для проводников с относительно меньшей площадью поперечного сечения.

Таблица токовых параметров для кабелей с медными жилами

Сечение, мм кв.Плотность тока, А/ мм кв.Ток, А
11515
1,513,320
2,510,827
165,792
254,9123

Расчет сечения кабелей и проводов

Для бытовой сети 220 V можно вычислить допустимый ток по формуле I

=(P*K)/U*cos φ), где:

  • Р – суммарная мощность всех потребителей, подключенных к соответствующей части цепи электропитания;
  • К – поправочный коэффициент (0,7-0,8), учитывающий одновременно работающие устройства;
  • cos φ – для стандартного жилого объекта принимают равным 1.

Далее пользуются табличными данными для выбора подходящей кабельной продукции с учетом сечения, оболочки, технологии монтажа.

Маркировка проводов

В стандартных обозначениях приведены важные характеристики продукции этой категории. Если указана буква «А», значит, жила сделана из алюминия. Медь никак не отмечают. Следующие позиции:

  • вид провода: «П» – плоский, «У» – установочный;
  • материал оболочки (проводника, общей): «В» – поливинилхлорид;
  • дополнительная защита: «Б» – бронирование стальной лентой;
  • (количество жил) * (площадь поперечного сечения проводника, мм кв.) – (номинальное напряжение, V): 2*1,5-220.

Медные жилы проводов и кабелей

Продукцию этого вида выпускают с площадью сечения от 0,5 до 1000 и более мм кв. Для решения бытовых задач подойдут приведенные ниже модификации.

Таблица для выбора кабельной продукции

Сечение проводника, мм кв. Ток (А)/ Суммарная мощность потребителей (кВт) для сетей
220 V380 V
1.519/4,116/10,5
2.527/5,925/16,5
438/8,330/19,8
646/10,140/26,4
1070/15,450/33
1685/18,775/49,5

Подбор диаметра проволоки предохранителя

В этом случае нужно решить обратную задачу. Тепловое разрушение проволоки прекратит подачу питания, выполняя защитные функции.

Таблица для выбора предохраняющего элемента

Максимальный ток, А0,5125
Диаметр проводника в мм для материаловМедь0,030,050,090,16
Алюминий0,070,10,19

Кратковременные режимы работы

Допустимые токовые нагрузки на провода и кабели корректируют умножением на поправочный коэффициент. В профессиональных расчетах учитывают дополнительные факторы:

  • действительные температурные условия;
  • количество и взаимное расположение кабелей в канале;
  • средние значения по нагрузкам;
  • существенное изменение параметров;
  • особенности конструкции трассы.

Коэффициент для кратковременного (повторного) режима равен 0,875/√П. Здесь «П» – относительная величина (время включения/длительность цикла). Эту поправку применяют при следующих условиях:

  • сечение медного проводника 10 мм кв. и более;
  • рабочий цикл составляет до 4 минут включительно;
  • длительность пауз – от 6 мин.

Как выбрать вводной провод в квартиру

На первом этапе составляют список всех потребителей со стационарным и временным подключением. Итоговый результат умножают на коэффициент одновременной работы (стандарт – 0,75). Подразумевается малая вероятность одновременного включения кондиционера для охлаждения в зале и обогревателя в спальне. Далее пользуются табличными данными для определения критериев подходящей кабельной продукции.

Выбор проводки для отдельных групп потребителей

Экономные светодиодные светильники можно подключить медной жилой с площадью сечения не более 0,5 кв. мм. Для розеток их выбирают в диапазоне 1,5-2,5. Отдельные линии с защитными автоматами создают для подключения духового шкафа, варочных панелей, других мощных потребителей.

Как рассчитать трехфазную проводку

В этом варианте применяют формулу для тока I=P/(1,73*U*cos φ). Данные из таблиц допустимых значений берут для трехфазных сетей с учетом обязательных дополнительных параметров (оболочек, эффективности теплоотвода).

Ошибки при выборе и расчете сечения кабеля

Инженерные сети проектируют с учетом нынешних и перспективных нагрузок. Это значит, что надо учесть возможное подключение дополнительной техники, совместное использование групп розеток. Особое внимание следует проявлять при расчете длинных участков с потерями более 5%. По специальной методике вычисляют параметры линий питания для подключения нагрузок с реактивными характеристиками (насосное оборудование, станки). Мощность распределяют равномерно при работе с трехфазными сетями.

Последствия превышения тока

Чрезмерное увеличение температуры разрушает проводник и цепь прохождения электрического тока. Нарушение изоляции в результате теплового воздействия создает благоприятные условия для коррозии, повышает вероятность короткого замыкания. Кроме повреждений оборудования, ухудшается безопасность. Необходимо подчеркнуть дополнительные затраты, которые вызваны сложными операциями по восстановлению работоспособности скрытой проводки.

Приведенные выше рекомендации надо соблюдать в комплексе. Не следует превышать длительно допустимый правилами ток. Необходимо поддерживать благоприятные условия эксплуатации. Нужно не забывать о соответствующих коррекциях при разовом или постоянном подключении мощных нагрузок.

Видео 

Таблица сечения кабеля по мощности и току и расчет значений

В процессе передачи, а также распределения электричества весомое значение имеют провода. Они подбираются в соответствии с нагрузкой, потреблением электроприборов. Чтобы разряд бесперебойно проходил, требуются точные расчеты по нагрузке и по электрической энергии.

Таблица подсчетов

Каждый шнур имеет свою номинальную силу, то есть показатель, который он сможет выдержать во время функциональной работы электроприборов. Если полученное число будет намного больше, чем у проводника, возможна авария.

Важно оценить основные значения, чтобы подобрать необходимый вам показатель.

мм2 Для шнура с медными жилами
220 В 380 В
А кВт А кВт
1,5 19 4,1 16 10,5
2,5 27 5,9 25 16,5
4 38 8,3 30 19,8
6 46 10,1 40 26,4
10 70 15,4 50 33
16 85 18,7 75 49,5
25 115 25,3 90 59,4
35 135 29,7 115 75,9
50 175 38,5 145 95,7
70 215 47,3 180 118,8
95 260 57,2 220 145,2
120 300 66 260 171,6

Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов выглядит следующим образом:

мм2 Для шнура с алюминиевыми жилами
220 В 380 В
А кВт А кВт
2,5 20 4,4 19 12,5
4 28 6,1 23 15,1
6 36 7,9 30 19,8
10 50 11 39 25,7
16 60 13,2 55 36,3
25 85 18,7 70 46,2
35 100 22 85 56,1
50 135 29,7 110 72,6
70 165 36,3 140 92,4
95 200 44 170 112,2
120 230 50,6 200 132

Оценивая сечение кабеля по мощности видно, что весомое значение имеет вид дрота. Важно найти ближайшее от полученного числа, сопоставить его с соответственными жилами.

Как сделать самостоятельно подсчет по длине

Провести расчет сечения кабеля по мощности можно самостоятельным путем. Процесс не займет много вашего времени, не потребует особых усилий. Для этого возьмите лист бумаги, выпишите поочередно характеристики каждого электроприбора, который у вас есть. Например, телевизор, электрическая плита, пылесос, утюг и другие приборы.

Следующий шаг заключается в подсчете суммы, полученное число используют для выбора диаметра.
Формула расчетов мощности по току и напряжению выглядит следующим образом:

Р – показатель силы каждого изделия, измеряется в кВт.

Поправочный коэффициент составляет 0,8. Он означает то, что не все приборы будут работать одновременно. Предполагается, что 80% будут рабочими. Ведь пользователь вряд ли будет использовать все изделия без перерыва на протяжении длительного промежутка времени.

Комментарий к записи

Чтобы лучше разобраться с сечением кабеля по мощности, важно ознакомиться с примером.

Суммарная сила электроизделий составляет 13 кВт. Нужно умножить на коэффициент 0,8. В результате пользователь получает 10,4 кВт действительной нагрузки. В таблице следует найти эту цифру и соответствующее ей число в колонке.

Цифра 10,1 подходит при однофазовой сети, напряжение 220 В, 10,5 – если у вас трехфазная сеть.

Выбор, как видно, останавливается на проводнике 6 мм (однофазная сеть), 1,5 мм (трехфазная сеть). Даже новичок сможет справиться с данной задачей.

Какие шнуры лучше

NUM – это достаточно известная марка немецкого производителя. Данный шнур отлично подойдет для жилых помещений, или же для офиса.

Отечественный производитель также изготовляет качественные изделия с похожими характеристиками.

Вычисления по длине

Проводник имеет сопротивление. Вместе с увеличением протяжности линии теряется ток. Соответственно, чем больше будет расстояние, тем большими будут потери.
В частности, если величина потери будет превышать отметку в 5%, стоит выбирать проводник с большими жилами.

Чтобы провести соответственные измерения, можно воспользоваться методикой.

1. Вычисление суммарной силы электрических приборов. Используйте для подсчетов соответствующие формулы.

2. Следующим шагом является определение сопротивления электропроводки. Для этого используйте формулу: удельное сопротивление умножают на показатель длины. Цифру, которую вы получите, необходимо разделить на поперечное сечение шнура:

где р – это табличная величина.

Показатель длины прохождения тока умножается на 2 раза — так как изначально ток проходит по одной жиле, затем возвращается по другой жиле.

Потери напряжения рассчитываются путем умножения силы тока на сопротивление. Чтобы определить величину потерь, потери напряжения надо разделить на напряжение в сети, затем умножить полученное значение на 100%.

Полученное число анализируется. Если показатель менее 5 %, тогда стоит оставить выбранный размер жилы. Если же полученная отметка больше 5%, тогда подбирают проводник большей длины.

Также специалисты обращают внимание на то, что при протяжении линии на большое расстояние также требуются вычисления, учитывающие потери по длине.

Вычисления по нагрузке

Сечение кабеля по току является более точным способом. Принцип вычислений аналогичен определению сечения кабеля по мощности. Необходимо определить нагрузку на электроприборы. Используйте формулу вычислений напряжения по каждому из приборов по отдельности.

Для расчета при однофазовой сети воспользуйтесь данной формулой:

I = P/U*cos φ

Для трехфазной сети подходит формула:

I = P/√3*U* cos φ

Р — сила электроприборов, измеряется в кВт.

cos φ — коэффициент мощности.

Данные числа суммируются, далее, исходя из табличных значений, подбирается соответственный показатель.

Специалисты акцентируют внимание на то, что табличная величина зависит также от условий прокладки проводника. Если проводился монтаж открытой электропроводки, тогда нагрузка и сила будут намного больше. Меньшие значения будут в том случае, если прокладка проводки проходила в трубе.

Оценивая данные характеристики и значения, можно решить поставленную задачу.
При получении суммарного числа, необходимо умножить в 1,5 раза (для запаса).

Рекомендации

Помимо проводки, важно уделить должное внимание проектированию. Следует продумать, затем нарисовать план помещения. Затем необходимо отметить будущие розетки, светильники и определить силу каждого электрического прибора по отдельности.

Выбрав провода, необходимо подсчитать длину линии, которая должна быть защищена с помощью автомата (автоматического выключателя). Специалисты советуют выделять отдельную линию на все освещение. Именно в этом случае вы сможете чинить розетки в вечернее время без дополнительных проблем. Ведь именно розетки страдают от перегруза в большей мере.

Делая вычисления, нужно быть внимательным. При неправильном расчете шнура будут перегреваться. Вследствие этого изоляция разрушится, что приведет к замыканию и возгоранию.

Благодаря грамотным расчетам вы сможете обезопасить себя, избежать вероятности возникновения аварийной ситуации, затрат денежных средств на ремонт электропроводки в дальнейшем. Не нужно будет в этом случае заменять электроприборы.

Таблицы для выбора сечения проводов в цепях освещения 12 и 24 вольта

? LiveJournal
  • Main
  • Ratings
  • Interesting
  • iOS & Android
  • Disable ads
Login
  • Login
  • CREATE BLOG Join
  • English (en)
    • English (en)
    • Русский (ru)
    • Українська (uk)
    • Français (fr)
    • Português (pt)
    • español (es)
    • Deutsch (de)
    • Italiano (it)
    • Беларуская (be)

Прямой и перекрестный кабель

Кабели Ethernet

могут быть прямыми или перекрестными. Прямой переход является наиболее распространенным типом и используется для подключения компьютеров к концентраторам или коммутаторам. Скорее всего, это то, что вы найдете, когда пойдете в местный компьютерный магазин и купите соединительный кабель. Перекрестный кабель Ethernet чаще используется для подключения компьютера к компьютеру, и его может быть немного сложнее найти, поскольку они используются не так часто, как прямой кабель Ethernet.Тогда в чем разница между прямым и перекрестным кабелем? Прочтите этот пост, чтобы найти ответ.

T568A и T568B Стандартная схема подключения
Разъем RJ45 — это модульный 8-позиционный 8-контактный разъем, используемый для оконечной нагрузки соединительного кабеля Cat5e или кабеля Cat6. Распиновка — это определенное расположение проводов, определяющее, как должен быть завершен разъем. Существует два стандарта, признанных ANSI, TIA и EIA для прокладки кабелей Ethernet. Первый — это стандарт проводки T568A, а второй — T568B. T568B превзошел 568A и рассматривается как стандартная схема подключения для структурированных кабелей на основе витой пары. Если вы не уверены, что использовать, выберите 568B.

Прямой и перекрестный кабель

Что такое прямой кабель?

Прямой кабель — это тип кабеля витой пары, который используется в локальных сетях для подключения компьютера к сетевому концентратору, например маршрутизатору. Этот тип кабеля также иногда называют патч-кабелем и является альтернативой беспроводным соединениям, когда один или несколько компьютеров получают доступ к маршрутизатору через беспроводной сигнал.На прямом кабеле штыри совпадают. Для прямого кабеля используется один стандарт проводки: на обоих концах используется стандарт проводки T568A или на обоих концах используется стандарт проводки T568B. На следующем рисунке показан прямой кабель, оба конца которого подключены в соответствии со стандартом T568B.

Что такое перекрестный кабель?
Перекрестный кабель Ethernet — это тип кабеля Ethernet, используемый для прямого соединения вычислительных устройств. В отличие от прямого кабеля, перекрестный кабель RJ45 использует два разных стандарта проводки: на одном конце используется стандарт проводки T568A, а на другом конце — стандарт проводки T568B.Внутренняя разводка перекрестных кабелей Ethernet меняет местами передачу и прием сигналов. Чаще всего он используется для подключения двух устройств одного типа: например, два компьютера (через контроллер сетевого интерфейса) или два коммутатора друг к другу.

Прямой или перекрестный кабель , какой выбрать?
Прямой или перекрестный кабель, какой выбрать? Обычно прямые кабели в основном используются для подключения разнородных устройств. А перекрестные кабели используются для подключения подобных устройств.
Используйте прямой кабель Ethernet для следующих кабелей:

  • Переключиться на роутер
  • Переключиться на ПК или сервер
  • Концентратор к ПК или серверу

Используйте перекрестные кабели для следующих кабелей:

  • Переключатель на переключатель
  • Переключиться на хаб
  • От концентратора к концентратору
  • Маршрутизатор к маршрутизатору
  • Порт Ethernet маршрутизатора к ПК NIC
  • ПК к ПК

Заключение по прямому и перекрестному кабелю

Прямой и перекрестный кабели подключаются по-разному. Один простой способ определить, что у вас есть, — это посмотреть на порядок цветных проводов внутри разъема RJ45. Если порядок расположения проводов на обоих концах одинаковый, значит, у вас прямой кабель. Если нет, то, скорее всего, это перекрестный кабель или неправильно подключен. В настоящее время прямой кабель гораздо более популярен, чем перекрестный, и широко используется людьми. FS.COM предоставляет полный спектр кабелей Ethernet Cat5e, Cat6, Cat6a и Cat7 с разной длиной и разными цветами.Ищите соединительные кабели Ethernet, просто приходите на FS.COM!

Статьи по теме: Типы кабелей Ethernet
— Cat5e, Cat6, Cat6a и Cat7 Патч-кабель
и перекрестный кабель: в чем разница?
Быстрый просмотр кабелей Ethernet Cat5, Cat5e и Cat6

Канат — прочность

Минимальная прочность на разрыв и безопасная нагрузка для каната из светлой проволоки без покрытия, с волокнистым сердечником (FC), улучшенной стали для плуга (IPS):

901 0,24 9013 903 900 1
Диаметр каната Минимальная прочность на разрыв Допустимая нагрузка Вес
(дюйм) (мм) (фунт на ) (кН) (фунт на ) (кН) (фунт м / фут) (кг / м)
1/4 6. 4 5480 24,4 1100 4,89 0,11 0,16
5/16 8 8520 37,9 1700 37,9 1700
3/8 9,5 12200 54,3 2440 10,9 0,24 0,36
7/16 11,5 165401 3310 14.7 0,32 0,48
1/2 13 21400 95,2 4280 19,0 0,42 0,63
9/16 120 5400 24,0 0,53 0,79
5/8 16 33400 149 6680 29,7 0.66 0,98
3/4 19 47600 212 9520 42,3 0,95 1,41
7/8 9013 9013 7/8 12900 57,4 1,29 1,92
1 26 83600 372 16700 74,3 1,68 2. 50
1 1/8 29 105200 468 21000 93,4 2,13 3,17
1 1/4 32200 115 2,63 3,91
1 3/8 35 155400 691 31100 138 3,18 900 4,73 184000 818 36800 164 3.78 5,63
1 5/8 42 214000 852 42800 190 4,44 6,61
1 3/4 45133 1 3/4 45133 49600 221 5,15 7,66
1 7/8 48 282000 1250 56400 251 5,9180
2 52 320000 1420 64000 285 6,72 10,0

Пример — максимальная безопасная масса для 3/8-дюймового троса2 9045 масса и сила (вес) могут быть выражены как

m = F / g (1)

, где

F = сила, вес (Н)

m = масса (кг)

g = ускорение свободного падения (9. 81 м / с 2 )

Максимальная безопасная масса троса 3/8 « при допустимой нагрузке 10,9 кН можно рассчитать как

м = (10,9 10 3 Н) / (9,81 м / с 2 )

= 1111 кг

Загрузите и распечатайте таблицу безопасной нагрузки троса

Типы кабелей Ethernet — прямой и перекрестный

Кабели Ethernet

могут быть двух видов, если речь идет о проводке:

1.Прямой кабель

Кабель этого типа имеет идентичную проводку на обоих концах (контакт 1 на одном конце кабеля подключен к контакту 1 на другом конце кабеля, контакт 2 подключен к контакту 2 и т. Д.):

Этот тип кабеля используется для подключения следующих устройств:

  • компьютер к концентратору
  • компьютер к переключателю
  • маршрутизатор к концентратору
  • Маршрутизатор
  • для коммутатора

Компьютеры и маршрутизаторы используют провода 1 и 2 для передачи данных и провода 3 и 6 для приема данных. Концентраторы и коммутаторы используют провода 1 и 2 для приема данных и провода 3 и 6 для отправки данных. Поэтому, если вы хотите соединить два компьютера вместе, вам понадобится перекрестный кабель.

2. Перекрестный кабель

В перекрестном кабеле пары проводов меняются местами, что означает, что разные контакты соединяются вместе — контакт 1 на одном конце кабеля подключен к контакту 3 на другом конце, контакт 2 на одном конце соединяется с контактом 6 на другой конец (Фото: Википедия):

Этот тип кабеля используется, когда вам нужно соединить два устройства, которые используют одни и те же провода для отправки и получения данных.Например, рассмотрите возможность соединения двух компьютеров вместе. Если вы используете прямой кабель с идентичной проводкой на обоих концах, оба компьютера будут использовать провода 1 и 2 для отправки данных. Если компьютер A отправит несколько пакетов компьютеру B, компьютер A отправит эти данные по проводам 1 и 2. Это вызовет проблему, поскольку компьютеры ожидают, что пакеты будут получены по проводам 3 и 6, и ваша сеть не будет работать должным образом. Вот почему для таких подключений необходимо использовать перекрестный кабель.

ПРИМЕЧАНИЕ
Новые устройства поддерживают функцию Auto MDI-X для автоматического определения и настройки требуемого типа кабельного подключения.Это устраняет необходимость в использовании кабеля определенного типа между определенными устройствами. Также обратите внимание, что стандарты Gigabit Ethernet и более быстрые стандарты используют все четыре пары проводов для одновременной передачи данных в обоих направлениях.

Определение временного изменения сил натяжения в подвесных мостах с использованием частотно-временного анализа

Было проведено технико-экономическое обоснование для разработки нового метода определения временных изменений растягивающих сил в подвесных тросах моста с использованием частотно-временного анализа измерений вибрации окружающей среды.Аналитическая модель подвесных тросов была разработана для оценки функции спектральной плотности мощности (PSD) кабеля с учетом его жесткости на изгиб. Кратковременное преобразование Фурье с дискретным временем (STFT) использовалось для анализа записанных историй ускорения как во временной, так и в частотной областях. Математическая свертка аналитической функции PSD и частотно-временных данных была завершена для оценки изменений силы натяжения кабеля с течением времени. Метод был реализован с использованием измерений ускорения, собранных на действующем стальном арочном мосту с подвесным настилом, для расчета временного изменения сил в кабеле на основе измерений вибрации.Наблюдения послужили подтверждением концепции, что предложенный метод может быть использован для расчета усталостной долговечности кабеля и исследования веса моста в движении.

1. Введение

Долгосрочная жизнеспособность важнейших структурных элементов является серьезной проблемой по мере старения инфраструктуры нашей страны. Элементы натяжения мостовых систем, такие как подвесные тросы, чувствительны к усталости при движении транспортных средств. Циклическая растягивающая нагрузка на эти элементы может привести к преждевременному усталостному повреждению или отказу [1]. Усталостная долговечность элемента зависит от истории нагружения. Традиционно усталостный ресурс определяется методом стресс-жизни. S N Кривые составлены эмпирическим путем, чтобы связать номинальную амплитуду напряжения ( S ) и количество циклов ( N ) до отказа. Среднее напряжение, которому подвергается конкретный элемент, представляет собой комбинацию колебательного усталостного напряжения, вызванного переходными нагрузками, и постоянного напряжения, вызванного постоянными нагрузками.Чтобы точно рассчитать усталостную долговечность элемента, эквивалентная амплитуда напряжения должна быть рассчитана по отношению к среднему напряжению с использованием соотношения Гудмана или Гербера [2]. Диаграмма Хая представляет собой график зависимости среднего напряжения от амплитуды напряжения, который также можно использовать для определения усталостной долговечности (рисунок 1) [3]. Несколько исследований показывают, что увеличение среднего напряжения может резко снизить расчетную усталостную долговечность элемента [4–6].


Поскольку среднее напряжение оказывает существенное влияние на усталостную долговечность элемента, очень важно получить точную историю сил растяжения в подверженных усталости элементах, таких как кабели.Су и Чанг провели экспериментальное исследование усталостных характеристик тросов для подвесных тросов подвесных мостов и обнаружили, что среднее напряжение тросов оказывает значительное влияние на усталостные характеристики тросов [7]. Основным методом, который обычно используется для отслеживания изменения силы растяжения в элементах растяжения, является измерение деформации путем сбора данных о деформации с датчиков деформации, прикрепленных к отдельным элементам [8]. Эти данные могут использоваться для оценки напряжения и остаточного усталостного ресурса элементов конструкции на основе номинальной амплитуды напряжения [9].Если тензодатчики применяются к элементу, несущему постоянные нагрузки, они могут определять только амплитуду колебательного напряжения, а не среднее напряжение. Тензодатчики должны быть применены до начала строительства, чтобы учесть влияние статической нагрузки. Применение методов, основанных на деформации, также является сложной задачей, поскольку тензодатчики должны быть прикреплены к неровной поверхности многожильных кабелей. Прикрепление тензодатчиков к неровным поверхностям затрудняет получение точных показаний. Это основные недостатки анализа усталости на основе деформации.Прямое измерение также может использоваться для определения силы натяжения в кабелях. Однако этот метод дорог и требует, чтобы датчик нагрузки был интегрирован в кабельную сборку, чтобы регистрировать силу, поддерживаемую кабелем.

Определение средней растягивающей силы в кабелях с помощью методов вибрации широко изучается [10–12]. Для измерения силы троса можно просто, быстро и точно использовать частотные методы вибрации. Основным принципом, используемым при формулировке методов вибрации для определения сил натяжения на основе измерений средней частоты, является теория натянутой струны: где — сила натяжения, — массовая плотность, — длина, — номер моды, — это собственная частота. Частотную характеристику кабеля можно зафиксировать, прикрепив акселерометры к отдельным кабелям для измерения вибрации под нагрузкой.

Однако этот метод можно использовать только для расчета средней силы натяжения в тросах. Временные изменения в тросах подвески при действующей нагрузке оказывают значительное влияние на усталостную долговечность элемента. Согласно отчету 538 NCHRP, не существует признанного стандарта для проверки или оценки состояния на месте и прочности мостовых кабелей [13]. Таким образом, необходим основанный на вибрации метод для точного определения истории растягивающих нагрузок и остаточного усталостного ресурса кабеля.Методы, основанные на вибрации, уменьшили бы неопределенности, связанные с расчетом среднего напряжения элемента, потому что общая сила натяжения кабеля напрямую влияет на частоту вибрации кабеля. Общая сила натяжения складывается из эффектов статической и движущейся нагрузки. Следовательно, отслеживая вибрацию кабелей, можно определить точную оценку силы осевого натяжения на кабелях. Путем мониторинга вибрации кабеля в течение заданного промежутка времени можно рассчитать временные изменения силы в кабеле.Понимание изменений растягивающих усилий с течением времени облегчит оценку количества циклов нагружения и степени усталостного повреждения кабелей. Период времени, о котором идет речь, может быть скорректирован с точки зрения годовых, сезонных, ежемесячных, дневных или часовых окон, чтобы фиксировать долгосрочные или краткосрочные изменения силы в кабеле. Дополнительным преимуществом метода, основанного на вибрации, является то, что он не требует применения тензодатчиков или включения тензодатчиков.

Было проведено несколько исследовательских проектов для оценки характеристик кабелей, используемых на подвесных и вантовых мостах.Накамура и Хосокава [14] провели усталостные испытания кабелей с параллельными прядями, которые обычно используются на вантовых мостах. Было отмечено, что усталостная долговечность кабелей зависит от их положения на мосту и случайности схем движения, что требует обширного анализа конструкции, показывающего, что изменение нагрузки отдельных кабелей влияет на ее усталостную прочность. Cunha et al. [15] провели динамическое испытание на мосту Васко да Гама в Португалии, оснастив несколько тросов акселерометрами.Для оценки собственных частот и форм колебаний каждого кабеля были выполнены испытание на вибрацию окружающей среды и испытание на свободную вибрацию. Испытание на свободную вибрацию было завершено с помощью алгоритма идентификации с множеством степеней свободы в частотной области (RFP) (полином рациональной дроби), когда к конструкции применялась импульсная нагрузка, связывающая вибрацию кабеля с приложенной нагрузкой; однако это не было напрямую связано с силой в отдельных кабелях. Вонг [16] наблюдал за структурным состоянием нескольких мостов в Гонконге, включая Цинг Ма, подвесной мост, и Кап Шуй Мун и Тинг Кау, оба вантовых моста.Система мониторинга состояния моста (WASHMS), используемая для этих проектов, оценила силы в опорных тросах на основе амплитуд вибрации тросов и смещения тросов под действующей нагрузкой. Ren et al. [17] разработали набор эмпирических формул для оценки силы натяжения в несущих тросах на основе основной частоты троса для определения средней силы в тросах, но не временных изменений. Некоторые другие уникальные методы, которые использовались для измерения силы троса на месте, включают предложенный Мехраби [18] метод использования лазерного измерения вибрации тросов для определения силы троса и Bao et al.[19] рекомендовал новый подход к расчету изменяющихся во времени сил натяжения кабеля с использованием метода адаптивного разреженного частотно-временного анализа.

Результаты, представленные в этой статье, являются результатами новой методологии, которая была разработана как дополнительная часть обширного исследовательского проекта, направленного на оценку различий сил натяжения кабелей в группах кабелей с помощью серии стационарных частотных анализов ускорения кабеля. данные. В этой дополнительной работе была исследована возможность реализации нетрадиционного нестационарного частотного анализа.В этой статье представлены разработка и проверка этого технико-экономического обоснования и создание нового метода для определения колебаний сил натяжения в тросах подвески с течением времени с адекватным временным и частотным разрешением посредством измерений ускорения вибрации троса. В этом исследовании основное внимание уделяется применению нестационарного анализа данных о вибрации кабеля в частотно-временной области. Результаты стационарного частотного анализа представлены в подробном отчете Stromquist-LeVoir et al.[20]. Предлагаемый нестационарный метод представляет собой простой и легко реализуемый альтернативный подход к измерению изменения во времени натяжения кабеля из-за эксплуатационных нагрузок. Цель этой статьи — продемонстрировать, что частотно-временной анализ может использоваться как эффективный и практичный подход для измерения изменения во времени сил троса подвески. В настоящее время частотный анализ проводится в основном для измерения базовых сил, а не временных изменений.

2. Предпосылки и методология

Авторы разработали методологию, которая демонстрирует способность соотносить временные изменения частоты кабеля с вариациями силы осевого натяжения кабеля.Результаты показывают, что амплитуда колебательной силы натяжения и соответствующее усталостное напряжение в подвесном тросе могут быть определены путем соотнесения движения транспортных средств, проезжающих по мосту, с вибрационной реакцией троса. Установление взаимосвязи между динамической нагрузкой на мосту и натяжением подвесных тросов может улучшить текущее понимание их краткосрочных и долгосрочных характеристик при ежедневном движении. Если в типичных условиях эксплуатации известны силы троса подвески, то изменение сил из-за различных нагрузок окружающей среды, таких как ветер и тепловые силы, можно учесть в экстремальных условиях.Это позволяет напрямую связать историю растягивающего усилия в одном или нескольких кабелях с частотой колебаний кабеля, вызываемых проезжающими автомобилями. Этот подход можно использовать для определения остаточного усталостного ресурса элемента на основе длительного изменения и циклической нагрузки сил натяжения кабеля.

Частотно-временной анализ может быть эффективным и практичным подходом для инженеров для оценки оставшегося усталостного ресурса тросов подвески. Уникальные механизмы несения нагрузки мостов, в которых используются подвесные тросы, препятствуют использованию традиционных методов мониторинга мостов. История ускорения троса во времени может использоваться для измерения изменения силы натяжения троса, вызванного пересечением транспортных средств. Следовательно, может быть разработана методология для облегчения анализа усталостной долговечности с использованием набора данных хронологии ускорения кабеля во времени. Простота и точность этого предложенного метода принесет значительную пользу инженерному сообществу.

Обычно, когда ускорения используются в большинстве приложений для мониторинга работоспособности, они требуют только знания частоты конструкции.Однако, чтобы найти дисперсию растягивающих усилий, необходимо изменение частоты вибрации во времени. Спектрограммы мощности отображают изменение частоты во времени, но функции спектральной плотности мощности (PSD) не могут показать изменяющуюся во времени природу сигнала. Таким образом, анализ спектрограммы мощности использовался, чтобы связать данные хронологии ускорения вибрирующего кабеля с транспортной нагрузкой, приложенной к конструкции. Спектрограммы мощности были определены с использованием дискретного кратковременного преобразования Фурье (STFT).

Описанный дискретный алгоритм STFT использовался для анализа данных ускорения в частотно-временной области для определения натяжения кабеля во времени. Эта методология не требует сложных или навязчивых инструментов, в отличие от методов на основе деформации и методов прямого измерения. Это также не предполагало разработки обширной модели. Эффективная и действенная аналитическая динамическая модель кабеля была разработана и подтверждена экспериментальными данными. Новизна этого исследования заключается в разработке усредненных вариаций первых нескольких собственных частот для достижения адекватного разрешения и точности временного анализа подвесных тросов.

Этот метод использовался в тематическом исследовании для оценки изменений сил натяжения тросов, вызванных проезжающими через мост транспортными средствами. Данные об ускорении были собраны с подвесных тросов стального арочного моста с подвесным настилом, расположенного в Коннектикуте, чтобы оценить применимость метода для действующих мостов. Методология и результаты, представленные в этом исследовании, могут быть адаптированы и использованы для документирования данных о силе натяжения для всех применимых мостов в Национальном индексе мостов [21]. Изучение долгосрочных характеристик подвесных тросов также позволит уточнить текущие коэффициенты усталостной нагрузки в AASHTO LRFD [22].

3. Временные изменения сил натяжения тросов

В следующих разделах описывается процедура для предлагаемой методологии. Изменение сил натяжения кабеля во времени было определено на основе хронологии ускорения следующим образом: (1) были определены компоненты, необходимые для разработки репрезентативной аналитической динамической модели кабельной системы; (2) каждые экспериментальные данные ускорения были преобразованы в функцию PSD; и (3) экспериментальная функция PSD сравнивалась с аналитической моделью путем изменения сил натяжения в аналитической модели.Представленные уравнения использовались для оценки силы натяжения кабеля в течение определенного пользователем периода времени, который может варьироваться от краткосрочного до долгосрочного в зависимости от частоты сбора данных.

3.1. Определение аналитической динамической модели

Аналитическая модель была разработана для моделирования динамики подвесного троса. Система состоит из одного подвесного троса длиной,, подверженного действию силы осевого натяжения, как показано на рисунке 2 [23]. Модель учитывает геометрическую жесткость и жесткость на изгиб.Матрицы массы и жесткости были разработаны путем воздействия на кабель произвольной изменяющейся во времени функции поперечного воздействия. Модальные векторы были ортогональны как матрицам массы, так и матрицам жесткости для моды, где — любой номер моды. Поскольку можно предположить, что жесткость гибкого кабеля относительно мала, граничные условия для модели могут быть идеализированы как штифт-ролик, поскольку жесткость кабеля не будет создавать значительной фиксации момента.


Из диаграммы свободного тела, бесконечно малое сечение кабеля в состоянии равновесия имеет следующее уравнение движения в частных производных (PDE): где — плотность материала, — площадь поперечного сечения, — вторая производная деформации, которая — кривизна по времени, — жесткость кабеля на изгиб, — кривизна кабеля относительно положения вдоль продольной оси кабеля, — сила натяжения в кабеле, и — произвольная функция поперечного усилия, действующая на систему (на рисунке 2,).

Модальные частоты могут быть получены из PDE движения с использованием модальных координат. Модальная масса и модальная жесткость системы для режима могут быть найдены с помощью (3) и (4), соответственно:

Собственная частота моды,, вычисляется в радианах в секунду. Для подвесного троса, закрепленного на обоих концах, форма колебаний в заданном месте вдоль кабеля является функцией полусинусоидальных волн, выраженных как

Модальное демпфирование для системы находится, где где — коэффициент демпфирования для режим.

Масса, жесткость и демпфирование аналитической модели используются для построения уравнений пространства состояний. Уравнения пространства состояний используются для определения функции частотной характеристики. Модальная координата требует, чтобы деформированная функция формы была представлена ​​обобщенными модальными смещениями, как показано следующим уравнением: где — обобщенное модальное смещение системы. Уравнение движения в модальных координатах задается следующим уравнением: где — модальная силовая функция, определяемая как: где — одиночная форсирующая функция и — коэффициент участия форсирующей функции для режима.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *