路灯灯杆的抗风设计
路灯的参数如下:
电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm
焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为
PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以,风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。
根据27m/s的设计允许风速,2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的系数,F = 1.3×730 = 949N。
所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
根据数学推导,圆环形破坏面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。
上式中,r是圆环内径,δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)
=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3
=88.768×10-6 m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W
= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa其中,215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。
所以,设计选取的焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆的抗风是没有问题的。
太阳能路灯工作原理说明:白天太阳能路灯在智能控制器的控制下,太阳能电池板经过太阳光的照射,吸收太阳能光并转换成电能,白天太阳电池组件向蓄电池组充电,晚上蓄电池组提供电力给LED灯光源供电,实现照明功能。直流控制器能确保蓄电池组不因过充或过放而被损坏,同时具备光控、时控、温度补偿及防雷、反极性保护等功能。
性能好:太阳能路灯由于采用的是12—24V低压,电压稳定,运行可靠,不存在隐患,是生态小区,路政部门理想产品。绝无触电、火灾等意外事故。市电路灯隐患大,人们的生活环境在不断变化的情况下,道路改造、景观工程的施工,供电不正常,水煤气管道的交叉施工等多方面带来诸多隐患。
峰值计算
路灯每夜累计照明时间需要为 7小时(h);
★:电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时(h);
少放宽对电池板需求20%的预留额。
WP÷17.4V = (5A × 7h × 120%)÷ 4.5h
WP÷17.4V = 9.33
WP = 162(W)
★ :4.5h每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。
另外在太阳能路灯组件中,线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同,实际应用中可能在15%-25%左右。所以162W也只是理论值,根据实际情况需要有所增加。