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【云南太阳能路灯】太阳能路灯抗风设计标准

作者:浩峰照明网编部 2019/5/28
     太阳能路灯系统中,抗风设计主要分为两大块,一为电池组件支架的抗风设计,二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。
    ⑴  太阳能电池组件支架的抗风设计
    依据电池组件厂家的技术参数资料,太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2400Pa。若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风),根据非粘性流体力学,电池组件承受的风压只有477Pa。
    风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为 
wp=0.5•ro•v2 (1) 
其中wp为风压[kN/m2],ro为空气密度[kg/m3],v为风速[m/s]。 
由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=ro•g, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系,得到 
wp=0.5•r•v2/g (2) 
此式为标准风压公式。在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15°C), 空气重度 r=0.01225 [kN/m3]。纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s2], 我们得到 
wp=v2/1600 (3)
太阳板受力面积为0.770*0.680m+0.770*0.680m 
即:太阳板所受风压=(27)2\(1600*0.77*0.68*2)=0.4771305kpa≈477pa
所以,组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以,设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
    在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。
    ⑵  路灯灯杆的抗风设计
    路灯的参数如下:
    电池板倾角A =25度             灯杆高度 = 8m
    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 = [8000+(168+6)/tan25]× Sin25 = 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的设计最大允许风速,2×70W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为477N。考虑1.3的安全系数,F = 1.3×477 = 620.1N。
    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<<215Mpa
    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。
     2.4  控制器
    太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。
    蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表1,当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态。

    在选用器件上,目前有采用单片机的,也有采用比较器的,方案较多,各有特点和优点,应该根据客户群的需求特点选定相应的方案,在此不一一详述。
     2.5  表面处理
    该系列产品采用静电涂装新技术,以FP专业建材涂料为主,可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求,同时产品自洁性高、抗蚀性强,耐老化,适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装。