路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

路燈的參數(shù)如下：

電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m

設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm

焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為

PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。

根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽(yáng)能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]1.3的系數(shù)，F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。

所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）。

上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。

破壞面抵抗矩W = π×（3r2δ+3rδ2+δ3）

=π×（3×842×4+3×84×42+43）= 88768mm3

=88.768×10－6 m3

風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力 = M/W

= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。

所以，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿(mǎn)足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒(méi)有問(wèn)題的。

投入資金少：太陽(yáng)能路燈一次投資、長(zhǎng)期受益，由于線路簡(jiǎn)便，不產(chǎn)生維護(hù)費(fèi)用，不產(chǎn)生昂貴電費(fèi)。6—7年收回成本，3—4年節(jié)約100多萬(wàn)的電費(fèi)及維護(hù)費(fèi)用?？墒∪ナ须娐窡綦娰M(fèi)高昂，線路復(fù)雜，需長(zhǎng)期不間斷的對(duì)線路進(jìn)行檢修。特別電壓不穩(wěn)的情況下，鈉燈易壞是不可避免的，而隨著年限的延長(zhǎng)，線路老化、維修費(fèi)用更是年年遞增。

蓄電池的使用壽命也應(yīng)該考慮在整個(gè)路燈系統(tǒng)應(yīng)用中，一般的蓄電池保修三年或五年，但一般的蓄電池在一年、甚至半年以后就會(huì)出現(xiàn)充電不滿(mǎn)的情況，有些實(shí)際充電率有可能下降到50%左右，這必將影響連續(xù)陰雨天時(shí)期的夜間正常照明，所以選擇一款較好的蓄電池尤為重要。

峰值計(jì)算

路燈每夜累計(jì)照明時(shí)間需要為 7小時(shí)（h）；

★：電池板平均每天接受有效光照時(shí)間為4.5小時(shí)（h）；

少放寬對(duì)電池板需求20%的預(yù)留額。

WP÷17.4V = （5A × 7h × 120%）÷ 4.5h

WP÷17.4V = 9.33

WP = 162（W）

★ ：4.5h每天光照時(shí)間為長(zhǎng)江中下游附近地區(qū)日照系數(shù)。

另外在太陽(yáng)能路燈組件中，線損、控制器的損耗、及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同，實(shí)際應(yīng)用中可能在15%-25%左右。所以162W也只是理論值，根據(jù)實(shí)際情況需要有所增加。