光伏支架设计受力分析

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1、太阳能电池阵列用支架强度计算在太阳能电池阵列用的支架设计时，为了使其成为能承受各种荷重的支架，要考虑用什么样的材料，且用多少，再根据计算确定强度。这里，以安装结构最简单的太阳能电池组件（横置型）上下共5块的小型支架作为例子，介绍强度计算方法（见图5.43）序号名称数量材质工艺备注1太阳能组件52组件安装用角钢框架2SS400热浸镀锌L50*50*t63框架1SS400热浸镀锌L50*30*34支撑臂2SS400热浸镀锌L50*30*t65底角钢4SS400热浸镀锌6框架安装螺栓4SUS3047支撑臂安装螺栓2

2、SWRM热浸镀锌M148基础安装螺栓4SWRM热浸镀锌M14图5.43小型太阳能电池阵列用支架1.设计条件（1）设计对象一个搞太阳能电池组件，用位于左右的2个角钢框（L50*50*t6）和4组M8螺栓，螺母安装。这里的2个角钢框，上端连接框架，下端与底角钢连接，还有上端由2个支撑臂（L50*50*t6）支撑，相对水平有45°角，再用6组M14螺栓，螺母固定。（2）强度计算条件.根据表5.6，假设为一般地方最大荷重。采用固定荷重G和因暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。.没有积雪的一般地区，最大风速设定60m

3、/s。2.强度计算计算因从支架前面吹来（顺风）的风压及从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压曲（压缩）以及拉伸强度，安装螺栓的强度等，并确认强度。（1）.结构材料角钢框及支撑臂采用L50*50*t6，因此截面二次力矩IM和截面系数Z由热轧成型钢的截面特性表（JISG3192）得到下面数值。因为是等边直角型钢，取X轴，Y轴向的任何以方向都是同样的数值IM=12.6cm4Z=3.55cm3（2）.假想荷重.固定荷重（G）组件质量GM=5.5KG*5=27.5KG=269N角钢框自重G

4、K1=4.43KG/m*2.2m*2=19.5kg=191N框架自重GK2=1.36kg/m*1.0m=1.36kg=13N其他架构材料，防水接线箱，驱鸟棒等（GK3）=3kg=29N固定荷重G=269+191+13+29=502（N）风压荷重（W）。假设从阵列前面吹来的风（顺风）的风压荷重为W（N）,从式（5.5）式（5.8）导出W=*(CW*p*V02*S)*a*I*J(5.24)式中CW——风力系数=1.06（见图5.40）P——空气密度=1.27N·S2/m4V0——风速=60m/sS——面积=2.2

5、*1.0=2.2（m²）a——高度补正系数=（）=0.833(上是角标)I——用途系数=假设为通常的太阳能光伏发电系统，系数为1J——环境系数=假设为像海上那样没有障碍物的平坦地，系数为1.15W=*1.06*1.274*602*2.2*0.833*1*1.15=5123（N）从阵列后面吹来的风（逆风）的风压荷重为Wˊ(N),风力系数变更为CW——风力系数=1.43（见图5.40）Wˊ=*1.43*1.274*602*2.2*0.833*1*1.15=6911（N）该风压荷重Wˊ对太阳能电池阵列作为上吹荷重（

6、扬力）起作用。总荷重。顺风时的总荷重G+W可由下式表示：G+W=GM+GK1+GK2+GK3+W=269+191+13+29+5123=5625(N)逆风时固定荷重G与重力方向一致，但因为Wˊ作为上吹荷重（扬力）起作用，因此总荷重变为G-WˊG-Wˊ=GM+GK1+GK2+GK3-Wˊ=269+191+13+29-6911=-6409（N）（3）悬空横梁模型角钢框架如图5.44所示，认为是受到均布荷重的悬空横梁（也称悬臂梁）从A点至C点间均布荷重作用名为使角钢框架不被破坏地找平衡，在A点，B点上产生对荷重的反

7、作用力和力矩.作用于A点，B点的反作用力，可以分为两个部分，即A-B间部分两端的简支梁和B-C部分的悬臂梁考虑。（4）A-B间的弯曲应力顺风时A-B点上发生的弯曲力矩M，由下式表示：M1=（式中是L2）（5.27）式中W——单位长度的质量=（5625*）/1.7=2557（N/M）L——跨距长1.7m则有M1==924（N·M）应力σ1由下式表示σ1=（5.28）因为角钢框架使用L50*50*t6，所以截面系数Z=3.55cm²角钢框左右共有2根，σ1变为1/2即σ1==13014（N/CM²）由于所使用材料

8、SS400的短期弯曲允许应力为24500N/CM²，则有（13014/24500）<1,所以是安全的。逆风时A-B点发生的弯曲力矩M2为：M2==1052(N·M)应力σ2为：σ2==14817（N/CM²）（14817/24500）<1,所以是安全的。（5）A-B间的弯曲顺风时，角钢框架的弯曲δ1由下式表示：δ1=（5.29）式中PT——总荷重（G+W）=5626N*=4347(N)E——材料的纵