Передача, распределение и накопление электроэнергии

Расчет влияния механических воздействий на комбинированные соединители с электрическими и оптическими контактами

18 января 2017 г. в 10:12

Как известно [1, 2], кроме собственного затухания оптического кабеля (ОК), обусловленного его конструктивными характеристиками, важное значение имеют привносимые в ОК дополнительные затухания. Они могут достигать существенных значений, в результате которых уменьшается энергетический баланс системы, сокращается возможная длина регенерационного участка. К факторам влияний, воздействующих на ОК, относятся: атмосферно-климатические воздействия; радиация; внешние электромагнитные поля; механические усилия различного вида и происхождения; соединение оптических волокон или оптические соединители. В работе сделана оценка стойкости комбинированных соединителей модульной конструкции, а именно их оптической части, к механическим воздействующим факторам с уровнями воздействий, соответствующим перспективным областям применения.

В ходе проведения расчета необходимо было определить: резонансные частоты; напряжения, возникающие в конструкции соединителя; происходило ли превышение пределов текучести материалов, из которых сделаны соединители; угловое смещение плоскостей оптического волокна у оптических вставок. 3D-модели соединителей для проведения расчета предоставлены АО «НПО «Каскад» [3]. Соединители разработаны при поддержке ФБГУ «Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере».

Моделирование соединителя с электрическим контактом проводилось методом конечных элементов в программе COMSOL Multiphysics 5.2 с использованием модуля Solid Mechanics [4 — 6]. Для упрощения расчёта моделирование проводилось на двух моделях, различающихся наличием элементов крепления и количеством конечных элементов. Характеристики моделей приведены в табл. 1, внешний вид моделей показан на рис. 1 — 2.

Таблица 1

Параметр Модель 1 Модель 2
Количество тетраэдральных элементов 61776 254080
Количество треугольных элементов 25636 108767
Количество линий 6637 22748
Количество точек 1451 2313
Рисунок 1 Рисунок 2

Расчёт показал, что рассматриваемая конструкция имеет резонансную частоту 950 Гц. При использовании крепления появляется также резонансная частота 1904 Гц (рис. 3). Значения максимальных возникающих напряжений в контактах разъёма на этих частотах при амплитуде воздействующего ускорения 100 м/с2 не превышают 13.8 МПа, что меньше предела текучести используемых материалов (300 МПа). Аналогичным образом были рассмотрены: распределение напряжений в разъёме при колебаниях на резонансных частотах; смещения элементов конструкции при колебаниях на резонансной частоте (рис.4).

Рисунок 3 Рисунок 4

График амплитуд напряжений в зависимости от частоты синусоидальной вибрации изображен на рис. 5.

Рисунок 5 Рисунок 6

При аналогичном моделировании комбинированного соединителя с оптическим контактом были получены следующие результаты. Расчёт показал, что рассматриваемая конструкция имеет 4 основные резонансные частоты: 477 Гц, 651 Гц, 1439 Гц и 1572 Гц. Значения максимальных возникающих напряжений в контактах разъёма на этих частотах при амплитуде воздействующего ускорения 100 м/с2 приведены в табл. 2

Таблица 2

Частота вибрации, Гц Максимальное напряжение в контактах, МПа Предел текучести материала контактов (Сталь), МПа
477 2,06 300
651 36,8
1439 27,4
1572 28,0

Были получены распределения напряжений и смещений в оптических контактах и соединителе на резонансных частотах. Для примера на рис. 6 приведено распределение напряжений на частоте 477 Гц. График амплитуд напряжений в зависимости от частоты синусоидальной вибрации приведен на рис. 7.

Рисунок 7

Список использованной литературы:Расчет показал, что возникающие напряжения в прототипах оптических контактов вызывают незначительные угловое смещение плоскостей оптического волокна, порядка 4o и не превышает 8o. По результатам моделирования можно сделать вывод, что рассматриваемая конструкция выдерживает требуемые вибрационные нагрузки и имеет 10-ти кратный запас прочности. Отсутствует потеря механического контакта у электрических контактов. Угловое смещение плоскостей оптического волокна не превышает предельно допустимого значения, при котором происходит полное затухание передаваемого сигнала.

Список использованной литературы:

  1. Цуканов В.Н., Яковлев М.Я. Волоконно-оптическая техника. Практическое руководство. М.: Инфра-Инженерия, 2014. 304 с.
  2. Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи. М.: Техносфера, 2003. 590 с.
  3. АО НПО «Каскад». www.npokaskad.ru (дата обращения 12.10.2016г.)
  4. Обзор версии Comsol Multiphysics 5.2a. www.comsol.ru (дата обращения 12.10.2016г.)
  5. Comsol Multiphysics 5.2 release highlihts. www.comsol.com (дата обращения 12.10.2016г.)
  6. Статический, переходный анализ прочности конструкций и анализ в частотной области. www.comsol.ru (дата обращения 12.10.2016г.)

© Михайлов А.Л., Алексеев В.Н., Иваненко В.А., 2016

Источник: Международный научный журнал «Символ науки» №11-3/2016

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

АО «НПО «Каскад» — одно из самых заметных на отечественном рынке научно- производственных предприятий электротехнической отрасли; более четверти века разрабатывает и создает наукоемкую продукцию для различных областей народного хозяйства. Предприятие располагается в г. Чебоксарах. Со времени своего основания в 1991 году компания главным образом специализируется на разработках и выпуске НКУ: разнотипных разъемов и соединителей, шинодержателей, изоляторов, МВЭ, КОВЭ, аксессуаров и…
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Разъемы: D-sub, DIN, HDMI, IEEE, RJ, SATA, SCART, SCSI, USB, 2рм, 2рмг, 2рмт, рмг, онц-рг, ШР, СШР, 2РТ, 2РТТ

Электрический соединитель (разъём) — электромеханическое устройство для осуществления коммутации электрических проводников. Электрическое соединение совершается путём механического контакта проводников. Число контактов определяется назначением разъёма и может составлять от одного до нескольких тысяч. Разъёмы делятся на гнёзда и вилки (в разговорной речи — «мама» и «папа» соответственно). Соответственно «вилка» — это то, что вставляется в «гнездо». К сожалению, такое разделение не всегда можно провести достаточно чётко, так как типов выпускаемых в настоящее время разъемов очень много и можно встретить разъём, у которого вилка и гнездо почти ничем не отличаются друг от друга.
Бахарев Денис · ПКС · Вчера · Россия · г Москва
Разъемы: D-sub, DIN, HDMI, IEEE, RJ, SATA, SCART, SCSI, USB, 2рм, 2рмг, 2рмт, рмг, онц-рг, ШР, СШР, 2РТ, 2РТТ

ПРОДАМ: Реле для проводок

В промышленном электрооборудовании существует разделение цепей на слаботочные и силовые. Последние предназначены для подачи питания к конкретным потребителям. Слаботочные цепи используются для питания ламп индикации, блоков управления и прочего оборудования, которое потребляет электрическую энергию на уровне не более 0,1 - 0,5 кВт. Такое разделение выполнено для того, что бы снизить износ, габаритные размеры и электропотребление оборудования управления. Для взаимодействия между цепями управления и силовыми линиями применяют реле различной конфигурации и назначения. Реле для проводок представляют собой корпус с определенным числом выведенных клемм для подключения. Как правило, на корпусе реле обычно указана его марка, допустимая нагрузка и изображена принципиальная схема работы. По механизму работы существует два основных типа реле: механические и электронные. Механические реле представляют собой подвижный переключатель с электромагнитной катушкой и контактные группы. При подаче питания на катушку происходит замыкание контактов, и реле приводится в действие. Электронные устройства по сравнению с механическими не имеют в своей компоновке подвижных механических деталей, применяются в основном для управления уровнем подачи питания (например, для поддержания заданной скорости вращения электродвигателя). Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе,...
Отдел продаж · Элснаб · 12 марта · Россия · г Москва
Элснаб, ООО

ПРОДАМ: UNITRONIC LIYCY TP 4х2х0, 5 Кабель

UNITRONIC® LiYCY-это кабель для передачи данных с особо эффективным экранированием от электромагнитных вмешательств. Попарное плетение жил в этом кабеле UNITRONIC® LiYCY уменьшает электровзаимодействие смежных пар. Оно также обеспечивает хорошую защищенность от влияния внешних электрополей, которые вызываются, например, параллельной прокладкой силового кабеля.
Бикташев Рустам · УПР · 15 марта · Россия · г Санкт-Петербург
UNITRONIC LIYCY TP 4х2х0, 5 Кабель

ПРОДАМ: Строительно-монтажные клеммы СКМ HLT Electric

Применение – Для присоединения и ответвления одножильных проводников, одножильных и многожильных проводников сечением до 2,5 мм² в цепях переменного тока до 400 В. Преимущества: – Контактная паста обеспечивает снижение потерь электрической энергии в контактных соединениях и защищает проводники от окисления. – Разные цвета клемм обеспечивают интуитивный подбор клеммы для разного количества проводников. – Безвинтовое крепление обеспечивает простой и быстрый монтаж. – Имеют более компактные размеры по сравнению с обычными СКМ. – Корпус выполнен из пластика, не поддерживающего горение. – Используется для медных и алюминиевых проводников.
Отдел продаж · ФАТО ЭЛЕКТРИК · 13 марта · Россия · г Москва
Строительно-монтажные клеммы СКМ HLT Electric

ПРОДАМ: "Quadro" – клеммные колодки

Электроустановочные изделия, предназначенные для соединения проводов. Изделие представляет собой диэлектрический корпус, в котором закреплено несколько металлических контактов с узлами крепления к ним проводов. Контактная часть клеммных колодок изготовлена из латуни и покрыта слоем никеля. Это позволяет получить надежный контакт с высокими токопроводящими свойствами, остающимися неизменными в течение всего срока эксплуатации.
Бирева Татьяна · ДКС · Вчера · Россия · Тверская обл
"Quadro" – клеммные колодки
Завод производит широкий спектр электротехнического оборудования: - силовые трансформаторы: сухие и масляные; - комплектные трансформаторные подстанции; - многоцелевые трансформаторы; - измерительные трансформаторы тока; - устройства катодной защиты подземных металлоконструкций.