Desain dan penerapan profil aluminium dalam industri fotovoltaik

Energi adalah bahan dasar kelangsungan hidup. Ini adalah masalah besar yang dihadapi umat manusia di abad ke-21. Energi ramah lingkungan seperti tenaga angin, tenaga hidrolik skala sedang, bioenergi, energi matahari, energi panas bumi, dll. semakin dihargai oleh masyarakat. Diantaranya, energi matahari merupakan energi bersih yang paling potensial dan tidak ada habisnya. Dengan berkembangnya industri fotovoltaik, braketnya telah diubah dari produk baja menjadi profil paduan aluminium , yang menonjolkan keunggulan ramah lingkungan seperti ringan, tahan lama, struktur terdiversifikasi, dan dapat didaur ulang. Untuk tujuan ini, struktur produk yang masuk akal dirancang melalui analisis mekanis, yang tidak hanya dapat memenuhi persyaratan penggunaan, tetapi juga memiliki struktur yang sederhana dan ringan.

1.2 Persyaratan desain:

(1) Spesifikasi panel surya: 1650mm×990mm×50mm

(2) Jumlah panel surya yang dipasang: 14 (

3) Susunan panel surya: 2×7=14

(4) Sudut kemiringan braket: 30°

(5) Kecepatan angin maksimum: 42m/s

(6) Beban salju: 0,65kN/m2

(7) Beban panel surya: 0,2kN/m2

(8) Kondisi pemasangan: Tanah, kategori kekasaran tanah II

(9) Standar perhitungan: JIS C8955: 2011

(10) Kehidupan desain produk: 20 tahun

2 Desain kekuatan

2.1 Kondisi desain

①Beban salju 0,65kN/m2, dan kecepatan angin maksimum diatur ke: 42m/s. Beban gempa tidak diperhitungkan. Dapat dihitung ketebalan salju vertikal kurang dari 1m, yang merupakan perhitungan untuk tempat biasa.

② Berdasarkan penjelasan di atas, dapat diasumsikan sebagai beban maksimum di tempat umum, dan digunakan beban gabungan jangka pendek dari beban tetap G dan beban tekanan angin W yang dihasilkan oleh badai, yaitu G+ W; kombinasi beban G+S saat ada salju.

③ Hitung kuat lentur dan besar lentur material akibat tekanan angin yang bertiup dari depan braket (downwind) dan tekanan angin yang bertiup dari belakang braket (headwind), dan pastikan kekuatannya.

④ Ketinggian maksimum H=2,175m.

2.2 Beban yang diasumsikan

①Modul surya beban tetap: Gm =0,2kN/m2; Berat lintasan berbentuk T 110: G2= 1,703×9,8/(1,65/2)=0,021kN/m2; Berat beban tetap track tunggal berbentuk T 110 G= 0,2+0,021=0,221kN/m2;

②Beban tekanan angin: Asumsikan bahwa beban tekanan angin dari angin yang bertiup dari depan susunan (melawan arah angin) adalah Wp Wp=Cw×(0.6×V0 2 ×E×I) Cw—koefisien angin. Skema ini merupakan tekanan positif. Rumus perhitungannya adalah: 0.65+0.009θ=0.65+0.009×30=0.92 V0—Kecepatan angin 42m/s E—Koefisien lingkungan, karena H=2.175m lebih kecil dari Zb=5m Menurut rumus (4), kekasaran tanah kategori II Er=1.7×(Zb /ZG)α =1.7×（5/350）0.15=0.8988 E=Er 2 /m2 Beban tekanan angin dari angin (headwind) yang bertiup dari belakang array adalah Wp, dan koefisien angin diubah menjadi: Cw—koefisien angin. Rencana ini adalah tekanan negatif. Rumus perhitungannya adalah: 0,71+0,016θ=0,71+0,016×30=1,19 Wp=1,19×（0,6×422×1,777×1,0）=2,238kN/m2

③Beban tekanan salju Sp Beban salju q: q=0,65kN/m2 Luas salju As adalah luas proyeksi horizontal permukaan susunan: As=A×cos30°

Koefisien kemiringan Cs=0,84 Sp=Cs×q×As=0,84×0,65×cos30°=0,473kN/m2

④Beban lintasan berbentuk T tunggal: Beban saat akumulasi salju jangka pendek: G +S =0,221 +0,473 = 0,694kN/m2 Beban saat badai jangka pendek: G+W=0,221+1,73=1,951 kN/m2 (melawan arah angin) GW =0.221- 2.238=-2.017kN/m2 (ke atas melawan angin) Karena gaya melawan angin lebih besar daripada gaya sepanjang angin, maka perhitungan berikut hanya memperhitungkan angin sakal. Mengambil perhitungan beban beban angin sakal selama badai jangka pendek, lintasan tunggal berbentuk T q=2.017kN/m2 ×1.65/2=1.664kN/m2

2.3 Analisis tegangan tabung persegi

Karena panjang aluminium persegi 60×1505 lebih panjang dibandingkan dengan aluminium persegi 60×600, maka yang perlu dilakukan hanyalah memeriksa kestabilan aluminium persegi 60×1505. Gaya aluminium persegi 60×1505 adalah: F=FB/cos30°=13319.5/ cos30°=15380N. Kedua ujung aluminium persegi 60×1505 berengsel, jadi = 1. Dari parameter penampang, I=300653mm4, i=22.1mm; modulus elastisitas aluminium E =6,9×104 MPa. Panjang batang l = 1505mm. Paduan aluminium σp =175MPa, maka fleksibilitas λ= μl i = 1×1505 22,1 =68 λ1=π E σp =3,14× 6,9×104 175 =62,3. Diperoleh: λ>λ1 Oleh karena itu, aluminium persegi 60×1505 adalah batang pengatur yang besar. Rumus Euler digunakan untuk menghitung Fcr= π2 EI (μl)2 = 3,142 ×6,9×104 ×300653 (1×1505)2 =90303N F=15380N＜Fcr, sehingga sistem secara keseluruhan stabil.

Dengan meluasnya penggunaan bahan industri aluminium dan promosi konsep perlindungan lingkungan dalam industri fotovoltaik, penggunaan paduan aluminium di bidangnya menjadi semakin menonjol, terutama di negara-negara seperti Eropa dan Jepang. Saat ini, perusahaan kami sedang giat mengembangkan braket surya dan profil rangka. Selama proses desain, analisis mekanis bagian desain, sekaligus memastikan persyaratan kekuatan untuk menahan tekanan angin dan tekanan salju, mengoptimalkan struktur dan pemanfaatan rasional, serta merancang bagian profil yang layak secara teknis, ekonomis bahan, dan mudah dirakit. , untuk lebih melayani kebutuhan perkembangan industri.