جزئیات طراحی چراغ‌های خیابانی خورشیدی چیست؟

دلیل محبوبیت چراغ‌های خیابانی خورشیدی این است که انرژی مورد استفاده برای روشنایی از انرژی خورشیدی تأمین می‌شود، بنابراین چراغ‌های خورشیدی ویژگی شارژ برق صفر را دارند. جزئیات طراحی آنها چیست؟چراغ‌های خیابانی خورشیدی? در ادامه مقدمه‌ای بر این جنبه آمده است.

جزئیات طراحی چراغ خیابان خورشیدی:

۱) طراحی شیب

برای اینکه ماژول‌های سلول خورشیدی بیشترین میزان تابش خورشیدی ممکن را در طول یک سال دریافت کنند، باید یک زاویه شیب بهینه برای ماژول‌های سلول خورشیدی انتخاب کنیم.

بحث در مورد شیب بهینه ماژول‌های سلول خورشیدی بر اساس مناطق مختلف است.

2) طراحی مقاوم در برابر باد

در سیستم چراغ خیابانی خورشیدی، طراحی مقاوم در برابر باد یکی از مهمترین مسائل در ساختار است. طراحی مقاوم در برابر باد عمدتاً به دو بخش تقسیم می‌شود، یکی طراحی مقاوم در برابر باد براکت ماژول باتری و دیگری طراحی مقاوم در برابر باد تیر چراغ.

(1) طراحی مقاومت در برابر باد براکت ماژول سلول خورشیدی

با توجه به داده‌های پارامتر فنی ماژول باتریتولیدکنندهفشار باد مخالفی که ماژول سلول خورشیدی می‌تواند تحمل کند، ۲۷۰۰ پاسکال است. اگر ضریب مقاومت باد ۲۷ متر بر ثانیه (معادل یک طوفان با بزرگی ۱۰) انتخاب شود، طبق هیدرودینامیک غیر ویسکوز، فشار باد تحمل شده توسط ماژول باتری تنها ۳۶۵ پاسکال است. بنابراین، خود ماژول می‌تواند به طور کامل سرعت باد ۲۷ متر بر ثانیه را بدون آسیب تحمل کند. بنابراین، نکته کلیدی که باید در طراحی در نظر گرفته شود، اتصال بین براکت ماژول باتری و تیر چراغ برق است.

در طراحی سیستم چراغ خیابانی عمومی، اتصال بین براکت ماژول باتری و تیر چراغ برق به گونه‌ای طراحی شده است که توسط تیر پیچ و مهره ثابت و متصل شود.

(2) طراحی مقاومت در برابر بادتیر چراغ برق خیابان

پارامترهای چراغ‌های خیابانی به شرح زیر است:

شیب پنل باتری A=15o ارتفاع تیر چراغ برق = 6 متر

عرض جوش در پایین تیر چراغ برق را δ = 3.75 میلی‌متر طراحی و انتخاب کنید. قطر بیرونی پایین تیر چراغ برق = 132 میلی‌متر

سطح جوش، سطح آسیب‌دیده‌ی تیر چراغ برق است. فاصله از نقطه‌ی محاسبه‌ی P مربوط به گشتاور مقاومت W روی سطح شکست تیر چراغ برق تا خط عمل بار عمل پنل باتری F روی تیر چراغ برق، برابر است با

PQ = [6000+(150+6)/tan16o] × Sin16o = 1545mm=1.845m. بنابراین، گشتاور عمل بار باد بر روی سطح شکست تیر چراغ برق M=F × 1.845 است.

با توجه به حداکثر سرعت باد مجاز طراحی ۲۷ متر بر ثانیه، بار پایه پنل چراغ خیابانی خورشیدی دو سر ۳۰ واتی ۴۸۰ نیوتن است. با در نظر گرفتن ضریب ایمنی ۱.۳، F=1.3 × ۴۸۰ = ۶۲۴ نیوتن.

بنابراین، M=F × 1.545 = 949 × 1.545 = 1466N.m.

طبق مشتق ریاضی، گشتاور مقاومت سطح شکست حلقوی W=π × (3r2 δ+ 3r δ 2+ δ 3) است.

در فرمول بالا، r قطر داخلی حلقه و δ عرض حلقه است.

ممان مقاومت سطح شکست W=π × （3r2 δ + 3r δ 2 + δ 3）

=π × (۳ × هشتصد و چهل و دو × ۴+۳ × هشتاد و چهار × ۴۲+۴۳) = ۸۸۷۶۸ میلی‌متر مکعب

= ۸۸.۷۶۸ × ۱۰-۶ متر مکعب

تنش ناشی از گشتاور اعمال بار باد بر سطح گسیختگی = M/W

= 1466/(88.768 × 10-6) =16.5 × 106 پاسکال =16.5 مگاپاسکال <<215 مگاپاسکال

که در آن، 215 مگاپاسکال مقاومت خمشی فولاد Q235 است.

ریختن فونداسیون باید با مشخصات ساخت و ساز برای روشنایی جاده مطابقت داشته باشد. هرگز گوشه‌ها را نبرید و مصالح را برای ساختن یک فونداسیون بسیار کوچک برش ندهید، در غیر این صورت مرکز ثقل چراغ خیابان ناپایدار خواهد بود و به راحتی می‌تواند ریخته شود و باعث حوادث ایمنی شود.

اگر زاویه شیب تکیه‌گاه خورشیدی خیلی بزرگ طراحی شود، مقاومت در برابر باد را افزایش می‌دهد. باید زاویه‌ای معقول طراحی شود که بر مقاومت در برابر باد و نرخ تبدیل نور خورشید تأثیر نگذارد.

بنابراین، تا زمانی که قطر و ضخامت تیر چراغ برق و جوش آن الزامات طراحی را برآورده کند و ساخت فونداسیون مناسب باشد، شیب ماژول خورشیدی معقول باشد، مقاومت تیر چراغ برق در برابر باد مشکلی ندارد.