В зависимости от типа и способа использования опорные изоляторы подвергаются различным механическим воздействиям: изгибу, кручению, растяжению, сжатию, удару.

В разъединителях опорные изоляторы, используемые в качестве опор для поддерживания контактной системы, неподвижно закреплены на раме и подвергаются воздействию изгибающих сил. Поворотные изоляторы, поворачивающиеся вокруг своей оси на тот или иной угол при включении разъединителя, установлены на подпятниках и подвергаются действию крутящего момента. В отделителях одни и те же изоляторы выполняют функцию как опорных, так и поворотных, поэтому они испытывают действие изгибающих сил и крутящего момента. В воздушных выключателях опорные изоляторы жестко закреплены на раме или резервуаре для сжатого воздуха. На них устанавливается дугогасительное устройство, а в некоторых случаях также резервуар для сжатого воздуха. Таким образом, опорный изолятор воздушного выключателя испытывает воздействие изгибающих и сжимающих сил. В закрытых распределительных устройствах опорные изоляторы для крепления шин подстанций иногда устанавливаются на стенах или потолке помещения. При указанной установке они подвергаются воздействию изгибающих и растягивающих сил.
Различают два основных вида сил, действующих га опорные изоляторы, — статические и динамические.
Статические силы возникают от тяжения провода (спуска) и веса деталей аппарата. В связи с наличием постоянно действующих сил появляется проблема длительной прочности опорных изоляторов.
Нормированное значение минимальных разрушающих усилий изоляторов отражает их кратковременную промежутка времени, а длительная прочность не регламентируется. Это связано с тем, что исследование параметров длительной прочности фарфора является весьма трудной задачей.
Кроме рассмотренных выше длительных статических сил на опорные изоляторы действуют динамические силы, возникающие при коммутациях электрических аппаратов, от воздействия электродинамических сил при коротких замыканиях и воздействия ветра. Расчет механической прочности изоляционной конструкции при проектировании электрических аппаратов производится с учетом совместного действия ветра, тяжения провода, электродинамических сил и нагрузки, создаваемой проводом.
Динамические силы носят ударный характер, а распределение напряжений по высоте цилиндра при ударе отличается от распределения при воздействии статической силы. При воздействии изгибающей статической силы наибольшие напряжения возникают у нижнего фланца изолятора, где наиболее вероятен его излом; при изгибающем ударе – ближе к зоне удара, то есть в середине изолятора или около верхнего фланца в зависимости от энергии удара (рисунок 1).

Характер распределения напряжений по высоте изолятора при статических и ударных силах

Кроме того, ударный импульс представляет собой возмущающую силу с широким спектром частот. Действие такой переменной силы вызывает вынужденные изгибающие колебания изолятора как консоли. При этом возможны резонансы составляющих гармоник возмущающей силы с одной из собственных частот изолятора. При попадании в резонанс амплитуда возмущающей силы не играет существенной роли, даже очень небольшая сила может разрушить изолятор.
В связи с тем, что при воздействии динамических сил возникают колебания изоляторов, необходимо учитывать усталость материала как при кратковременном, так и при длительном нагружении.
Расчет механической прочности изоляторов при их проектировании проводится по заданному минимальному разрушающему статическому усилию на изгиб, растяжение, сжатие, кручение. В связи с тем, что при проектировании аппаратов учитываются не все воздействующие на изоляторы силы и предел длительной прочности значительно ниже предела кратковременной прочности, возникает необходимость не менее чем двукратного снижения уровня длительных (рабочих) усилий на изоляторы по отношению к их нормированным усилиям.

От Aleksandr