Hidrocentrală de casă de la o mașină de spălat veche. Centrală hidroelectrică de casă Cum se face un generator de apă
Puterea curgerii apei este o resursă naturală regenerabilă care vă permite să obțineți energie electrică practic gratuită. Energia donată de natură va oferi o oportunitate de a economisi la utilități și de a rezolva problema reîncărcării echipamentelor.
Dacă în apropierea casei dvs. curge un pârâu sau un râu, merită să profitați de el. Ei vor putea furniza energie electrică șantierului și casei. Și dacă construiești o hidrocentrală cu propriile mâini, efectul economic crește semnificativ.
Articolul prezentat descrie în detaliu tehnologiile de fabricație a structurilor hidraulice private. Am vorbit despre ceea ce este necesar pentru a configura sistemul și a-l conecta la consumatori. Aici veți afla despre toate opțiunile pentru furnizorii de energie în miniatură asamblați din materiale vechi.
Centralele hidroelectrice sunt structuri care pot transforma energia mișcării apei în energie electrică. până acum sunt exploatate activ doar în Occident. La noi, această industrie promițătoare face doar primii pași timizi.
Galerie de imagini
Mereu am fost atras de a primi energie gratis din resurse naturale. Și cumva mi-a venit ideea să fac o minicentrală simplă care să genereze electricitate dintr-un flux de apă care trece.
Totul a început cu ideea de a folosi o tobă veche mașină de spălat ca o roată de apă - o centrală hidroelectrică în miniatură de casă.
Lamele drepte din placaj rezistent la umiditate au fost atașate de tambur folosind colțuri metalice.
Cuplul de la roata de apă este transmis de o curea unui dinam de bicicletă (generator de curent continuu). Electricitatea generată merge către LED. Pur și simplu rotiți ușor roata cu mâna și LED-ul va începe să clipească.
Baza întregii structuri este un cadru de bicicletă.
Doi lagăre permit roții de apă să se rotească liber.
Primele teste pe un mic râu au arătat asta roata de apa Este instalat prea sus pe cadru, ceea ce nu permite fluxului de apă să-l rotească în mod normal.
După modificări minore în designul cadrului, roata a început să fie poziționată mai jos, iar viteza de rotație a crescut brusc. Drept urmare, dinamul a început să se rotească și LED-ul de 4,5 V s-a aprins.
Așa a fost creată o centrală hidroelectrică de casă din gunoi vechi.
În continuare, ansamblul minihidrocentralei a fost instalat pe un mic pârâu.
Produce doar câțiva volți, dar este suficient pentru a aprinde LED-ul.
A fost un experiment bun pentru început.
Îmbunătățiri suplimentare în proiect
Îmbunătățirile ulterioare ale roții de apă ar trebui să afecteze:- Construiți un mini-baraj pentru a crește presiunea apei. În același timp, nu există planuri de blocare completă a râului, astfel încât peștii să poată scăpa în al doilea pârâu.
- Instalați o conductă sub baraj prin care apa va curge către o turbină de casă. Așezați o carcasă în conductă folosind o bandă transportoare de cauciuc. Prin blocarea fluxului de apă prin conductă, puteți efectua întreținerea mecanismelor.
- Conform calculelor, turbina va produce aproximativ de două ori puterea unei roți de apă. În plus, înlocuirea roții cu apă cu o turbină ar trebui să elimine problema înghețului în timpul iernii.
- Fluxul de apă va învârti turbina, transmițând cuplul generatorului. Turbina va fi susținută pe doi lagăre din lemn masiv. Cu o lubrifiere regulată, acestea vor dura mult timp. Șaiba de împingere va împiedica mecanismul să se miște lateral.
- Faceți lame metalice, calculând unghiul la care trebuie să fie îndoite (puterea hidrocentralei depinde de acest parametru). Lamele vor trebui înșurubate folosind garnituri de cauciuc pentru a evita ruperea lor.
- Pentru a transmite cuplul, utilizați un arbore asamblat din țevi.
- Instalați generatorul. Puneți pe generator un scripete mai mic decât cel instalat pe arbore. Acest lucru va crește viteza, care este necesară pentru ca generatorul să funcționeze eficient.
Opțiunea 1
Minicentrală hidroelectrică Guirlanda de cabluri de casă - solutie perfecta pentru a obține energie electrică accesibilă și ieftină dacă există un mic râu în apropierea locului de reședință.
Proiectarea unei minihidrocentrale cu cablu cu ghirlande se bazează pe rotația cablului în albia râului.
Primele proiecte ale unei centrale hidroelectrice simple autonome au fost implementate cu mult timp în urmă de către meșteri individuali în urmă cu jumătate de secol. În anii '50, revista Radio a publicat informații despre o hidrocentrală cu ghirlande, realizată în cutii de tablă și cu un generator de la o mașină!
Fig.1. Aspect Ghirlandă de frânghii DIY a unei minicentrale hidroelectrice.
Cum să faci o centrală hidroelectrică cu ghirlande de cabluri cu propriile mâini?
Figura de mai jos prezintă o diagramă a designului unei minicentrale hidroelectrice simple cu ghirlande de cabluri cu o acționare hidraulică cu turbină-cablu, care se rotește din debitul râului.
Fig. 2 Schema și principiul de funcționare a minicentralei hidroelectrice Garlyandnaya
1. Rulment, 2. Suport, 3. Cablu metalic, 4. Hidrowheel (turbină),
5. Generator electric, 6. Nivelul superior al râului, 7. Albia râului.
Ca roți hidraulice (rotoare), într-o transmisie hidraulică prin cablu a unei minicentrale hidroelectrice, mai multe „rotoare” realizate din subțiri folie metalica, de aproximativ o jumătate de metru în diametru, asemănătoare cu o jucărie pentru copii - o elice făcută dintr-o foaie pătrată de hârtie. Este recomandabil să folosiți ca arbore flexibil un cablu de oțel obișnuit cu diametrul de 10...15 mm.
Calculele aproximative arată că de la o astfel de hidrocentrală pe cablu se pot obține până la 1,5...2,0 kW de la o hidroroată, cu un debit de râu de aproximativ 2,5 metri/sec!
Dacă pe fundul râului sunt instalați suporturile 2 cu rulmenți 1 și un generator electric 5, iar rulmenții cu generatorul sunt ridicați deasupra nivelului râului, iar această structură este plasată de-a lungul axei curgerii, atunci rezultatul va fi practic. aceeași. Această schemă este utilizată în mod corespunzător pentru „râuri foarte înguste”, dar cu o adâncime mai mare de 0,5 metri. Energie termalăîntr-o astfel de centrală hidroelectrică se poate obține prin conectarea încălzitoarelor electrice la un generator electric.
Rotoarele unei ghirlande de hidrocentrale sunt, de regulă, amplasate în miezul curgerii (la 0,2 adâncimi de suprafață vara și 0,5 adâncimi de suprafața gheții iarna). Adâncimea râului la locul unde este instalată ghirlanda hidroelectrică nu depășește 1,5 m. Dacă adâncimea râului este mai mare de 1,5 m, este foarte posibil să se utilizeze rotoare dispuse pe două rânduri.
Apariția caselor și chiar a fermelor pe terenuri deșeuri îndepărtate de rețeaua electrică, creșterea galopantă a prețurilor la combustibil și energie electrică au adus la viață vechile idei de alimentare autonomă cu energie cu utilizarea pe scară largă a energiei naturale de la soare, vânt și apă. . În special, interesul pentru mini- și microcentrale hidroelectrice a crescut.
Două dintre aceste centrale hidroelectrice sunt acceptabile pentru a construi pe cont propriu: o microcentrală hidroelectrică cu propriile mâini și o minicentrală hidroelectrică plutitoare, fără baraje. Următoarele în linie sunt proiectele, al căror prototip a fost centrala hidroelectrică cu ghirlande cu curgere liberă (modelul 1964) a lui V. Blinov.
Dudyshev V.D.
Opțiunea nr. 2
Centrale hidroelectrice, despre care vom vorbi, cu curgere liberă, cu o turbină destul de originală din așa-numitele rotoare Savonius, înșirate pe un arbore de lucru comun (poate flexibil, compozit). Nu necesită baraje sau alte structuri hidraulice de mare amploare pentru instalarea lor. Ele sunt capabile să lucreze cu eficiență deplină chiar și în ape puțin adânci, ceea ce, combinat cu simplitatea, compactitatea și fiabilitatea designului, fac ca aceste centrale hidroelectrice să fie foarte promițătoare pentru acei fermieri și grădinari ale căror loturi de teren sunt situate în apropierea cursurilor de apă mici (râuri). , pâraie și șanțuri).
Spre deosebire de baraje, se știe că hidrocentralele cu curgere liberă folosesc doar energia cinetică a apei curgătoare. Pentru a determina puterea există o formulă:
N=0,5*p*V3*F*n (1),
N - puterea pe arborele de lucru (W),
- p - densitatea apei (1000 kt/m3),
- V - viteza debitului râului (m/s),
- F - aria secțiunii transversale a părții active (submersibile) a corpului de lucru al mașinii hidraulice (m2),
- n - eficiența conversiei energiei.
După cum se poate observa din formula 1, la o viteză a râului de 1 m/s pe unul metru patrat Secțiunea transversală a părții active a mașinii hidraulice în mod ideal (când n=1) are o putere egală cu doar 500 W. Această valoare este în mod clar mică pentru uz industrial, dar este destul de suficientă pentru parcela subsidiară a unui fermier sau rezident de vară. Mai mult, poate fi mărită prin funcționarea paralelă a mai multor „ghirlande hidroenergetice”.
Și încă o subtilitate. Viteza râului în diferitele sale secțiuni este diferită. Prin urmare, înainte de a începe construcția unei minicentrale hidroelectrice, este necesar să determinați potențialul energetic al râului dvs. folosind o metodă simplă. Să ne amintim doar că distanța parcursă de plutitorul de măsurare și împărțită la timpul pe care îl trece va corespunde cu viteza medie a curgerii în această zonă. De asemenea, trebuie menționat: acest parametru se va modifica în funcție de perioada anului.
Prin urmare, calculele de proiectare ar trebui făcute pe baza vitezei medii (pe perioada planificată de funcționare a minihidrocentralei) debitului râului.
Fig.1 Rotoare Savonius pentru minicentrale hidroelectrice cu ghirlande de casă:
a, b - lame; 1 - transversal, 2 - capăt.
În continuare, trebuie să determinați dimensiunea părții active a mașinii hidraulice și tipul acesteia. Întrucât întreaga minihidrocentrală ar trebui să fie cât mai simplă și cât mai simplă de fabricat, cel mai mult tip potrivit Convertorul este un rotor Savonius cu design de capăt. Când se lucrează cu scufundare completă în apă, valoarea lui F poate fi luată egală cu produsul dintre diametrul rotorului D și lungimea lui L și n=0,5. Frecvența de rotație f este determinată cu o precizie acceptabilă pentru practică folosind formula:
f=48V/3,14D (rpm) (2).
Pentru ca centrala hidroelectrică să fie cât mai compactă posibil, puterea specificată în calcul trebuie corelată cu sarcina reală, a cărei alimentare ar trebui să fie asigurată de o minicentrală hidroelectrică (deoarece, spre deosebire de o turbină eoliană, curentul va fi alimentat continuu rețelei de consumatori). De regulă, această energie electrică este utilizată pentru iluminat, alimentarea televizorului, radioului și frigiderului. Mai mult decât atât, doar acesta din urmă este pus în funcțiune în mod constant pe tot parcursul zilei. Restul aparatelor electrice funcționează în principal seara. Pe baza acestui fapt, este recomandabil să se concentreze pe puterea maximă dintr-o „ghirlandă hidroenergetică” de aproximativ 250-300 W, acoperind sarcina de vârf cu o baterie încărcată de la o minicentrală hidroelectrică.
Transmiterea cuplului de la arborele de lucru al unei centrale hidraulice la scripetele unui generator electric se realizează de obicei folosind o transmisie intermediară. Cu toate acestea, acest element, strict vorbind, poate fi exclus dacă generatorul utilizat în proiectarea centralei microhidroelectrice are o viteză de rotație de funcționare mai mică de 750 rpm. Cu toate acestea, de multe ori trebuie să refuzi comunicarea directă. Într-adevăr, pentru marea majoritate a generatoarelor productie domestica viteza de rotație de funcționare la începutul furnizării puterii este în intervalul 1500-3000 rpm. Aceasta înseamnă că este necesară o coordonare suplimentară între puțurile hidrocentralei și generatorul electric.
Ei bine, acum că partea teoretică preliminară este în urmă, să ne uităm la modele specifice. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje.
Iată, de exemplu, o minicentrală hidroelectrică semi-staționară cu curgere liberă, cu un aranjament orizontal format din două rotoare Savonius de tip transversal, coaxiale, rotite la 90° unul față de celălalt (pentru a facilita pornirea automată) și conectate rigid. Mai mult decât atât, principalele părți și componente ale acestei hidrocentrale de casă sunt realizate din lemn ca fiind cel mai accesibil și „ascultător” material de construcție.
Minihidrocentrala propusă este submersibilă. Adică, cadrul său de susținere este situat peste cursul de apă în partea de jos și este întărit cu frânghii sau stâlpi (dacă, de exemplu, există pasarele, un doc pentru bărci etc. în apropiere). Acest lucru se face pentru a evita ca structura să fie dusă de cursul de apă în sine.
Fig.2 Minicentrală hidroelectrică submersibilă cu rotoare transversale orizontale:
1 - traversă de bază (grindă 150x100, 2 buc.), 2 - traversă inferioară (planșă 150x45, 2 buc.), 3 - traversă mijlocie (grindă 150x120, 2 buc.), 4 - traversă (cherestea rotundă cu un diametru) de 100, 4 buc. .), 5 bară superioară (scândura 150x45, 2 buc.), 6 - traversă superioară (planșă 100x40, 4 buc.), 7 - arbore intermediar (oțel inoxidabil, tijă cu diametrul de 30) , 8 - bloc de scripete, 9 - curent constant al generatorului, 10 - „gander” cu o rolă de porțelan și un fir izolat cu două fire, 11 - placă de bază (placă 200x40), 12 - scripete de antrenare, 13 - ansamblu rulment din lemn (2 buc), 14 - rotor „ghirlandă hidroenergetică” (D600, L1000 , 2 buc.), 15 disc (din plăci de 20-40 mm grosime bătute într-un scut, 3 buc.); elementele de fixare metalice (inclusiv bretele, butucii discurilor exterioare) nu sunt prezentate.
Desigur, adâncimea râului la locul de instalare al minicentralei hidroelectrice ar trebui să fie mai mică decât înălțimea cadrului de susținere. Altfel, este foarte dificil (dacă nu imposibil) să evitați să pătrundă apa în generatorul electric. Ei bine, dacă locul unde ar trebui să fie amplasată minihidrocentrala are o adâncime mai mare de 1,5 m sau există o cantitate mare de apă și viteza curgerii care variază foarte mult pe parcursul anului (care, de altfel, este destul de tipic pentru cursurile de apă alimentate cu zăpadă), atunci se recomandă echiparea acestui design cu flotoare . Acest lucru va permite, de asemenea, să fie mutat cu ușurință atunci când este instalat pe un râu.
Cadrul de susținere al unei minihidrocentrale este un cadru dreptunghiular din cherestea, scânduri și bușteni mici, prins cu cuie și sârmă (cabluri). Părțile metalice ale structurii (cuie, șuruburi, cleme, colțuri etc.) ar trebui, dacă este posibil, să fie realizate din oțel inoxidabil sau alte aliaje rezistente la coroziune.
Ei bine, deoarece funcționarea unei astfel de minicentrale hidroelectrice este adesea posibilă în condițiile rusești numai sezonier (din cauza înghețului majorității râurilor), atunci, după expirarea perioadei de funcționare, întreaga structură trasă la țărm este supusă unei inspecții amănunțite. . Elemente din lemn putrezite care au devenit ruginite, în ciuda Măsuri luate precautii, piese metalice.
Una dintre componentele principale ale minicentralei noastre hidroelectrice este o „ghirlandă hidroenergetică” din două rotoare fixate rigid (și formând o singură unitate pe arborele de lucru). Discurile lor pot fi realizate cu ușurință din plăci de 20-30 mm grosime. Pentru a face acest lucru, făcând un scut din ele, utilizați o busolă pentru a construi un cerc cu un diametru de 600 mm. După care, fiecare dintre plăci este tăiată în funcție de curba obținută pe ea. După ce au lovit piesele de prelucrat împreună pe două benzi (pentru a da rigiditatea necesară), ele repetă totul de trei ori - în funcție de numărul de discuri necesare.
În ceea ce privește lamele, este indicat să le faceți din fier pentru acoperiș. Sau mai bine zis, din recipiente cilindrice inoxidabile (butoaie) de dimensiuni adecvate si taiate in jumatate (de-a lungul axei), in care se depoziteaza si se transporta de obicei ingrasamintele agricole si alte materiale agresive. În cazuri extreme, lamele pot fi din lemn. Dar greutatea lor (mai ales după o lungă ședere în apă) va crește semnificativ. Și acest lucru trebuie reținut atunci când se creează minicentrale hidroelectrice pe flotoare.
Suporturile cu țepi sunt atașate la capetele „ghirlandei hidroenergetice”. În esență, aceștia sunt cilindri scurti, cu o flanșă largă și o fantă de capăt pentru o cheie. Flanșa este atașată la discul rotor corespunzător cu patru șuruburi.
Pentru a reduce frecarea, există rulmenți amplasați pe barele transversale din mijloc. Și din moment ce rulmenții obișnuiți cu bile sau cu role sunt nepotriviți pentru lucrul în apă, folosesc... din lemn de casă. Designul fiecăreia dintre ele constă din două cleme și plăci de inserție cu un orificiu pentru trecerea unui suport de știft. Mai mult, carcasele lagărelor din mijloc sunt poziționate astfel încât fibrele de lemn să fie paralele cu arborele. În plus, sunt luate măsuri speciale pentru a se asigura că plăcile de inserție sunt fixate ferm împotriva mișcării laterale. Acest lucru se face folosind șuruburi de strângere.
Fig.3 Ansamblu rulment de alunecare:
1 - suport de sertizare (St3, bandă 50x8, 4 buc.), 2 - traversă pentru cadru mijlociu, 3 - inserție de sertizare (din lemn de esență tare, 2 buc.), 4 inserție înlocuibilă (din lemn de esență tare, 2 buc.) , 5 - șurub M10 cu piuliță și șaibe Grover (4 seturi), 6 - șurub M8 cu două piulițe și șaibe (2 buc.).
Orice generator de automobile este utilizat ca generator electric în centrala microhidroelectrică în cauză. Acestea produc 12-14 V DC și pot fi conectate cu ușurință la ambele baterie si aparate electrice. Puterea acestor mașini este de aproximativ 300 W.
Destul de acceptabil pentru făcut singurși proiectarea unei minicentrale hidroelectrice portabile cu o aranjare verticală a unei „ghirlande” și a unui generator. O astfel de centrală hidroelectrică, potrivit autorului dezvoltării, este cea mai puțin intensivă în material. Structura de susținere a instalației, care își fixează poziția în albia râului, este o tijă de oțel goală (de exemplu, din secțiuni de țeavă). Lungimea sa este aleasă în funcție de natura fundului cursului de apă și de viteza curgerii. Mai mult, astfel încât capătul ascuțit al tijei, introdus în fund, ar garanta stabilitatea minihidrocentralei și neîntreruperea acesteia de către curent. De asemenea, este posibilă utilizarea suplimentară a vergeturilor.
După ce s-a determinat suprafața activă a rotorului folosind formula (1) și am măsurat adâncimea râului la locul de instalare al minicentralei hidroelectrice, este ușor de calculat diametrul rotoarelor Savonius utilizate aici. Pentru a face designul simplu și auto-pornit, este recomandabil să faceți o „ghirlandă hidroenergetică” din două rotoare conectate, astfel încât paletele primului să fie decalate cu 90 ° față de al doilea (de-a lungul axei de rotație). Mai mult, pentru a crește eficiența de funcționare, structura de pe partea fluxului care se apropie este echipată cu un scut care joacă rolul unei palete de ghidare. Ei bine, arborele de lucru este montat în lagărele de alunecare ale suporturilor superioare și inferioare. În principiu, pentru o perioadă scurtă de funcționare a unei minicentrale hidroelectrice (de exemplu, într-o excursie de drumeție), se pot utiliza rulmenți cu bile de diametru mare. Cu toate acestea, dacă există nisip sau nămol în apă, aceste unități vor trebui spălate în apă curată după fiecare utilizare.
Orez. 4 minicentrale hidroelectrice cu rotoare de tip capat dispuse vertical:
1 - tija de susținere, 2 - ansamblu rulment inferior, 3 - disc "ghirlanda hidroenergetică" (3 buc.), 4 - rotor (D600, 2 buc.), 5 - ansamblu rulment superior, 6 - arbore de lucru, 7 - transmisie, 8 - generator electric, 9 - „gander” cu rolă de porțelan și sârmă izolată cu două fire, 10 - clemă de montare a generatorului, 11 - panou de ghidare mobil; a, b - lame: bretele de la capătul superior al tijei de sprijin nu sunt prezentate.
Suporturile sunt înșurubate și sudate pe tijă, în funcție de greutatea „ghirlandei hidroenergetice” și de necesitatea dezasamblarii acesteia în părți. Capătul superior al arborelui de lucru al mașinii hidraulice este și arborele de intrare al multiplicatorului, pentru care (ca cel mai simplu și mai avansat din punct de vedere tehnologic) poate fi folosită o curea.
Generatorul electric este din nou luat dintr-o mașină. Este ușor de atașat la tija de sprijin cu o clemă. Și firele în sine care provin de la generator trebuie să aibă o impermeabilizare fiabilă. În ilustrații, proporțiile geometrice exacte ale transmisiei intermediare nu sunt afișate, deoarece acestea depind de parametrii generatorului specific pe care îl aveți. Ei bine, curelele de transmisie pot fi făcute dintr-o cameră interior de mașină veche, tăindu-l în benzi de 20 mm lățime și apoi răsucindu-l în mănunchiuri.
Pentru alimentarea cu energie a satelor mici, este potrivită o minicentrală hidroelectrică cu ghirlande proiectată de V. Blinov, care nu este altceva decât un lanț de rotoare Savonius în formă de butoi cu diametrul de 300-400 mm, atașate la un cablu flexibil întins. peste râu. Un capăt al cablului este atașat de suportul articulat, iar celălalt printr-un simplu multiplicator de arborele generatorului. La o viteză de curgere de 1,5-2,0 m/s, lanțul de rotoare face până la 90 rpm. Și dimensiunea redusă a elementelor „ghirlandei hidroenergetice” face posibilă funcționarea acestei microhidrocentrale pe râuri cu o adâncime mai mică de un metru.
Trebuie spus că înainte de 1964, V. Blinov a reușit să creeze mai multe mini-centrale hidroelectrice portabile și staționare de design propriu, dintre care cea mai mare a fost o centrală hidroelectrică construită lângă satul Porozhki (regiunea Tver). O pereche de ghirlande a condus aici două generatoare standard de automobile și tractor cu o putere totală de 3,5 kW.
MK 10 1997 I. Dokunin
Opțiunea nr. 3
Centrală hidroelectrică de casă (HPP) pe un râu mic fără baraj.
Se știe că electricitatea este generată de un generator al cărui arbore rotește motorul. Motorul centralei hidroelectrice este proiectat simplu: cremalierele cu doi arbori cotiți A și B sunt montate pe un cadru din bușteni (vezi Fig. 3).
Fiecare arbore are trei coturi, unghiurile dintre care sunt de 120°. Arborii cotiți sunt legați prin tije de care sunt atașate paletele. În Figura 1 vezi că în momentul de față toate paletele tijei B sunt în partea de jos, sunt scufundate în apă și sub presiunea acesteia se deplasează înapoi (în dreapta). Lamele mișcă tija, iar tija, la rândul său, rotește arborii cotiți. De îndată ce genunchii legați de această tijă încep să se ridice, lamele tijei G sunt scufundate în apă. Acum încep să lucreze. Apoi vor începe să funcționeze lamele tijei D. În acest moment, lamele primei tije B vor trece deasupra suprafeței apei și se vor scufunda din nou în apă. Așa va funcționa motorul centralei Login.
Dacă atașați un scripete la capătul unuia dintre arborii cotit și îl conectați cu o curea de transmisie la scripetele unui generator de curent continuu, generatorul va începe să producă electricitate. Și dacă atașați o bielă la scripetele de antrenare și o conectați la pompă, motorul va pompa apă spre parcela școlii, în grădina dvs.
Puterea motorului depinde nu numai de viteza curgerii apei, ci și de numărul și aria paletelor, adică de dimensiunile geometrice ale motorului însuși. Și poate fi făcut de orice dimensiune, mărind sau micșorând proporțional dimensiunea pieselor sale.
Orez. 1 Dimensiunile de bază ale părților unei minicentrale hidroelectrice fără baraj.
Oferim desene ale unui motor care, la o viteză de curgere a apei de 0,8-1 metru pe secundă, va roti un generator dintr-un autoturism. Tensiunea generată de generator este de 12 V, iar puterea este de până la 150 W.
Fig.2 Componentele principale centrala hidroelectrica de casa fără baraj.
Înainte de a începe să construiți o centrală hidroelectrică, luați un generator dintr-un atelier sau magazin care vinde piese auto. Pregătiți materiale: scânduri, bușteni de diametru mic, sârmă de oțel, elemente de fixare. Selectați locația în care va fi amplasată centrala electrică. Este recomandabil ca aceasta să fie o secțiune dreaptă a râului. Aici trebuie să determinați viteza de curgere. Se face așa. Pe o zonă selectată de 15-20 de metri lungime, marcați două secțiuni transversale. După aceasta, folosind un flotor mic, cum ar fi o bucată de lemn, determinați viteza fluxului de apă. Plutitorul trebuie aruncat în apă puțin deasupra țintei superioare și, urmărindu-l, folosiți un cronometru pentru a număra timpul trecerii plutitorului de la ținta superioară la cea inferioară. Trebuie să faceți 10-15 astfel de măsurători, aruncând plutitorul mai departe, uneori mai aproape de țărm și, pe baza rezultatelor măsurătorilor, să calculați viteza medie a debitului râului. Dacă se află în intervalul 0,8-1 m/s, nu ezitați să începeți construcția.
Fig.3. Arborii cotiți ai minicentralelor hidroelectrice fără baraj.
Cum să faci cele mai complexe părți ale unei minicentrale hidroelectrice fără baraj. Arborele cotit Mini Gas fara baraj.
Poate fi realizat dintr-o tijă solidă de oțel cu diametrul de 16-20 mm. Dar este mai ușor să-l faci prefabricat (Fig. 3). Mai întâi, tăiați din tijă părțile 1, 2, 3 și 4. Faceți obrajii genunchilor dintr-o bandă de oțel de 5 mm grosime. Am văzut pătrate la capetele tijelor și găuri pătrate în obraji. După conectarea pieselor, pătratele sunt nituite. Mai întâi, asamblați părțile arborelui cotit „a” și „b” (vezi Fig. 3). Apoi trebuie să marcați și să tăiați pătrate pe capetele libere ale tijelor 2 și 3, astfel încât cotul din mijloc (după asamblare) să fie situat la un unghi de 120 ° față de cele exterioare.
Lansete cu mini-lame hidroelectrice fără baraj.
Dispozitiv de transmisie pentru minihidrocentrala fara baraj.
Arborele cotit și, prin urmare, fulia de antrenare, se vor roti cu o viteză de aproximativ o rotație la fiecare două secunde. Generatorul poate genera curent electric la 1000-1500 rpm. Pentru a obține un astfel de număr de rotații pe generator, aveți nevoie de o transmisie de scripete de diferite diametre (vezi figura).
Scripeții canelați sunt fabricați din placaj de 5 mm grosime. Pentru fiecare scripete, tăiați cinci cercuri. Sunt doborâte cu cuie sau strânse cu șuruburi. Roata de antrenare, care este atașată ferm de capătul arborelui cotit, trebuie să aibă un diametru de cel puțin 700 mm. Două intermediare sunt bătute în cuie una pe cealaltă și puse lejer pe ax. Ar trebui să se rotească ușor pe această axă. Dacă viteza de rotație a scripetei de antrenare este de 30 de rotații pe minut, atunci diametrul scripetei intermediare mici poate fi luat egal cu 140 mm, iar cel mare - 600 mm. Apoi scripetele generatorului (60 mm în diametru) se va roti cu o viteză de 1500 rpm. La alte viteze ale scripetei de antrenare, diametrele scripetelor intermediare vor fi diferite. Un profesor de muncă vă va ajuta să calculați dimensiunile lor.
Curele de transmisie pentru minicentrale hidroelectrice fara baraj.
Roțiile de transmisie sunt conectate prin curele de transmisie. Pentru a vă asigura că curelele sunt întotdeauna bine tensionate, faceți-le dintr-o bandă de cauciuc. Tăiați o cameră interior de mașină veche în fâșii lungi. Răsuciți fiecare panglică într-o frânghie, lipiți capetele cu lipici de cauciuc și legați strâns cu sfoară.
Ajustarea minihidrocentralei fara baraj.
După asamblarea mecanismului, verificați dacă tijele se rotesc liber. În timp ce rotiți roata de antrenare cu mâna, observați care tijă împiedică rotirea arborilor cotit. După aceasta, scoateți mreana și măriți una dintre găurile pentru gâtul genunchiului, astfel încât să devină ușor alungit.
V. Kivonosov, V. Slashilina
Opțiunea nr. 4
Pe majoritatea râurilor pot fi construite centrale hidroelectrice (HPP) mici, ieftine, fără baraj. Puterea unor astfel de centrale electrice este mică, dar suficientă pentru a electriza o casă sau chiar un sat mic.
Pe râurile cu o viteză de curgere de 0,8 metri pe secundă sau mai mult, se poate instala un nou tip de motor hidraulic fără baraj. Principiul de funcționare al acestui motor este clar din desenele și diagramele atașate.
Sub presiunea apei, lamele mișcă tijele, a căror mișcare face ca manivela să se rotească. Un scripete stă pe axul său.
Rotația scripetelui este transmisă generatorului. Puterea motorului depinde de viteza curgerii apei.
În locurile în care viteza de curgere este mică, este necesară îngustarea albiei râului. Designul unui motor hidraulic, de exemplu 3,5 kilowați, este atât de simplu încât poate fi realizat în orice club școlar sau atelier.
M. Autentificare
Dacă în apropierea casei dvs. există un iaz cu un baraj sau un pârâu, puteți face o sursă excelentă de energie suplimentară gratuită. Articolul va analiza un exemplu despre cum puteți face o centrală hidroelectrică folosind o roată de apă cu propriile mâini. O centrală electrică realizată în acest fel este capabilă să furnizeze un curent de până la 6 A; atunci când este instalată pe un flux mic, instalația a arătat un rezultat de 2 A. Este suficient pentru a porni receptorul și câteva becuri. Puterea depinde de forța cu care curge apa.
Materiale si instrumente:
- colțuri și resturi de tablă;
- discuri pentru a crea o roată (utilizate din carcasa generatorului Onan, care a eșuat);
- generator (confectionat din doua discuri de frana Dodge de 28 cm);
- arborele si rulmentii au fost luate si de la Dodge;
- sârmă de cupru cu o secțiune transversală de aproximativ 15 mm;
- Magneți de neodim;
- placaj;
- rasina de polistiren (necesara pentru umplerea statorului si rotorului).
Proces de fabricație:
Primul pas. Crearea unei roți
Pentru a crea o roată veți avea nevoie de două discuri de oțel. În acest caz, diametrul lor este de 28 cm (11 inci). Discul trebuie marcat astfel încât să fie clar unde să instalați lamele. Pentru a face lamele, luați o țeavă cu un diametru de 4 inci și tăiați-o pe lungime în 4 părți. În total, roata are 16 lame. Pentru a fixa discurile, acestea sunt strânse cu patru șuruburi. Apoi, puteți instala lamele în pozițiile dorite. Sunt sudate între ele. Distanța dintre discuri este de 10 inchi, adică lungimea roții este de 10 inci.
În această etapă, asamblarea centralei hidroelectrice este finalizată, roata este gata, acum trebuie să faceți o duză și un generator. Pe o parte a discului există un orificiu pentru fixarea comodă a roții la generator.
Pasul doi. Realizarea unei duze
Duza este necesară pentru a direcționa apa către roată. Lățimea sa este de 10 inci, aceeași cu lățimea roții. Duza este realizată dintr-o singură bucată de metal prin îndoire. În continuare, structura este sudată împreună prin sudare.
Acum puteți instala roata pe ax și partea mecanică a hidrocentralei este aproape gata. Tot ce rămâne este să asamblați și să instalați generatorul.
Duza este reglabila in inaltime, acest lucru va permite sa controlati debitul de apa in functie de situatie.
Pasul trei. Asamblarea generatorului
Procesul de creare a unui generator constă din mai mulți pași. Mai întâi trebuie să faceți o înfășurare, constă din 9 bobine. Fiecare bobină are 125 de spire. Diametrul firului de cupru este de 1,5 mm. Fiecare fază este formată din trei bobine, care sunt conectate în serie. Există 6 capete în total, acest lucru vă va permite să faceți atât o conexiune în stea, cât și o conexiune triunghiulară.
În cele din urmă, bobinele sunt umplute cu rășină de polietilenă și iese statorul finit. Are 14 inchi în diametru și 0,5 inci grosime.
Pentru a asambla generatorul aveți nevoie de placaj, din acesta se face un șablon. În continuare, cu ajutorul acestui șablon sunt instalați 12 magneți care măsoară 2,5 x 5 cm și o grosime de 1,3 cm. În cele din urmă, rotorul este umplut și cu rășină de polietilenă. Atât, după uscare, generatorul este gata.
Sub capacul din aluminiu se află redresoare care convertesc curentul alternativ trifazat în curent continuu. Scara ampermetrului are o gamă de până la 6 A. Cu spațiul minim între magneți, dispozitivul produce 12 Volți la 38 rpm.
Există două șuruburi compensate în partea din spate a generatorului care vă permit să reglați spațiul de aer. Astfel, este posibil să se selecteze cei mai corespunzători parametri de funcționare ai generatorului.
Pasul patru. Etapa finală montaj si instalare generator
Toate elementele de fixare, precum și roata de apă, trebuie vopsite. În primul rând, acest lucru va face dispozitivul să arate mai frumos. Și în al doilea rând, vopseaua va proteja metalul de rugină, care va apărea rapid lângă o sursă de apă. Ar fi bine să echipați generatorul cu o aripă de protecție care să îndepărteze stropii, dar autorul nu a găsit un material potrivit.
În fotografie puteți vedea locul unde va fi instalat generatorul. Aceasta este o conductă din care curge apa dintr-un baraj. Diferența este de aproximativ 3 picioare. Roata va prelua doar o anumită parte din debitul total de apă. În practică, cele mai bune rezultate au fost arătate de poziția când apa intră sub un unghi de ora 10 și iese la un unghi de ora 5. Atunci se obține cea mai mare putere.
Cele mai comune surse alternative de energie sunt generatoarele eoliene, dar depind foarte mult de condițiile meteorologice. În absența vântului sau a fluxului slab al vântului, acestea sunt ineficiente. Pentru funcționarea normală a unor astfel de generatoare, zonele în care viteza medie anuală a vântului nu este mai mică de 5-6 m/s și mai mare sunt bune.
În Rusia nu sunt multe zone cu vânturi intense, stepele și coasta Mării Negre din Kuban, coasta Orientului Îndepărtat și până la o duzină de zone nelocuite sau mici.
ÎN banda de mijloc, în munții din Caucaz, Urali, Altai și alte regiuni unde există râuri mici, dar cu mișcare rapidă, afluenți, pâraie, oamenii uită de posibilitatea de a folosi generatoare hidroelectrice.
Nu este rațional să refuzi să le folosești; aceasta este o sursă garantată de energie electrică, deoarece un râu cu un nivel și un debit stabil este mult mai fiabil decât un vânt schimbător.
Calculul puterii și alegerea designului
În esență, partea electrică a unui generator eolian nu este diferită de un hidrogenerator; principiul este similar pentru a converti energia mecanică de rotație în energie electrică.
Diferența de forță motrice este vântul sau apa, dispozitivele de acționare vor fi fundamental diferite. În loc de elice, generatoarele hidraulice folosesc roți de tip tambur cu pale.
Generator de hidrogen cu propriile lor dacă cresc din locul potrivit Nu este dificil de asamblat; dacă aveți un generator eolian, tot ce rămâne este să proiectați și să asamblați o unitate hidraulică pentru a-l roti.
În astfel de cazuri, pentru ca generatorul să se rotească la viteza dorită, este adesea necesară utilizarea cutiilor de viteze pentru a schimba forța și viteza de rotație, care depind de debitul de apă.
Se calculează că puterea roții de umplere este semnificativ mai mare decât cea a roții de umplere; umplerea este atunci când debitul de apă cade pe paletele roții motoare de sus, roata de umplere se rotește cu debitul de jos.
Prin urmare, în funcție de condițiile dvs., utilizați designul roții de umplere ori de câte ori este posibil. Cu toate acestea, o astfel de roată are și dezavantajele sale:
- rotește-l mai încet
- necesită construirea unor structuri suplimentare
Fotografia de mai sus folosește o roată de umplere cu acționare directă pe o casă generator de discuri cu magneți permanenți, al căror design va fi discutat mai jos.
Elementele vehiculului pot fi utilizate în proiectarea mecanismelor de acționare:
- discuri
- stele
- angrenaje
- lanțuri și curele
În unele cazuri, se folosesc chiar și cutii de viteze de la mopede și motociclete, iar lamele sunt sudate pe discurile roților mari ale tractorului.
Opțiuni pentru generatoarele utilizate și conexiunile de sarcină
Generatoarele pot fi folosite pentru automobile, autobuze și, cel mai bine, pentru tractoare cu viteză redusă magneți permanenți.
Sunt mai fiabile, mai ușor de operat și reparat și nu au perii.
1. generator G250-G1 2. releu-regulator P362 3. baterie auto 4. ampermetru 5 si 6 intrerupatoare 7 siguranta 8 alimentare cu combustibil.
În funcție de condițiile și capacitățile dvs., puteți utiliza generatoare de 24V.
1. Generator G-228 2. regulator de tensiune 11.3702 3. Baterii de 12V conectate in serie 4. Ampermetru pentru masurarea curentului de incarcare 5 si 6 comutatoare 7. sarcina.
În cel mai simplu caz, puteți folosi baterii 6ST-75, dar pentru fiabilitate este bineînțeles mai bine să instalați baterii de pornire litiu-ion noi. Desigur, sunt mai scumpe, dar mai ușoare ca greutate decât cele cu plumb-acid, mai mici ca dimensiuni, mai mari ca capacitate A/H, o durată de viață mult mai lungă și superioare celor cu plumb din toate punctele de vedere.
Acest lucru este decis de fiecare pentru ei înșiși, în funcție de scopul generatorului, condițiile de funcționare și capacitățile financiare.
Dacă veți folosi un hidrogenerator pentru alimentare aparate electrocasnice conceput pentru alimentarea unei rețele industriale 220/50Hz, va trebui să utilizați convertoare de tensiune și curent.
Aceste dispozitive convertesc curentul continuu al bateriei de 12 sau 24 V în curent alternativ de 220 V. Ele vin în diferite capacități; trebuie să alegeți în funcție de curent ce sarcină maximă veți utiliza.
Ele sunt conectate conform diagramei de mai sus în loc de sarcină; cel mai simplu convertor de putere mică poate fi asamblat singur.
Acest circuit a fost testat de ani de zile, funcționează ca un ceas, este simplu și nu necesită configurare. Dezavantajul este că are o putere redusă de 100W.
Folosiți lămpi fluorescente economice de 13-15 W sau lămpi LED de 5-10 W sunt suficiente pentru a ilumina o casă privată, un garaj și chiar o curte pe timp de noapte. Lămpile de 15 W sunt la fel de luminoase ca și lămpile cu incandescență de 80 W.
Dacă aveți nevoie de mai multă putere pentru a opera pe deplin rețeaua electrică, puteți cumpăra convertoare industriale. Există un sortiment mare de 12/220V la vânzare; 24/220V; 48/220V, putere de până la 5 kW sau mai mult.
Invertorul Pulso IMU-800 convertește curentul continuu de 12V în curent alternativ de 220V/50Hz. putere maxima de iesire 800W. E de ajuns
suficient pentru iluminat, conectarea unui televizor, frigider; pentru fiare de călcat și cazane, vor fi necesare invertoare mai puternice.
Asamblarea unui generator de magnet de casă
Mulți oameni fac un generator hidroelectric cu propriile mâini, folosind metoda de asamblare a unui generator folosind magneți de neodim. Puteți lua hub-ul ca bază pe care va fi atașată întreaga structură. roata de masina cu disc de frana.
Asamblate din fabrică, fiabile și bine echilibrate; discurile cu magneți permanenți sunt atașate la partea rotativă, între care se va fixa discul cu înfășurările rotorului.
Avantajul unui generator cu magnet permanent este că câmpul magnetic este controlat, acest lucru se realizează:
- spațiu minim între rotor și stator
- printr-un disc conductiv magnetic, liniile electrice ale tuturor magneților sunt interconectate
Prin urmare, discurile rotorului rotativ trebuie să fie conductoare magnetic; cu un material diferit, puterea generatorului se va înjumătăți. Desenăm discurile în 12 sectoare identice și apoi le lipim uniform de-a lungul perimetrului discului în fiecare sector. super-lipici magneți cu un diametru de 25 mm și o grosime de 5 mm.
Polii magneților alternează printr-unul (S-N-S-N....) și așa mai departe într-un cerc. Puteți crește numărul de magneți și înfășurări, vor fi mai mulți poli, acest lucru vă va permite să obțineți mai multă putere la viteze mai mici.
Dar în cazul nostru, 12 magneți, înfășurări cu fir de 08-1 mm, câte 100 de spire fiecare, generează suficientă putere pentru a încărca o baterie de pornire de 12 V.
O roată cu diametrul de 5 m, care se rotește cu o viteză de 150 rpm, produce un curent de cel puțin 1A; la 200 rpm, curentul de încărcare ajunge la 4A, acest lucru este suficient.
Schema de conectare a înfășurării
Diametrul discului il facem de 30-35 cm, in functie de marimea butucului pe care l-ati ales.
În versiunea noastră, magneții sunt rotunzi, dar este mai bine să instalați unul dreptunghiular de 35x25x5mm, cu cât fluxul magnetic este mai mare și, prin urmare, cu atât puterea generatorului este mai mare.
În același timp, înfășurările statorului sunt realizate ovale, de dimensiunea magneților. La instalarea statorului, magneții trebuie să coincidă cu centrul înfășurărilor.
Grosimea discului statorului cu înfășurări trebuie să fie aceeași cu grosimea discurilor cu magneți. Așezăm înfășurările pe un disc de placaj și le conectăm în serie între ele, conform circuitului stea specificat.
După conectarea și izolarea contactelor, firele sunt așezate cu grijă de-a lungul diametrului interior, astfel încât să nu atingă părțile rotative ale structurii. După care se umplu rășină epoxidică. Pentru fiabilitate, puteți acoperi suprafața turnată cu fibră de sticlă, apăsați-o puțin, apoi săturați încă o dată cu generozitate fibra de sticlă cu rășină epoxidică deasupra.
Astfel de măsuri elimină deteriorarea mecanică a înfășurărilor și pătrunderea umezelii. După uscare, asamblam plăcile generatorului pe platforma butucului.
Prin orificiile de montare, punem primul disc pe șuruburile lungi ale discului rotativ al butucului, fixând magneții spre exterior cu piulițe de strângere.
În continuare, se pune discul statorului cu înfășurări și, în sfârșit, se pune al doilea disc cu magneți în interior. Discurile sunt fixate cu piulițe de tensionare, astfel încât distanța dintre ele să fie uniformă pe întregul plan și să nu depășească 3 mm. După asamblare, rotiți pentru a verifica vibrațiile și curățarea și reglați dacă este necesar.
Când asamblați un generator de hidrogen cu propriile mâini acasă, trebuie să înțelegeți că conectarea directă a generatorului la roată simplifică designul, dar nu este întotdeauna cazul. conditii ideale furnizarea unui flux de apă către roată.
În unele locuri este necesar să se utilizeze scheme de transmisie a cuplului printr-un sistem de arbori suplimentari, angrenaje sau transmisii cu curele, acest lucru reduce puterea.
Pentru cei care nu vor să facă o mulțime de lăutari, găurire și lipire, există absolut opțiuni simple puteți cumpăra un generator chinezesc de încredere, cu acționare manuală sau, mai degrabă, cu picior. Astfel de generatoare sunt utilizate în simulatoarele de ciclism, combină afacerile cu plăcerea și sunt convenabile în situații de urgență.
Generatoarele NJB-800-12 sunt foarte practice, au Design frumos, compact.
La o viteza de rotatie de 250 rpm, puterea de iesire este de 500W, la 500 rpm, 800W. 12V.
Este convenabil să-l transportați în portbagajul unei mașini la un camping pentru utilizare resurse de apă Trebuie doar să atașați lamele la roată.
Totul este bun, dar există un dezavantaj: costă aproape 30 de mii de ruble, nu toată lumea își poate permite. Dacă există o sursă de apă adecvată, tehnologii moderne vă permit să faceți în mod independent un hidrogenerator de încredere, cel mai mult elementul principalîn acest proiect este dorința ta. Cum să faci un generator manual pe video: