A vízáramlás ereje egy megújuló természeti erőforrás, amely lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag ingyenesen szerezzen áramot. A természet által adományozott energia lehetőséget ad a rezsi megtakarítására és a berendezések töltési problémáinak megoldására.

Ha az otthonunk közelében patak, folyó folyik, érdemes kihasználni. A telek és a ház áramellátását tudják majd biztosítani. És ha saját kezűleg épít egy vízerőművet, a gazdasági hatás jelentősen megnő.

A bemutatott cikk részletesen ismerteti a magánhidraulikus építmények gyártási technológiáit. Beszéltünk arról, hogy mi szükséges a rendszer felállításához és a fogyasztókhoz való csatlakoztatásához. Itt megismerheti a hulladékanyagokból összeszerelt miniatűr energiaszolgáltatók összes lehetőségét.

A vízerőművek olyan szerkezetek, amelyek a vízmozgás energiáját elektromos árammá alakíthatják. eddig csak nyugaton használják ki őket aktívan. Hazánkban ez az ígéretes iparág még csak az első bátortalan lépéseit teszi meg.

Képgaléria

Ezen a helyen próbáljuk meg elkészíteni az új vízerőművet. Korábban ezen a tavon már próbálkoztak házi készítésű vízerőmű létrehozásával szíjhajtású mókuskerékből a generátorig (mellesleg a cikk végén lévő képen látható), amely körülbelül 1 Amper áramerősség, ez elég volt több izzó és egy rádió táplálására kis vadászházunkban. Ez az erőmű több mint 2 évig sikeresen működött, és úgy döntöttünk, hogy a minigát helyett egy hasonló vízerőmű erősebb változatát hozzuk létre.

Egy mini gát vízerőmű gyártásához az m-en a következőkre lesz szüksége:

Lemezdarabok és sarkok;
- Keréktárcsák (egy meghibásodott Onan generátor házából használva);
- Generátor (két 11 hüvelyk átmérőjű tárcsából készült a Dodge tárcsafékekből);
- Úgy tűnik, hogy a hajtótengely és a csapágyak is a Dodge-tól származnak, nem emlékszünk pontosan, ezért saját kezűleg eltávolítottuk őket valamilyen más házi készítésű termékből;
- körülbelül 15 mm keresztmetszetű rézhuzal;
- néhány rétegelt lemez;
- mágnesek;
- polisztirol gyanta a forgórész és az állórész feltöltéséhez.

Gyártási folyamat

A hajtókerék-lapátokat 4 darabra vágott 4 hüvelykes acélcsőből készítjük.

Készítettünk egy sablont, ami segített a lyuk kirakásában A kerék oldalfelületei 12 hüvelykes átmérőjű tárcsák.

Készítünk egy sablont, amellyel megjelöljük az agyak furatait (5 db), valamint a lapátok dőlésszögének helyzetét. Egy ilyen kerékben, ha oldalról nézed, 10 óra körül a víz felüti a kerék közepét, és alul jön ki, 5 órakor, így a víz a kereket éri. kétszer. Számos fényképet átnéztünk, és megpróbáltuk szimulálni a pengék szélességét és szögét. A fenti képen jelölések vannak a pengék széleihez és lyukak a keréknek a generátorhoz való rögzítéséhez. A kerék 16 lapáttal rendelkezik.

A sablont az egyik tárcsára ragasztottuk - a kerék jövőbeli oldalfelületére mindkét lemezt összefogtuk. A fenti képen kis lyukak fúrása látható a kések elhelyezéséhez.

A tárcsák között 10 hüvelykes rést hozunk létre tömör menetes csapokkal, és a pengék felszerelése előtt a lehető leggondosabban igazítjuk őket.

A kerékhegesztési folyamat a fenti képen látható. Nagyon fontos, hogy a pengék horganyzott acélcsőből készüljenek. Hegesztés előtt a pengék széléről le kell húzni a cinket, mivel hegesztéskor a horganyzott fém mérgező gázt bocsát ki, amit igyekszünk elkerülni.

Leendő vízierőművünk kész kereke, generátor nélkül. A kerék másik oldalán (a generátorral szemben) van egy 4 hüvelykes átmérőjű lyuk az oldaltárcsán - a generátorhoz való könnyebb csavarozás érdekében, valamint a tisztításhoz is, hogy benyúlhasson és eltávolíthassa a botokat és egyéb törmelék, amelyet a víz magával vihet.

A fúvóka ugyanolyan széles (10 hüvelyk), mint a kerék, és körülbelül 1 hüvelyk magas a végén, ahol a víz kifolyik. A fúvóka területe valamivel kisebb, mint a 4 hüvelykes cső, amelyre a fúvóka fel van szerelve. A fenti képen egy fémlapot hajlítunk meg saját kezünkkel fúvókához.

Feltesszük a kereket a tengelyre, vízerőművünk már majdnem készen van, már csak a generátor készítése és felszerelése van hátra. A teljes szerkezet mozgatható. Mozgathatjuk a fúvókát előre, hátra, fel, le. A kerék és a generátor előre és hátra mozoghat.

Generátor gyártása vízerőművünk számára.>

Elkészítjük az állórész tekercsét és előkészítjük az öntéshez. A tekercs 9 tekercsből áll, mindegyik tekercs 125 menetes, 1,5 mm keresztmetszetű rézhuzalból áll. Mindegyik fázis 3 sorba kapcsolt tekercsből áll, 6 végét hoztuk ki, így akár csillag, akár delta csatlakozást is készíthetünk.

És ez az állórész a töltés után. (A töltéshez poliészter gyantát használunk) Átmérője 14 hüvelyk (35,5 cm), vastagsága 0,5 hüvelyk 1,3 cm.

Rétegelt lemezből sablont készítünk - a mágnesek jelölésére.

A képen egy sablon és az egyik féktárcsa (leendő rotor) látható.

12 db 2,5 x 5 cm méretű és 1,3 cm vastag mágnest helyezünk el az elkészített sablon szerint.

A rotort megtöltjük poliészter gyantával, és amikor a gyanta megszárad, a rotor használatra kész.

Így néz ki a majdnem elkészült vízierőművünk generátorral kompletten.

Fotó a másik oldalról. Az alumínium burkolat alatt két híd egyenirányító található a 3 fázisú váltóáramtól az egyenáramig. Ampermérő skála – 6A-ig. Ebben az állapotban, amikor a mágneses forgórészek közötti légrés a határértékre csökken, a gép 12,5 voltot termel 38 ford./perc mellett.

A hátsó mágneses forgórészben 3 db hangolócsavar található a légrés beállításához, hogy a generátor szükség szerint gyorsabban tudjon pörögni, remélve, hogy megtalálják az optimumot.

A vízerőmű létrehozásában 17 fő vett részt szabadidejében.

Ehhez kezdjük el a rögzítőelemek gyártását, először letisztítjuk a rozsdát a fémlemezről és a sarkokról, alapozzuk és festjük, ez persze nem szükséges, de így szebb, és piacképes lesz.

Elkészült a vízkerekes generátorunk, már csak a beszerelés van hátra!

Jó lenne építeni a generátorhoz egy fröccsenő képernyőt, ami a kerékkel együtt forogna, de soha nem találtunk megfelelő anyagot. Ezért úgy döntöttünk, hogy később, ha a vízerőmű működésbe lép, ezt megtesszük.

Egy másik kép a generátorról vízikerékkel. A fúvóka még nincs beszerelve, a karosszéria hátuljában van és hamarosan beépítjük.

A képen látható a hely, ahová el akarjuk helyezni. Egy 4 hüvelykes cső jön ki a gát aljából, körülbelül 3 méteres esés. A vízáramlásnak csak egy kis részét vesszük fel.

Ez a régi mikro-vízerőművünk, amely 2 évig működött, télekkel együtt. 1 Amperre (12 Wattra) elég volt. Ez egy mókuskerék, szíjhajtással a motorhoz az Ametek számítógépes streamerétől. A szíj feszessége kritikus fontosságú a sikeres működéshez, és gyakran kell beállítani. Reméljük, építettünk valami jobbat ennél.

Itt van a vízerőművünk, felállítjuk. Végül elérkezünk az elméletileg megjósolt paraméterekhez: a legjobb eredményt akkor kapjuk, ha a víz 10 órakor belép a keréktárcsára és 5 óra körül távozik.

Működik! A kimenet körülbelül 2 amper (pontosabban 1,9). Az áramerősség növelése nem lehetséges. A beállításokat nem könnyű elvégezni - a kerék minden mozgásához a fúvóka megfelelő mozgása szükséges, és fordítva. Változtathatjuk a légrést és a csatlakozást is csillagról delta felé. Az eredmény egyértelműen jobb a csillag számára - a teljesítmény nagyobb, mint a háromszög azonos sebességgel. Végül 1,25 hüvelyk hézagú láncgyűrűvel mentünk (elég sok).

Kisebb erejű mágnesek és kisebb légrés használatával kicsit olcsóbbá tehető a gép...vagy nagyobb áramot tud előállítani ugyanazokkal a mágnesekkel, kisebb hézaggal és több fordulatszámú tekercsekkel. Egyszer ezt is megtesszük. Eközben a kerék alapjáraton 160, terhelés alatt 110 ford./perc fordulatot produkál, 1,9 A x 12 V-ot.
Nagyon jól éreztük magunkat, nagyon jól éreztük magunkat, és a mini-vízerőmű is jól működik. Még mindig kell egy paraván a generátorhoz - a folyó tele van magnetit homokkal! Néhány óránként meg kell tisztítani a mágneses rotorokat a homok felhalmozódásától. Fel kell szerelnie egy képernyőt, vagy rögzítenie kell néhány erős mágnest a cső bejáratához.

Az Otherpower.com webhelyről származó anyagok alapján

Mini vízerőmű. Mikrovízi erőművek

A kis vízierőmű vagy kis vízierőmű (SHPP) egy viszonylag kis mennyiségű villamos energiát termelő vízerőmű, amely 1-3000 kW beépített teljesítményű vízerőművekből áll.

Mikro vízerőmű Úgy tervezték, hogy egy folyadékáram hidraulikus energiáját elektromos energiává alakítsa át a megtermelt villamos energia további továbbítása érdekében az energiarendszerbe. A mikro kifejezés azt jelenti, hogy ezt a vízerőművet kis víztestekre - kis folyókra vagy akár patakokra, technológiai patakokra vagy vízkezelő rendszerek magasságkülönbségeire - telepítik, és a hidraulikus egység teljesítménye nem haladja meg a 10 kW-ot.

Az SHPP-ket két osztályba sorolják: mikro-vízerőművek (200 kW-ig) és mini-vízerőművek (3000 kW-ig). Az előbbieket elsősorban háztartásokban és kisvállalkozásokban használják, az utóbbiakat nagyobb létesítményekben. Egy vidéki ház vagy kisvállalkozás tulajdonosa számára nyilván az előbbiek érdekelnek jobban.

A működési elv alapján a mikro-vízerőműveket a következő típusokra osztják:

Vizimalom . Ez egy pengékkel ellátott kerék, amely a víz felszínére merőlegesen van felszerelve, és félig belemerül. Működés közben a víz rányomja a pengéket, és a kerék forgását okozza.

A gyártás egyszerűsége és a minimális költség melletti maximális hatékonyság elérése szempontjából ez a kialakítás jól működik. Ezért a gyakorlatban gyakran használják.

Garland mini-vízerőmű . Ez egy kábel, amelyet a folyó egyik partjáról a másikba dobnak, és mereven rögzített rotorokkal. A víz áramlása megforgatja a forgórészeket, és róluk a forgást egy kábelre továbbítják, amelynek egyik vége a csapágyhoz, a másik a generátor tengelyéhez csatlakozik.

A füzéres vízerőmű hátrányai: nagy anyagfelhasználás, mások veszélye (hosszú víz alatti kábel, vízbe rejtett rotorok, elzárják a folyót), alacsony hatásfok.

Daria rotor . Ez egy függőleges forgórész, amely a lapátjain lévő nyomáskülönbség miatt forog. A nyomáskülönbség az összetett felületek körüli folyadékáramlás miatt jön létre. A hatás hasonló egy szárnyashajó vagy egy repülőgép szárnyának emeléséhez. Valójában az ilyen kialakítású SHPP-k megegyeznek az azonos nevű szélgenerátorokkal, de folyékony közegben helyezkednek el.

A Daria rotort nehéz gyártani, a munka megkezdése előtt ki kell csavarni. De vonzó, mert a forgórész tengelye függőlegesen helyezkedik el, és az erőt víz felett is le lehet venni, további fogaskerekek nélkül. Az ilyen forgórész az áramlási irány bármilyen változásával forog. Légi megfelelőjéhez hasonlóan a Daria rotor hatásfoka alacsonyabb, mint a propeller típusú kis vízerőműveké.

Propeller . Ez egy víz alatti „szélmalom” függőleges rotorral, amely a levegővel ellentétben csak 2 cm-es lapátokkal rendelkezik. Ez a szélesség minimális ellenállást és maximális forgási sebességet biztosít, és a leggyakoribb áramlási sebességhez választották - 0,8 -2 méter másodpercenként.

Propeller SHPP-k , csakúgy, mint a kerekesek, könnyen gyárthatóak és viszonylag nagy hatásfokkal rendelkeznek, ez az oka gyakori használatuknak.

A mini vízerőművek osztályozása

Kimeneti teljesítmény szerinti osztályozás (alkalmazási területek) .

A mikrovízi erőmű által termelt teljesítményt két tényező kombinációja határozza meg, az első a hidraulikus turbina lapátjaira áramló víz nyomása, amely meghajtja a generátort villamos energiát termelve, a második tényező az áramlási sebesség. azaz a turbinán 1 másodperc alatt áthaladó víz térfogata. Az áramlás a meghatározó tényező egy vízerőmű meghatározott típusba sorolásakor.

A megtermelt teljesítmény alapján az SHPP-ket a következőkre osztják:

• Háztartási teljesítmény 15 kW-ig: magánháztartások és gazdaságok áramellátására szolgál.
• Kereskedelmi 180 kW-ig: kisvállalkozások áramellátása.
• Ipari 180 kW feletti teljesítménnyel: eladásra termelnek áramot, vagy energiát adnak át a termelésbe.

Osztályozás tervezés szerint

Osztályozás telepítési hely szerint

• Nagy nyomás - több mint 60 m;
• Közepes nyomás - 25 m-től;
• Alacsony nyomás - 3-25 m.

Ez a besorolás azt jelenti, hogy az erőmű különböző sebességgel működik, és számos intézkedést tesznek annak mechanikai stabilizálására, mert az áramlási sebesség a nyomástól függ.

Mini vízerőmű alkatrészei

Egy kis vízi erőmű áramtermelő berendezése egy turbinából, egy generátorból és egy automata vezérlőrendszerből áll. A rendszer egyes elemei hasonlóak a ill. A rendszer fő elemei:

• Hidroturbina lapátokkal, egy tengellyel csatlakozik a generátorhoz
• Generátor . Váltakozó áram generálására tervezték. A turbina tengelyére rögzítve. A generált áram paraméterei viszonylag instabilok, de a szélgenerálás során semmi, az áramlökésekhez hasonló nem fordul elő;
• Hidroturbina vezérlőegység biztosítja a hidraulikus egység indítását és leállítását, a generátor automatikus szinkronizálását, amikor az elektromos rendszerhez csatlakozik, a hidraulikus egység üzemmódjainak vezérlését és vészleállítást.
• Ballaszt teherblokk , amelyet a fogyasztó által jelenleg nem használt energia elvezetésére terveztek, elkerüli az elektromos generátor, valamint a felügyeleti és vezérlőrendszer meghibásodását.
• Töltésvezérlő/stabilizátor : az akkumulátor töltésének szabályozására, a penge forgásának és feszültségátalakításának szabályozására tervezték.
• Bank AKB : tárolótartály, amelynek mérete határozza meg az általa táplált objektum autonóm működésének időtartamát.
• Inverter , sok hidrotermelő rendszer inverteres rendszert használ. Ha van akkumulátorbank és töltésvezérlő, akkor a hidraulikus rendszerek nem sokban különböznek a többi megújuló energiaforrást használó rendszertől.

Mini vízerőmű magánházhoz

Az emelkedő villamosenergia-tarifák és a megfelelő kapacitás hiánya sürgető kérdéseket vet fel a megújuló forrásokból előállított ingyenes energia háztartási felhasználásával kapcsolatban. Más megújuló energiaforrásokhoz képest a mini vízerőművek érdekesek, hiszen a szélmalommal és a napelemekkel azonos teljesítménnyel azonos idő alatt sokkal több energiát képesek leadni. Használatuk természetes korlátja a folyó hiánya

Ha egy kis folyó, patak folyik a ház közelében, vagy a tó kiöntésein magasságváltozások vannak, akkor minden feltétel adott egy mini vízerőmű telepítéséhez. A vásárlásra fordított pénz gyorsan megtérül - az év bármely szakában olcsó áramot biztosítanak Önnek, függetlenül az időjárási körülményektől és egyéb külső tényezőktől.

Az SHPP-k használatának hatékonyságát jelző fő mutató a tározó áramlási sebessége. Ha a sebesség kisebb, mint 1 m/s, akkor további intézkedéseket kell tenni annak felgyorsítására, például változó keresztmetszetű bypass csatorna készítése vagy mesterséges magasságkülönbség megszervezése.

A mikrovízenergia előnyei és hátrányai

Az otthoni mini vízerőmű előnyei a következők:

• A berendezések környezeti biztonsága (a fiatal halak fenntartásával), valamint a nagy területek óriási anyagi károkkal való elárasztásának hiánya;
• A megtermelt energia ökológiai tisztasága. Nincs hatással a víz tulajdonságaira és minőségére. A tározók horgásztevékenységre és a lakosság vízellátásának forrásaként egyaránt használhatók;
• A megtermelt villamos energia alacsony költsége, amely többszöröse olcsóbb, mint a hőerőművekben termelt áram;
• Az alkalmazott berendezések egyszerűsége, megbízhatósága, autonóm üzemmódban való működésének lehetősége (táphálózaton belül és kívül egyaránt). Az általuk generált elektromos áram megfelel a GOST frekvencia és feszültség követelményeinek;
• Az állomás teljes élettartama legalább 40 év (legalább 5 év a nagyobb javítások előtt);
• az energiatermeléshez használt erőforrások kimeríthetetlensége.

A mikrovízi erőművek fő hátránya a vízi fauna lakóinak viszonylagos veszélye, mert A forgó turbinalapátok, különösen nagy sebességű áramlásnál, veszélyt jelenthetnek a halakra vagy ivadékokra. Hátránynak tekinthető a technológia korlátozott alkalmazása is.

1.opció

A házi készítésű Cable Garland mini-vízerőmű kiváló megoldás megfizethető és olcsó villamos energia beszerzésére, ha a lakóhelyéhez közel van egy kis folyó.

A füzérkábeles mini-vízerőmű tervezése a kábelnek a folyómederben való elforgatásán alapul.

Az autonóm, egyszerű vízierőmű első terveit már régen, fél évszázaddal ezelőtt megvalósították egyéni mesterek. A Rádió magazin még az 50-es években közölt információkat egy koszorús vízi erőműről, amelyet bádogdobozban és autó generátorral készítettek!

1. ábra. Kézzel készített mini-vízerőmű kábelfüzérének megjelenése.

Hogyan készítsünk kábelfüzér vízerőművet saját kezűleg?

Az alábbi ábra egy egyszerű kábelfüzér mini-vízerőmű felépítését mutatja be turbinás-kábel hidraulikus meghajtással, amely a folyó folyásától forog.

2. ábra A Garlyandnaya mini-vízerőmű vázlata és működési elve

1. Csapágy, 2. Tartó, 3. Fém kábel, 4. Hidraulikus kerék (turbina),

5. Elektromos generátor, 6. Folyó felső szintje, 7. Folyómeder.

Hidraulikus kerekekként (rotorokként) egy mini-vízerőmű kábel-hidraulikus hajtásában több vékony fémlemezből készült, körülbelül fél méter átmérőjű „járókerék” használható, hasonlóan egy gyermekjátékhoz - egy propeller. egy négyzet alakú papírlap. Rugalmas tengelyként 10...15 mm átmérőjű normál acélkábelt célszerű használni.
Hozzávetőleges számítások azt mutatják, hogy egy ilyen kábeles vízerőműből akár 1,5...2,0 kW-ot is ki lehet hozni egy vízkerékről, körülbelül 2,5 méter/sec folyóhozam mellett!

Ha a folyó fenekére 2 támasztékokat 1 csapágyakkal és 5 elektromos generátort szerelünk fel, és a generátorral ellátott csapágyakat a folyó szintje fölé emeljük, és ezt a teljes szerkezetet az áramlási tengely mentén helyezzük el, akkor az eredmény gyakorlatilag ugyanaz. Ezt a sémát megfelelően használják nagyon „keskeny folyókhoz”, amelyek mélysége meghaladja a 0,5 métert. Az ilyen vízerőművekben a hőenergiát úgy lehet előállítani, hogy elektromos fűtőtesteket csatlakoztatnak egy elektromos generátorhoz.

A vízierőmű-füzér rotorjai általában az áramlás magjában helyezkednek el (nyáron a felszíntől 0,2, télen pedig 0,5 mélységben a jégfelülettől). A vízi füzér felszerelésének helyén a folyó mélysége nem haladja meg az 1,5 métert, ha a folyó mélysége meghaladja az 1,5 métert, akkor két sorban elhelyezett rotorok használata lehetséges.

A dachák, sőt a gazdaságok megjelenése az elektromos hálózattól távoli puszta területeken, az üzemanyag és a villamos energia árának ugrásszerű emelkedése életre hívta az autonóm energiaellátás régi elképzeléseit a napból, szélből és vízből származó természetes energia széles körű felhasználásával. . Különösen a mini- és mikro-vízerőművek iránt nőtt meg az érdeklődés.

E vízierőművek közül kettő elfogadható önálló építkezésre: egy saját kezű mikro-vízerőmű és egy úszó, gátmentes mini-vízerőmű. A sorban következnek a tervek, amelyek prototípusa V. Blinov szabad áramlású (1964-es modell) füzér vízerőműve volt.

Dudyshev V.D.

2. lehetőség

A szóba kerülő vízerőművek szabad áramlásúak, egy meglehetősen eredeti turbinával, úgynevezett Savonius-rotorokból, közös (talán rugalmas, kompozit) munkatengelyre felfűzve. Telepítésükhöz nem szükséges gátak vagy egyéb nagyméretű vízépítési építmények. Sekély vízben is képesek teljes hatékonysággal dolgozni, ami a tervezés egyszerűségével, kompaktságával és megbízhatóságával párosulva nagyon ígéretessé teszi ezeket a vízerőműveket azon gazdálkodók és kertészek számára, akiknek földterületei kis vízfolyások (folyók) közelében találhatók. , patakok és árkok).

A gátakkal ellentétben a szabad áramlású vízerőművekről ismert, hogy csak az áramló víz mozgási energiáját használják fel. A teljesítmény meghatározásához van egy képlet:

N=0,5*p*V3*F*n (1),

N - teljesítmény a munkatengelyen (W),
- p - víz sűrűsége (1000 kt/m3),
- V - folyó áramlási sebessége (m/s),
- F - a hidraulikus gép munkatestének aktív (meríthető) részének keresztmetszete (m2),
- n - energiaátalakítási hatásfok.

Amint az az 1. képletből látható, 1 m/s folyósebességnél a hidraulikus gép aktív részének keresztmetszetének négyzetméterére számítva ideális esetben (ha n=1) mindössze 500 W-nak megfelelő teljesítmény érhető el. . Ez az érték nyilvánvalóan kicsi ipari felhasználásra, de egy gazdálkodó vagy nyári lakos melléktelkének elegendő. Sőt, több „vízenergia-füzér” párhuzamos működésével növelhető.

És még egy finomság. A folyó sebessége a különböző szakaszokon eltérő. Ezért egy mini-vízerőmű építésének megkezdése előtt egyszerű módszerrel meg kell határozni a folyója energiapotenciálját. Emlékezzünk csak arra, hogy a mérőúszó által megtett távolság osztva az áthaladási idővel megfelel az átlagos áramlási sebességnek ezen a területen. Azt is meg kell jegyezni: ez a paraméter az évszaktól függően változik.

Ezért a tervezési számításokat az átlagos (a minivízi erőmű tervezett működési ideje alatti) folyó vízhozam alapján kell elvégezni.

1. ábra Savonius rotorok házi füzér mini vízerőművekhez:

a, b - pengék; 1 - keresztirányú, 2 - vége.

Ezután meg kell határoznia a hidraulikus gép aktív részének méretét és típusát. Mivel a teljes mini-vízerőműnek a lehető legegyszerűbbnek és egyszerűbbnek kell lennie a gyártásban, a legmegfelelőbb átalakító típus a végkivitelű Savonius rotor. Teljes vízbe merítéssel végzett munka esetén F értéke egyenlőnek vehető a rotor D átmérőjének és L hosszának szorzatával, és n=0,5. Az f forgási frekvenciát a gyakorlatban elfogadható pontossággal a következő képlet segítségével határozzuk meg:

f=48V/3,14D (rpm) (2).

Ahhoz, hogy a vízerőmű minél kompaktabb legyen, a számításban megadott teljesítményt korrelálni kell a tényleges terheléssel, melynek áramellátását mini-vízerőműnek kell biztosítania (hiszen a szélerőművel ellentétben a folyamatosan ellátják a fogyasztói hálózatot). Ezt a villamos energiát általában a világításra, a TV, a rádió és a hűtőszekrény táplálására használják. Ráadásul egész nap folyamatosan csak az utóbbit helyezik üzembe. A többi elektromos készülék főleg az esti órákban működik. Ez alapján célszerű egy körülbelül 250-300 W-os „vízi füzérből” a maximális teljesítményre koncentrálni, a csúcsterhelést egy mini-vízerőműből feltöltött akkumulátorral fedezni.

A nyomaték átvitelét a hidraulikus erőmű munkatengelyéről az elektromos generátor szíjtárcsájára általában közbülső erőátvitellel hajtják végre. Ez az elem azonban szigorúan véve kizárható, ha a mikro-vízerőmű tervezésénél használt generátor üzemi fordulatszáma kisebb, mint 750 ford./perc. A közvetlen kommunikációt azonban gyakran meg kell tagadnia. Valójában a hazai gyártású generátorok túlnyomó többségénél az üzemi fordulatszám a teljesítmény kezdetén 1500-3000 ford./perc tartományba esik. Ez azt jelenti, hogy további koordinációra van szükség a vízerőmű tengelyei és az elektromos generátor között.

Nos, most, hogy az előzetes elméleti rész mögöttünk van, nézzük meg a konkrét terveket. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei.

Itt van például egy félig helyhez kötött, szabad áramlású mini vízerőmű, két koaxiális, egymáshoz képest 90°-ban elforgatott (az önindítás megkönnyítése érdekében) és mereven összekapcsolt keresztirányú Savonius rotor vízszintes elrendezésével. Sőt, ennek a házi készítésű vízerőműnek a fő részei és alkatrészei fából készülnek, mint a legolcsóbb és „engedelmesebb” építőanyag.

A javasolt mini-vízerőmű merülőképességű. Vagyis a tartókerete a vízfolyáson túl van az alján, és kötelekkel vagy póznákkal van megerősítve (ha pl. van a közelben sétány, csónakkikötő stb.). Ez azért történik, hogy elkerüljük, hogy a szerkezetet maga a vízfolyás elhordja.

2. ábra Merülő mini-vízerőmű vízszintes keresztirányú rotorokkal:

1 - alapszár (gerenda 150x100, 2 db), 2 - alsó kereszttartó (deszka 150x45, 2 db), 3 - középső kereszttartó (gerenda 150x120, 2 db), 4 - felszálló (kerek fa átmérővel) 100 db, 4 db., 5 db felső szár (150x45 tábla, 2 db), 6 db felső kereszttartó (100x40 db, 4 db), 7 db köztes tengely (rozsdamentes acél, 30 átmérőjű rúd) , 8 - szíjtárcsa blokk, 9 - állandó generátoráram, 10 - „gander” porcelán hengerrel és kéterű szigetelt huzallal, 11 - alaplap (200x40-es lap), 12 - hajtótárcsa, 13 - fa csapágyszerelvény (2 db), 14 - „hidroenergia girland” rotor (D600, L1000 , 2 db), 15 tárcsa (20-40 mm vastag táblákból, pajzsba ütve, 3 db); fém rögzítőelemek (beleértve a merevítőket, a külső tárcsák agyát) nem láthatók.

Természetesen a mini vízerőmű telepítési helyén a folyó mélységének kisebbnek kell lennie, mint a tartókeret magassága. Ellenkező esetben nagyon nehéz (ha nem lehetetlen) elkerülni, hogy víz kerüljön az elektromos generátorba. Nos, ha annak a helynek a mélysége, ahol a mini-vízerőműnek elvileg lennie kell, 1,5 m-nél nagyobb, vagy nagy a vízmennyiség és az áramlási sebesség, amely az év során nagyon változó (ami egyébként elég jellemző a havas vízfolyásokra), akkor ezt a kialakítást ajánlatos úszókkal felszerelni . Ez azt is lehetővé teszi, hogy folyóra szerelve könnyen mozgatható.

A mini-vízerőmű tartóváza fából, deszkából és kis rönkökből készült, szögekkel és dróttal (kábelekkel) rögzített téglalap alakú keret. A szerkezet fém részeit (szögek, csavarok, bilincsek, szögek stb.) lehetőség szerint rozsdamentes acélból vagy más korrózióálló ötvözetből kell készíteni.

Nos, mivel egy ilyen mini vízerőmű üzemeltetése orosz körülmények között gyakran csak szezonálisan lehetséges (a legtöbb folyó befagyása miatt), így az üzemidő lejárta után a teljes partra húzott szerkezetet alapos vizsgálatnak vetik alá. . A korhadt faelemeket és a rozsdás fémrészeket a megtett óvintézkedések ellenére azonnal ki kell cserélni.

Mini-vízerőművünk egyik fő alkotóeleme két mereven rögzített (és a munkatengelyen egyetlen egységet alkotó) rotor „hidroenergia füzérje”. Korongjaik könnyen elkészíthetők 20-30 mm vastag deszkából. Ehhez készítsen belőlük pajzsot, és egy iránytű segítségével építsen fel egy 600 mm átmérőjű kört. Ezután mindegyik táblát a rajta kapott görbe szerint vágják le. Miután a munkadarabokat két csíkon összeütötte (a szükséges merevség elérése érdekében), mindent háromszor megismételnek - a szükséges tárcsák számának megfelelően.

Ami a pengéket illeti, azokat célszerű tetőfedő vasból készíteni. Vagy ami még jobb, megfelelő méretű, (tengely mentén) kettévágott, hengeres rozsdamentes tartályokból (hordókból), amelyekben általában a mezőgazdasági műtrágyákat és egyéb agresszív anyagokat tárolják és szállítják. Extrém esetekben a pengék fából készülhetnek. De súlyuk (különösen hosszú vízben tartózkodás után) jelentősen megnő. És ezt emlékezni kell, amikor mini-vízerőműveket hoz létre úszókon.

A „hidroenergia-füzér” végeihez tüskés támasztékok vannak rögzítve. Lényegében ezek rövid hengerek széles karimával és egy kulcsvégnyílással. A karima négy csavarral van rögzítve a megfelelő rotortárcsához.

A súrlódás csökkentése érdekében a középső kereszttartókon csapágyak találhatók. És mivel a közönséges golyós- vagy görgőscsapágyak alkalmatlanok a vízben való munkavégzésre, ezért... házi fából készülteket használnak. Mindegyik kialakítása két bilincsből és betétlapokból áll, amelyekben egy lyuk van a csaptartó áthaladásához. Ezenkívül a középső csapágyhéjak úgy vannak elhelyezve, hogy a farostok itt párhuzamosak a tengellyel. Ezenkívül speciális intézkedéseket tesznek annak biztosítására, hogy a betétlapok szilárdan rögzítve legyenek az oldalirányú elmozdulás ellen. Ez meghúzó csavarok segítségével történik.

3. ábra Csúszócsapágy szerelvény:

1 - krimpelő konzol (St3, szalag 50x8, 4 db), 2 - középső keret kereszttartó, 3 - krimpelő betét (kemény fából, 2 db), 4 cserélhető betét (kemény fából, 2 db) , 5 - M10 csavar Grover anyával és alátéttel (4 szett), 6 - M8 csap két anyával és alátéttel (2 db).

A szóban forgó mikro-vízerőműben bármely gépjármű generátort használnak elektromos generátorként. 12-14 V DC feszültséget termelnek, és könnyen csatlakoztathatók akkumulátorhoz és elektromos készülékekhez is. Ezeknek a gépeknek a teljesítménye körülbelül 300 W.

Egy hordozható mini vízerőmű kialakítása egy „füzér” és egy generátor függőleges elrendezésével szintén elfogadható az öngyártáshoz. Egy ilyen vízerőmű a fejlesztés szerzője szerint a legkevésbé anyagigényes. A beépítés tartószerkezete, amely rögzíti helyzetét a mederben, egy üreges acélrúd (például csőszakaszokból). Hosszát a vízfolyás fenekének jellege és az áramlás sebessége alapján választjuk meg. Sőt úgy, hogy a rúd hegyes vége a fenékbe döfve garantálja a mini-vízerőmű stabilitását és az áram általi megzavarását. A striák további használata is lehetséges.

Miután az (1) képlet segítségével meghatároztuk a forgórész aktív felületét, és megmértük a folyó mélységét a mini-vízerőmű telepítési helyén, könnyen kiszámítható az itt használt Savonius rotorok átmérője. Az egyszerű és önindító tervezés érdekében tanácsos két rotorból összekötött „hidroenergia-füzért”, úgy, hogy az első lapátjai a másodikhoz képest 90°-kal eltolódnak (a forgástengely mentén). Ezenkívül a működési hatékonyság növelése érdekében a szembejövő áramlás oldalán lévő szerkezetet egy pajzsgal látták el, amely vezetőlapátként működik. Nos, a munkatengely a felső és az alsó támaszok csúszócsapágyaiba van szerelve. Elvileg egy mini-vízerőmű rövid működési idejére (például túrázáskor) nagy átmérőjű golyóscsapágyak használhatók. Ha azonban homok vagy iszap van a vízben, ezeket az egységeket minden használat után tiszta vízben ki kell mosni.

Rizs. 4 mini vízerőmű függőlegesen elhelyezett végrotorral:

1 - tartórúd, 2 - alsó csapágyszerelvény, 3 - "hydroenergy girland" tárcsa (3 db), 4 - rotor (D600, 2 db), 5 - felső csapágyszerelvény, 6 - munkatengely, 7 - hajtómű, 8 - elektromos generátor, 9 - „gander” porcelán hengerrel és kéterű szigetelt huzallal, 10 - generátor rögzítő bilincs, 11 - mozgatható vezetőpanel; a, b - pengék: a tartórúd felső végén lévő merevítők nem láthatók.

A támasztékokat csavarral rögzítik és hegesztik a rúdhoz, a „vízi füzér” súlyától és a részekre bontás szükségességétől függően. A hidraulikus gép munkatengelyének felső vége egyben a szorzó bemenő tengelye is, melyhez (mint a legegyszerűbb és technológiailag legfejlettebb) szíj használható.

Az elektromos generátort ismét egy autóból veszik. Könnyen rögzíthető egy bilinccsel a tartórúdra. És maguknak a generátorból származó vezetékeknek megbízható vízszigeteléssel kell rendelkezniük. Az ábrákon a közbenső átvitel pontos geometriai arányai nem láthatók, mivel ezek az adott generátor paramétereitől függenek. Nos, egy régi autó belső csőből lehet erőátviteli szíjat készíteni, 20 mm széles csíkokra vágva, majd kötegekbe csavarva.

A kis falvak áramellátására alkalmas egy V. Blinov által tervezett füzér mini vízerőmű, amely nem más, mint egy 300-400 mm átmérőjű hordó alakú Savonius rotorok lánca, amely egy flexibilis kábelre van kifeszítve. a folyón keresztül. A kábel egyik vége a csuklós tartóhoz, a másik pedig egy egyszerű szorzón keresztül a generátor tengelyéhez van rögzítve. 1,5-2,0 m/s áramlási sebességnél a forgórészek lánca 90 ford./perc sebességet tesz ki. A „vízi füzér” elemeinek kis mérete pedig lehetővé teszi ennek a mikro-vízerőműnek az üzemeltetését egy méternél kisebb mélységű folyókon.

El kell mondanunk, hogy 1964 előtt V. Blinovnak sikerült több saját tervezésű hordozható és helyhez kötött mini vízerőművet létrehoznia, amelyek közül a legnagyobb a Porozhki falu közelében (Tver régió) épített vízerőmű volt. Itt egy füzérpár két szabványos autó- és traktorgenerátort hajtott, amelyek összteljesítménye 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunyin

3. lehetőség

Házi vízierőmű (HP) egy kis folyón, gát nélkül.

Ismeretes, hogy az áramot egy generátor állítja elő, amelynek tengelye forgatja a motort. A vízerőmű motorját egyszerűen tervezték: a két A és B főtengellyel rendelkező fogaslécek rönkökből készült keretre vannak felszerelve (lásd 3. ábra).

Mindegyik tengelynek három könyöke van, amelyek szögei 120°-osak. A főtengelyeket rudak kötik össze, amelyekhez a pengék vannak rögzítve. Az 1. ábrán látható, hogy pillanatnyilag a B rúd összes pengéje alul van, vízbe merülnek, és annak nyomására visszafelé (jobbra) mozognak. A pengék mozgatják a rudat, a rúd pedig forgatja a főtengelyeket. Amint az ezzel a rúddal összekapcsolt térdek felemelkednek, a G rúd pengéi belemerülnek a vízbe. Ekkor a D rúd pengéi működni kezdenek. Ekkorra az első B rúd pengéi áthaladnak a víz felszíne felett, és ismét a vízbe süllyednek. Így fog működni a Login erőmű motorja.

Ha egy szíjtárcsát rögzít az egyik főtengely végére, és szíjhajtással csatlakoztatja egy egyenáramú generátor szíjtárcsájához, a generátor elkezd áramot termelni. Ha pedig összekötő rudat rögzít a hajtótárcsára és ráköti a szivattyúra, akkor a motor vizet pumpál az iskola telkére, a kertjébe.

A motor teljesítménye nem csak a víz áramlási sebességétől függ, hanem a lapátok számától és területétől is, vagyis magának a motornak a geometriai méreteitől. És tetszőleges méretű lehet, arányosan növelve vagy csökkentve az alkatrészeinek méretét.

Rizs. 1 Gát nélküli mini vízerőmű alkatrészeinek alapméretei.

Rajzokat adunk egy olyan motorról, amely másodpercenként 0,8-1 méteres vízáramlási sebességgel személygépkocsiból generátort forgat. A generátor által generált feszültség 12 V, a teljesítmény pedig akár 150 W.

2. ábra Egy házilag készített, gát nélküli vízi erőmű fő alkatrészei.

Mielőtt elkezdené építeni egy vízierőművet, vegyen fel egy generátort egy autóalkatrészeket árusító műhelyben vagy üzletben. Anyagok előkészítése: deszkák, kis átmérőjű rönkök, acélhuzal, kötőelemek. Válassza ki az erőmű helyét. Célszerű, hogy ez a folyó egyenes szakasza legyen. Itt meg kell határoznia az áramlási sebességet. Ez így van megcsinálva. Egy kiválasztott, 15-20 méter hosszú területen jelöljön ki két keresztirányú szakaszt. Ezután egy kis úszóval, például egy fadarabbal határozzuk meg a víz áramlási sebességét. Az úszót valamivel a felső célpont felett kell a vízbe dobni, és azt figyelve stopperrel számolni kell, hogy az úszó a felső célponttól az alsó felé haladjon. 10-15 ilyen mérést kell végezni, távolabb, esetenként a parthoz közelebb dobva az úszót, és a mérési eredmények alapján kiszámítani a folyó áramlásának átlagos sebességét. Ha 0,8-1 m/s-on belül van, nyugodtan kezdje el az építkezést.

3. ábra. Gát nélküli mini vízerőművek főtengelyei.

Hogyan készítsünk egy mini vízerőmű legbonyolultabb részeit gát nélkül. Mini gáz főtengely gát nélkül.

16-20 mm átmérőjű tömör acélrúdból készülhet. De könnyebb előre gyártani (3. ábra). Először vágja le a rúdból az 1., 2., 3. és 4. részeket 5 mm vastag acélszalagból. Négyzeteket fűrészelt a rudak végén, és négyzet alakú lyukakat az arcokon. Az alkatrészek összekapcsolása után a négyzeteket szegecseljük. Először szerelje össze a főtengely „a” és „b” részeit (lásd 3. ábra). Ezután meg kell jelölnie és ki kell vágnia négyzeteket a 2 és 3 rúd szabad végein úgy, hogy a középső ív (összeszerelés után) 120 ° -os szöget zárjon be a külsőhöz képest.

Botok mini-hidroelektromos pengével, gát nélkül.

Erőátviteli berendezés gát nélküli mini-vízerőműhöz.

A főtengely, és így a hajtótárcsa is körülbelül két másodpercenként egy fordulattal fog forogni. A generátor 1000-1500 ford./perc sebességgel képes elektromos áramot generálni. A generátor ilyen számú fordulatának eléréséhez különböző átmérőjű szíjtárcsákra van szükség (lásd az ábrát).

A hornyolt csigák 5 mm vastag rétegelt lemezből készülnek. Mindegyik szíjtárcsához vágjon ki öt kört. Szögekkel leütik, vagy csavarokkal meghúzzák. A főtengely végéhez szilárdan rögzített hajtótárcsa átmérőjének legalább 700 mm-nek kell lennie. Két közteset egymáshoz szögeznek és lazán a tengelyre helyezik. Könnyen kell forogniuk ezen a tengelyen. Ha a hajtótárcsa forgási sebessége 30 fordulat / perc, akkor a kis közbenső tárcsa átmérője 140 mm, a nagyé pedig 600 mm. Ezután a generátor tárcsa (60 mm átmérőjű) 1500 ford./perc sebességgel forog. A hajtótárcsa más sebességénél a közbenső tárcsák átmérője eltérő lesz. Egy munkatanár segít a méretük kiszámításában.

Hajtószíjak gát nélküli mini-vízerőművekhez.

Az erőátviteli szíjtárcsákat hajtószíjak kötik össze. Annak érdekében, hogy az övek mindig jól feszesek legyenek, készítse őket gumiszalagból. Vágjon egy régi autó belső csövét hosszú csíkokra. Minden szalagot csavarjunk kötélbe, a végeit ragasszuk fel gumiragasztóval és kössük szorosan zsineggel.

Gát nélküli mini vízerőmű beállítása.

A mechanizmus összeszerelése után ellenőrizze, hogy a rudak szabadon forognak-e. Miközben kézzel forgatja a hajtótárcsát, figyelje meg, melyik rúd akadályozza meg a főtengelyek forgását. Ezután távolítsa el a súlyzót, és növelje meg a térd nyakának egyik lyukát úgy, hogy az kissé hosszúkássá váljon.

V. Kivonoszov, V. Slashilina

4. lehetőség

A legtöbb folyón kicsi, olcsó, gát nélküli vízierőművek (HP-k) építhetők. Az ilyen erőművek teljesítménye kicsi, de elegendő egy otthon vagy akár egy kis falu villamosítására.

A 0,8 méter/másodperc vagy annál nagyobb áramlási sebességű folyókon új típusú, duzzasztómű nélküli hidraulikus motorok telepíthetők. Ennek a motornak a működési elve világosan kiderül a mellékelt rajzokból és diagramokból.

A víz nyomása alatt a pengék mozgatják a rudakat, amelyek mozgása a hajtókar elfordulását okozza. Szíjtárcsa ül a tengelyén.

A szíjtárcsa forgását a generátor továbbítja. A motor teljesítménye a víz áramlási sebességétől függ.

Azokon a helyeken, ahol az áramlási sebesség alacsony, szükséges a folyómedre szűkítése. A hidraulikus motor, például 3,5 kilowatt kialakítása olyan egyszerű, hogy bármely iskolai klubban vagy műhelyben elkészíthető.

M. Bejelentkezés

Mindig is lenyűgözött a természeti erőforrásokból nyert ingyenes energia. És valahogy az az ötletem támadt, hogy készítsek egy egyszerű mini erőművet, amely áramot termelne egy áthaladó vízsugárból.

Az egész azzal az ötlettel kezdődött, hogy egy régi mosógép dobját használjuk vízikerékként - egy miniatűr házi vízierőműként.

További fejlesztések a projektben

• Építsen egy mini gátat a víznyomás növelésére. Ugyanakkor nem tervezik a folyó teljes elzárását, hogy a halak a második patakban kiszabadulhassanak.
• Szereljen be egy csövet a gát alá, amelyen keresztül a víz egy házi készítésű turbinához áramlik. Helyezzen egy burkolatot a csőbe gumi szállítószalag segítségével. Ha blokkolja a víz áramlását a csövön keresztül, elvégezheti a mechanizmusok karbantartását.
• A számítások szerint a turbina körülbelül kétszer akkora teljesítményt ad majd, mint egy vízikerék. Ezenkívül a vízikerék turbinára cseréje kiküszöböli a téli fagyás problémáját.
• A víz áramlása megforgatja a turbinát, és a nyomatékot továbbítja a generátornak. A turbina két tömörfából készült csapágyra támaszkodik. Rendszeres kenéssel sokáig kitartanak. A nyomóalátét megakadályozza, hogy a mechanizmus oldalirányban elmozduljon.
• Készítsen fémlapátokat, kiszámítva a szöget, amelyben meg kell hajlítani (a vízerőmű teljesítménye ettől a paramétertől függ). A késeket gumi tömítésekkel kell felcsavarozni, hogy elkerüljük a leszakadásukat.
• A nyomaték átviteléhez használjon csövekből összeállított tengelyt.
• Telepítse a generátort. Helyezzen egy szíjtárcsát a generátorra, amely kisebb, mint a tengelyre szerelt. Ez növeli a sebességet, amely szükséges a generátor hatékony működéséhez.