Următoarele în linie sunt proiectele, al căror prototip a fost centrala hidroelectrică cu ghirlande cu curgere liberă (modelul 1964) a lui V. Blinov.

Hidrocentralele care vor fi discutate sunt cu curgere liberă, cu o turbină destul de originală din așa-numitele rotoare Savonius, înșirate pe un arbore de lucru comun (poate flexibil, compozit). Baraje și altele la scară largă structuri hidraulice nu au nevoie 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=0,5pV3Fn (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 clar mică pentru uz industrial, dar destul de suficient 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 dumneavoastră folosind metoda simplă prezentată. 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 minicentrală hidroelectrică ar trebui să fie cât se poate de simplă și necomplicată de fabricat, cel mai potrivit tip de convertor este rotorul Savonius din designul final. 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, puterea specificată în calcul ar trebui să fie corelată cu sarcina reală, a cărei alimentare trebuie să fie asigurată de minicentrala 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 unei centrale 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.); elemente metalice elementele de fixare (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 (ceea ce, apropo, este destul de tipic pentru cursurile de apă alimentate cu zăpadă), apoi acest design Se recomandă echiparea 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 minicentrale hidroelectrice este un cadru dreptunghiular din cherestea, scânduri și bușteni mici, prins cu cuie și sârmă (cabluri). Părțile metalice ale structurii (cuie, șuruburi, cleme, unghiuri etc.) ar trebui, dacă este posibil, să fie realizate din 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. Cele putrede sunt înlocuite în timp util elemente din lemn, ruginit, 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 un singur întreg 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. Și mai bine - din cele cilindrice care sunt potrivite ca mărime și tăiate în jumătate (de-a lungul axei) recipiente din oțel inoxidabil(butoaie) în care se depozitează și se transportă de obicei îngrășămintele agricole și 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 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 sprijin Instalația 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, înfipt în fund, ar garanta stabilitatea minicentralei hidroelectrice 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 măsurând 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), pot fi utilizați 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. Mini centrală hidroelectrică cu o aranjare verticală a rotoarelor de tip capăt:
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 minicentrale 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

Dacă în apropierea casei dvs. curge un râu sau chiar un mic pârâu, atunci cu ajutorul unei mini-hidrocentrale de casă puteți obține electricitate gratuită. Poate că aceasta nu va fi o adăugare foarte mare la buget, dar conștientizarea că aveți propria energie electrică costă mult mai mult. Ei bine, dacă, de exemplu, la o clădire, nu există o sursă centrală de alimentare, atunci chiar și cantități mici de energie electrică vor fi pur și simplu necesare. Și astfel, pentru a crea o centrală hidroelectrică de casă, sunt necesare cel puțin două condiții - disponibilitatea unei resurse de apă și dorința.

Dacă ambele sunt prezente, atunci primul lucru de făcut este să măsori viteza debitului râului. Acest lucru este foarte simplu de făcut - aruncați o crenguță în râu și măsurați timpul în care plutește 10 metri. Împărțirea metrilor la secunde vă oferă viteza actuală în m/s. Dacă viteza este mai mică de 1 m/s, atunci o minicentrală hidroelectrică productivă nu va funcționa. În acest caz, puteți încerca să creșteți viteza curgerii prin îngustarea artificială a canalului sau realizarea unui mic baraj dacă aveți de-a face cu un pârâu mic.

Ca ghid, puteți folosi relația dintre viteza de curgere în m/s și puterea electrică scoasă de la arborele elicei în kW (diametru șurub 1 metru). Datele sunt experimentale; în realitate, puterea rezultată depinde de mulți factori, dar este potrivită pentru evaluare.

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW etc.

Putere mini hidrocentrala de casa proporțional cu cubul vitezei curgerii. După cum sa indicat deja, dacă viteza de curgere este insuficientă, încercați să o creșteți artificial, dacă acest lucru este, desigur, posibil.

Tipuri de minicentrale hidroelectrice

Există mai multe opțiuni principale pentru minicentrale hidroelectrice de casă.

Roata de apa

Aceasta este o roată cu palete montate perpendicular pe suprafața apei. Roata este mai puțin de jumătate scufundată în flux. Apa apasă pe lame și rotește roata. Există și roți de turbină cu palete speciale optimizate pentru curgerea lichidului. Dar acestea sunt modele destul de complexe, mai mult făcute din fabrică decât de casă.

Rotor Daria

Este un rotor cu axă verticală folosit pentru a genera energie electrică. Un rotor vertical care se rotește din cauza diferenței de presiune pe paletele sale. Diferența de presiune este creată din cauza fluxului de lichid în jurul suprafețelor complexe. Efectul este asemănător cu suspensia unui hidrofoil sau cu ridicarea aripii unui avion. Acest design a fost brevetat de Georges Jean-Marie Darrieux, un inginer aeronautic francez în 1931. De asemenea, adesea folosit în proiectarea turbinelor eoliene.

Centrala hidroelectrică Garlyandnaya

Hidrocentrala este formata din turbine usoare - elice hidraulice, insirate si fixate rigid sub forma unei ghirlande pe un cablu aruncat peste rau. Un capăt al cablului este fixat în rulmentul suport, celălalt rotește rotorul generatorului. În acest caz, cablul joacă rolul unui fel de arbore, a cărui mișcare de rotație este transmisă generatorului. Fluxul de apă rotește rotoarele, rotoarele rotesc cablul.

Elice

De asemenea, împrumutat din proiectele centralelor eoliene, un fel de „turbină eoliană subacvatică” cu un rotor vertical. Spre deosebire de o elice pneumatică, o elice subacvatică are pale de lățime minimă. Pentru apă este suficientă o lățime a lamei de numai 2 cm.Cu o astfel de lățime, va exista o rezistență minimă și o viteză maximă de rotație. Această lățime a palelor a fost aleasă pentru o viteză de curgere de 0,8-2 metri pe secundă. La viteze mai mari, alte dimensiuni pot fi optime. Elicea se mișcă nu datorită presiunii apei, ci datorită generării forței de ridicare. Exact ca aripa unui avion. Palele elicei se deplasează peste flux, în loc să fie târâte în direcția fluxului.

Avantajele și dezavantajele diferitelor sisteme de minicentrale hidroelectrice de casă

Defecte centrala hidroelectrica garland evident: consum mare de material, pericol pentru ceilalți (cablu subacvatic lung, rotoare ascunse în apă, blocarea râului), eficiență scăzută. Hidrocentrala Garland este un fel de mic baraj. Se recomandă utilizarea în zone nelocuite, îndepărtate, cu semne de avertizare adecvate. Poate fi necesar permisiunea autorităților și a ecologistilor. A doua opțiune este un mic pârâu în grădina dvs.
Rotor Daria- dificil de calculat și fabricat. La începutul lucrării, trebuie să-l relaxați. Dar este atractiv pentru că axa rotorului este amplasată vertical și puterea poate fi luată peste apă, fără angrenaje suplimentare. Un astfel de rotor se va roti cu orice schimbare a direcției fluxului - acesta este un plus.

Cel mai frecvent când construirea de centrale hidroelectrice de casă a primit scheme ale elicei și roții de apă. Deoarece aceste opțiuni sunt relativ simple de fabricat, necesită calcule minime și sunt implementate cu costuri minime, au eficiență ridicată, sunt ușor de configurat și de operat.

Dacă nu aveți o sursă de energie de apă, vă puteți face propria centrală eoliană acasă.

P un exemplu de cea mai simplă minicentrală hidroelectrică

Cea mai simplă centrală hidroelectrică poate fi construită rapid dintr-o bicicletă obișnuită cu un far dinamic. Mai multe lame (2-3) trebuie pregătite din fier galvanizat sau tablă subțire de aluminiu. Lamele ar trebui să aibă lungimea de la janta la butuc și 2-4 cm lățime.Aceste lame sunt instalate între spițe folosind orice metodă disponibilă sau folosind elemente de fixare pre-preparate.
Dacă utilizați două lame, așezați-le unul față de celălalt. Dacă vrei să adaugi cantitate mare lame, apoi împărțiți circumferința roții la numărul de lame și instalați-le la intervale egale. Puteți experimenta adâncimea de scufundare a roții cu palete în apă. Este de obicei scufundat între o treime și jumătate.
Opțiunea unei centrale eoliene de călătorie a fost luată în considerare mai devreme.

O astfel de microcentrală hidroelectrică nu ocupă mult spațiu și va deservi perfect bicicliștii - principalul lucru este prezența unui pârâu sau pârâu - care este de obicei locul în care este amenajată tabăra. O minicentrală hidroelectrică de pe o bicicletă poate ilumina un cort și poate încărca telefoane mobile sau alte gadget-uri.

0,5 m/s – 0,03 kW,
0,7 m/s – 0,07 kW,
1 m/s – 0,14 kW,
1,5 m/s – 0,31 kW,
2 m/s – 0,55 kW,
2,5 m/s – 0,86 kW,
3 m/s -1,24 kW,
4 m/s – 2,2 kW etc.

Puterea unei minicentrale hidroelectrice de casă este proporțională cu cubul vitezei curgerii. După cum sa indicat deja, dacă viteza de curgere este insuficientă, încercați să o creșteți artificial, dacă acest lucru este, desigur, posibil.

Tipuri de minicentrale hidroelectrice

Există mai multe opțiuni principale pentru minicentrale hidroelectrice de casă.

Aceasta este o roată cu palete montate perpendicular pe suprafața apei. Roata este mai puțin de jumătate scufundată în flux. Apa apasă pe lame și rotește roata. Există și roți de turbină cu palete speciale optimizate pentru curgerea lichidului. Dar acestea sunt modele destul de complexe, mai mult făcute din fabrică decât făcute în casă.

Ghirlandă O centrală hidroelectrică este formată din turbine ușoare - elice hidraulice, înșirate și fixate rigid sub formă de ghirlande pe un cablu aruncat peste râu. Un capăt al cablului este fixat în rulmentul suport, celălalt rotește rotorul generatorului. În acest caz, cablul joacă rolul unui fel de arbore, a cărui mișcare de rotație este transmisă generatorului. Fluxul de apă rotește rotoarele, rotoarele rotesc cablul.

Avantajele și dezavantajele diferitelor sisteme de minicentrale hidroelectrice de casă

Dezavantajele unei hidrocentrale cu ghirlande sunt evidente: consum mare de materiale, pericol pentru ceilalți (cablu subacvatic lung, rotoare ascunse în apă, blocarea râului), eficiență scăzută. Hidrocentrala Garland este un fel de mic baraj. Se recomandă utilizarea în zone nelocuite, îndepărtate, cu semne de avertizare adecvate. Poate fi necesar permisiunea autorităților și a ecologistilor. A doua opțiune este un mic pârâu în grădina dvs.

Rotorul Daria este greu de calculat și fabricat. La începutul lucrării, trebuie să-l relaxați. Dar este atractiv pentru că axa rotorului este amplasată vertical și puterea poate fi luată peste apă, fără angrenaje suplimentare. Un astfel de rotor se va roti cu orice schimbare a direcției fluxului - acesta este un plus.

Cele mai răspândite modele pentru construcția de hidrocentrale de casă sunt elicea și roata de apă. Deoarece aceste opțiuni sunt relativ simple de fabricat, necesită calcule minime și sunt implementate la costuri minime, au o eficiență ridicată și sunt ușor de configurat și operat.

Un exemplu de minicentrală hidroelectrică simplă

Dacă utilizați două lame, așezați-le unul față de celălalt. Dacă doriți să adăugați mai multe lame, împărțiți circumferința roții la numărul de lame și instalați-le la intervale egale. Puteți experimenta adâncimea de scufundare a roții cu palete în apă. Este de obicei scufundat între o treime și jumătate.

Opțiunea unei centrale eoliene de călătorie a fost luată în considerare mai devreme.

O sursă independentă de energie electrică într-un conac de la țară este prima necesitate. Piața de produse electrice oferă o gamă largă de generatoare curent electric diverse modele: gaz, invertor, benzină, motorină. Printre acestea, generatoarele electrice de apă ocupă un loc aparte datorită avantajelor și economiilor lor în consumul de combustibil. Generarea de energie electrică din surse naturale este cea mai ecologică și mai ieftină modalitate de a produce o resursă energetică.

Domeniul de aplicare și caracteristicile dispozitivului

Aplicații diverse

Date dispozitive hidraulice poate fi folosit pentru diverse nevoi casnice și economice:

În agricultură;
Orașe de geologi;
În transportul fluvial;
La centrele de recreere;
În industria minieră;
În zonele de țară și suburbane.

Pentru a transforma diferite tipuri de energie în energie electrică. Structura dispozitivului este simplă: motorul, generatorul în sine și carcasa.

Să urmărim videoclipul, domeniul de aplicare al grupurilor electrogene și tipurile acestora:

În funcție de tipul de centrală, generatoarele sunt împărțite în:

Există, de asemenea, pe bază de apă și alimentat cu energie solara. Un generator electric cu apă diferă de un generator diesel sau pe benzină prin faptul că este mai economic de exploatat și complet ecologic. Dacă un râu sau un pârâu curge lângă o casă de țară, suma cheltuită pentru deservirea stației este zero.

Principiul de funcționare

Producția de energie prin rotație element structural a fost folosit de mult timp, amintiți-vă doar morile de apă. Un generator de apă pentru producerea de energie electrică diferă puțin de dispozitivele antice.

Să ne uităm la videoclip, cel mai simplu mecanism lucrări:

Trebuie să conectați furtunul dispozitivului la o sursă de apă (jet, robinet, rezervor de cabină de duș), iar rotirea palelor roții sub presiunea apei va transfera energie către generatorul însuși. La rândul său, generatorul va procesa energia primită într-un curent cu frecvența corespunzătoare (alternant sau direct).

Tipuri de hidrogeneratoare

Produsele industriale diferă în parametrii puterii pe care o produc. Pentru nevoile casnice folosesc sisteme hidraulice de putere redusa (10-100 kW) cu pozitie verticala a axei de rotatie a rotorului, functionand pe baza unor cursuri de apa mici. Pentru nevoi industriale, dispozitivele sunt proiectate cu mișcare de rotație orizontală a axei.

Roata de apa

În scopuri casnice, se utilizează un tip de minicentrală hidroelectrică fără dam, care este împărțit în 4 tipuri:

Roata de apa;
Hidrocentrala Garland;
Daria rotor;
Elice.

O roată de apă este un element rotativ cu lame, care este instalat perpendicular pe mișcarea apei, scufundând jumătate sau puțin mai puțin. Prin presiunea apei asupra lamelor, roata se rotește și energia este convertită.

Designul ghirlandei pentru un generator de apă este un cablu cu rotoare fixe, aruncate de pe un mal pe celălalt al râului. Un capăt al cablului este atașat la generator, iar celălalt este asigurat de un rulment. Rotoarele scufundate în apă încep să se rotească sub presiunea fluxului, determinând rotirea cablului. Ca urmare, se generează energie electrică.

Rotor Daria

Rotorul Darrieus este un element rotativ vertical care este antrenat prin schimbarea presiunii asupra palelor design complex. Curgerea în jurul unei suprafețe complexe este cea care creează o diferență de presiune.

Un generator cu elice de apă seamănă cu o „moară de vânt” echipată cu un rotor, dar instalată sub apă. Latimea lamelor (2 cm) are dimensiunile cerute pentru a crea viteza maxima rotație la sarcină de rezistență minimă. Cu toate acestea, dimensiunea lamelor trebuie selectată în funcție de debitul debitului de apă; performanța acestora poate varia.

În viața de zi cu zi, instalațiile hidraulice de tip elice și roțile au devenit larg răspândite. Avantajul acestor dispozitive este eficienta ridicata cu costuri minime.

Prezentarea produsului

Producătorii produc minicentrale hidroelectrice uz casnic pentru generarea de curent de frecvență constantă și variabilă în versiuni trifazate și monofazate. Pentru a genera energie electrică, este necesară o presiune mică a apei - până la 12 l/sec. De regulă, aceste instalații hidraulice sunt utilizate în locuri cu râuri mici sau în zone cu o cascadă naturală/artificială, precum și un baraj construit.

Mini generator Ct-02 (China)

Putere - 5 kW;
Curent generat - 50 Hz;
Viteza de rotație - 30-3000 rpm;
Curentul este alternativ.

Produsele se pot achizitiona la comanda, indicand parametrii necesari. Prețul de pornire - 30.000 de ruble.

Mini generator pentru acasă xj13 (China)

Putere - 8,5 kW;
Curent generat - 50 Hz;
Viteza de rotație - 145-1920 rpm;
Curentul este alternativ.

Acest model instalare orizontală are avantajele sale, greutate redusă și volume mici. Dispozitivul poate fi instalat cu ușurință complot personal. Preț - de la 16.000 de ruble.

Hidrogenerator LPWG

Hidrogenerator LPWG

Putere - 5 kW;
Curent generat - 50 Hz;
Viteza de rotație - 500 rpm;
Curentul este alternativ.

Acest sistem hidraulic cu alimentare orizontală cu apă va furniza energie electrică fermelor casnice sau Casă de vacanță. Achiziționarea unui generator de curent electric cu apă va costa 49.596 de ruble.

Cum să faci singur o centrală hidroelectrică

Crearea unui generator electric de apă cu propriile mâini este un proces fascinant. Poate fi proiectat pe baza unui generator obișnuit de biciclete. În primul rând, ar trebui să determinați viteza fluxului de apă folosind un cronometru. Dacă viteza este insuficientă, va trebui să creați o diferență de înălțime, de exemplu, prin instalarea unei țevi de scurgere.

Urmărește videoclipul și fă-o singur pas cu pas:

Trebuie să tăiați din tabla de aluminiu mai multe lame de 2-4 cm latime.Lungimea lamelor trebuie sa se potriveasca cu diametrul rotii bicicletei (de la janta la butuc). Lamele sunt apoi instalate între spițe și fixate cu un clește. Roata este scufundată în apă cu o treime. O opțiune foarte bună pentru generarea de energie electrică în campare pentru a ilumina un cort și a încărca telefoanele.

Alegerea unui generator electric

Putere

Pentru a furniza energie în mod continuu persoanelor private casa la tara O putere de 20-30 kW este suficientă.
Pentru a determina cu exactitate puterea necesară, trebuie să adăugați consumul de energie al tuturor aparatelor de uz casnic și să adăugați lămpi de iluminat.
Trebuie avut în vedere faptul că la cantitatea totală de putere trebuie adăugate încă 20 la sută, ținând cont de curenții de pornire.
Dacă lucrați cu aparate electrice scopuri de construcție, puterea necesară ar trebui să fie de trei ori mai mare (până la 100 kW).

Preturi si producatori

Piața mărfurilor este asigurată de diverși furnizori și companii producătoare. Factorul preț se formează în funcție de promovarea mărcii. Recent, producătorii chinezi s-au dovedit bine. Combinația favorabilă dintre calitate și preț merită atenție.

Cea mai comună dintre surse alternative energia sunt generatoare eoliene, dar depind în mare măsură de conditiile meteo. În absența vântului sau a fluxului slab al vântului, acestea sunt ineficiente. Pentru operatie normala Astfel de generatoare sunt potrivite pentru zonele în care viteza medie anuală a vântului nu este mai mică de 5-6 m/s și mai mare.

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 dispozitivului generator eolian nu este diferită de generatorul hidro; principiul este similar cu transformarea energie mecanică rotație în electric.

Diferența este forta motrice vânt sau apă, dispozitivele de acționare vor fi fundamental diferite. În loc de elice, hidrogeneratoarele folosesc roți tip tambur cu lame.

Generator de hidrogen cu propriile lor dacă cresc din locul potrivit nu este dificil de asamblat dacă este disponibil generator eolian, tot ce rămâne este să proiectăm și să asamblați un antrenament hidraulic pentru rotirea acestuia.

În astfel de cazuri, pentru ca generatorul să se rotească cu viteza necesară, este adesea necesar să se folosească cutii 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 utilizate pentru automobile, autobuze sau, cel mai bun dintre toate, generatoarele de tractor cu viteză redusă cu 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 intenționați să utilizați un hidrogenerator pentru a alimenta aparatele electrice de uz casnic proiectate să alimenteze retea industriala 220/50Hz, va trebui să utilizați convertoare de tensiune și curent.

Aceste dispozitive DC. bateriile de 12 sau 24 V sunt transformate în curent alternativ tensiune 220V. 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 un butuc de roată de mașină cu un disc de frână ca bază pe care va fi montată întreaga structură.

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 hidrogenerator cu propriile mâini acasă, ar trebui să înțelegeți că conectarea directă a generatorului la roată simplifică proiectarea, dar astfel de condiții ideale pentru alimentarea cu apă a roții nu sunt întotdeauna disponibile.

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 poti cumpara unul de incredere generator chinezesc, acționare manuală, sau mai degrabă unul de 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 a folosi resursele 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: