Майстер-класи своїми руками

Мікро ГЕС своїми руками - найцікавіші саморобки

Рекламний блок

Для розробки і реалізації проекту саморобної електростанції конструктору-любителю потрібно попередньо проаналізувати особливості об'єкта, який повинен забезпечуватися електроенергією (окрема будівля, садиба, туристична база, кілька будинків тощо), а також дебіт води і можливість отримання перепаду рівня її з допомогою гідротехнічного обладнання.


Для розробки і реалізації проекту саморобної електростанції конструктору-любителю потрібно попередньо проаналізувати особливості об'єкта, який повинен забезпечуватися електроенергією (окрема будівля, садиба, туристична база, кілька будинків тощо), а також дебіт води і можливість отримання перепаду рівня її з допомогою гідротехнічного обладнання.

Якщо з'ясовується, що мікрогес повинна працювати на постійну навантаження, з незмінною (протягом доби) потужністю споживання, витрату води, регулюється обмежувач дебіту. У найпростішому випадку це може бути закріплена між двома направляючими пластина (дошка тощо). В залежності від ситуації вона легко ставиться в положення нижче або вище «норми». І тут немає нагальної потреби у використанні накопичувальних акумуляторів. У разі ж суттєвої різниці у споживанні електроенергії (особливо коли «ножиці» перевищують кіловат-годину) вкрай бажаною стає акумуляторна батарея.Дебіт води і висота, з якої потік спрямовується до турбіни, є головними факторами потужності, що віддається ГЕС в навантаження. Без них і в наших розрахунках, як мовиться, не обійтися.Вимірювання дебіту води проводиться за допомогою секундоміра і поплавця, на фіксованій ділянці річки (каналу тощо). Контрольна довжина цієї ділянки - близько 10 м. Поплавкові деталь вимірювання (легкий м'яч, шматочок пінопласту тощо), встановлена на стремнине, буде переміщатися без наталкивания на перешкоди. А захронометрированная величина, протягом якої поплавок пройде ці 10 м, дозволить легко обчислити швидкість самого потоку.Але яке ж поперечний переріз русла?Відповідні проміри виконують у трьох пунктах. За усередненими даними знаходять поперечний переріз. Знаючи, до того ж і швидкість, розраховують сам дебіт.Створення потрібного перепаду рівнів води (транспортного каналу) вимагає певних гідротехнічних робіт; досить об'ємних, але абсолютно необхідних відповідних конструкцій (див. рис.). Енергетичний ж потенціал гідропотока обчислюють за формулою:

Wn = mgh

,де- Wn - потенційна енергія;- m - маса води, яка обрушується за одну секунду на турбіну (ось де знадобиться знайдений раніше дебіт!);- g - прискорення вільного падіння, що дорівнює 9,8 м/с2; h - висота падіння води (до виходу з турбіни).



Рис.1. Схема розташування і склад мікрогес:1 - річка з дебітом основного потоку (варіант) 1,2 т/з, 2 - обмежувач дебіту (подробиці див. у тексті), 3 - канал транспортний з дебітом 0,4 т/з, 4 - лоток-напрямна на палях (з підручних матеріалів: наприклад, плах відповідних типорозмірів і порід деревини), 5 - технічне приміщення (з брусу та вагонки), 6 - стояк електропередачі (з укріпленими на ньому фарфоровими ізоляторами), 7 - лінія електропередачі (двопровідна повітряна), 8 - гидроэлектроагрегат в роботі (а - спадаючий потік води, б - турбіна в зборі, - кліноременная передача двоступенева, р - вузол проміжного вала, д - електрогенератор, е - плита-основа сталева, ж - палі модринові або дубові), 9 - сток відпрацьованої води.



Рис.2. Гідротурбіна:1 - кільце-вінець (5-мм листова сталь, 2 шт.), 2 - лопатка (5-мм, нержавіюча сталь, 12 шт.), 3 - барабан (1,5-мм, жерсть), 4 - спиця (з 500-мм відрізка 26-мм сталевий рифленою арматури, 8 шт.), 5 - болт М12 (2 шт.), 6 - втулка-маточина (з відрізка труби 100x20 сталевий безшовної), 7 - вал турбіни (Ст. 45), 8 - шарикопідшипник в корпусі (від сільгосптехніки, самоустановлювальні, 2 шт.), 9 - плита опорна (з відрізка швелера № 18, 2 шт.), 10 - болт М20 з гайкою самоконтрящейся (4 шт.), 11 - шуруп великогабаритний з потайною головкою (16 шт.), 12 - паля (з акації, дуба або модрини, 2150 мм, 4 шт.).



Рис.3. Кінематика одного з варіантів саморобної гідростанції з деталюванням основних вузлів (робоче колесо турбіни умовно не показано):1 - вал гідротурбіни (Сталь 45), 2 - маточина маховика-шківа (Ст. 5), 3 - болт М12, 4 - маховик-ведучий шків першої ступені клинопасової передачі (Сталь 20), 5 - болт М10 (4 шт.), 6 - гайка М10 самоконтрящаяся (4 шт), 7 - ремінь кордотканый клиновий (2 шт.), 8 - шків проміжного валу (Сталь 20), 9 - шпонка клинова, 10 - вал проміжний (Сталь 45), 11 - сталева плита, 12 - корпус підшипникового вузла з кришками (Ст 3), 13 - шарикопідшипник 180206 (2 шт.), 14 - болт М8(8шт.), 15 - шайба (8 шт), 16 - гайка М8 (8 шт), 17 - генератор постійного струму (800 Вт, 24 В, 700об/хв), 18 - шуруп великогабаритний з шайбою (6 шт.), 19 - шків генератора (Сталь 20).Потужність, яку можна в ідеалі отримати від турбіни, пропонованої для самостійного виготовлення,- приблизно 10 кВт. Працюючи в реальному мікрогес, варіант якої зображено на малюнку, така турбіна здатна віддати в навантаження (з урахуванням неминучих тут втрат) 800 Вт. Виходячи з цього вибрано і генератор. У нього такі параметри: 800 Вт, 24 В, 700 об/хв.Якщо взяти до уваги той факт, що ввечері і вночі електроенергія йде в основному на освітлення (не споживається тільки протягом 3-4 годин), а вдень використовується для електроживлення 1-2 холодильників, тобто, мабуть, має сенс накопичувати її в акумуляторах, з'єднаних для зарядки і роботи в мережі з напругою 24 Ст. Але потрібно, щоб акумулятори знаходились якомога ближче до розподільного щита. Адже втрати тут ростуть пропорційно протяжності лінії перетину електрокабеля.На щастя, вони не виходять за «норму» в нашій 150-метрової лінії, де використовується кабель, сумарний переріз алюмінієвих жил якого становить 25 мм2.Щоб від енергії води на мікрогес не був втрачений жоден ват, вдаються до того, що турбіна забезпечується лопатями, закріпленими під кутом, сприятливим максимальному використанню кінетики спадаючого потоку. Наступні один за одним лопаті не зможуть бути загальмовані «втомленої», відпрацювала своє водою. І тертя тут зведено до мінімуму. Адже внутрішня поверхня у кожній з сформованих лопатями (лопатками) і барабаном турбіни (своєрідних «чаш») дбайливо відполірована. Гранично знижені і втрати в клинопасової передачі, доводящей число оборотів у генератора до оптимального значення. Всі вали - на шарикопідшипниках. Ремені не прослизають (їх натяг регулюється за місцем кріплення опор).Тепер - про інших конкретностях пропонованої конструкції. Трехсоткилограммовая турбіна (див. рис.) виконана з двох кілець-вінців (листова сталь), дванадцяти лопаток (нержавійка), бляшаного барабана, восьми спиць із сталевої арматури (діаметром 26 мм) і втулки-маточини, закріпленої на робочому валу з допомогою двох болтових з'єднань М12. Вал обертається на двох самовстановлюються (і обов'язково герметичних - для оберігання від води) шарикопідшипниках.Все це розташовується на двох опорах, які здатні витримувати навантаження до тонни. Останні кріпляться на чотирьох, вбитих в грунт на 1,5 метра, палях діаметром 200-250 мм (з акації). На валу турбіни розміщується маховик (діаметр 700 мм, маса близько 80 кг), що одночасно є і ведучим шківом двоступінчасту клинопасову передачу. Швидкість його обертання - 80 об/хв (режим холостого ходу) і 60 об/хв (під навантаженням).Для отримання потрібних генератора 700 об/хв введений проміжний вал зі шківами: веденим (D=150 мм) та ведучим (D=350 мм). З останнього крутний момент передається вже на вал генератора постійного струму. Шків тут, можна вважати, ходової (Z=130). А тому краще взяти його для нашої мікрогес готовим. Наприклад, підібрати відповідний зі списаної сільгосптехніки. Як, втім, і все попереднє. Але можна також виготовити самостійно. За методикою, неодноразово і з достатньою повнотою публікувалася в журналі, а тому - добре знайомої багатьом нашим самодельщикам.Інше в розглянутій конструкції, здається, ясно з самих ілюстрацій.Слід також відзначити, що дана розробка мікрогес (на 24 та 800 Вт) з успіхом була реалізована на території лісництва Кошава для забезпечення електроенергією наметів туристської лісової бази в долині Шаса (600 метрів над рівнем моря).


МК 01 1996
Рекламний блок



Додати коментар
Ім'я:*
Коментар:
Введіть код: *