Vesivoiman historia on peräisin yksinkertaisesta vesipyörästä, jonka esi-isämme joutuivat asentamaan joen kosken. Aluksi sitä käytettiin myllyssä, mikä helpotti myllynkivien työtä. Myöhemmin ihmiset oppivat käyttämään veden voimaa moniin erilaisiin tarpeisiin - paperin valmistukseen, tukkien sahaamiseen, seppäsekoitukseen ja jopa panimoon. Luomisen kruunu oli sähkögeneraattori, joka pystyi yhdistämään turbiiniin. Joten oli vesivoimalaitoksia, joiden periaatetta käytetään nykyään kodin keksinnöissä, myös nykypäivän kotitekoisessa tuotteessa.
Sen kirjoittaja pystyi koota sen kirjaimellisesti vanhasta aluslaatasta modernisoimalla sitä hiukan oikein lähialueella sijaitsevan lähimmän joen resursseilla. Hän väittää elävänsä useita vuosia olematta kytkettynä sähköverkkoihin eikä maksa penniäkään sähköstä. Hydrogeneraattorin teho riittää toimittamaan kaikille talon sähkölaitteille paitsi sähköä myös vetämään työpajan työtä sähkötyökaluilla. Kuinka tämä on mahdollista? Katsotaanpa yhdessä.

Vesivoimageneraattorin toimintaperiaate

Tämä kotikehitys käyttää pesukoneen alkuperäistä koteloa. Moottori asetetaan takaisin generaattoritilaan ja asetetaan takaisin istuimelleen. Pelton-pyörää käytetään käyttöturbiinina, joka kerää vesivirtauksia ja siirtää kineettisen energian generaattoriin. Generaattorin ulostulossa vastaanotettu vaihtuva 3-vaihevirta johdetaan kolmen diodisillan tasasuuntaajan läpi. Tasavirta syötetään paristojen lataamiseen säätimen kautta ja niistä taajuusmuuttajaan 12V / 220V, vastaanottaen taas muuttuvan taajuuden.

Materiaalit, työkalut

materiaalit:

• Vanha invertteri pesukone;
• Pelton-pyörä;
• Pieni markiisin venytys;
• vaneri;
• Pleksilasi tai pleksilasi;
• silikoni;
• Vedeneristys muoville - maalille tai mastiksille;
• Itsekierteittävät ruuvit, mutterit, aluslaatat, pultit ja hiekkapaperi.

työkalu:

• Poraa ydinmyllyssä, porat ja suutin itsekelausruuveja varten;
• Mäntäsaha tai palapeli;
• Käsityökalut: jakoavaimet, pihdit, maaliveitsi ja ase silikonille.

Kokoamme vesivoiman generaattorin

Valmisteleva purku
Ensin sinun on purettava pesukone, jättämällä vain tarvitsemasi osat.

Kone on pystysuora tyyppi, joten poistamme päätykannen etupuolelta ja purkamme elektronisen ohjauspaneelin pesutiloihin.

Poistamme ulkoisen rummun ja purkamme pumpun ja ylimääräiset veden syöttöletkut.

Emme tarvitse pesuun vauhtipyörää, kuten muissa asioissa sisäinen teräsastia pyykkiin.

Ainoa, mitä on jätettävä, on ulkoinen muovirumpu ja moottori akselilla.

Kuten voimme nähdä, vaihtosuuntaajamoottori tuottaa jo sähköä, kun akseli pyörii.

Nyt on tarpeen purkaa moottori, jättäen koteloon vain akseli ja laakerit.

Turbiinin tuotanto

Vanhasta kamerasta leikattu kumitiiviste auttaa tiivistämään akselimme. Teemme reikään keskelle ja työnnä se tiukasti akselin akselille.

Pieni Pelton-pyörä vetää vettä. Tämä keksintö on melkein puolitoista sata vuotta vanha, mutta se ei silti menetä merkityksensä, ja sitä käytetään jopa joissain vesivoimalaitoksissa. Se on kiinnitettävä akseliin, jotta se voi liikkua vapaasti eikä kosketa koteloa.

Merkitsemme sen alle reiän vedenjakelua varten ja poraamme sen kruunumyllyllä.

Teemme palapelin tai edestakaisen sahan avulla tyhjennysreiän suorakulmion muodossa ja suljemme sen ruuveilla vesitiivis telttapala. Sen pitäisi osoittautua näin (kuva).

Seuraavaksi sinun on tehtävä korkki hydraulisen turbiinimme säiliölle. Valmistamme sen kosteudenkestävästä vaneriosasta, sahaamalla ympyrä palapelin kanssa, joka on yhtä suuri kuin rummun sisähalkaisija. Itse pistotulppaan teemme tarkastusreiän yksikön toiminnan ohjaamiseksi. Joka sitten pleksilasi suljetaan.

Pinnoita vanerin pää silikonilla ja työnnä se sisälle. Kiinnitämme sen ruuveilla turbiinikotelon läpi.

Leikattiin pleksilasitiiviste kumitetusta materiaalista ja liimataan se silikonilla vaneriin.

Poraamme neljä reikää ikkunan suorakulmion sivuille ja laitamme sisäpuolelle kiristyspultit. Kiinnitämme pleksilasiin niihin, että se on irrotettavissa odottamattomien rikkoutumisten varalta.

Tiivistämme pistokkeen liitoksen rungon kanssa silikonilla.

Yksikön sähköosan suojaamiseksi kirjoittaja asensi turbiinin reunaan ylimääräisen muovikuoren itsekelausruuveilla. Itse muovikotelo maalattiin maalilla muovin suojaamiseksi halkeilulta.

Oli vuoro koota moottori ja asentaa se laitteeseen. Kiinnitämme staattorin kiinnityspultteihin.

Tasavirtan saamiseksi paristojen lataamiseksi kiinnitämme kolmen diodisillan tanko, jokainen vaiheelle.

Peitämme moottorin roottorin korkilla ja suljemme koteloon jäävien letkujen ylimääräiset tyhjennysreiät.

Asennus ja kytkentä

Vesigeneraattorimme on melkein valmis. Jää vielä kiinnittää se runkokehykseen hitsattuista kulmista ja säätää vedenjakelu palopostien avulla. Generaattorin lähtötehoa voidaan säätää paineen voimalla tai suoraan turbiiniin vettä syöttävän hanan suuttimen aukon halkaisijalla. Suuntainen purkaus varmistaa myös veden paluun vahingoittamatta jokea.

Ensin määritetään toimintaperiaate ja pienten vesivoimalaitosten tyypit. Jokivirta tai putoava vesivirta kiertävät turbiinin siipiä ja hydrauliputkea, joka on kytketty sähkögeneraattoriin - viimeksi mainittuun ja tuottaa sähköä. Nykyaikaisissa pienikokoisissa vesivoimalaitoksissa on automaattinen ohjaus ja mahdollisuus siirtyä heti manuaaliseen tilaan hätätilanteissa. Nykyaikaisten vesivoimalaitosten suunnittelulla voidaan minimoida rakennustyöt laitteiden asennuksen aikana.

Mini-vesivoimalaitosten tyypit

Pienvoimalaitoksissa on generaattorilaitteita, joiden teho on 1 - 3000 kW. Periaatteessa TPP koostuu:

1. turbiinit (vedenottolaite);
2. tuottava yksikkö;
3. ohjausjärjestelmät.

Tuotantoon käytettävien vesivarojen tyypin mukaan pienvesivoimalaitokset ovat:

• Uoman. Tällaiset asemat on rakennettu pienille tasaisille joille, joissa on säiliöitä.
• Vuori. Kiinteät asemat, jotka käyttävät nopeiden vuoristovirtojen energiaa.
• Teollinen. Asemat, joissa käytetään veden virtauseroja teollisuusyrityksissä.
• Mobile. Asemat, joissa käytetään vahvistettuja letkuja veden virtaamiseen.

Padotyypeille on ominaista korkea teho, mutta padon rakentaminen on kallista, eikä ilman lupaa tässä tapauksessa voida tehdä. Yhteydenpito maamme virkamiehiin ei vain vaikeuta elämääsi, vaan kyseenalaistaa parhaiden aikomustenne toteutumisen, joten hylkäämme tämän sitoumuksen heti.

Kuinka minivesivoimala toimii?

HPP-toiminnan perusskeemi voidaan valita useista vaihtoehdoista:

• Garlandin vesivoimalaitos. Johto, johon roottorit oli kiinnitetty, kaadettiin joen rannalta toiseen veden alla. Virta kiertää roottoria ja vastaavasti itse kaapelia. Kaapelin toinen pää laakerissa, toinen kytkettynä generaattoriin.
• Potkuri. Vedenalainen muotoilu muistuttaa tuulimyllyä, jolla on kapeat terät ja pystysuora roottori. Vain 20 mm leveä terä suurilla pyörimisnopeuksilla tarjoaa minimaalisen vastuskyvyn. Tämän leveyden terä valitaan virtausnopeudella 0,8–2,0 m sekunnissa.
• Vesipyörä. Pyörä, jossa on terät, osittain upotettu virtaan ja sijoitettu suorassa kulmassa veden pintaan nähden. Vesivirta puristuu teriin kääntäen pyörää.
• Roottori Daria. Pystyroottori monimutkaisilla teräpinnoilla. Terien ympärillä virtaava neste luo erilaisen paineen, josta johtuen pyöriminen tapahtuu.

Kuvassa on vesivoimala, joka perustuu vesipyörään

Kuinka arvioida pienvesivoimalaitosten potentiaalista kapasiteettia

Ennen kuin rakennat minivetyasemaa, tee itse-itse määritä teho, johon voit luottaa. Veden virtausnopeuden ja akselilta poistettavan tehon välillä on viitesuhde (kW) ruuvin halkaisijan ollessa 1 m.

Virtausnopeus määritetään mittaamalla aika, jonka aikana veteen heitetty siru kulkee tietyn matkan. Tehtyä yksinkertaiset laskelmat saadaan virtausnopeus metreinä sekunnissa. Jos tässä tapauksessa nopeus on alle 1 m / s, vesivoimalan rakentaminen ei ole taloudellisesti mahdollista.

Virtausnopeudella 2,5 m / s teho on 0,86 kW, nopeudella 3 m / s - 1,24 kW, nopeudella 4 m / s - 2,2 kW. Suhdetta kuvataan riippuvuudella: vesivoimalan teho on verrannollinen veden virtausnopeuden kuutioon. Jos virtausnopeus ehdotetun rakennuskohdan alueella on pieni, voit yrittää lisätä sitä käyttämällä korkeuserottelulaitetta tai asentamalla säiliön poistoaukkoon poistoputken, jonka halkaisija on muuttuva. Mitä pienempi poistoputken halkaisija, sitä suurempi on virtausnopeus.

Kuinka tehdä minivesivoimalaitos kotona

Pienen kotitekoisen vesivoimalan toimintaperiaate voidaan ymmärtää ajovalolla varustetun polkupyörän ja dynamon (generaattorin) avulla.

1. Kattoraudasta valmistamme kolme terää, joiden pituus on yhtä suuri kuin polkupyörän pyörän säde (etäisyys keskimmäisestä navasta pyörän vanteeseen) ja leveys 3-4 cm.
2. Asennamme terät pyörän pinnojen väliin taivuttamalla terän reunan kiinnittämiseksi pinnoille. Terien tulee kohdistua tasaisesti samoihin kulmiin niiden välillä.
3. Upota pyörä terien kanssa nopeaan joen syvyyteen, joka on kolmasosa - puolet pyörän halkaisijasta. Tuotettu sähkö riittää esimerkiksi teltan valaistamiseen.

Piirustus yhdestä vaihtoehdosta pienvesivoimalan rakentamiseksi

Esimerkki on pieni vesivoimalaitos tilalle, jonka kapasiteetti on 3–5 kW käytettävissä olevista materiaaleista:

1. Roottori voidaan tehdä vanhasta metallisesta kaapelirummusta, jonka halkaisija on 2,2 m. Käytettäessä hiomakoneella ja hitsaamalla säteen 45 asteen kulmassa, on hitsattava 18 terää. Roottori pyörii laakereissa. Tuki - metalliputki tai nurkka.
2. Roottoriin on asennettava ketjuvaihde, jonka välityssuhde (välityssuhde) on 4. Seuraavaksi kierto välitetään nivelakselin VAZ 2101 kautta. Kardaanin käyttö vähentää tärinää, ja vetolaitteen ja generaattorin kohdistus akselia käytettäessä on kriittinen.
3. Tarvitset lisävarusteen (kerroin - 40) ja kolmivaihegeneraattorin. Generaattorin pyörimisnopeus on noin 3000 rpm. Kahden vaihdelaatikon kokonaisvähennyssuhde on 40 x 4 \u003d 160. Generaattori on peitettävä kotelolla suojaamaan sitä kosteudelta ja turvallisuudelta. Vesipyörän lasketun kierroksen tulisi olla noin 20 kierrosta minuutissa.
4. Induktiomoottori voidaan sovittaa generaattoriin, ja ohjausyksikkö voidaan ottaa mistä tahansa pienestä koneesta. Tarvitset VVG NG 2x4 -kaapelin pituuden roottorista maatilarakennuksiin.

tulokset

Valmistuskustannukset ovat noin 10-15 tuhatta ruplaa. Päämeno on hitsaajan ja työntekijän palkka, joka auttaa rakentamaan ja kokoamaan rakennetta.

Tällaisten laitteiden tärkeimmät edut ovat alhaiset sähkön kustannukset, ympäristöturvallisuus, energialähteen ehtymättömyys ja suunnittelun yksinkertaisuus.

Vaihtoehto numero 1

Kotitekoinen Cable Garland-mini-vesivoimalaitos on erinomainen ratkaisu edullisen ja edullisen sähkön hankkimiseen, jos asuinpaikallasi on pieni joki.

Minihydroelektrisen kaapelin seppelesuunnittelu perustuu kaapelin kiertoon joenvuoressa.

Yksittäiset käsityöläiset toteuttivat kauan sitten itsenäisen yksinkertaisen vesivoimalan ensimmäiset mallit puoli vuosisataa sitten. Jopa 50-luvun "Radio" -lehdessä painettiin tietoa garlandin vesivoimalasta, valmistettu tölkeihin ja autossa olevalla generaattorilla!

Kuvio 1. Ulkonäkö käsin tehtyjen mini-vesivoimalaitosten köysiseinällä.

Kuinka tehdä köyden seppeleen vesivoimalaitos omilla käsillä?

Alla olevassa kuvassa on kaavio yksinkertaisesta kaapeli-daisy-ketjun mini-vesivoimalasta, jossa on turbiini-kaapelin hydraulinen käyttölaite, joka pyörii joen virtauksesta.

Kuva 2 Garlandin mini-vesivoimalan kaavio ja toimintaperiaate

1. Laakeri, 2. Tuki, 3. Metallikaapeli, 4. Vesipyörä (turbiini),

5. Sähkögeneraattori, 6. Joen yläjuoksun taso, 7. Joen pohja.

Vesipyörinä (roottorina) miniatyylisessä vesivoimakaapelissa voit käyttää useita lasten lelun tavoin useita puoli metrin läpimittaisista ohutmetallilevyistä valmistettuja ”juoksupyöriä” - potkuria, joka on valmistettu neliömäisestä paperiarkista. On suositeltavaa käyttää tavanomaista teräskaapelia, jonka halkaisija on 10 ... 15 mm.
Arvioidut laskelmat osoittavat, että sellaisesta kaapelivesivoimalasta on mahdollista saada yhdestä vesipyörästä 1,5 ... 2,0 kW: iin, joen virtauksella noin 2,5 metriä / s!

Jos tuet 2 laakereilla 1 ja sähkögeneraattori 5 on asennettu joen pohjalle ja laakerit generaattorilla on nostettu joen tason yläpuolelle ja koko rakenne on sijoitettu virtausakselia pitkin, tulos on käytännössä sama. Tätä järjestelmää käytetään tarkoituksenmukaisesti hyvin "kapeille joille", mutta syvyys on yli 0,5 metriä. Lämpöenergiaa voidaan saada sellaisessa vesivoimalaitoksessa kytkemällä sähkölämmittimet sähkögeneraattoriin.

Vesivoimalaitosten sepeän roottorit sijaitsevat yleensä virran ytimessä (0,2 syvyyttä pinnasta kesällä ja 0,5 syvyyttä jääpinnasta talvella). Jokin syvyys vesivoimalan asennuspaikassa ei ylitä 1,5 m. Jos joen syvyys on yli 1,5 m, on täysin mahdollista käyttää roottoria, jotka sijaitsevat kahdessa rivissä.

Mökkien ja jopa maatilojen ulkonäkö jätealueella kaukana sähköverkosta, nousevat polttoaineen ja sähkön hintojen nousussa, ovat herättäneet vanhoja ideoita itsenäisestä sähkönjakelusta, jossa aurinko, tuuli ja vesi käyttävät luonnollista energiaa laajalti. Sisältää lisääntyneen kiinnostuksen mini- ja mikrovesivoimalaitoksista.

Kaksi niistä, jotka voidaan hyväksyä vesivoimalaitoksen rakentamiseen yksinään: omilla käsillään toimiva mikrovesivoimalaitos ja kelluva, pellitön mini-vesivoimalaitos. Seuraavaksi puolestaan \u200b\u200bovat mallit, joiden prototyyppi oli V. Blinovin vapaavirtainen (1964-malli) garlandin vesivoimalaitos.

Dudyshev V.D.

Vaihtoehto 2

Vesivoimalaitokset, joista keskustellaan, ovat vapaasti virtaavia, ja niin kutsuttujen Savonius-roottorien melko omaperäinen turbiini on koottu yhteiseen (ehkä joustavaan, komposiittiseen) työakseliin. Niiden asennukseen ei tarvita padot ja muut suurimuotoiset hydrauliset rakenteet. He pystyvät työskentelemään täysin omistautuneena jopa matalassa vedessä, mikä yhdessä suunnittelun yksinkertaisuuden, kompaktiuden ja luotettavuuden kanssa tekee näistä vesivoimalaitoksista erittäin lupaavia viljelijöille ja puutarhurit, joiden tontit sijaitsevat pienten vesistöjen lähellä (joet, purot ja urat).

Toisin kuin padon vapaan virtauksen vesivoimalat, kuten tiedät, ne käyttävät vain virtaavan veden kineettistä energiaa. Voiman määrittämiseksi tässä on kaava:

N \u003d 0,5 * p * V3 * F * n (1),

N - käyttöakselin teho (W),
- p on veden tiheys (1000 ct / m3),
- V on joen nopeus (m / s),
- F - hydraulikoneen aktiivisen (upotetun) osan leikkauspinta-ala (m2),
- n - energian muuntohyötysuhde.

Kuten kaavasta 1 voidaan nähdä, joen nopeudella 1 m / s neliömetriä kohti hydraulisen koneen aktiivisen osan poikkileikkausta, ihannetapauksessa (kun n \u003d 1) teho on vain 500 wattia. Tämä arvo on selvästi pieni teollisessa käytössä, mutta melko riittävä viljelijän tai kesäasukkaan tytäryritykselle. Lisäksi sitä voidaan lisätä useiden "vesivoimantuottajamaiden" rinnakkaisella toiminnalla.

Ja vielä yksi hienous. Joen nopeus sen eri osissa on erilainen. Siksi ennen pienvesivoimalaitosten rakentamisen aloittamista on määritettävä jokisi energiapotentiaali yksinkertaisella menetelmällä. Muistutamme vain, että mittauskelluksen kulkema etäisyys jaettuna ajanjaksolla, jonka se kulkee, vastaa tämän osan keskimääräistä virtausnopeutta. On myös huomattava: tämä parametri muuttuu vuodenajasta riippuen.

Siksi rakenteen laskenta tulisi suorittaa keskimääräisen (mini-vesivoimalaitosten suunnitellun käyttöjakson) joen virtausnopeuden perusteella.

Kuva 1 Savonius-roottorit kotitekoisiin sepeltiini-mini-hydro:

a, b - terät; 1 - poikittainen, 2 - pää.

Seuraavaksi sinun on määritettävä hydraulikoneen aktiivisen osan koko ja tyyppi. Koska koko mini-vesivoimalan tulisi olla mahdollisimman yksinkertainen ja helppo valmistaa, päätyrakenteen Savonius-roottori on sopivin muuntaja. Kun työskentelet täysin upottamalla veteen, F: n arvo voidaan ottaa yhtä suureksi roottorin D halkaisijan tuloksena sen pituudella L, ja n \u003d 0,5. Kiertotaajuus f hyväksyttävällä tarkkuudella käytännössä määritetään kaavalla:

f \u003d 48 V / 3,14D (rpm) (2).

Jotta vesivoimalaitoksesta tulisi kompakti, laskennan aikana asetettu teho tulisi korreloida todellisen kuorman kanssa, jonka tehon pitäisi tuottaa mini-vesivoimalaitos (koska toisin kuin tuuliturbiini, sähköä syötetään jatkuvasti kuluttajan verkkoon). Tämä sähkö menee yleensä valaistukseen, televisioon, radioon, jääkaappiin. Lisäksi vain jälkimmäinen sisältyy työhön koko päivän ajan. Loput sähkölaitteet toimivat pääosin illalla. Tämän perusteella on suositeltavaa keskittyä yhden "hydroelektrisen sepelän" maksimitehoon, joka on noin 250-300 W, peittämällä huippukuormituksen mini-vesivoimalaitoksen lataamalla ladattavalla akulla.

Vääntömomentin siirto vesivoimalaitoksen työakselista sähkögeneraattorin hihnapyörään tapahtuu yleensä välivaihteella. Tämä elementti voidaan kuitenkin tarkkaan ottaen sulkea pois, jos mikrohydroelektrostauksen suunnittelussa käytetyn generaattorin toimintakierrosnopeus on alle 750 rpm. Suora viestintä on kuitenkin usein kiellettävä. Tosiasiassa suurimmalle osalle kotimaisen tuotannon tuottajia työskentelykierrosnopeus sähkön "toimituksen" alussa on välillä 1500-3000 rpm. Joten tarvitsemme vesivoimalaitoksen akselien ja sähkögeneraattorin ylimääräistä koordinointia.

No, nyt kun alustava teoreettinen osa on jäljessä, pohdimme erityisiä rakenteita, jokaisella niistä on omat etunsa.

Esimerkiksi, on puolijaksoinen vapaan virtauksen minihydroelektroniikka, jossa on horisontaalinen järjestely, joka koostuu kahdesta koaksiaalisuunnasta, joka on kiertynyt 90 ° toisiinsa nähden (itsekäynnistyksen helpottamiseksi) ja jäykästi kytketyihin poikittaisiin Savonius-roottoriin. Lisäksi tämän kotitekoisen vesivoimalaitoksen päätiedot ja komponentit - puusta edullisimpana ja "tottelevaisena" rakennusmateriaalina.

Ehdotettu mini-vesivoimalaitos on vedenalainen. Toisin sanoen sen tukikehys sijaitsee pohjassa olevan vesistöjen poikki ja sitä vahvistetaan jatkojohdoilla tai napoilla (jos esimerkiksi on siltoja, venelaituri jne.). Tämä tehdään, jotta vältetään rakenteen juuttuminen itse vesistöihin.

Kuva 2 Upotettava minihydroelektroniikka, jossa on poikittainen roottori vaaka-asennuksella:

1 - pohjavarsi (palkki 150x100, 2 kpl.), 2 - alempi poikkipalkki (lauta 150x45, 2 kpl.), 3 - keskimmäinen poikkipalkki (puu 150x120, 2 kpl.), 4 - nouseva (pyöreä puu, halkaisija 100, 4 kpl.) .), 5 ylävartaloa (lauta 150x45, 2 kpl.), 6 - ylempi poikkipalkki (lauta 100x40, 4 kpl.), 7 - väliakseli (ruostumaton teräs, tanko halkaisijaltaan 30), 8 - hihnapyörä, 9 - pysyvä generaattori virta, 10 - "nokka" posliinirullalla ja kaksijohtimella eristetyllä johdolla, 11 - pohjalevy (200x40 levy), 12 - johtava hihnapyörä, 13 - puinen laakerikokoonpano (2 kpl), 14 - vesivoimarangan roottori (D600, L1000 , 2 kpl.), 15 taajuusmuuttajaa (alaspäin - um levyt 20-40 mm, 3 yksikköä); metallikiinnikkeitä (mukaan lukien jatkeet, äärimmäisten levyjen navat) ei ole tavanomaisesti esitetty.

Tietenkin joen syvyyden minivetyvoimalan asennuspaikalla tulisi olla pienempi kuin tukikehyksen korkeus. Muutoin on erittäin vaikeaa (tai jopa mahdotonta) välttää veden joutumista sähkögeneraattoriin. No, jos paikan, johon on suunniteltu sijoittamaan mini-vesivoimalaitos, on syvyys yli 1,5 m tai jos täyden virtauksen ja virtausnopeudet vaihtelevat suuresti vuoden aikana (mikä muuten on melko tyypillinen lumihuokoisille virroille), suositellaan varustamaan tämä malli kelluvilla . Tämän ansiosta sen siirtäminen on helppoa myös joelle asennettuna.

Mini-vesivoimalan tukikehys on suorakaiteen muotoinen runko, joka on valmistettu puusta, laudoista ja pienistä tukista, kiinnitetty nauloilla ja vaijerilla (kaapelit). Rakenteen metalliosien (naulat, pultit, puristimet, kulmat jne.) Tulisi mahdollisuuksien mukaan olla ruostumattomasta teräksestä tai muista korroosionkestävistä seoksista.

No, koska tällaisen minivetyvoimalan käyttö on usein mahdollista vain Venäjällä kausiluontoisissa olosuhteissa (useimpien jokien jäätymisen vuoksi), koko rakennuskauden päätyttyä, koko maalle vedetty rakenne on tarkastettava tarkasti. Ajoissa mäntyneet puuelementit korvataan, metalliosat ruostetaan varotoimenpiteistä huolimatta.

Yksi mini-vesivoimalaitoksemme pääsolmuista on "vesivoimapeite", jossa on kaksi jäykästi kiinnitettyä (ja jotka muodostavat yhden yksikön työakselilla) roottoria. Niiden kiekot on valmistettu helposti levyistä, joiden paksuus on 20-30 mm. Tätä varten rakenna heistä kilpi kompassilla ja rakenna ympyrä, jonka halkaisija on 600 mm. Sen jälkeen jokainen lauta leikataan siitä saadun käyrän mukaan. Kun olet lyönyt aihiot kahdelle sälelle (tarvittavan jäykkyyden aikaansaamiseksi), toista kaikki kolme kertaa - vaadittavien kiekkojen lukumäärän mukaan.

Terien suhteen on suositeltavaa valmistaa ne kattoraudasta. Ja se on parempi - lieriömäisistä ruostumattomasta teräksestä valmistetuista säiliöistä (tynnyreistä), jotka ovat kooltaan sopivia ja puoliksi leikattuja (akselia pitkin), joissa maatalouslannoitteita ja muita aggressiivisia materiaaleja yleensä varastoidaan ja kuljetetaan. Ääritapauksissa terät voivat olla puisia. Mutta heidän paino (etenkin pitkän vedessä olon jälkeen) kasvaa merkittävästi. Ja tämä tulisi muistaa luotaessa mini-vesivoimalaitoksia kelluville.

"Vesivoimavanteen" päihin on kiinnitetty piikkituet. Itse asiassa nämä ovat lyhyitä sylintereitä, joissa on leveä laippa ja päätyura avaimille. Laippa kiinnitetään vastaavaan roottorikiekkoon neljällä pultilla.

Kitkan vähentämiseksi laakerit sijaitsevat keskimmäisissä poikkipalkoissa. Ja koska perinteiset kuula- tai rullalaakerit eivät sovellu vedessä työskentelemiseen, ne käyttävät ... kotitekoisia puisia. Kummankin muotoilu koostuu kahdesta puristimesta ja levystä-insertistä, joissa on reikä nastatuen läpi. Lisäksi keskimmäiset laakeripesät on järjestetty siten, että täällä olevat puukuidut kulkevat akselin suuntaisesti. Lisäksi toteutetaan erityistoimenpiteitä sen varmistamiseksi, että sisustuselementit ovat tiukasti kiinni sivuttaissiirtymiä vastaan. Tee tämä kiristämällä pultit.

Kuva 3 Liukulaakerirakenne:

1 - puristuskiinnike (St3, nauha 50x8, 4 kpl.), 2 - keskimmäinen rungon poikkipalkki, 3 - puristuslisäke (lehtipuusta, 2 kpl.), 4 irrotettava vuoraus (lehtipuusta, 2 kpl). 5 - M10-pultti mutterilla ja Grover-aluslevy (4 sarjaa), 6 - M8-tappi kahdella mutterilla ja aluslevyllä (2 kpl).

Sähkön generaattorina pidetyssä mikrohydrovoimalassa käytetään mitä tahansa autoista. Ne antavat 12–14 V tasavirtaa ja ovat helposti kytkettävissä sekä ladattavaan akkuun että sähkölaitteisiin. Näiden koneiden teho on noin 300 wattia.

Kannettavan minivetyvoimalan suunnittelu, jossa on "seppele" ja generaattori pystysuorassa järjestelyssä, on melko hyväksyttävä itsenäiseen valmistukseen. Tällainen vesivoimalaitos on kehitystyön tekijän mukaan vähiten materiaalinvalmis. Asennuksen tukirakenne, joka vahvistaa sen aseman joen kanavassa, on teräs ontto ydin (esimerkiksi putkiosista). Sen pituus valitaan vesistöjen pohjan luonteen ja virran nopeuden perusteella. Lisäksi sellainen, että tankoon terävä pää, ajettuna pohjaan, takaisi minivetyvoimalan vakauden ja jatkuvuuden. Venytysmerkkien lisäkäyttö on myös mahdollista.

Kun on määritetty roottorin aktiivinen pinta kaavalla (1) ja mitattu joen syvyys minihydroelektrostauksen asennuspaikalla, on helppo laskea tässä käytettyjen Savonius-roottorien halkaisija. Suunnittelun yksinkertaistamiseksi ja itsestään käynnistymisen vuoksi on suositeltavaa tehdä kahdesta roottorista kytketty ”vesivoimapeite”, joka on kytketty siten, että ensimmäisen terät ovat 90 asteen kulmassa toisesta (kiertoakselia pitkin). Lisäksi toiminnan tehokkuuden lisäämiseksi tulevan virtauksen puolella oleva malli on varustettu suojalla, joka toimii ohjauslaitteen roolina. No, työakseli on asennettu ylä- ja alalaakereiden liukulaakereihin. Periaatteessa, lyhyellä mini-vesivoimalan käyttöajalla (esimerkiksi retkeilymatkalla), voidaan käyttää myös suurhalkaisijaisia \u200b\u200bkuulalaakereita. Jos vedessä on hiekkaa tai lietettä jokaisen käytön jälkeen, nämä solmut on pestävä puhtaassa vedessä.

Kuva 4 mini-vesivoimalaitosta, joiden päätyroottorit on sijoitettu pystysuoraan:

1 - tukitanko, 2 - alempi laakerikokoonpano, 3 - “vesivoiman sepelti” -levy (3 kpl), 4 - roottori (D600, 2 kpl.), 5 - ylempi laakeriyksikkö, 6 - työakseli, 7 - voimansiirto, 8 - sähkögeneraattori, 9 - "portaikko" posliinitelalla ja kaksijohtimella eristetyllä johtimella, 10 - generaattorin kiinnityspidike, 11 - siirrettävä suojakisko; a, b - terät: Tukitangon yläpäässä olevia venytysmerkkejä ei tavanomaisesti näytetä.

Tukien kiinnitys tankoon on pultattu ja hitsattu, riippuen "vesivoimavanteen" painosta ja sen purkamisen osista tarpeesta. Hydraulikoneen käyttöakselin yläpää on samanaikaisesti kertoimen sisäänakseli, jossa voidaan käyttää laatuvyöhykettä (yksinkertaisinta ja teknisesti edistyneintä).

Sähkögeneraattori otetaan jälleen autoon. Se on helppo kiinnittää tukitankoon puristimella. Ja johdoilla, jotka tulevat itse generaattorista, on oltava luotettava vedeneristys. Kuvissa välituotannon tarkkaa geometrista osuutta ei esitetä ehdollisesti, koska ne riippuvat omistamasi generaattorin parametreista. No, voimansiirtohihnat voidaan valmistaa vanhasta autokamerasta leikkaamalla se 20 mm leveiksi nauhoiksi ja kiertämällä sitten kimppuiksi.

Pienten kylien virrankäyttöön soveltuu V. Blinovin suunnittelema sepelti-mini-vesivoimalaitos, joka edustaa muuta kuin 300–400 mm: n tynnyrimuotoisten Savonius-roottorien ketjua, joka on asennettu joen yli venytetylle joustavalle kaapelille. Kaapelin toinen pää on kiinnitetty saranatukeen ja toinen yksinkertaisimman kertoimen kautta generaattorin akselille. Virtausnopeudella 1,5 - 2,0 m / s roottoriketju on jopa 90 rpm. Ja "vesivoimavanteen" elementtien pieni koko antaa sinun käyttää tätä mikrovesivoimalaa joilla, joiden syvyys on alle yksi metri.

On sanottava, että vuoteen 1964 asti V. Blinov onnistui luomaan useita omien suunnitelmiensa mukaisia \u200b\u200bkannettavia ja paikallaan olevia mini-vesivoimalaitoksia, joista suurin oli Porozhkin (Tverin alue) kylän lähellä rakennettu vesivoimalaitos. Pari seppeleitä toi tänne pyörimään kaksi vakioautogeneraattoria, joiden kokonaisteho on 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin

Vaihtoehto 3

Kotitekoinen vesivoimala (HPS) pienelle joelle ilman patoa.

Tiedetään, että sähköä tuottaa generaattori, jonka akseli pyörittää moottoria. HPP-moottori on suunniteltu yksinkertaisesti: tukkikehykseen kiinnitetään telineet, joissa on kaksi kampiakselia A ja B (katso kuva 3).

Jokaisella akselilla on kolme mutkaa, joiden väliset kulmat ovat yhtä suuret kuin 120 °. Kampiakselit on kytketty sauvoilla, joihin terät on kiinnitetty. Kuvassa 1 näet, että tällä hetkellä kaikki tangon B terät ovat alaosassa, ne upotetaan veteen ja liikkuvat taaksepäin (oikealle) sen paineen alaisena. Terät liikuttavat tankoa, ja tanko puolestaan \u200b\u200bpyörii kampiakselit. Heti kun tämän tangon yhdistämät polvet alkavat nousta ylöspäin, tangon G. terät upotetaan veteen ja nyt ne tulevat toimimaan. Sitten sauvan D. terät alkavat toimia, ja siihen mennessä ensimmäisen tangon B terät kulkevat veden pinnan yli ja putoavat jälleen veteen. Näin Login-voimalaitoksen moottori toimii.

Jos asetat hihnapyörän yhden kampiakselin päähän ja kytket sen hihnapyörällä tasavirtageneraattorin hihnapyörään, generaattori alkaa tuottaa sähköä. Ja jos kiinnität kiertotangon vetopyörään ja kytket pumpun, moottori pumppaa vettä kouluun, puutarhaan.

Moottorin teho ei riipu pelkästään veden virtauksen nopeudesta, vaan myös siipien lukumäärästä ja pinta-alasta, toisin sanoen itse moottorin geometrisista mitoista. Ja se voi olla minkä kokoinen tahansa, vastaavasti lisäämällä tai pienentämällä sen osien kokoa.

Kuva 1 Ilman patoa olevan minivesivoimalan osien päämitat.

Annamme piirrokset moottorista, joka pyörittää generaattoria autosta veden virtausnopeudella 0,8-1 metriä sekunnissa. Generaattorin tuottama jännite on 12 V, ja teho on jopa 150 W.

Kuva 2 Itse valmistetun vesivoimalan pääkomponentit ilman patoa.

Valitse generaattori ennen vesivoimalan rakentamista, työpajassa tai myymälässä, jossa myydään autojen varaosia. Valmistele materiaalit: levyt, halkaisijaltaan tukit, teräslanka, kiinnikkeet. Valitse paikka, jossa voimalaitos sijaitsee. On suositeltavaa, että tämä on suora joki. Tässä on tarpeen määrittää virtausnopeus. Se tehdään näin. Piirrä valitulle alueelle, jonka pituus on 15-20 metriä, kaksi poikkileikkausta. Sen jälkeen määritetään veden nopeus pienellä kellukkeella, kuten siruilla. Kellukkeen tulisi heittää veteen hiukan ylempää tavoitetta korkeammalle ja sen jälkeen laske kelluksen aika ylemmästä kohdasta alempiin käyttämällä sekuntikelloa. On tarpeen tehdä 10–15 tällaista mittausta heittämällä kellua kauemmas, nyt lähempänä rantaa, ja mittaustulosten perusteella laskemaan joen keskimääräinen nopeus. Jatka rakentamista, jos se on 0,8-1 m / s: n rajoissa.

Kuvio 3. Mini-vesivoimalan kampiakselit ilman patoa.

Kuinka tehdä monimutkaisimpia osia pienvesivoimalasta ilman patoa. Kampiakselin minihydro ilman patoa.

Se voi olla valmistettu kiinteästä terästangosta, jonka halkaisija on 16-20 mm. Mutta se on helpompaa tehdä siitä esivalmistettuja (kuva 3). Leikkaa ensin palkista osat 1, 2, 3 ja 4. Tee polvien posket 5 mm paksuisesta teräsnauhasta. Sahaa tankojen päissä olevat neliöt ja poskissa neliöreiät. Osien liittämisen jälkeen ruudut niittataan. Asenna ensin kampiakselin osat “a” ja “b” (katso kuva 3). Sitten sinun täytyy merkitä ja leikata ruudut tankojen 2 ja 3 vapaissa päissä siten, että keskipolvi (kokoonpanon jälkeen) on 120 ° kulmassa äärimmäisyyteen nähden.

Tangot, joissa on mini-vesivoimalan terät ilman padoa.

Mini vesivoimansiirtolaite ilman patoa.

Kampiakseli ja siten vetopyörä pyörii noin yhdellä kierroksella kahdessa sekunnissa. Generaattori voi tuottaa sähkövirtaa nopeudella 1000-1500 rpm. Jotta tällainen nopeus saadaan generaattoriin, tarvitset voimansiirtoa halkaisijaltaan erilaisista hihnapyöristä (katso kuva).

Uratut hihnapyörät ovat 5 mm vaneria. Jokaista hihnapyörää varten tulisi leikata viisi kierrosta. Ne naulataan tai vedetään ruuveilla yhteen. Vetopyörän, joka on kiinteästi kiinnitetty kampiakselin päähän, tulee olla halkaisijaltaan vähintään 700 mm. Kaksi välikappaletta on naulattu toisiinsa ja asetettu vapaasti akselille. Niiden tulisi helposti pyöriä tällä akselilla. Jos käyttöhihnapyörän pyörimisnopeus on 30 rpm, pienen välipyörän halkaisijaksi voidaan ottaa yhtä suuri kuin 140 mm ja suuren - 600 mm. Sitten generaattorin hihnapyörä (halkaisija 60 mm) pyörii nopeudella 1500 rpm. Muilla käyttöhihnapyörien nopeuksilla välipyörien halkaisijat ovat erilaiset. Työnopettaja auttaa sinua laskemaan heidän koonsa.

Vetohihnat mini-hydro ilman patoa.

Voimansiirtopyörät on kytketty käyttöhihnoilla. Pidä vyöt aina kireinä tekemällä ne kuminauhasta. Leikkaa vanha autokamera pitkiksi nauhoiksi. Kierrä jokainen teippi kiertosuuntaan ja liimaa päät kumiliimalla ja neulo tiukasti langalla.

Mini-hydro-säätö ilman patoa.

Tarkista mekanismin kokoamisen jälkeen, että tangot pyörivät vapaasti. Kääntämällä vetopyörää käsin, huomaa mikä sauva estää kampiakselien pyörimistä. Poista sen jälkeen tanko ja suurenna yhtä polven kaulan reikistä niin, että se tulee hieman pitkänomaiseksi.

V. Kivonosov, V. Slashchilina

Vaihtoehto numero 4

Useimmissa joissa voit rakentaa pieniä, edullisia, pellitöntä vesivoimalaitosta (HPP). Tällaisten voimalaitosten kapasiteetti on pieni, mutta riittävä talon ja jopa pienen kylän sähköistämiseen.

Joille, joiden virtausnopeus on vähintään 0,8 metriä sekunnissa, voidaan asentaa uudentyyppinen pellitön hydraulimoottori. Tämän moottorin toimintaperiaate ilmenee liitteenä olevista piirustuksista ja kaavioista.

Veden paineen alaisena terät liikuttavat tankoja, joiden liikkeen vuoksi kampi pyörii. Hihnapyörä istuu akselillaan.

Hihnapyörän kierto välitetään generaattorille. Moottorin teho riippuu veden nopeudesta.

Paikoissa, joissa virtausnopeus on pieni, joenpohja on kavennettava. Hydraulimoottorin, esimerkiksi 3,5 kilovatin, suunnittelu on niin yksinkertainen, että se voidaan tehdä missä tahansa koulumukissa tai työpajassa.

M. Kirjaudu sisään

Vesivoimalaitokset käyttävät veden voimaa sähköenergian tuottamiseen. Itse valmistetut asemat ratkaisevat keskitettyjen sähköverkkojen etäisyyden ongelman tai auttavat säästämään sähköä.

Vesivoimalaitosten edut ja haitat

Vesivoimalaitoksilla on seuraavat edut muun tyyppisiin vaihtoehtoisiin energialähteisiin nähden:

• Älä ole riippuvainen säästä ja vuorokaudenajasta (toisin). Tämän avulla voit tuottaa enemmän energiaa ennustettavalla nopeudella.
• Lähteen (joen tai puron) tehoa voidaan säätää. Tämän tekemiseksi riittää kaventaa joen pohjaa padolla tai saadaan aikaan ero veden korkeudessa.
• Vesivoimalaitokset eivät aiheuta melua (toisin kuin).
• Monentyyppisille pienivoimalaitoksille asennuslupaa ei vaadita.

Kotitekoisten vesivoimalaitosten haitoihin kuuluu kyvyttömyys työskennellä kylmällä säällä. Lisäksi vesiympäristö on aggressiivinen, joten aseman yksityiskohtien on oltava vedenpitäviä ja kestäviä.

Suunniteltaessa minivesivoimalaa käytettäväksi kodin vaihtoehtoisena energialähteenä, seuraavien tekijöiden tulisi olla ratkaisevia:

• Joen läheisyys taloon. Kotitekoisen aseman asentaminen kaukana kotoa ei ole sen arvoista. Mitä kauempana yksikkö, sitä alhaisempi sen hyötysuhde, koska osa energiasta menetetään siirron aikana. Lisäksi vesivoimalaa on vaikeampaa suojata varkauksilta tai vaurioilta.
• Riittävä virtausnopeus tai mahdollisuus suurentaa sitä. Aseman teho kasvaa eksponentiaalisesti veden nopeuden kasvaessa.

Nopeus on helppo tietää. Heitä pala polystyreenivaahtoa tai tennispallo veteen ja merkitse aika, jonka aikana se ui tietyn matkan. Jaa sitten mittarit sekunteihin ja tiedät nopeuden. Minimaalinen riittävä veden nopeus vaihtavalle vesivoima-asemalle on 1 m / s.

Jos joen tai puron virtausnopeus on pienempi kuin tämä arvo, pieni pado tai kapeneva putki vahvistaa sitä. Mutta nämä vaihtoehdot voivat aiheuttaa lisävaikeuksia. Padon rakentaminen edellyttää viranomaisten lupaa ja naapureiden suostumusta.

DIY vesivoimalaitos

Vesivoimalaitoksen suunnittelu on melko monimutkaista, joten vain pieni voimalaitos voidaan rakentaa yksin, mikä säästää sähköä tai tuottaa energiaa vaatimattomaan talouteen. Alla on kaksi esimerkkiä hätäavun vesivoimalaitoksen toteutuksesta.

Kuinka tehdä minivesivoimalaitos polkupyörästä

Tämä HPP-vaihtoehto on ihanteellinen pyöräilyyn. Se on kompakti ja kevyt, mutta se voi tarjota energiaa pienelle leirille, joka on sijoitettu puron tai joen rannoille. Vastaanotettu sähkö riittää iltavalaistukseen ja mobiililaitteiden lataamiseen.

Aseman asentamiseen tarvitset:

• Etupyörä polkupyörältä.
• Pyörägeneraattori, jota käytetään polkupyörän valaisimiin.
• Kotitekoiset terät. Ne leikataan etukäteen alumiinilevystä. Terien leveyden tulisi olla kahdesta neljään senttimetriin, ja pituuden tulisi olla pyörännavasta renkaaseen. Terää voi olla mikä tahansa määrä, ne on asetettava samalle etäisyydelle toisistaan.

Upota samanlainen asema upottamalla pyörä veteen. Upotussyvyys määritetään kokeellisesti noin kolmannesta puolelta pyörästä.

Jatkuvaa käyttöä varten tehokkaamman aseman rakentamiseksi tarvitaan kestävämpiä materiaaleja. Metalli- ja muoviosat, joita on helpompi suojata altistumiselta vesiympäristölle, sopivat parhaiten. Mutta puiset osat ovat sopivia myös, jos kastat niitä erityisellä liuoksella ja maalaat ne vedenpitävällä maalilla.

Asemalle tarvitaan seuraavat kohteet:

• Teräsrumpu kaapelista (halkaisija 2,2 metriä). Roottoripyörä on valmistettu siitä. Tätä varten rumpu leikataan paloiksi ja hitsataan uudelleen 30 senttimetrin etäisyydeltä. Rumpun jäännöksistä tee terät (18 kappaletta). Ne hitsataan säteen kanssa 45 asteen kulmassa. Koko rakenteen tukemiseksi nurkista tai putkista valmistetaan runko. Pyörä pyörii laakereissa.
• Ketjuvaihde on asennettu pyörään (vaihteen tulisi olla neljä). Vetoakselin ja generaattorin akselin pienentämisen sekä tärinän vähentämiseksi pyöriminen välitetään vanhan auton kardaanin läpi.
• Induktorimoottori soveltuu generaattoriin. Siihen tulisi lisätä vielä yksi vaihdevähennyskerroin, jonka kerroin on noin 40. Sitten kolmivaihegeneraattorilla, jolla on 3000 kierrosta minuutissa ja kokonaisvähennyskerroin 160, kierrosten lukumäärä vähenee 20 kierrokseen minuutissa.
• Laita kaikki sähköt vesitiiviin astiaan.

Kuvatut lähdemateriaalit on helppo löytää kaatopaikalta tai ystäviltä. Teräsrummun leikkaamiseen hiomakoneella ja hitsaamiseen voit maksaa asiantuntijoille (tai tehdä sen itse). Seurauksena on, että vesivoima, jonka kapasiteetti on jopa 5 kW, maksaa pienen määrän.

Sähkön saaminen vedestä ei ole niin vaikeaa. Itse valmistetun vesivoimalan perusteella on vaikeampaa rakentaa itsenäistä virransyöttöjärjestelmää, ylläpitää laitos toimintakunnossa ja varmistaa sen ympärillä olevien ihmisten ja eläinten turvallisuus.

Seuraavaksi puolestaan \u200b\u200bovat mallit, joiden prototyyppi oli V. Blinovin vapaavirtainen (1964-malli) garlandin vesivoimalaitos.

Vesivoimalaitokset, joista keskustellaan, ovat vapaasti virtaavia, ja niin kutsuttujen Savonius-roottorien melko omaperäinen turbiini on koottu yhteiseen (ehkä joustavaan, komposiittiseen) työakseliin. Niiden asennukseen ei tarvita padot ja muut suurimuotoiset hydrauliset rakenteet. He pystyvät työskentelemään täysin omistautuneena jopa matalassa vedessä, mikä yhdessä suunnittelun yksinkertaisuuden, kompaktiuden ja luotettavuuden kanssa tekee näistä vesivoimalaitoksista erittäin lupaavia viljelijöille ja puutarhurit, joiden tontit sijaitsevat pienten vesistöjen lähellä (joet, purot ja urat).

Toisin kuin padon vapaan virtauksen vesivoimalat, kuten tiedät, ne käyttävät vain virtaavan veden kineettistä energiaa. Voiman määrittämiseksi tässä on kaava:

N \u003d 0,5 * p * V3 * F * n (1),

N - käyttöakselin teho (W),
- p on veden tiheys (1000 ct / m3),
- V on joen nopeus (m / s),
- F - hydraulikoneen aktiivisen (upotetun) osan leikkauspinta-ala (m2),
- n - energian muuntohyötysuhde.

Kuten kaavasta 1 voidaan nähdä, joen nopeudella 1 m / s neliömetriä kohti hydraulisen koneen aktiivisen osan poikkileikkausta, ihannetapauksessa (kun n \u003d 1) teho on vain 500 wattia. Tämä arvo on selvästi pieni teollisessa käytössä, mutta melko riittävä viljelijän tai kesäasukkaan tytäryritykselle. Lisäksi sitä voidaan lisätä useiden "vesivoimantuottajamaiden" rinnakkaisella toiminnalla.

Ja vielä yksi hienous. Joen nopeus sen eri osissa on erilainen. Siksi ennen mini-vesivoimalaitosten rakentamisen aloittamista on välttämätöntä määrittää jokisi energiapotentiaali esitetyllä yksinkertaisella menetelmällä. Muistutamme vain, että mittauskelluksen kulkema etäisyys jaettuna ajanjaksolla, jonka se kulkee, vastaa tämän osan keskimääräistä virtausnopeutta. On myös huomattava: tämä parametri muuttuu vuodenajasta riippuen.

Siksi rakenteen laskenta tulisi suorittaa keskimääräisen (mini-vesivoimalaitosten suunnitellun käyttöjakson) joen virtausnopeuden perusteella.

Kuvio 1. Savonius-roottorit kotitekoisiin seppele mini-hydro:

a, b - terät; 1 - poikittainen, 2 - pää.

Seuraavaksi sinun on määritettävä hydraulikoneen aktiivisen osan koko ja tyyppi. Koska koko mini-vesivoimalaitoksen tulisi olla mahdollisimman yksinkertainen ja helppo valmistaa, päätyrakenteen Savonius-roottori on sopivin muuntaja. Kun työskentelet täysin upottamalla veteen, F: n arvo voidaan ottaa yhtä suureksi roottorin D halkaisijan tuloksena sen pituudella L, ja n \u003d 0,5. Kiertotaajuus f hyväksyttävällä tarkkuudella käytännössä määritetään kaavalla:

f \u003d 48 V / 3,14D (rpm) (2).

Vesivoimalaitoksesta tulee kompakti, laskennan aikana asetettu teho tulisi korreloida todellisen kuorman kanssa, jonka tehon tulisi tuottaa minivesivoimalaitos (koska toisin kuin tuuliturbiini, virtaa syötetään jatkuvasti kuluttajan verkkoon). Tämä sähkö menee yleensä valaistukseen, televisioon, radioon, jääkaappiin. Lisäksi vain jälkimmäinen sisältyy työhön koko päivän ajan. Loput sähkölaitteet toimivat pääosin illalla. Tämän perusteella on suositeltavaa keskittyä yhden "vesivoimavanteen" enimmäistehoon, joka on luokkaa 250-300 W ja joka kattaa huippukuormituksen mini-vesivoimalaitokselta ladattavan ladattavan akun avulla.

Vääntömomentin siirto vesivoimalaitoksen käyttöakselista sähkögeneraattorin hihnapyörään tapahtuu yleensä välivaihteella. Tämä elementti voidaan kuitenkin tarkkaan ottaen sulkea pois, jos mikrohydroelektrostauksen suunnittelussa käytetyn generaattorin toimintakierrosnopeus on alle 750 rpm. Suora viestintä on kuitenkin usein kiellettävä. Tosiasiassa suurimmalle osalle kotimaisen tuotannon tuottajia työskentelykierrosnopeus sähkön "toimituksen" alussa on välillä 1500-3000 rpm. Joten tarvitsemme vesivoimalaitoksen akselien ja sähkögeneraattorin ylimääräistä koordinointia.

No, nyt kun alustava teoreettinen osa on jäljessä, pohdimme erityisiä rakenteita, jokaisella niistä on omat etunsa.

Tässä on esimerkiksi puolijaksoinen vapaan virtauksen minivetyasema, jossa on vaakasuunnassa kaksi koaksiaalia, jotka ovat kiertyneet 90 ° toisiinsa nähden (itsekäynnistyksen helpottamiseksi) ja jäykästi kytketyt poikittaiset Savonius-roottorit. Lisäksi tämän kotitekoisen vesivoimalaitoksen päätiedot ja komponentit - puusta edullisimpana ja "tottelevaisena" rakennusmateriaalina.

Ehdotettu minivesivoimalaitos on vedenalainen. Toisin sanoen sen tukikehys sijaitsee pohjassa olevan vesistöjen poikki ja sitä vahvistetaan jatkojohdoilla tai napoilla (jos esimerkiksi on siltoja, venelaituri jne.). Tämä tehdään, jotta vältetään rakenteen juuttuminen itse vesistöihin.

Kuva 2. Upotettavissa oleva pienvesivoimalaitos, jossa on poikittainen roottori vaakasuorassa järjestelyssä:
1 - pohjavarsi (palkki 150x100, 2 kpl.), 2 - alempi poikkipalkki (lauta 150x45, 2 kpl.), 3 - keskimmäinen poikkipalkki (puu 150x120, 2 kpl.), 4 - nouseva (pyöreä puu, halkaisija 100, 4 kpl.) .), 5 ylempi säleikkö (lauta 150x45, 2 kpl.), 6 - ylempi poikkipalkki (lauta 100x40, 4 kpl.), 7 - väliakseli (ruostumaton teräs, tanko, jonka halkaisija on 30), 8 - hihnapyörä, 9 - pysyvä generaattori virta, 10 - nokka posliinirullalla ja kaksijohtimella eristetyllä langalla, 11 - pohjalevy (200x40 levy), 12 - johtava hihnapyörä, 13 - puinen laakeriyksikkö (2 kpl.), 14 - vesivoimarangan roottori (D600, L1000, 2 kpl.), 15 taajuusmuuttajaa (alaspäin - levyn suoja 20-40 mm paksu, 3 kpl); metallikiinnikkeitä (mukaan lukien jatkeet, äärimmäisten levyjen navat) ei ole tavanomaisesti esitetty.

Tietenkin joen syvyyden minivoimalaitoksen asennuspaikassa tulisi olla pienempi kuin tukikehyksen korkeus. Muutoin on erittäin vaikeaa (tai jopa mahdotonta) välttää veden joutumista sähkögeneraattoriin. No, jos paikan, johon minivetyvoimalan on tarkoitus sijoittaa, syvyys on yli 1,5 m tai jos täyden virtauksen ja virtausnopeudet vaihtelevat suuresti vuoden aikana (mikä on muuten melko tyypillistä lumihuoltovirtoille), on suositeltavaa varustaa tämä malli kelluvilla. Tämän ansiosta sen siirtäminen on helppoa myös joelle asennettuna.

Mini-vesivoimalan tukikehys on suorakaiteen muotoinen runko, joka on valmistettu puusta, laudoista ja pienistä tukista, jotka on kiinnitetty nauloilla ja vaijerilla (kaapelit). Rakenteen metalliosien (naulat, pultit, puristimet, kulmat jne.) Tulisi mahdollisuuksien mukaan olla ruostumattomasta teräksestä tai muista korroosionkestävistä seoksista.

No, koska tällaisen minivetyvoimalan käyttö on usein mahdollista vain Venäjällä kausiluontoisissa olosuhteissa (johtuen useimpien jokien jäätymisestä), koko rakennuskauden päätyttyä koko maalla vedetty rakenne on tarkastettava tarkasti. Ajoissa mäntyneet puuelementit korvataan, metalliosat ruostetaan varotoimenpiteistä huolimatta.

Yksi mini-vesivoimalaitoksemme pääsolmuista on ”vesivoimapeite”, joka koostuu kahdesta jäykästi kiinnitetystä (ja muodostavat yhden yksikön työakselilla) roottorista. Niiden kiekot on valmistettu helposti levyistä, joiden paksuus on 20-30 mm. Tätä varten rakenna heistä kilpi kompassilla ja rakenna ympyrä, jonka halkaisija on 600 mm. Sen jälkeen jokainen lauta leikataan siitä saadun käyrän mukaan. Kun olet lyönyt aihiot kahdelle sälelle (tarvittavan jäykkyyden aikaansaamiseksi), toista kaikki kolme kertaa - vaadittavien kiekkojen lukumäärän mukaan.

Terien suhteen on suositeltavaa valmistaa ne kattoraudasta. Ja se on parempi - lieriömäisistä ruostumattomista säiliöistä (tynnyreistä), jotka ovat kooltaan sopivia ja puoliksi leikattuja (akselia pitkin), joissa maatalouslannoitteita ja muita aggressiivisia materiaaleja yleensä varastoidaan ja kuljetetaan. Ääritapauksissa terät voivat olla puisia. Mutta heidän paino (etenkin pitkän vedessä olon jälkeen) kasvaa merkittävästi. Ja tämä tulisi muistaa luotaessa minivesivoimalaitoksia kelluville.

"Vesivoimavanteen" päihin on kiinnitetty piikkituet. Itse asiassa nämä ovat lyhyitä sylintereitä, joissa on leveä laippa ja päätyura avaimille. Laippa kiinnitetään vastaavaan roottorikiekkoon neljällä pultilla.

Kitkan vähentämiseksi laakerit sijaitsevat keskimmäisissä poikkipalkoissa. Ja koska perinteiset kuula- tai rullalaakerit eivät sovellu vedessä työskentelemiseen, ne käyttävät ... kotitekoisia puisia. Kummankin muotoilu koostuu kahdesta puristimesta ja levystä-insertistä, joissa on reikä nastatuen läpi. Lisäksi keskimmäiset laakeripesät on järjestetty siten, että täällä olevat puukuidut kulkevat akselin suuntaisesti. Lisäksi toteutetaan erityistoimenpiteitä sen varmistamiseksi, että sisustuselementit ovat tiukasti kiinni sivuttaissiirtymiä vastaan. Tee tämä kiristämällä pultit.

Kuvio 3. Liukulaakerirakenne:
1 - puristuskiinnike (St3, nauha 50x8, 4 kpl.), 2 - keskimmäinen poikkipalkki, 3 - puristusvuori (lehtipuusta, 2 kpl.), 4 irrotettava vuoraus (lehtipuusta, 2 kpl). 5 - M10-pultti mutterilla ja Grover-aluslevy (4 sarjaa), 6 - M8-tappi kahdella mutterilla ja aluslevyllä (2 kpl).

Sähkögeneraattorina käsiteltävänä olevassa mikro-HPP: ssä käytetään mitä tahansa autoista. Ne antavat 12–14 V tasavirtaa ja ovat helposti kytkettävissä sekä ladattavaan akkuun että sähkölaitteisiin. Näiden koneiden teho on noin 300 wattia.

Kannettavan minivesivoimalaitoksen suunnittelu, jossa on "seppele" ja generaattori pystysuorassa järjestelyssä, on melko hyväksyttävä itsenäiseen valmistukseen. Tällainen vesivoimalaitos on kehitystyön tekijän mukaan vähiten materiaalinvalmis. Asennuksen tukirakenne, joka vahvistaa sen aseman joen kanavassa, on teräs ontto ydin (esimerkiksi putkiosista). Sen pituus valitaan vesistöjen pohjan luonteen ja virran nopeuden perusteella. Ja sellainen, että tankoon terävä pää, ajettu pohjaan, takaisi minivetyvoimalan vakauden ja jatkuvuuden. Venytysmerkkien lisäkäyttö on myös mahdollista.
Kun on määritetty roottorin aktiivinen pinta kaavalla (1) ja mitattu joen syvyys mini-vesivoimalan asennuspaikalla, on helppo laskea tässä käytettyjen Savonius-roottorien halkaisija. Suunnittelun yksinkertaistamiseksi ja itsestään käynnistymisen vuoksi on suositeltavaa tehdä kahdesta roottorista kytketty ”vesivoimapeite”, joka on kytketty siten, että ensimmäisen terät ovat 90 asteen kulmassa toisesta (kiertoakselia pitkin). Lisäksi toiminnan tehokkuuden lisäämiseksi tulevan virtauksen puolella oleva malli on varustettu suojalla, joka toimii ohjauslaitteen roolina. No, työakseli on asennettu ylä- ja alalaakereiden liukulaakereihin. Periaatteessa, pienvesivoimalaitosten lyhyellä käyttöajalla (esimerkiksi retkeilymatkalla), voidaan käyttää myös suurhalkaisijaisia \u200b\u200bkuulalaakereita. Jos vedessä on hiekkaa tai lietettä jokaisen käytön jälkeen, nämä solmut on pestävä puhtaassa vedessä.

Kuva 4. Pienovesivoimalaitokset, joissa on päätyroottorien pystysuora järjestely:
1 - tukitanko, 2 - alempi laakerikokoonpano, 3 - ”hydroenergy garland” -levy (3 kpl), 4 - roottori (D600, 2 kpl.), 5 - ylempi laakerikokoonpano, 6 - työakseli, 7 - voimansiirto, 8 - sähkögeneraattori, 9 - "portaikko" posliinitelalla ja kaksijohtimella eristetyllä johtimella, 10 - generaattorin kiinnityspidike, 11 - siirrettävä suojakisko; a, b - terät: Tukitangon yläpäässä olevia venytysmerkkejä ei tavanomaisesti näytetä.

Tukien kiinnitys tankoon on pultattu ja hitsattu, riippuen "vesivoimavanteen" painosta ja sen purkamisen osista tarpeesta. Hydraulikoneen käyttöakselin yläpää on samanaikaisesti kertoimen sisäänakseli, jossa voidaan käyttää laatuvyöhykettä (yksinkertaisinta ja teknisesti edistyneintä).

Sähkögeneraattori otetaan jälleen autoon. Se on helppo kiinnittää tukitankoon puristimella. Ja johdoilla, jotka tulevat itse generaattorista, on oltava luotettava vedeneristys. Kuvissa välituotannon tarkkaa geometrista osuutta ei esitetä ehdollisesti, koska ne riippuvat omistamasi generaattorin parametreista. No, voimansiirtohihnat voidaan valmistaa vanhasta autokamerasta leikkaamalla se 20 mm leveiksi nauhoiksi ja kiertämällä sitten kimppuiksi.

Pienten kylien virrankäyttöön sopii V. Blinovin suunnittelema sepelti-mini-vesivoimalaitos, joka edustaa muuta kuin 300–400 mm: n tynnyrimuotoisten Savonius-roottorien ketjua, joka on asennettu joen yli venytetylle joustavalle kaapelille. Kaapelin toinen pää on kiinnitetty saranatukeen ja toinen yksinkertaisimman kertoimen kautta generaattorin akselille. Virtausnopeudella 1,5 - 2,0 m / s roottoriketju on jopa 90 rpm. Ja "vesivoimavanteen" elementtien pieni koko sallii sinun käyttää tätä mikrovesivoimalaa joilla, joiden syvyys on alle yksi metri.

Minun on sanottava, että V. Blinov onnistui luomaan vuoteen 1964 saakka useita omien suunnitelmiensa mukaisia \u200b\u200bkannettavia ja kiinteitä pienvesivoimalaitoksia, joista suurin oli Porozhkin (Tverin alue) läheisyyteen rakennettu vesivoimalaitos. Pari seppeleitä toi tänne pyörimään kaksi vakioautogeneraattoria, joiden kokonaisteho on 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin