Не муку, а струм. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

Для розробки та реалізації проекту саморобної електростанції конструктору-аматору потрібно попередньо проаналізувати особливості об'єкта, який повинен забезпечуватись електроенергією (окрема будова, садиба, туристична база, кілька будинків тощо), а також дебіт води та можливість отримання перепаду рівня її за допомогою гідротехнічного обладнання. Якщо з'ясовується, що мікроГЕС має працювати на постійне навантаження з незмінною (протягом доби) потужністю споживання, витрата води регулюється обмежувачем дебіту. У найпростішому випадку це може бути закріплена між двома напрямними пластинами (дошка і т.д.). Залежно від ситуації, що складається, вона легко ставиться в положення нижче або вище "норми". І тут немає потреби у використанні накопичувальних акумуляторів. У разі суттєвої різниці в споживанні електроенергії (особливо коли "ножиці" перевищують кіловат-годину) вкрай бажаною стає акумуляторна батарея.

Дебіт води та висота, з якою потік спрямовується до турбіни, є головними факторами потужності, що віддається ГЕС у навантаження. Без них і в наших розрахунках, як то кажуть, не обійтися.

Вимірювання дебіту води проводиться за допомогою секундоміра та поплавця, на фіксованій ділянці річки (каналу тощо). Контрольна довжина цієї ділянки - близько 10 м. Поплавкова деталь вимірювання (легкий м'яч, шматочок пінопласту тощо), встановлена ​​на стремені, переміщатиметься без наштовхування на перешкоди. А захронометрована величина, протягом якої поплавок пройде ці 10 м, дозволить легко обчислити швидкість потоку.

Але який поперечний переріз русла?

Відповідні проміри виконують у трьох пунктах. За усередненими даними знаходять поперечний переріз. Знаючи ще й швидкість, розраховують сам дебіт.

Мал. 1. Схема розташування та склад мікроГЕС: 1 - річка з дебітом основного потоку (варіант) 1,2 т/с, 2 - обмежувач дебіту (подробиці див. в тексті), 3 - канал транспортний з дебітом 0,4 т/с, 4 - лоток-направляюча на палях (з підручних матеріалів: наприклад, плах відповідних типорозмірів та порід деревини), 5 - технічне приміщення (з бруса та вагонки), 6 - стояк електропередачі (із укріпленими на ньому фарфоровими ізоляторами), 7 - лінія електропередачі (двопровідна повітряна), 8 - гідроелектроагрегат в роботі (а - спадаючий потік води, б - турбіна в зборі, в - передача клинопасова двоступінчаста, г - вузол проміжного валу, д - електрогенератор, е - плита-основа сталева, ж - палі модрини або дубові), 9 - стік відпрацьованої води

Мал. 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 сталевої рифленої арматури, 8 шт.); 5 - болт М12 (2 шт.); 6 - втулка-ступиця (з відрізка труби 100x20 сталевий безшовний); 7), 45 - шарикопідшипник у корпусі (від сільгосптехніки, самовстановлювальний, 8 шт.), 2 - плита опорна (з відрізка швелера № 9, 18 шт.), 2 - болт М10 з гайкою самоконтріючою (20 шт.), 4 - шуруп великогабаритний з потайною головкою (11 шт.), 16 - паля (з акації, дуба або модрини, 12 мм, 2150 шт.)

Мал. 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- шків ведучий першого ступеня клинопасової передачі (Сталь 20), 5 - болт М10 (4 шт.), 6 - гайка М10 самоконтрящаяся (4 шт.), 7 - ремінь кордотканий клинової (2 шт.), 8 - шків проміжного валу (Сталь 20), 9 - шпонка клинова, 10 - вал проміжний (Сталь 45), 11 - плита сталева, 12 - корпус підшипникового вузла з кришками (Ст 3), 13 - шарикопідшипник 180206 (2 шт.), 14 - бол .), 8 – шайба (8 шт.), 15 – гайка М8 (16 шт.), 8 – генератор постійного струму (8 Вт, 17 В, 800об/хв.), 24 – шуруп великогабаритний з шайбою (700 шт.). ), 18 - шків генератора (Сталь 6)

Створення потрібного перепаду рівнів води (транспортного каналу) потребує певних гідротехнічних робіт; досить об'ємних, але необхідних відповідних конструкцій (див. рис. ). Енергетичний потенціал гідропотоку 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).

Потужність, яку можна в ідеалі отримати від турбіни, що пропонується для самостійного виготовлення, - приблизно 10 кВт. Працюючи в реальній мікроГЕС, варіант якої зображений на малюнку, така турбіна здатна віддати в навантаження (з урахуванням неминучих втрат) 800 Вт. Тому обраний і генератор. У нього такі параметри: 800 Вт, 24 В, 700 об/хв.

Якщо взяти до уваги той факт, що ввечері та вночі електроенергія йде в основному на освітлення (не споживається лише протягом 3-4 годин), а вдень використовується для електроживлення 1-2 холодильників, тобто, мабуть, є сенс накопичувати її в акумуляторах , з'єднаних для заряджання та роботи в мережі з напругою 24 В. Але потрібно, щоб акумулятори знаходилися якомога ближче до розподільного щита. Адже втрати тут зростають пропорційно до протяжності лінії та перетину електрокабелю.

На щастя, вони не виходять за "норму" у нашій 150-метровій лінії, де використовується кабель, сумарний перетин 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, що сприяє максимальному використанню кінетики спадаючого потоку. Наступні один за одним лопаті не можуть бути загальмовані "втомленою", що відпрацювала своє водою. І тертя тут зведено до мінімуму. Адже внутрішня поверхня у кожної зі сформованих лопатями (лопатками) та барабаном турбіни (своєрідних "чаш") дбайливо відполірована. Гранично знижені і втрати в клинопасової передачі, що доводить число оборотів у генератора до оптимального значення. Усі вали – на шарикопідшипниках. Ремені не прослизають (їх натяг регулюється за місцем кріплення опор).

Тепер - про інші конкретності пропонованої конструкції. Трисоткілограмова турбіна (див. рис.) виконана з двох кілець-вінців (листова сталь), дванадцяти лопаток (нержавіюча сталь), жерстяного барабана, восьми спиць зі сталевої арматури (діаметром 26 мм) і втулки-ступиці, закріпленої на робочому валу за допомогою двох болтових з'єднань М12. Вал обертається на двох самовстановлюваних (і обов'язково герметичних - для запобігання воді) шарикопідшипниках.

Все це розташовується на двох опорах, здатних витримувати навантаження до тонни. Останні кріпляться на чотирьох, вбитих у ґрунт 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 провідним шківом двоступінчастої клинопасової передачі. Швидкість його обертання – 80 об/хв (режим холостого ходу) та 60 об/хв (під навантаженням).

Для отримання необхідних генератору 700 об/хв введено проміжний вал зі шківами: веденим (D=150 мм) та ведучим (D=350 мм). З останнього момент, що крутить, передається вже на вал генератора постійного струму. Шків тут, вважатимуться, ходовий (Z=130). Тому краще взяти його для нашої мікроГЕС готовим. Наприклад, підібрати відповідний зі списаної сільгосптехніки. Як, зрештою, і все попереднє. Але можна також виготовити самостійно. За методикою, яка неодноразово і з достатньою повнотою публікувалася в журналі, а тому - добре знайома багатьом нашим саморобам.

Решта в розглянутій конструкції, здається, ясно з самих ілюстрацій.

Слід також зазначити, що ця розробка мікроГЕС (на 24 В та 800 Вт) успішно була реалізована на території лісництва Кошава для забезпечення електроенергією наметів туристської лісової бази в долині Шаса (600 метрів над рівнем моря).

Зрозуміло, існують інші не менш цінні розробки. У тому числі - виконані у Росії. Але тут технічну думку з давніх-давен направляли на безплотинне використання енергії вільно поточної води.

Зокрема, у низці документів, датованих ще XVI століттям, вказується на будівництво у козацьких поселеннях на Дону млинів, що обертаються силою річкової течії. Колесо цих млинів, занурене на 1/4 у стремену, кріпилося на валу між двома байдарами або байдаками. За назвою плавучої основи такі конструкції називають з тих пір "байдачними". Причому подальший розвиток технічної думки в даному напрямку стимулювала електротехніка, що зародилася і все більше затверджувала свій вплив у народному господарстві.

На жаль, перша світова, а потім громадянська війна перервали наукові дослідження у цій галузі. І лише 1926 року (зі зростанням промисловості) ідея недорогий, швидко створюваної безплотинної електростанції, використовує енергію річкового течії для енергопостачання колгоспів, радгоспів і селянських артілей, отримала своє практичне розвиток у конструкції " байдачної ГЕС інженера Б. Кажинського " . За період з 1926 по 1930 рік таких електростанцій (див. рис. 4) було побудовано 11. Причому цілком доступним для повторення сьогоднішніми саморобниками проекту.

Мал. 4. Байдачна вільнопоточна міні-ГЕС конструкції інженера Б. Кажинського: 1 - дебаркадер дерев'яний на двох поплавцях (катамаранного типу), 2 - колесо водяне, з'єднане за допомогою клинопасового мультиплікатора з електрогенератором, 3 - приміщення допоміжне, 4 - розтяжка якорем (6 шт.), 5 - технічне приміщення, 6 - лінія електропередачі (повітряна двопровідна). Особливості застосованого тут водяного колеса наведено у тексті

При діаметрі водяного колеса 6 метрів з 24 лопатками-лопатями (довжина і ширина у них відповідно дорівнюють 4,5 і 1,0 м) на російських річках (зі швидкістю перебігу 1...1,5 м/с) "серце" таке міні-ГЕС робить 10-12 оборотів за хвилину, розвиваючи на валу потужність до 6 кВт. Остання (завдяки клинопасовому мультиплікатору) передається вже на електрогенератор.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Реконструйовано вигляд Миколи Коперника 04.06.2006 У листопаді 2005 року польські археологи провели розкопки у кафедральному соборі міста Фромборка, де служив великий астроном, канонік Микола Коперник (1473–1543). Точне місце його поховання не було відоме, але археологи користувалися вказівками істориків на те, що раніше було прийнято ховати священика під вівтарем, за яким він служив. Однак лише за життя Коперника одним із ним вівтарем користувалися ще п'ять каноніків. Усього під вівтарем знайшли 13 поховань, але встановити з високою достовірністю, який із черепів належить саме астроному, допоміг той факт, що чотири-п'ять століть тому мало хто, як Коперник, доживав до 70 років. Інші кістки належали значно молодшим людям. Користуючись методом радянського вченого М. Герасимова, польські криміналісти та антропологи відновили по черепу портрет Коперника та виявили високу подібність до прижиттєвих зображень, у тому числі з автопортретом.

Інші цікаві новини:

▪ Нікотин та колібрі

▪ Електронні сигарети шкодять легеневому імунітету

▪ Куленепробивні зуби

▪ Гіперзвуковий літак NASA встановив рекорд швидкості

▪ IPS-монітори LG 27GL850 з часом відгуку в 1 мс

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Прошивки. Добірка статей

▪ стаття Монтажний практикум для професіоналів. Мистецтво відео

▪ стаття Який літературний герой став використовувати багато методів криміналістики раніше за поліцію? Детальна відповідь

▪ стаття Молодша медична сестра для догляду за хворими. Посадова інструкція

▪ стаття Індикатор зайнятості телефонної лінії Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Передбачення суми. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024