اگر حوضچه ای با سد یا نهر در نزدیکی خانه وجود دارد، می توانید منبع عالی انرژی اضافی رایگان بسازید. این مقاله نمونه ای از نحوه ساخت نیروگاه برق آبی بر اساس چرخ آب را با دستان خود در نظر می گیرد. یک نیروگاه تولید شده به این روش قادر است جریانی تا 6 آمپر را ارائه دهد، هنگامی که روی یک جریان کوچک نصب می شود، نصب نتیجه 2 آمپر را نشان می دهد. این برای روشن کردن گیرنده و چند لامپ کافی است. قدرت به شدت جریان آب بستگی دارد.

مواد و ابزار:
- گوشه ها و تزئینات ورق فلزی؛
- دیسک هایی برای ایجاد چرخ (استفاده شده از کیس ژنراتور Onan که از کار افتاده است)؛
- ژنراتور (از دو دیسک ترمز 28 سانتی متری دوج ساخته شده است)؛
- شفت و یاتاقان ها نیز از دوج گرفته شده است.
- سیم مسی با سطح مقطع حدود 15 میلی متر؛
- آهنرباهای نئودیمیوم؛
- تخته سه لا؛
- رزین پلی استایرن (برای پر کردن استاتور و روتور مورد نیاز است).

گام یک. یک چرخ ایجاد کنید
برای ایجاد چرخ به دو دیسک فولادی نیاز دارید. در این مورد، قطر آنها 28 سانتی متر (11 اینچ) است. دیسک باید علامت گذاری شود تا مشخص شود که تیغه ها کجا نصب شوند. برای ساخت تیغه ها یک لوله 4 اینچی گرفته و از طول 4 تکه می کنند. چرخ در مجموع دارای 16 تیغه است. برای محکم کردن دیسک‌ها، آنها را با چهار پیچ به هم می‌کشند. سپس می توانید تیغه ها را در موقعیت های دلخواه قرار دهید. آنها با جوشکاری جوش داده می شوند. فاصله بین دیسک ها 10 اینچ است یعنی طول چرخ 10 اینچ است.

اکنون می توانید یک چرخ روی محور نصب کنید و قسمت مکانیکی نیروگاه برق آبی تقریباً آماده است. مونتاژ و نصب ژنراتور باقی مانده است.
این نازل از نظر ارتفاع قابل تنظیم است، این به شما امکان می دهد بسته به موقعیت، جریان آب را کنترل کنید.

در نهایت، کویل ها با رزین پلی اتیلن پر شده و استاتور تمام شده خارج می شود. اندازه آن 14 "قطر و 0.5" ضخامت است.

در زیر پوشش آلومینیومی یکسو کننده هایی وجود دارد که از جریان متناوب سه فاز تا جریان مستقیم ساخته می شوند. مقیاس آمپرمتر دارای محدوده ای تا 6 A است. با کمترین فاصله بین آهنرباها، دستگاه 12 ولت در 38 دور در دقیقه خروجی می دهد.

در پشت ژنراتور دو پیچ تریم وجود دارد که به شما امکان می دهد شکاف هوا را تنظیم کنید. بنابراین، می توانید مناسب ترین پارامترها را برای ژنراتور انتخاب کنید.

مرحله چهارم مرحله نهایی مونتاژ و نصب ژنراتور
تمام بست ها و همچنین چرخ آب باید رنگ آمیزی شوند. اول اینکه دستگاه را زیباتر می کند. و در مرحله دوم، رنگ از فلز در برابر زنگ زدگی محافظت می کند، که به سرعت در نزدیکی منبع آب ظاهر می شود. خوب است که ژنراتور را به یک بال محافظ مجهز کنیم که پاشش ها را منحرف می کند، اما نویسنده مواد مناسبی نداشته است.

برای شروع، بیایید در مورد اصل عملکرد و انواع نیروگاه های برق آبی کوچک تصمیم بگیریم. جریان رودخانه یا جریان آب در حال سقوط، پره‌های توربین و خط لوله هیدرولیک را می‌چرخاند، که به ژنراتور الکتریکی متصل است - دومی و برق تولید می‌کند. نیروگاه های برق آبی فشرده مدرن دارای کنترل خودکار با قابلیت تغییر فوری به حالت دستی در مواقع اضطراری هستند. طرح های نیروگاه های برق آبی نیروگاه های مدرن امکان به حداقل رساندن تولید کار ساخت و ساز در هنگام نصب تجهیزات را فراهم می کند.

انواع نیروگاه های برق آبی کوچک

نیروگاه های کوچک شامل دستگاه های مولد با ظرفیت 1 تا 3000 کیلووات می باشد. در اصل، TPP شامل موارد زیر است:

1. توربین (مصرف آب)؛
2. واحد تولید؛
3. سیستمهای کنترل.

مینی نیروگاه های برق آبی با توجه به نوع منابع آبی مورد استفاده برای تولید عبارتند از:

• کانال. چنین ایستگاه هایی بر روی رودخانه های کوچک مسطح با مخازن ساخته شده اند.
• کوهستان. ایستگاه های ثابتی که از انرژی یک جریان سریع کوهستانی استفاده می کنند.
• صنعتی. ایستگاه های استفاده از اختلاف جریان آب در شرکت های صنعتی
• سیار. ایستگاه هایی که از آستین های تقویت شده برای جریان آب استفاده می کنند.

انواع ایستگاه های سد بسیار قدرتمند هستند اما ساخت سد هزینه بر است و در این صورت بدون مجوز نمی توان انجام داد. برقراری ارتباط با مسئولان کشورمان نه تنها برای سخت کردن زندگی برای خود نیست، بلکه به معنای زیر سوال بردن اجرای بهترین نیت است، بنابراین ما فوراً از این کار صرف نظر خواهیم کرد.

چگونه نیروگاه برق آبی کوچک کار می کند

یک نمودار شماتیک از عملکرد یک نیروگاه برق آبی را می توان از چندین گزینه انتخاب کرد:

• نیروگاه برق آبی گارلند. از یک ساحل رودخانه به سمت دیگر، کابلی با روتورهایی که روی آن بسته شده است، زیر آب گذاشته شده است. جریان روتورها و بر این اساس خود کابل را می چرخاند. یک سر کابل در بلبرینگ قرار دارد و سر دیگر آن به ژنراتور متصل است.
• پروانه. ساختاری زیر آب شبیه توربین بادی با پره های باریک و روتور عمودی. تیغه ای با عرض تنها 20 میلی متر در سرعت چرخش بالا حداقل مقاومت را ایجاد می کند. تیغه ای با این عرض با سرعت جریان 0.8-2.0 متر در ثانیه انتخاب می شود.
• چرخ آبی. چرخ دست و پارویی که تا حدی در جریان آب فرو رفته و با سطح آب زاویه قائمه دارد. جریان آب روی تیغه ها فشار می آورد و چرخ را می چرخاند.
• روتور داریا. روتور عمودی با سطوح تیغه پیچیده. مایعی که در اطراف تیغه ها جریان دارد فشارهای مختلفی ایجاد می کند که به دلیل آن چرخش اتفاق می افتد.

این عکس یک نیروگاه برق آبی کوچک را نشان می دهد که بر اساس یک چرخ آب است

نحوه ارزیابی ظرفیت بالقوه یک نیروگاه برق آبی کوچک

قبل از ساختن یک نیروگاه برق آبی کوچک، باید قدرتی را تعیین کنید که می توانید با دستان خود روی آن حساب کنید. یک رابطه مرجع بین دبی آب و توانی که می توان از شفت در کیلووات با قطر پروانه 1 متر حذف کرد وجود دارد.

سرعت جریان با اندازه‌گیری مدت زمانی که طول می‌کشد تا یک تراشه در هنگام پرتاب شدن در آب، مسافت خاصی را طی کند، تعیین می‌شود. با انجام محاسبات ساده، نرخ جریان را بر حسب متر در ثانیه دریافت می کنیم. اگر در این مورد سرعت کمتر از 1 متر در ثانیه باشد، ساخت نیروگاه برق آبی از نظر اقتصادی غیرمصحت خواهد بود.

در سرعت جریان 2.5 متر بر ثانیه، قدرت 0.86 کیلو وات، در 3 متر بر ثانیه - 1.24 کیلو وات، در 4 متر بر ثانیه - 2.2 کیلو وات خواهد بود. این رابطه با رابطه توصیف می شود: توان نیروگاه برق آبی با مکعب نرخ جریان آب متناسب است. اگر دبی در محل ساخت و ساز پیشنهادی کم است، می توانید سعی کنید آن را با وسیله ای برای اختلاف ارتفاع جریان یا با نصب لوله تخلیه با قطر متغیر در خروجی مخزن، افزایش دهید. هرچه قطر لوله خروجی کوچکتر باشد، دبی بیشتر خواهد بود.

چگونه یک نیروگاه برق آبی کوچک در خانه بسازیم

اصل عملکرد یک نیروگاه برق آبی کوچک خانگی را می توان به عنوان مثال دوچرخه با چراغ جلو و دینام (ژنراتور) درک کرد.

1. از آهن سقف سه تیغه به طول برابر با شعاع چرخ دوچرخه (فاصله توپی مرکزی تا لبه چرخ) و عرض 3-4 سانتی متر می سازیم.
2. تیغه ها را بین پره های چرخ نصب می کنیم و لبه تیغه را در اطراف پره ها برای بستن خم می کنیم. تیغه ها باید به طور یکنواخت تراز شوند و در عین حال زوایای یکسانی بین آنها حفظ شود.
3. چرخ را با تیغه ها در یک رودخانه تندرو به عمق یک سوم تا نصف قطر چرخ فرو می کنیم. برق تولید شده برای مثال برای روشن کردن چادر کافی است.

ترسیم یکی از گزینه های ساخت نیروگاه مینی برق آبی

به عنوان مثال یک نیروگاه برق آبی کوچک برای یک مزرعه با ظرفیت 3-5 کیلووات از مواد ضایعاتی است:

1. روتور را می توان از یک درام کابل فلزی قدیمی با قطر 2.2 متر ساخت.با استفاده از آسیاب و جوشکاری در زاویه 45 درجه نسبت به شعاع، باید 18 تیغه را جوش دهید. روتور روی یاتاقان ها می چرخد. پشتیبانی - لوله یا گوشه فلزی.
2. روی روتور، باید یک کاهنده زنجیر با نسبت دنده (نسبت انتقال) نصب کنید. علاوه بر این، چرخش از طریق شفت کاردان VAZ 2101 منتقل می شود. استفاده از کاردان باعث کاهش لرزش و تراز کردن درایو و ژنراتور می شود. هنگام استفاده از شفت غیر بحرانی خواهد بود.
3. شما به یک دنده افزایش (فاکتور - 40) و یک ژنراتور سه فاز نیاز دارید. سرعت چرخش ژنراتور حدود 3000 دور در دقیقه است. نسبت کاهش کل دو گیربکس 40 x 4 = 160 است. ژنراتور باید با روکشی پوشانده شود تا از رطوبت و ایمنی محافظت شود. چرخش طراحی چرخ آب باید حدود 20 دور در دقیقه باشد.
4. یک موتور ناهمزمان را می توان برای یک ژنراتور تطبیق داد و واحد کنترل را می توان از هر ماشین کوچکی گرفت. شما به طول کابل VVG NG 2x4 از روتور تا ساختمان های مزرعه نیاز دارید.

نتیجه گیری

کل هزینه های ساخت حدود 10-15 هزار روبل خواهد بود. اقلام اصلی هزینه ها دستمزد جوشکار و کارگری است که در ساخت و مونتاژ سازه کمک می کند.

از مزایای اصلی چنین تجهیزاتی می توان به هزینه کم برق، ایمنی محیطی، منبع انرژی پایان ناپذیر و سادگی طراحی اشاره کرد.

من همیشه جذب انرژی رایگان از منابع طبیعی بوده ام. و به نوعی ایده ساختن یک نیروگاه کوچک ساده را داشتم که از جریان آب عبوری برق تولید کند.

همه چیز با ایده استفاده از درام یک ماشین لباسشویی قدیمی به عنوان چرخ آب - یک نیروگاه برق آبی خانگی مینیاتوری آغاز شد.

بهبود بیشتر در پروژه

• برای افزایش فشار آب یک مینی سد بسازید. در عین حال قرار نیست رودخانه را به طور کامل مسدود کنند تا ماهی ها در جریان دوم خارج شوند.
• لوله ای را در زیر سد نصب کنید که از طریق آن آب به یک توربین خانگی جریان می یابد. در لوله، یک پوشش ساخته شده از نوار لاستیکی نوار نقاله ترتیب دهید. با مسدود کردن جریان آب از طریق لوله، می توانید مکانیزم ها را سرویس کنید.
• تخمین زده می شود که این توربین حدود دو برابر قدرت یک چرخ آب را ارائه دهد. علاوه بر این، تعویض چرخ آب با توربین باید مشکل یخ زدگی در زمستان را برطرف کند.
• جریان آب توربین را می چرخاند و گشتاور را به ژنراتور منتقل می کند. توربین بر روی دو یاتاقان ساخته شده از چوب جامد نگه داشته می شود. آنها با روانکاری منظم مدت طولانی دوام خواهند داشت. واشر تراست مکانیزم را در برابر حرکت جانبی نگه می دارد.
• با محاسبه زاویه ای که باید در آن خم شوند، تیغه های فلزی درست کنید (قدرت نیروگاه برق آبی به این پارامتر بستگی دارد). تیغه ها باید با استفاده از واشرهای لاستیکی پیچ شوند تا از جدا شدن آنها جلوگیری شود.
• برای انتقال گشتاور از یک محور مونتاژ شده با لوله استفاده کنید.
• ژنراتور را نصب کنید. یک قرقره روی ژنراتور قرار دهید که کوچکتر از قرقره نصب شده روی شفت است. این باعث افزایش RPM می شود که برای کارکرد موثر ژنراتور ضروری است.

از آنجایی که اخیراً تعرفه‌های برق شروع به افزایش کرده است، منابع تجدیدپذیر برق در بین مردم اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کنند و امکان دریافت برق عملاً رایگان را فراهم می‌کنند. در میان چنین منابعی که برای بشر شناخته شده است، باید پانل های خورشیدی، ژنراتورهای بادی و همچنین نیروگاه های برق آبی خانگی را برجسته کرد. اما دومی بسیار دشوار است، زیرا آنها باید در شرایط بسیار تهاجمی کار کنند. اگرچه این به هیچ وجه به این معنی نیست که ساختن یک نیروگاه مینی برق آبی با دستان خود غیرممکن است.

برای انجام همه کارها به درستی و کارآمد، نکته اصلی انتخاب مواد مناسب است. آنها باید حداکثر دوام ایستگاه را تضمین کنند. ژنراتورهای هیدروژنی خانگی که قدرت آنها با پنل های خورشیدی و توربین های بادی قابل مقایسه است، می توانند مقدار بسیار بیشتری انرژی تولید کنند. اما اگرچه خیلی به مواد بستگی دارد، اما به همین جا ختم نمی شود.

انواع نیروگاه های برق آبی کوچک

تعداد زیادی از انواع مختلف نیروگاه های کوچک آبی وجود دارد که هر کدام مزایا، ویژگی ها و معایب خاص خود را دارند. انواع زیر از این دستگاه ها متمایز می شوند:

• گلدسته؛
• پروانه;
• روتور Darrieus;
• چرخ آب با تیغه.

نیروگاه برق آبی گارلند از کابلی تشکیل شده است که روتورها روی آن ثابت می شوند. چنین طنابی در عرض رودخانه کشیده می شود و در آب غوطه ور می شود. جریان آب در رودخانه شروع به چرخش روتورها می کند، که به نوبه خود کابل را می پیچد، که در یک انتهای آن یک بلبرینگ وجود دارد، و در سمت دیگر - یک ژنراتور.

نوع بعدی چرخ آب با تیغه است. این عمود بر سطح آب نصب می شود، در کمتر از نصف غوطه ور است. از آنجایی که جریان آب بر چرخ تأثیر می گذارد، چرخش می یابد و ژنراتور مینی نیروگاه برق آبی را می چرخاند که این چرخ روی آن ثابت است.

در مورد نیروگاه برق آبی پروانه، این یک توربین بادی است که در زیر آب با روتور عمودی قرار دارد. عرض از 2 سانتی متر تجاوز نمی کند. این عرض برای آب کافی است، زیرا این رتبه بندی است که به شما امکان می دهد حداکثر مقدار برق را با حداقل مقاومت تولید کنید. درست است، این عرض فقط برای نرخ جریان تا 2 متر در ثانیه بهینه است.

در مورد سایر شرایط، پارامترهای پره های روتور به طور جداگانه محاسبه می شود. و روتور Darrieus یک روتور عمودی است که بر اساس اصل فشار دیفرانسیل کار می کند. همه چیز به همین ترتیب با بال هواپیما که تحت تأثیر لیفت قرار می گیرد اتفاق می افتد.

مزایا و معایب

اگر یک نیروگاه برق آبی گلدسته را در نظر بگیریم، تعدادی کاستی آشکار دارد. اولاً، کابل بلند استفاده شده در ساخت و ساز برای دیگران خطرناک است. روتورهای پنهان در زیر آب نیز خطر بزرگی دارند. خوب، علاوه بر این، شایان ذکر است که نرخ بهره وری پایین و مصرف مواد بالا است.

در مورد معایب روتور Darrieus، برای اینکه دستگاه شروع به تولید برق کند، ابتدا باید آن را باز کرد. درست است، در این حالت، برق مستقیماً بالای آب انجام می شود، بنابراین مهم نیست که چگونه جریان آب تغییر می کند، ژنراتور برق تولید می کند.

همه موارد فوق عواملی هستند که باعث محبوبیت مینی توربین هیدرولیکی و چرخ آب می شوند. اگر ساخت دستی چنین دستگاه هایی را در نظر بگیریم، آنها چندان دشوار نیستند. و علاوه بر این، با حداقل هزینه، چنین نیروگاه های کوچک آبی قادر به ارائه حداکثر شاخص های بازده هستند. بنابراین معیارهای محبوبیت واضح است.

ساخت و ساز را از کجا شروع کنیم

ساخت یک نیروگاه مینی برق آبی با دستان خود باید با اندازه گیری شاخص های سرعت جریان رودخانه ها شروع شود. این کار بسیار ساده انجام می شود: فقط یک فاصله 10 متری را در بالادست علامت بزنید، یک کرونومتر بردارید، یک تراشه را در آب بیندازید و مدت زمانی را که طول می کشد تا فاصله اندازه گیری شده را طی کند، یادداشت کنید.

در نهایت، اگر 10 متر بر تعداد ثانیه های صرف شده تقسیم شود، سرعت رودخانه را بر حسب متر بر ثانیه بدست می آورید. باید در نظر داشت که ساخت نیروگاه های مینی برق آبی در مکان هایی که سرعت جریان از 1 متر در ثانیه تجاوز نمی کند معنایی ندارد.

اگر می‌خواهید بفهمید که نیروگاه‌های مینی برق آبی در منطقه‌ای که سرعت رودخانه کم است چگونه ساخته می‌شوند، می‌توانید با سازماندهی اختلاف ارتفاع سعی کنید به افزایش جریان دست یابید. این کار را می توان با نصب لوله تخلیه در مخزن انجام داد. در این صورت قطر لوله مستقیما بر دبی آب تاثیر می گذارد. هرچه قطر کوچکتر باشد، جریان سریعتر خواهد بود.

این رویکرد به شما امکان می دهد یک نیروگاه مینی برق آبی را سازماندهی کنید، حتی اگر یک جریان کوچک در نزدیکی خانه جریان داشته باشد. یعنی یک سد جمع شونده بر روی آن سازماندهی شده است که در زیر آن یک مینی نیروگاه برق آبی برای تغذیه خانه و لوازم خانگی به طور مستقیم نصب شده است.

مرحله بعدی ساخت و ساز است که نمونه اولیه آن نیروگاه برق آبی گارلند V. Blinov با جریان آزاد (مدل 1964) بود.

نیروگاه های برق آبی مورد بحث جریان آزاد دارند، با یک توربین نسبتا اصلی ساخته شده از روتورهای به اصطلاح Savonius، که بر روی یک شفت معمولی (شاید منعطف، مرکب) کار می کنند. آنها برای نصب خود به سدها و سایر سازه های هیدرولیکی در مقیاس بزرگ نیاز ندارند. آنها قادر به کار با راندمان کامل حتی در آب های کم عمق هستند، که در ترکیب با سادگی، فشردگی و قابلیت اطمینان ساختار، این نیروگاه های برق آبی را برای کشاورزان و باغدارانی که زمین های آنها در نزدیکی نهرهای کوچک (رودخانه ها) قرار دارد، بسیار امیدوار کننده می کند. نهرها و شیارها).

برخلاف سدها، نیروگاه های برق آبی با جریان آزاد تنها از انرژی جنبشی آب جاری استفاده می کنند. برای تعیین توان، یک فرمول در اینجا وجود دارد:

N = 0.5 * p * V3 * F * n (1)،

N - قدرت روی شفت کار (W)،
- p - چگالی آب (1000 تن بر متر مکعب)،
- V سرعت جریان رودخانه (m / s) است.
- F سطح مقطع قسمت فعال (غرق شده) بدنه کار ماشین هیدرولیک (m2) است.
- n - راندمان تبدیل انرژی.

همانطور که از فرمول 1 مشاهده می شود، در سرعت رودخانه 1 متر بر ثانیه، یک متر مربع از سطح مقطع قسمت فعال ماشین هیدرولیک، در حالت ایده آل (زمانی که n = 1) قدرتی برابر با 500 دارد. دبلیو این مقدار به وضوح برای استفاده صنعتی کوچک است، اما برای مزرعه فرعی یک کشاورز یا ساکن تابستان کاملاً کافی است. علاوه بر این، می توان آن را با عملکرد موازی چندین "گلدسته برق آبی" افزایش داد.

و یک نکته ظریف دیگر سرعت رودخانه در نقاط مختلف آن متفاوت است. بنابراین، قبل از شروع ساخت یک نیروگاه مینی برق آبی، لازم است پتانسیل انرژی رودخانه خود را با استفاده از یک روش ساده مشخص شده تعیین کنید. فقط به یاد بیاوریم که مسافت طی شده توسط شناور اندازه گیری و تقسیم بر زمان عبور آن با میانگین سرعت جریان در این بخش مطابقت دارد. همچنین لازم به ذکر است: این پارامتر بسته به فصل تغییر می کند.

بنابراین، محاسبه طراحی باید با هدایت میانگین (برای دوره برنامه ریزی شده بهره برداری از mini-HPP) میزان جریان رودخانه انجام شود.

عکس. 1. روتورهای ساوونیوس برای نیروگاه های برق آبی کوچک گللند:

a، b - تیغه ها؛ 1 - عرضی، 2 - انتهایی.

در مرحله بعد، شما باید اندازه قسمت فعال دستگاه هیدرولیک و نوع آن را تعیین کنید. از آنجایی که کل نیروگاه مینی هیدروالکتریک باید تا حد امکان ساده و بدون پیچیدگی ساخته شود، مناسب ترین نوع مبدل روتور ساوونیوس طراحی انتهایی است. هنگام کار با غوطه ور شدن کامل در آب، مقدار F را می توان برابر با حاصل ضرب قطر روتور D با طول L و n = 0.5 در نظر گرفت. فرکانس چرخش f با دقت قابل قبول برای تمرین با فرمول تعیین می شود:

f = 48V / 3.14D (rpm) (2).

برای فشرده‌ترین نیروگاه برق آبی، توان داده شده در طول محاسبه باید با بار واقعی همبستگی داشته باشد، منبع تغذیه آن باید توسط مینی‌هی‌پی‌سی تأمین شود (زیرا برخلاف توربین بادی، جریان تأمین می‌شود. به شبکه مصرف کننده در اینجا به طور مداوم). به عنوان یک قاعده، این برق برای روشنایی، تلویزیون، رادیو، یخچال استفاده می شود. علاوه بر این، تنها مورد دوم به طور مداوم در طول روز در کار گنجانده می شود. بقیه وسایل برقی عمدتاً در عصر کار می کنند. بر این اساس، توصیه می شود که روی حداکثر توان یک "گلدسته برق آبی" از مرتبه 250-300 وات تمرکز کنید و اوج بار را با کمک یک باتری ذخیره سازی شارژ شده از یک نیروگاه مینی برق آبی پوشش دهید.

انتقال گشتاور از شفت کار نیروگاه برق آبی به قرقره ژنراتور معمولاً با استفاده از یک انتقال میانی انجام می شود. با این حال، اگر ژنراتور مورد استفاده در ساخت نیروگاه میکرو هیدروالکتریک دارای سرعت چرخش کمتر از 750 دور در دقیقه باشد، این عنصر، به طور دقیق، قابل حذف است. با این حال، اغلب باید ارتباط مستقیم را رها کرد. در واقع، برای اکثریت قریب به اتفاق ژنراتورهای تولید داخل، سرعت عملکرد چرخش در ابتدای "تحویل" توان در محدوده 1500-3000 دور در دقیقه است. این بدان معنی است که هماهنگی اضافی شفت نیروگاه برق آبی و ژنراتور الکتریکی مورد نیاز است.

خوب، حالا که قسمت تئوری مقدماتی تمام شد، ساخت و سازهای خاصی را در نظر خواهیم گرفت، هر کدام از آنها محاسن خاص خود را دارند.

به عنوان مثال، در اینجا یک مینی HPP جریان آزاد نیمه ثابت با آرایش افقی دو کواکسیال، چرخش نسبت به یکدیگر 90 درجه (برای تسهیل راه اندازی) و روتورهای Savonius از نوع عرضی وجود دارد. علاوه بر این، قطعات و مجموعه های اصلی این نیروگاه آبی خود ساخته از چوب به عنوان مقرون به صرفه ترین و " مطیع" ترین مصالح ساختمانی ساخته شده است.

نیروگاه مینی برق آبی پیشنهادی زیردریایی است. یعنی قاب پشتیبانی آن در پایین جریان آب قرار دارد و با طناب ها یا تیرک ها تقویت می شود (مثلاً اگر راهروها، اسکله قایق و غیره وجود داشته باشد). این کار به منظور جلوگیری از انتقال سازه توسط خود جریان آب انجام می شود.

شکل 2. مینی نیروگاه برق آبی شناور با آرایش افقی روتورهای عرضی:
1 - میله پایه (میله 150x100، 2 عدد)، 2 - عضو متقاطع پایینی (تخته 150x45، 2 عدد)، 3 - میله متقاطع وسط (میله 150x120، 2 عدد)، 4 - رایزر (الوار گرد با قطر 100، 4 عدد، 5 اسپار فوقانی (تخته 150x45، 2 عدد)، 6 - عضو متقاطع بالایی (تخته 100x40، 4 عدد)، 7 - شفت میانی (فولاد ضد زنگ، میله با قطر 30)، 8 - بلوک قرقره، 9 - جریان ژنراتور ثابت، 10 - "گندر" با غلتک چینی و سیم عایق دو هسته ای، 11 - صفحه پایه (تخته 200x40)، 12 - قرقره محرک، 13 - مجموعه بلبرینگ چوبی ( 2 عدد)، 14 - روتور "گلدسته آبی" (D600، L1000، 2 عدد)، 15 دیسک (از تخته هایی با ضخامت 20-40 میلی متر که به یک سپر ریخته شده، 3 عدد). عناصر اتصال فلزی (از جمله مهاربندها، هاب دیسک های شدید) به طور معمول نشان داده نمی شوند.

البته عمق رودخانه در محل مینی نیروگاه برق آبی باید کمتر از ارتفاع قاب پشتیبانی باشد. در غیر این صورت، جلوگیری از ورود آب به ژنراتور برق بسیار دشوار (اگر نه غیرممکن) است. خوب، اگر مکانی که قرار است نیروگاه برق آبی کوچک در آن قرار داشته باشد عمق بیش از 1.5 متر داشته باشد یا دبی و دبی بالایی وجود داشته باشد که در طول سال بسیار متفاوت است (که اتفاقاً کاملاً معمولی است. برای آبراهه های برفی)، پس توصیه می شود این سازه را با شناورها تجهیز کنید. این کار جابجایی آن را هنگام نصب بر روی رودخانه نیز آسان می کند.

قاب پشتیبانی یک نیروگاه برق آبی کوچک یک قاب مستطیل شکل ساخته شده از چوب، تخته و کنده های کوچک است که با میخ و سیم (کابل) بسته می شود. قطعات فلزی سازه (میخ، پیچ و مهره، گیره، نبشی و غیره) در صورت امکان باید از فولاد ضد زنگ یا سایر آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.

خوب، از آنجایی که بهره برداری از چنین نیروگاه برق آبی کوچک اغلب در روسیه فقط فصلی است (به دلیل یخ زدگی بیشتر رودخانه ها)، پس از انقضای دوره عملیاتی، کل ساختار کشیده شده به ساحل تحت بازرسی دقیق قرار می گیرد. عناصر چوبی پوسیده، زنگ زده، با وجود اقدامات احتیاطی انجام شده، قطعات فلزی به موقع تعویض می شوند.

یکی از واحدهای اصلی نیروگاه مینی برق آبی ما یک "گلدسته برق آبی" از دو روتور محکم ثابت (و تشکیل یک کل واحد بر روی شفت کار) است. دیسک های آنها را می توان به راحتی از تخته هایی با ضخامت 20-30 میلی متر ساخت. برای انجام این کار، با ساختن سپر از آنها، با استفاده از قطب نما، دایره ای به قطر 600 میلی متر می سازند. سپس هر یک از تخته ها مطابق منحنی حاصل بریده می شوند. پس از کوبیدن جاهای خالی روی دو نوار (برای دادن سفتی لازم)، همه چیز را سه بار - با توجه به تعداد دیسک های مورد نیاز - تکرار می کنند.

در مورد تیغه ها، توصیه می شود آنها را از آهن سقف درست کنید. و بهتر - از ظروف استوانه ای فولاد ضد زنگ (بشکه)، مناسب در اندازه و به نصف (در امتداد محور)، که در آن کودهای کشاورزی و سایر مواد تهاجمی معمولاً ذخیره و حمل می شود. به عنوان آخرین گزینه، تیغه ها را می توان از چوب نیز ساخت. اما وزن آنها (به ویژه پس از مدت طولانی ماندن در آب) بسیار افزایش می یابد. و این را باید در هنگام ایجاد نیروگاه های برق آبی بر روی شناورها در نظر گرفت.

در انتهای گلدسته "تکل آبی" تکیه گاه های سنبله وصل شده است. اساساً اینها سیلندرهای کوتاه با یک فلنج پهن و یک کلید انتهایی هستند. فلنج با چهار پیچ به دیسک روتور مربوطه متصل می شود.

برای کاهش اصطکاک، یاتاقان ها بر روی اعضای متقاطع میانی تعبیه شده است. و از آنجایی که بلبرینگ های معمولی یا رولبرینگ برای کار در آب مناسب نیستند، از ... چوبی های خانگی استفاده می کنند. طراحی هر یک از آنها شامل دو گیره و صفحات درج شده با سوراخ برای عبور تکیه گاه سنبله است. علاوه بر این، پوسته های یاتاقان وسط به گونه ای قرار گرفته اند که الیاف چوب به موازات شفت حرکت کنند. علاوه بر این، اقدامات ویژه ای برای اطمینان از اینکه صفحات درج به طور صلب در برابر جابجایی جانبی ثابت شده اند انجام می شود. این کار با پیچ و مهره های سفت کننده انجام می شود.

شکل 3. مجموعه بلبرینگ ساده:
1 - براکت چین دار (St3، نوار 50x8، 4 عدد)، 2 - عضو متقاطع قاب میانی، 3 - درج چین دار (ساخته شده از چوب سخت، 2 عدد)، 4 عدد درج قابل تعویض (ساخته شده از چوب سخت، 2 عدد) ، 5 - پیچ M10 با مهره و واشر گروور (4 ست)، 6 - گیره سر M8 با دو مهره و واشر (2 عدد).

هر یک از خودروها به عنوان یک ژنراتور الکتریکی در نیروگاه میکرو هیدروالکتریک در نظر گرفته شده استفاده می شود. آنها 12-14 ولت DC می دهند و به راحتی با باتری و وسایل برقی متصل می شوند. توان این ماشین ها حدود 300 وات می باشد.

طراحی یک مینی نیروگاه برق آبی قابل حمل با آرایش عمودی یک "گلدسته" و یک ژنراتور نیز برای تولید خود کاملاً قابل قبول است. چنین نیروگاه برق آبی، به نظر نویسنده توسعه، کمترین مصرف مواد را دارد. ساختار پشتیبان تاسیسات، که موقعیت خود را در بستر رودخانه ثابت می کند، یک میله فولادی توخالی است (به عنوان مثال، از بخش های لوله). طول آن بر اساس ماهیت کف جریان آب و سرعت جریان انتخاب می شود. علاوه بر این، به گونه ای که انتهای تیز میله که به پایین رانده شده است، پایداری نیروگاه مینی برق آبی و جریان بی وقفه آن را تضمین می کند. استفاده اضافی از علائم کشش نیز امکان پذیر است.
با تعیین سطح فعال روتور با فرمول (1) و اندازه گیری عمق رودخانه در محل مینی نیروگاه برق آبی، محاسبه قطر روتورهای ساوونیوس مورد استفاده در اینجا آسان است. برای ساده کردن ساختار و راه اندازی خود به خود، توصیه می شود یک "گلدسته برق آبی" از دو روتور متصل به هم بسازید تا تیغه های اولی 90 درجه نسبت به دومی (در امتداد محور چرخش) منحرف شوند. همچنین برای افزایش راندمان کار، سازه کنار جریان ورودی مجهز به سپری است که نقش یک پره راهنما را ایفا می کند. خوب، شفت کار در یاتاقان های ساده یاتاقان های بالا و پایین نصب شده است. در اصل، با زمان کار کوتاه یک نیروگاه برق آبی کوچک (به عنوان مثال، در یک سفر کمپینگ)، می توان از بلبرینگ های با قطر بزرگ نیز استفاده کرد. اما در صورت وجود ماسه یا لجن در آب، پس از هر بار استفاده، این واحدها باید با آب تمیز شسته شوند.

برنج. 4. مینی HPP با روتورهای انتهایی عمودی:
1 - میله نگهدارنده، 2 - مجموعه بلبرینگ پایین، 3 - دیسک "گلولند برق آبی" (3 عدد)، 4 - روتور (D600، 2 عدد)، 5 - مجموعه بلبرینگ بالایی، 6 - شفت کار، 7 - انتقال، 8 - ژنراتور برق، 9 - "گندر" با غلتک چینی و سیم عایق دو هسته ای، 10 - گیره نصب ژنراتور، 11 - محافظ راهنمای متحرک؛ a، b - تیغه ها: امتدادهای انتهای بالایی میله پشتیبانی به طور معمول نشان داده نمی شوند.

بسته شدن تکیه گاه ها به میله بسته به وزن "گلدسته برق آبی" و نیاز به جدا کردن آن به قطعات، پیچ و مهره و جوش داده می شود. انتهای بالایی شفت کار ماشین هیدرولیک در عین حال شفت ورودی ضریب است که (به عنوان ساده ترین و پیشرفته ترین تکنولوژی) می توان از تسمه استفاده کرد.

ژنراتور الکتریکی دوباره از یک خودرو گرفته می شود. به راحتی می توان آن را با یک گیره به میله نگهدارنده متصل کرد. و خود سیم هایی که از ژنراتور می آیند باید دارای عایق رطوبتی قابل اعتماد باشند. در تصاویر، نسبت‌های هندسی دقیق انتقال میانی به طور معمول نشان داده نمی‌شوند، زیرا به پارامترهای ژنراتور خاصی که دارید بستگی دارد. خوب، تسمه‌های گیربکس را می‌توان از دوربین ماشین قدیمی با برش آن به تسمه‌هایی با عرض 20 میلی‌متر و سپس چرخاندن به بسته‌ها، ساخت.

برای تامین برق دهکده های کوچک، مینی HPP گلدسته طراحی شده توسط V. Blinov مناسب است، که چیزی نیست جز زنجیره ای از روتورهای بشکه ای شکل Savonius با قطر 300-400 میلی متر، که بر روی یک کابل انعطاف پذیر کشیده شده در سراسر آن نصب شده است. رودخانه یک سر کابل به تکیه گاه مفصلی متصل می شود و سر دیگر از طریق یک ضرب کننده ساده به شفت ژنراتور متصل می شود. با سرعت جریان 1.5-2.0 متر بر ثانیه، زنجیره روتورها تا 90 دور در دقیقه می رسد. و ابعاد کوچک عناصر «گلدسته برق آبی» امکان بهره برداری از این نیروگاه میکرو برق آبی را در رودخانه هایی با عمق کمتر از یک متر فراهم می کند.

باید بگویم که تا سال 1964 V. Blinov موفق به ایجاد چندین نیروگاه مینی برق آبی قابل حمل و ثابت با طراحی خود شد که بزرگترین آنها یک نیروگاه برق آبی بود که در نزدیکی روستای Porozhki (منطقه Tver) ساخته شد. یک جفت گلدسته در اینجا دو ژنراتور اتوتراکتور استاندارد با توان کل 3.5 کیلو وات را هدایت می کند.

MK 10 1997 I. Dokunin