Gör-det-själv små ges. Gör-det-själv vattenkraftsgenerator eller hemmagjord vattenkraftverk

Alternativ nummer 1

En hemmagjord Rope Garland mini-vattenkraftverk är en utmärkt lösning för att få prisvärd och billig el om det finns en liten flod med din bostadsort.

Designen av ett minivattenkraftverk med kranskabel baseras på kabelns rotation i flodbädden.

De första designerna av ett autonomt enklaste vattenkraftverk sattes i praktik av enskilda hantverkare för ett halvt sekel sedan. Tillbaka i Radiotidningen för 50-talet tryckte de information om ett kransvattenkraftverk, tillverkat i plåtburkar och med en generator från en bil!

Figur 1. Utseendet på en gör-det-själv-kabelgirland från ett minivattenkraftverk.

Hur man gör ett vattenkraftverk med kabelkransar med egna händer?

Figuren nedan visar ett diagram över utformningen av en enkel kabelgirland mini-vattenkraftverk med en turbin-kabel hydraulisk drivning som roterar från flödet av floden.

Fig. 2 Schema och driftprincip för minivattenkraftverket Garland

1. Lager, 2. Stöd, 3. Metallkabel, 4. Hydraulhjul (turbin),

5. Kraftgenerator, 6. Övre flodnivå, 7. Flodbädd.

Som hydrauliska hjul (rotorer), i en kabelhydraulisk drivning av ett minivattenkraftverk, kan flera "hjul" gjorda av en tunn metallplåt med en diameter på cirka en halv meter användas, som en barnleksak - en propeller gjord av ett fyrkantigt pappersark. Som en flexibel axel är det lämpligt att använda en konventionell stålkabel med en diameter på 10 ... 15 mm.
Ungefärliga beräkningar visar att från ett sådant kabelvattenkraftverk kan du få upp till 1,5 ... 2,0 kW från ett vattenhjul, med ett flodflöde på cirka 2,5 meter / sek!

Om stöd 2 med lager 1 och elektrisk generator 5 är installerade på botten av floden, och lagren med generatorn höjs över flodnivån och hela strukturen placeras längs flödesaxeln, blir resultatet praktiskt taget samma. Detta schema används lämpligen för mycket "smala floder" men med ett djup på mer än 0,5 meter. Termisk energi i ett sådant vattenkraftverk kan erhållas genom att ansluta elektriska värmare till en elektrisk generator.

Rotorerna i ett vattenkraftverk är vanligtvis placerade i kärnan av flödet (på 0,2 djup från ytan på sommaren och 0,5 djup från isytan på vintern). Flodens djup på installationsplatsen för vattenkraftverket överstiger inte 1,5 m. Med ett floddjup på mer än 1,5 m är det fullt möjligt att använda rotorer anordnade i två rader.

Framväxten av dachas och till och med gårdar på ödemarker långt från elnätet, den galopperande ökningen av bränsle- och elpriserna väckte liv till de gamla idéerna om autonom kraftförsörjning med den utbredda användningen av naturlig energi från sol, vind och vatten. Inklusive ökat intresse för mini- och mikrovattenkraftverk.

Två av dessa vattenkraftverk som är acceptabla för självbyggande är: gör-det-själv mikrovattenkraftverk och ett flytande damlöst minivattenkraftverk. Näst på tur är strukturer, vars prototyp var V. Blinovs vattenkraftverk med fritt flöde (modell från 1964).

Dudyshev V.D.

Alternativ nummer 2

De vattenkraftverk som kommer att diskuteras är fritt flöde, med en ganska original turbin från de så kallade Savonius-rotorerna uppträdda på en gemensam (kanske flexibel, komposit) arbetsaxel. De kräver inte dammar och andra storskaliga hydrauliska strukturer för sin installation. Kan arbeta med full effektivitet även på grunt vatten, vilket i kombination med designens enkelhet, kompakthet och tillförlitlighet gör dessa vattenkraftverk mycket lovande för de bönder och trädgårdsmästare vars tomter ligger nära små vattendrag (floder, bäckar) och diken).

Till skillnad från dammar använder friflödesvattenkraftverk, som bekant, endast den kinetiska energin från strömmande vatten. För att bestämma kraften finns det en formel här:

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

N - effekt på arbetsaxeln (W),
- р - vattendensitet (1000 kt/m3),
- V - flodflödeshastighet (m/s),
- F - tvärsnittsarea för den aktiva (nedsänkta) delen av den hydrauliska maskinens arbetskropp (m2),
- n - energiomvandlingseffektivitet.

Som kan ses från formel 1, vid en flodhastighet på 1 m/s, idealiskt (när n=1) finns en effekt lika med endast 500 W per kvadratmeter av tvärsnittet av den aktiva delen av den hydrauliska maskinen. Detta värde är uppenbart litet för industriellt bruk, men det är ganska tillräckligt för en bonde eller sommarboendes dotterbolagstomt. Dessutom kan den ökas genom parallell drift av flera "hydrauliska girlander".

Och en till subtilitet. Flodens hastighet i dess olika delar är olika. Därför, innan du börjar bygga ett minivattenkraftverk, är det nödvändigt att bestämma energipotentialen för din flod med en enkel metod. Vi minns bara att den sträcka som mätflottören tillryggalagt och dividerat med tiden för dess passage kommer att motsvara den genomsnittliga flödeshastigheten i detta avsnitt. Det bör också noteras att denna parameter kommer att ändras beroende på säsong.

Därför bör beräkningen av designen göras, styrd av den genomsnittliga (för den planerade driftperioden för mini-HPP) flodens hastighet.

Fig. 1 Savonius-rotorer för hemmagjorda minivattenkraftverk med daisy-chain:

a, b - blad; 1 - tvärgående, 2 - ände.

Därefter måste du bestämma storleken på den aktiva delen av den hydrauliska maskinen och dess typ. Eftersom hela minivattenkraftverket ska vara så enkelt och lätt att tillverka som möjligt, är den lämpligaste typen av omvandlare Savonius-rotorn i ändkonstruktionen. Vid arbete med fullständig nedsänkning i vatten kan värdet på F tas lika med produkten av rotordiametern D och dess längd L, och n=0,5. Rotationsfrekvensen f med en noggrannhet som är acceptabel för övning bestäms av formeln:

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

För att göra vattenkraftverket så kompakt som möjligt bör den effekt som anges i beräkningen korreleras med den faktiska belastningen, vars kraftförsörjning ska tillhandahållas av minivattenkraftverket (eftersom, till skillnad från ett vindturbin, kommer strömmen att vara kontinuerligt levereras till konsumentens nätverk här). Som regel används denna elektricitet för belysning, drivning av TV, radio, kylskåp. Och bara det senare ingår i arbetet under dagen konstant. Resten av de elektriska apparaterna fungerar främst kvällstid. Baserat på detta är det tillrådligt att fokusera på den maximala effekten från en "hydraulisk krans" i storleksordningen 250-300 W, som täcker toppbelastningen med ett batteri laddat från ett mini-vattenkraftverk.

Överföringen av vridmoment från hydraulkraftverkets arbetsaxel till remskivan på den elektriska generatorn utförs vanligtvis med en mellanliggande transmission. Detta element kan dock strängt taget uteslutas om generatorn som används i konstruktionen av mikrovattenkraftverket har en rotationshastighet på mindre än 750 rpm. Men direkt kommunikation måste ofta överges. När allt kommer omkring, för de allra flesta generatorer av inhemsk produktion, ligger rotationshastigheten i början av "leverans" av kraft i intervallet 1500-3000 rpm. Detta innebär att ytterligare samordning av hydraulkraftverkets axlar och elgeneratorn behövs.

Nåväl, nu när den preliminära teoretiska delen är över, låt oss överväga specifika mönster. Var och en av dem har sina egna fördelar.

Här finns till exempel ett halvstationärt minivattenkraftverk med fritt flöde med ett horisontellt arrangemang av två koaxiala, roterade 90° i förhållande till varandra (för att underlätta självstart) och stelt förbundna Savonius-rotorer av tvärgående typ. Dessutom är huvuddelarna och komponenterna i detta hemmagjorda vattenkraftverk gjorda av trä som det mest tillgängliga och "lydiga" byggmaterialet.

Det föreslagna minivattenkraftverket är dränkbart. Dvs dess stödram är placerad tvärs över vattendraget i botten och är förstärkt med sträckkablar eller stolpar (om det till exempel finns gångvägar, båtbrygga etc. i närheten). Detta görs för att undvika att konstruktionen dras in av själva vattendraget.

Fig. 2 Dränkbar mini-vattenkraftverk med horisontellt arrangemang av rotorer av tvärgående typ:

1 - spar-bas (balk 150x100, 2 st.), 2 - nedre tvärbalk (bräda 150x45, 2 st.), 3 - mellersta tvärbalk (balk 150x120, 2 st.), 4 - stigare (rundvirke med en diameter på 100, 4 st. .), 5 övre balk (bräda 150x45, 2 st.), 6 - övre tvärbalk (bräda 100x40, 4 st.), 7 - mellanaxel (rostfritt stål, stång med en diameter av 30), 8 - remskiva block, 9 - DC generatorström, 10 - "gander" med en porslinsrulle och en tvåkärnig isolerad tråd, 11 - basplatta (bräda 200x40), 12 - drivremskiva, 13 - trälager montering (2 st), 14 - rotor "hydraulisk krans" (D600, L1000 , 2 st.), 15 skivor (från brädor 20-40 mm tjocka nedslagna i en sköld, 3 st); metallfästen (inklusive förlängningar, nav på de yttre skivorna) visas inte konventionellt.

Naturligtvis bör flodens djup vid installationsplatsen för minivattenkraftverket vara mindre än höjden på stödramen. Annars är det mycket svårt (om inte omöjligt) att undvika att vatten kommer in i elgeneratorn. Tja, om platsen där det är tänkt att placera ett minivattenkraftverk har ett djup på mer än 1,5 m eller det finns ett högt vattenflöde och flöde som varierar mycket under året (vilket för övrigt är ganska typiskt för snömatade vattendrag), så rekommenderas denna design att utrustas med flöten . Detta gör det också lätt att flytta den när den är installerad på floden.

Stödramen för ett minivattenkraftverk är en rektangulär ram gjord av timmer, brädor och små stockar fästa med spik och tråd (kablar). Strukturens metalldelar (spik, bultar, klämmor, hörn etc.) bör om möjligt vara gjorda av rostfritt stål eller andra korrosionsbeständiga legeringar.

Tja, eftersom driften av ett sådant mini-vattenkraftverk ofta är möjligt i Ryssland endast säsongsmässigt (på grund av frysningen av de flesta floder), så efter operationens utgång är hela strukturen som dras i land föremål för en grundlig inspektion. Tidig förändring ruttna träelement, rostiga, trots vidtagna försiktighetsåtgärder, metalldelar.

En av huvudkomponenterna i vårt minivattenkraftverk är en "vattenkraftgirland" av två fast fixerade (och utgör en enda enhet på arbetsaxeln) rotorer. Deras skivor är lätta att göra av brädor 20-30 mm tjocka. För att göra detta, efter att ha gjort en sköld av dem, med en kompass, bygg en cirkel med en diameter på 600 mm. Därefter skärs var och en av brädorna enligt kurvan som erhålls på den. Efter att ha slagit ihop ämnena på två lameller (för att ge den erforderliga styvheten), upprepar de allt tre gånger - enligt antalet nödvändiga skivor.

När det gäller bladen är det lämpligt att göra dem av takjärn. Och bättre - från cylindriska rostfria behållare (fat) av lämplig storlek och halverade (längs axeln), där jordbruksgödselmedel och andra aggressiva material vanligtvis lagras och transporteras. I extrema fall kan bladen även vara gjorda av trä. Men deras vikt (särskilt efter en lång vistelse i vattnet) kommer att öka kraftigt. Och detta bör komma ihåg när du skapar ett mini-vattenkraftverk på flottörer.

Spikstöd är fästa i ändarna av "hydroenergigirlanden". I själva verket är dessa korta cylindrar med en bred fläns och en ändslits för en nyckel. Flänsen fästs på respektive rotorskiva med fyra bultar.

För att minska friktionen finns lager placerade på de mittersta tvärbalkarna. Och eftersom vanliga kul- eller rullager är olämpliga för arbete i vatten använder de ... hemmagjorda trä. Utformningen av var och en av dem består av två klämmor och insatsplattor med ett hål för passage av spikstödet. Dessutom är de mellersta lagerskålarna placerade så att träfibrerna här löper parallellt med axeln. Dessutom vidtas särskilda åtgärder för att säkerställa att insatsplattorna är stadigt fastsatta mot sidoförskjutningar. Gör detta med hjälp av åtdragningsbultar.

Fig.3 Glidlager:

1 - pressfäste (St3, list 50x8, 4 st.), 2 - mittrams tvärbalk, 3 - pressinsats (av hårt trä, 2 st), 4 utbytbara insatser (av hårt trä, 2 st.) , 5 - M10 bult med Grovers mutter och bricka (4 set), 6 - M8 bult med två muttrar och brickor (2 st).

Som en elektrisk generator i det övervägda mikrovattenkraftverket används vilken som helst av bilarna. De ger ut 12-14 V DC och dockar enkelt med både batteriet och elektriska apparater. Effekten av dessa maskiner är cirka 300 watt.

Utformningen av en bärbar mini-vattenkraftverk med ett vertikalt arrangemang av en "girland" och en generator är ganska acceptabel för egenproduktion. En sådan vattenkraftstation är enligt utvecklingens författare den minst materialintensiva. Installationens bärande struktur, som fixerar sin position i flodbädden, är en ihålig stålstång (till exempel från rörsektioner). Dess längd väljs utifrån vattendragets botten och strömhastigheten. Dessutom sådan att den vassa änden av stången, indriven i botten, skulle garantera stabiliteten hos minivattenkraftverket och dess oskiljaktiga flöde. Det är också möjligt att använda ytterligare bristningar.

Efter att ha bestämt rotorns aktiva yta med formel (1) och mätt flodens djup vid installationsplatsen för minivattenkraftverket, är det lätt att beräkna diametern på Savonius-rotorerna som används här. För att göra designen enkel och självstartande är det lämpligt att göra en "hydraulisk krans" av två rotorer anslutna så att bladen på den första förskjuts med 90 ° i förhållande till den andra (längs rotationsaxeln). Dessutom, för att öka effektiviteten i arbetet, är strukturen på sidan av det mötande flödet utrustad med en sköld som spelar rollen som en ledskovel. Jo, arbetsaxeln är monterad i glidlager på de övre och nedre stöden. I princip, med en kort drifttid för ett minivattenkraftverk (till exempel på en vandring), kan även kullager med stor diameter användas. Men om det finns sand eller slam i vattnet, efter varje användning, måste dessa enheter tvättas i rent vatten.

Ris. 4 minivattenkraftverk med vertikalt arrangemang av rotorer av ändtyp:

1 - stödstång, 2 - nedre lagerenhet, 3 - vattenkraftsgirlandskiva (3 st), 4 - rotor (D600, 2 st), 5 - övre lagerenhet, 6 - arbetsaxel, 7 - transmission, 8 - elektrisk generator, 9 - "gander" med en porslinsrulle och en tvåkärnig isolerad tråd, 10 - en generatormonteringsklämma, 11 - en rörlig sköldstyrning; a, b - blad: förlängningar vid den övre änden av stödstången visas vanligtvis inte.

Fästningen av stöden till stången är bultad och svetsad, beroende på vikten av den "hydrauliska kransen" och behovet av att demontera den i delar. Den övre änden av den hydrauliska maskinens arbetsaxel är också multiplikatorns ingående axel, som (som den enklaste och mest tekniska) kan användas som ett bälte.

Den elektriska generatorn tas igen av en bil. Det är lätt att fästa den på stödstången med en klämma. Och själva ledningarna som kommer från generatorn måste ha pålitlig vattentätning. I illustrationerna visas inte de exakta geometriska proportionerna för den mellanliggande transmissionen på konventionellt sätt, eftersom de beror på parametrarna för den speciella generatorn du har. Tja, transmissionsremmar kan tillverkas av en gammal bilkamera genom att klippa den i 20 mm breda band, följt av att vrida till buntar.

För strömförsörjning av små byar är en daisy-chain mini-vattenkraftverk designad av V. Blinov lämplig, vilket inte är något annat än en kedja av tunnformade Savonius-rotorer med en diameter på 300-400 mm, fixerade på en flexibel kabel sträckt över floden. Ena änden av kabeln är fäst vid ett gångjärnsförsett stöd och den andra via en enkel multiplikator till generatoraxeln. Vid en flödeshastighet på 1,5-2,0 m/s gör rotorkedjan upp till 90 rpm. Och den lilla storleken på elementen i "vattenkraftgirlanden" gör det möjligt att driva detta mikrovattenkraftverk på floder med ett djup på mindre än en meter.

Jag måste säga att före 1964 lyckades V. Blinov skapa flera bärbara och stationära mini-vattenkraftverk av hans design, varav den största var ett vattenkraftverk byggt nära byn Porozhki (Tver-regionen). Ett par girlander här drev två vanliga autotraktorgeneratorer med en total effekt på 3,5 kW.

MK 10 1997 I. Dokunin

Alternativ nummer 3

Hemmagjord vattenkraftverk (HPP) vid en liten flod utan damm.

Det är känt att elektricitet genereras av en generator, vars axel roterar motorn. HPP-motorn har en enkel design: rack med två vevaxlar A och B är fixerade på en ram gjord av stockar (se fig. 3).

Varje skaft har tre knän, vars vinklar är lika med 120°. Vevaxlarna är förbundna med stänger som bladen är fästa i. I figur 1 kan du se att för tillfället är alla bladen på stav B i botten, de är nedsänkta i vatten och under dess tryck rör sig tillbaka (till höger). Bladen flyttar stången, och stången vrider i sin tur vevaxlarna. Så fort knäna som är förbundna med denna stång börjar höjas, sänks ribban Gs blad ner i vattnet. Nu börjar de redan arbeta. Då kommer bladen på stång D att börja arbeta. Vid det här laget kommer bladen på den första stången B att passera över vattenytan och återigen sjunka ner i vattnet. Så kommer motorn i Logins kraftverk att fungera.

Om du sätter en remskiva på änden av en av vevaxlarna och ansluter den med en remdrift till remskivan på DC-generatorn, kommer generatorn att börja generera elektricitet. Och om du fäster en vevstake på drivremskivan och ansluter den till pumpen, kommer motorn att pumpa vatten till skolplatsen, till din trädgård.

Motorkraften beror inte bara på vattenflödets hastighet, utan också på antalet och arean av bladen, det vill säga på de geometriska dimensionerna på själva motorn. Och den kan göras av vilken storlek som helst, respektive proportionellt öka eller minska storleken på dess delar.

Ris. 1 Huvuddimensionerna för delarna av ett minivattenkraftverk utan damm.

Vi ger ritningar på en motor som vid en vattenflödeshastighet på 0,8-1 meter per sekund kommer att rotera en generator från en bil. Spänningen som genereras av generatorn är 12 V, och effekten är upp till 150 watt.

Fig. 2 Huvudkomponenterna i ett hemmagjort vattenkraftverk utan damm.

Innan du börjar bygga en vattenkraftstation, i en verkstad eller i en butik som säljer reservdelar till bilar, hämta en generator. Förbered material: brädor, stockar med liten diameter, ståltråd, fästelement. Välj platsen där kraftverket ska ligga. Det är önskvärt att det är en rak del av floden. Här är det nödvändigt att bestämma strömhastigheten. Det görs så här. Markera två tvärgående linjer på den valda sektionen 15-20 meter lång. Efter det, med hjälp av en liten flottör, såsom flis, bestäm hastigheten på vattenflödet. Flottören ska kastas i vattnet lite högre än den övre riktningen och efter det, räkna tiden som flottören passerade från den övre riktningen till den nedre med hjälp av ett stoppur. Det är nödvändigt att göra 10-15 sådana mätningar, kasta flottören antingen längre eller närmare stranden och, baserat på resultaten av mätningarna, beräkna flodens medelhastighet. Om den ligger inom 0,8-1 m/s, fortsätt gärna med bygget.

Fig.3. Vevaxlar till ett minivattenkraftverk utan damm.

Hur man gör de mest komplexa delarna av ett minivattenkraftverk utan damm. Vevaxel mini ges utan dam.

Den kan tillverkas av en solid stålstång med en diameter på 16-20 mm. Men det är lättare att göra det prefabricerat (Fig. 3). Skär först ämnen från staven 1, 2, 3 och 4. Gör kinderna på knäna av en stålremsa 5 mm tjock. Såga rutor i ändarna av stavarna, och fyrkantiga hål i kinderna. Efter att ha kopplat ihop delarna nitas rutorna. Först måste du montera delarna av vevaxeln "a" och "b" (se fig. 3). Sedan måste du markera och skära ut rutorna vid de fria ändarna av stängerna 2 och 3 så att mittknäet (efter montering) ligger i en vinkel på 120 ° med avseende på de extrema.

Stavar med blad av ett mini vattenkraftverk utan damm.

Överföringsanordning för ett minivattenkraftverk utan damm.

Vevaxeln, och därmed drivremskivan, kommer att rotera med en hastighet av ungefär ett varv varannan sekund. Generatorn kan producera elektrisk ström vid 1000-1500 rpm. För att få detta antal varv på generatorn behöver du en transmission från remskivor med olika diametrar (se. Fig.).

Räfflade remskivor är gjorda av 5 mm tjock plywood. För varje remskiva ska fem cirklar skäras. De slås ner med spik eller dras åt med skruvar. Drivskivan, som är stadigt fastsatt i änden av vevaxeln, måste ha en diameter på minst 700 mm. Två mellanliggande spikas på varandra och sätts fritt på axeln. De bör rotera lätt på denna axel. Om drivremskivans rotationshastighet är 30 rpm, kan diametern på den lilla mellanremskivan tas lika med 140 mm och den stora - 600 mm. Då kommer generatorns remskiva (diameter 60 mm) att rotera med en hastighet av 1500 rpm. Vid andra hastigheter på drivremskivan kommer diametrarna för de mellanliggande remskivorna att vara olika. Arbetsläraren hjälper dig att beräkna deras storlekar.

Drivremmar i ett minivattenkraftverk utan damm.

Transmissionsremskivorna är förbundna med drivremmar. För att säkerställa att bältena alltid är väl spända, gör dem av ett gummiband. Skär den gamla bilkameran i långa remsor. Vrid varje band till en bunt, limma ändarna med gummilim och knyt hårt med garn.

Justering av ett minivattenkraftverk utan damm.

Efter montering av mekanismen, kontrollera om stängerna roterar fritt. Vrid drivremskivan för hand och lägg märke till vilken av stängerna som hindrar rotationen av vevaxlarna. Ta sedan bort stången och förstora ett av hålen för knähalsen så att det blir lite avlångt.

V. Kivonosov, V. Slashchilina

Alternativ nummer 4

På de flesta floder är det möjligt att bygga små, billiga, damlösa vattenkraftverk (HPP). Kraften hos sådana kraftverk är liten, men tillräcklig för att elektrifiera ett hus och till och med en liten by.

På floder med en flödeshastighet på 0,8 meter per sekund eller mer kan en ny typ av damlös hydraulmotor installeras. Principen för driften av denna motor är tydlig från de bifogade ritningarna och diagrammen.

Under vattentrycket flyttar bladen stängerna, vars rörelse får veven att rotera. En remskiva sitter på dess axel.

Remskivans rotation överförs till generatorn. Motoreffekten beror på hastigheten på vattenflödet.

På platser där strömhastigheten är liten är det nödvändigt att smalna av flodbädden. Utformningen av en hydraulmotor, till exempel 3,5 kilowatt, är så enkel att den kan göras i vilken skolklubb eller verkstad som helst.

M. Logga in

En oberoende elkälla i en herrgård på landet är den första nödvändigheten. Marknaden för elektriska varor erbjuder ett brett utbud av elektriska strömgeneratorer av olika design: gas, växelriktare, bensin, diesel. Bland dem upptar vattenkraftsgeneratorer en speciell plats på grund av deras fördelar och besparingar i bränsleförbrukning. Generering av el från naturliga källor är det mest miljövänliga och billigaste sättet att producera en energiresurs.

Omfattning och funktioner för enheten

Olika applikationer

Dessa hydrauliska enheter kan användas för olika inhemska och ekonomiska behov:

Inom jordbruket;
Campus för geologer;
Inom flodtransporter;
på fritidsgårdar;
Inom gruvindustrin;
I förorts- och förortsområden.

Att omvandla olika typer av energi till elektrisk energi. Enheten är enkel: motorn, själva generatorn och huset.

Vi tittar på videon, omfattningen av generatorset och deras typer:

Beroende på typen av kraftverk är generatorer indelade i:

Det finns också vatten- och soldrivna generatorer. Den elektriska vattengeneratorn skiljer sig från diesel eller bensin i högre effektivitet i drift och absolut miljövänlighet. Om en flod eller bäck rinner nära ett hus på landet är utgiftsbeloppet för service av stationen noll.

Funktionsprincip

Produktionen av energi genom att rotera ett strukturelement har använts under lång tid, det räcker för att återkalla vattenkvarnar. En vattengenerator för produktion av elektrisk energi skiljer sig lite från de gamla armaturerna.

Se videon, den enklaste arbetsmekanismen:

Du måste ansluta enhetens slang till en vattenkälla (ström, kran, duschkabin), och rotationen av hjulbladen under vattentrycket kommer att överföra energi till själva generatorn. I sin tur kommer generatorn att bearbeta den mottagna energin till en ström av lämplig frekvens (AC eller DC).

Typer av hydrogeneratorer

Industriprodukter skiljer sig åt vad gäller effekt. För husbehov används lågeffektshydrauliksystem (10-100 kW) med en vertikal position av rotorns rotationsaxel, som arbetar på basis av små vattendrag. För industrins behov är enheter utformade med en horisontell rotationsrörelse av axeln.

Vattenhjul

För hushållsändamål används en damlös typ av mini-vattenkraftverk, som är uppdelad i 4 typer:

Vattenhjul;
Garland vattenkraftverk;
Rotor Daria;
Propeller.

Vattenhjulet är ett roterande element med blad, som är installerat vinkelrätt mot vattnets rörelse och nedsänker hälften eller lite mindre. Med hjälp av vattentryck på bladen skapas hjulets rotation och omvandlingen av energi.

Designen av en krans för en vattengenerator är en kabel med fasta rotorer, kastade från den ena till den andra sidan av floden. Ena änden av kabeln är fäst vid generatorn, och den andra änden är fixerad med ett lager. Rotorerna nedsänkta i vatten börjar rotera under trycket från flödet, vilket får kabeln att rotera. Som ett resultat genereras el.

Rotor Daria

Darrieus-rotorn är ett vertikalt roterande element som drivs av ändrade tryck på bladen av en komplex design. Det är flödet runt en komplex yta som skapar ett tryckfall.

Vattenpropellergeneratorn liknar en "väderkvarn" utrustad med en rotor, men installerad under vatten. Bladens bredd (2 cm) har de mått som krävs för att skapa maximal rotationshastighet med minimal dragbelastning. Men måtten på bladen måste väljas i enlighet med vattenflödets flöde, deras prestanda kan variera.

Hydrauliska installationer och hjul av propellertyp har blivit utbredda i vardagen. Fördelen med dessa enheter är hög effektivitet till en minimal kostnad.

Produktöversikt

Tillverkare producerar mini-vattenkraftverk för hushållsbruk för att generera ström med konstant och variabel frekvens i trefas- och enfasversioner. För att generera el krävs ett litet vattentryck - upp till 12 l / s. Som regel används dessa hydroinstallationer på platser med flödet av små floder eller i områden med ett naturligt / konstgjort vattenfall, såväl som med en byggd damm.

Minigenerator Ct-02 (Kina)

Effekt - 5 kW;
Genererad ström - 50 Hz;
Rotationshastighet - 30-3000 rpm;
Strömmen är variabel.

Produkter kan köpas under beställningen, med angivande av nödvändiga parametrar. Startpriset är 30 000 rubel.

Minigenerator för hem xj13 (Kina)

Effekt - 8,5 kW;
Genererad ström - 50 Hz;
Rotationshastighet - 145-1920 rpm;
Strömmen är variabel.

Denna modell av horisontell installation har sina fördelar, låg vikt och små volymer. Enheten kan enkelt installeras i trädgården. Pris - från 16 000 rubel.

Hydrogenerator LPWG

Hydrogenerator LPWG

Effekt - 5 kW;
Genererad ström - 50 Hz;
Rotationshastighet - 500 rpm;
Strömmen är variabel.

Detta hydrauliska system med horisontell vattenförsörjning kommer att förse hushållsgårdar eller ett lanthus med ström. Köpet av en vattenelektrisk strömgenerator kommer att kosta 49 596 rubel.

Hur man gör ett vattenkraftverk själv

Att skapa en vattenkraftgenerator med dina egna händer är en fascinerande process. Kan designas utifrån en konventionell cykelgenerator. Först bör du bestämma hastigheten på vattenflödet med hjälp av ett stoppur. Om hastigheten är otillräcklig måste du skapa en höjdskillnad, till exempel genom att installera ett avloppsrör.

Se videon, gör det steg för steg med dina egna händer:

Du behöver skära flera blad 2-4 cm breda från en aluminiumplåt Längden på bladen ska matcha cykelhjulets diameter (från fälgen till navet). Sedan installeras bladen mellan ekrarna och fixeras med tång. Hjulet är nedsänkt i vatten med en tredjedel. Ett mycket bra alternativ för att generera el på en vandring för att tända ett tält och ladda telefoner.

Att välja en elektrisk generator

Kraft

För konstant tillförsel av energi till ett privat hus på landet är en effekt på 20-30 kW tillräckligt.
För att exakt bestämma den nödvändiga effekten måste du lägga till strömförbrukningen för alla hushållsapparater och lägga till belysningslampor.
Man bör komma ihåg att ytterligare 20 procent måste läggas till den totala mängden effekt från ovan, med hänsyn till startströmmar.
Om du arbetar med elektriska apparater för byggnadsändamål bör mängden effekt som krävs vara tre gånger mer (upp till 100 kW).

Priser och tillverkare

Marknaden för varor tillhandahålls av olika leverantörer och tillverkande företag. Prisfaktorn bildas beroende på marknadsföringen av varumärket. Nyligen har kinesiska tillverkare visat sig väl. En gynnsam kombination av kvalitet och pris förtjänar uppmärksamhet.

På grund av den ständiga ökningen av kostnaderna för kolhydratenergibärare, ägnar experter mer och mer uppmärksamhet åt fördelarna med att använda el som genereras på ett mer ekonomiskt sätt. Ett av de mest ekonomiska och miljövänliga sätten att generera el är ett vattenkraftverk för hemmet, vars kostnader reduceras till den primära konstruktionen och underhållet av utrustning. Men inte varje ort har naturliga möjligheter för att bygga sådana strukturer, som kräver ett kraftfullt vattenflöde och en stor höjdskillnad som skapas av dammen, i det här fallet kommer mini vattenkraftverk till hjälp av kraftingenjörer.

Principen för drift och mini vattenkraftverk

Funktionsprincipen för denna utrustning är ganska enkel, vilket ökar dess tillförlitlighet. Vattenflödet, som faller på turbinens blad, roterar den hydrauliska drivningen, tillsammans med den elektriska generatorn, vilket säkerställer genereringen av elektricitet under kontroll av kontrollsystemet.
Moderna minivattenkraftverk är utrustade med ett styrsystem som gör det möjligt att arbeta i automatiskt läge med en omedelbar övergång till manuell styrning i händelse av en nödsituation. Ett flernivåskyddssystem gör att du kan undvika överbelastning av utrustningen när yttre förhållanden förändras. Utformningen av stationerna gör det möjligt att minimera byggarbete under installationen av nödvändig utrustning.

Varianter av mini vattenkraftverk

Ett mini vattenkraftverk är utrustning med en kapacitet på 1 till 3000 kW, som inkluderar en vattenintagsanordning (turbin), en genererande kraftenhet och ett utrustningskontrollsystem.
Beroende på vilka vattenresurser som används är minivattenkraftverk indelade i flera kategorier:

avloppsstationer som använder energin från små floder med organiserade reservoarer. De används främst på platt terräng;
stationära stationer som använder energin från en snabb ström i driften av bergsfloder;
stationer som använder vattenflödesskillnader vid industriföretag;
mobilstationer som använder förstärkta slangar för att organisera flödet.

Enligt det förväntade trycket från vattenflödet är den vattenkraftiga enheten och dess turbin konstruerade för att matcha kraften hos den kraftgenererande enheten för att tillhandahålla den erforderliga generatorhastigheten och underlätta skapandet av den erforderliga strömfrekvensen.

För olika driftsförhållanden för minivattenkraftverk har lämpliga turbindesigner utvecklats:

med ett stort vattenflödestryck på mer än 60 m används radiella-axial- och skopturbiner;
med en genomsnittlig flödesintensitet på 25 - 60 m har turbiner med roterande blad och radiell-axiell design visat sig väl;
på lågtrycksflöden är det mer lönsamt att använda roterande skovel- och propellerkonstruktioner placerade i armerad betongkammare.

Video hemmagjorda vattenkraftverk

Funktioner för att ansluta ett mini vattenkraftverk

Enheten för denna utrustning låter dig ansluta stationer direkt till strömförsörjningsnätverket, i detta fall används en synkron generator. För att skapa ett lokalt nätverk används en asynkron enhet, som är utrustad med en ballastlastenhet som är nödvändig för att avleda överskottseffekt för att undvika fel på strömförsörjningssystem och abrupta förändringar i huvudnätverkets parametrar.

Fördelar och nackdelar med mini vattenkraftverk

Fördelarna med sådana system inkluderar:

miljösäkerhet för utrustning och inget behov av att översvämma stora områden;
låg kostnad för genererad el, som är flera gånger billigare än den som genereras vid värmekraftverk;
enkelhet och tillförlitlighet hos den använda utrustningen och möjligheten till offline-drift;
outtömligheten hos den använda naturresursen

Nackdelarna inkluderar:

avbrott i strömförsörjningen i vissa regioner i händelse av utrustningsfel, vid användning av ett minivattenkraftverk som lokal källa. Detta kompenseras av närvaron av en nödströmförsörjning, ansluten automatiskt;
svag produktions- och reparationsbas för denna gren av energiförsörjning i vårt land.

Vindkraftverk är vanligast bland alternativa energikällor, men de är till stor del beroende av väderförhållandena. I frånvaro av vind eller dess svaga flöde är de inte effektiva. För normal drift av sådana generatorer är områden bra där den genomsnittliga årliga vindhastigheten inte är lägre än 5-6 m/s och högre.

I Ryssland finns det inte så många områden med intensiva vindar, stäpperna och Kubans Svartahavskust, Fjärran Östernkusten och upp till ett dussin obebodda territorier eller små.

I mittbanan, i bergen i Kaukasus, Ural, Altai och andra regioner där det finns små men snabba floder, bifloder, bäckar, glömmer människor möjligheten att använda vattenkraftsgeneratorer.

Det är inte rationellt att vägra att använda dem, detta är en garanterad elkälla, eftersom en flod med en stabil nivå och flöde är mycket mer tillförlitlig än en föränderlig vind.

Effektberäkning och designval

I huvudsak skiljer sig den elektriska delen av vindgeneratoranordningen inte från hydrogeneratorn, principen liknar att omvandla den mekaniska rotationsenergin till elektrisk energi.

Skillnaden i drivkraften är vind eller vatten, drivanordningarna kommer att skilja sig fundamentalt. Istället för en propeller i hydrogeneratorer används hjul av trumtyp med blad.

Det är inte svårt att montera en hydrogenerator med din egen, om de växer från rätt plats, om det finns en vindgenerator, återstår det att designa och montera en hydraulisk drivning för dess rotation.

I sådana fall, för att generatorn ska rotera med önskad hastighet, är det ofta nödvändigt att använda växellådor för att ändra kraften och rotationshastigheten, som beror på vattenflödet.

Det beräknas att kraften hos påfyllningshjulet är betydligt större än hällhjulet, påfyllningshjulet är när vattenflödet faller på drivhjulets blad ovanifrån, hällhjulet roterar med flödet underifrån.

Använd därför utformningen av påfyllningshjulet när det är möjligt baserat på dina förutsättningar. Men ett sådant hjul har också sina nackdelar:

snurra den långsammare
kräver konstruktion av ytterligare strukturer

På bilden ovan används ett direktdrivet påfyllningshjul på en hemgjord permanentmagnetdiskgenerator, vars design kommer att diskuteras nedan.

I designen av drivmekanismen kan du använda delar av fordon:

skivor
asterisker
växlar
kedjor och bälten

I vissa fall används även växellådor från mopeder och motorcyklar, blad svetsas fast på skivorna på stora traktorhjul.

Varianter av begagnade generatorer och anslutning till lasten

Generatorer kan användas för bilar, bussar och bäst av allt, låghastighetstraktorer med permanentmagneter.

De är mer pålitliga, lättare att använda och reparera, de har inga borstar.

1. generator G250-G1 2. R362 relä-regulator 3. bilbatteri 4. amperemeter 5 och 6 brytare 7 säkring 8 last.

Beroende på dina förutsättningar och möjligheter kan du använda 24V-generatorer.

1. G-228 generator 2. spänningsregulator 11.3702 3. 12V batterier kopplade i serie 4. Amperemeter för mätning av laddström 5 och 6 switchar 7. belastning.

I det enklaste fallet kan du använda 6ST-75-batterier, men för tillförlitligheten är det naturligtvis bättre att sätta nya litiumjon-startbatterier. Naturligtvis är de dyrare, men lättare i vikt än blysyra, mindre i storlek, större kapacitet i A/H, livslängden är mycket längre, de är överlägsna bly i alla avseenden.

Detta bestäms av alla, beroende på syftet med generatorn, driftsförhållanden och ekonomiska möjligheter.

Om du ska använda en hydrogenerator för att driva elektriska hushållsapparater designade för att driva ett industriellt nätverk 220/50Hz, måste du använda spännings- och strömomvandlare.

Dessa enheter omvandlar batteriets likström vid 12 eller 24 V till växelström med en spänning på 220V. De är olika i kraft, du måste välja beroende på strömmen, vilken maximal belastning du ska använda.

De är anslutna enligt ovanstående schema istället för belastningen, den enklaste lågeffektomvandlaren kan monteras själv.

Den här kretsen har testats genom åren, den fungerar som en klocka, den är enkel, den kräver ingen konfiguration. Nackdelen är att den har låg effekt på 100W.

Använd ekonomiska dagsljuslampor på 13-15W eller lysdioder på 5-10W är tillräckligt för att lysa upp ett privat hus, garage och till och med en gård på natten. 15 bomullslampor lyser i ljusstyrka som 80W glödlampor.

Om du behöver mer kraft för att driva elnätet fullt ut kan du köpa industriella omvandlare. Till försäljning ett brett utbud av 12/220V; 24/220V; 48/220V, effekt upp till 5 kW och mer.

Pulso IMU-800-växelriktaren omvandlar 12V likström till 220V/50Hz växelström. maximal uteffekt 800W. Det här är ganska
tillräckligt för belysning, ansluta en TV, kylskåp, strykjärn och pannor kommer att behöva mer kraftfulla växelriktare.

Montering av en hemmagjord magnetgenerator

Många människor gör en hydrogenerator av el med sina egna händer, med hjälp av metoden att montera en generator på neodymmagneter. Som en grund på vilken hela strukturen kommer att fästas kan du ta navet på ett bilhjul med en bromsskiva.

Fabriksmontering, pålitlig och välbalanserad, skivor med permanentmagneter är monterade på den roterande delen, mellan vilka skivan med rotorlindningarna kommer att fixeras.

Fördelen med en permanentmagnetgenerator är att magnetfältet styrs, detta uppnås:

minsta spel mellan rotor och stator
genom en magnetiskt ledande skiva är kraftlinjerna för alla magneter sammankopplade

Därför måste skivorna i en roterande rotor vara magnetiskt ledande, med ett annat material kommer generatoreffekten att halveras. Vi ritar in skivorna i 12 identiska sektorer och limmar sedan, jämnt runt omkretsen av skivan i varje sektor, magneter med en diameter på 25 mm och en tjocklek på 5 mm med superlim.

Magneternas poler växlar genom en (S-N-S-N ....) och så vidare i en cirkel. Du kan öka antalet magneter och lindningar, det kommer att finnas fler poler, detta gör att du kan uppnå mer kraft vid lägre hastigheter.

Men i vårt fall genererar 12 magneter, lindningar med 08-1 mm tråd, 100 varv vardera tillräckligt med ström för att ladda ett 12 V startbatteri.

Ett hjul med en diameter på 5 m, som roterar med en hastighet av 150 rpm, producerar en ström på minst 1A, vid 200 rpm når laddningsströmmarna 4A, det är tillräckligt.

Lindningskopplingsschema

Vi gör skivans diameter 30-35 cm, beroende på storleken på navet du har valt.

I vår version är magneterna runda, men det är bättre att sätta rektangulära 35x25x5mm, mer magnetiskt flöde, respektive mer generatorkraft.

Samtidigt är statorlindningarna ovala, med magneternas dimensioner. Vid installation av statorn måste magneterna sammanfalla med mitten av lindningarna.

Tjockleken på statorskivan med lindningar måste vara densamma som tjockleken på skivorna med magneter. Vi placerar lindningarna på en plywoodskiva och ansluter dem i serie med varandra enligt det angivna schemat i en stjärna.

Efter anslutning och isolering av kontakterna läggs ledningarna försiktigt längs den inre diametern så att de inte vidrör de roterande delarna av strukturen. Sedan fylls de med epoxiharts. För pålitlighet kan du täcka den översvämmade ytan med glasfiber, trycka på den lite och sedan återigen impregnera glasfibern rikligt med epoxiharts ovanifrån.

Sådana åtgärder utesluter mekanisk skada på lindningarna och fuktinträngning. Efter torkning monterar vi generatorplattorna på navplattformen.

Genom monteringshålen sätter vi den första skivan på de långa bultarna på den roterande navskivan, fixerar magneterna utåt med klämmuttrar.

Nästa är statorskivan med lindningar, och sist den andra skivan med magneter inuti. Skivorna är fixerade med spännmuttrar så att gapet mellan dem är enhetligt över hela planet och inte är mer än 3 mm. Efter återmontering, vrid för att kontrollera om det finns vibrationer och vinglar, justera om det behövs.

När du monterar en hydrogenerator med dina egna händer hemma bör du förstå att den direkta anslutningen av generatorn till hjulet förenklar designen, men det finns inte alltid sådana idealiska förhållanden för att leverera vatten till hjulet.

På vissa ställen är det nödvändigt att tillämpa vridmomentöverföringssystem genom ett system med ytterligare axlar, växlar eller remdrift, detta minskar kraften.

För dem som inte vill linda, borra och limma mycket finns det väldigt enkla alternativ, du kan köpa en pålitlig kinesisk generator, en manuell drivning eller snarare en fotdriven. Sådana generatorer används i cykelsimulatorer, de kombinerar affärer med nöje, bekvämt i nödsituationer.

NJB-800-12 generatorerna är mycket praktiska, vackert designade och kompakta.

Vid en rotationshastighet på 250 varv är uteffekten 500W, vid 500 varv 800W. 12V.

Det är bekvämt att transportera det i bagageutrymmet på en bil till camping, för att använda vattenresurser behöver du bara fästa bladen på hjulet.

Allt är bra, men en nackdel: det kostar nästan 30 tusen rubel, inte alla har råd med det. Om du har en lämplig vattenkälla, tillåter modern teknik dig att självständigt göra en pålitlig hydrogenerator, det viktigaste elementet i detta projekt är din önskan. Hur man gör en manuell videogenerator:

Bland alla alternativa energikällor är vattenkraftverk de mest populära. Detta faktum förklaras ganska enkelt – med samma investering blir avkastningen mycket större. Den enda nackdelen är att en flod eller bäck behövs för stabil drift.

Klassificering av minivattenkraftverk

Beroende på driftprincipen särskiljs fyra huvudtyper av vattenkraftverk:

HPP krans, ytterligare hydrauliska strukturer används för att förbättra flödet av vatten;
ett klassiskt vattenhjul, det enklaste alternativet, för ett hemgjort vattenkraftverk;
propeller, lämplig om flodbädden är mer än 10 m bred;
Daoye-rotorn används för tillverkning av industriella mikrovattenkraftverk.

Alla dessa typer av vattenkraftverk förenas av det faktum att de inte behöver bygga en damm för sin drift. Denna design är en högprecision och dyr ingenjörsanläggning, vars konstruktion kostar många gånger mer än själva HPP.

Det andra kriteriet som små vattenkraftverk bör indelas efter är möjligheten att använda dem för hushålls- och industriändamål. Vi talar om att samma typ av vattenkraftverk kan ha flera alternativ för att tillföra och tömma vatten. Detta gör det möjligt att skapa kraftverk som kan arbeta i ett slutet rörsystem. De är relevanta för fabriker och företag, produktionsprocessen, som är förknippad med höga vattenkostnader. Dessutom ska anläggningens effekt motsvara behovet av el.

Hushållsinstallationer är mycket enklare och billigare. Men deras installation är endast möjlig om det finns en konstant vattenkälla. Detta inkluderar inte kommunal vattenförsörjning.

Fördelar med ett mini vattenkraftverk

arbetar nästan tyst och förorenar inte atmosfären;
påverkar inte vattnets kvalitet på något sätt, om så önskas installeras filter på dräneringssystemet, vilket gör vattnet lämpligt att dricka;
driften av stationen beror inte på väderförhållanden, el genereras 24 timmar om dygnet;
även en liten bäck är tillräckligt för driften av ett vattenkraftverk;
det finns en möjlighet att sälja överskottsel till grannar;
inget behov av att samla in certifikat och tillstånd.

Jämförelse av hemmagjord och fabriks mini vattenkraftverk

För hushållsbruk behöver du inte mer än 20 kW per dag. Detta är inte så mycket, så det ifrågasätts lämpligheten att köpa ett vattenkraftverk tillverkat på ett industriellt sätt. Det verkar som om det inte finns några svårigheter att göra en hydraulisk station med hjul eller propellertyp. Men i praktiken uppstår en rad problem.

För det första är det svårt att göra de nödvändiga beräkningarna, för det andra väljs tjockleken och storleken på delarna uteslutande av erfarenhet, och för det tredje tillverkas självtillverkade vattenkraftverk utan skyddselement, vilket leder till ständiga haverier och som en resultat, ytterligare avfall.

Om det inte finns någon erfarenhet av vattenkraft är det bättre att överge tanken på en hemmagjord installation. Det är mycket lättare och mer tillförlitligt att diskutera frågan med grannar och gemensamma ansträngningar för att köpa ett fabriksvattenkraftverk med kvalitetsgaranti. Dessutom utför företag som säljer dessa enheter sin installation.

Översikt över tillverkare av mini vattenkraftverk

Faktum är att inte många företag är engagerade i produktionen av mini vattenkraftverk. Förmedlande företag försöker att inte avslöja denna information, eftersom de kommer att förlora lejonparten av inkomsten. Bland de fabriker som verkligen är värda att lita på bör CINK Hydro-Energy pekas ut. Det är en erkänd världsledare inom utveckling av hydraulisk utrustning.

Innan du kontaktar en företagsledare är det dock nödvändigt att beräkna kostnaderna för informationsbehandling, logistik och installation. I de flesta fall kommer beloppet inte att vara mycket mindre än för mellanhänder.

Vilket företag som ska beställa ett minivattenkraftverk

Med tanke på att utrustningen är ganska dyr och exakta matematiska beräkningar krävs för tillverkning, är det vettigt att vända sig till företag som har bevisat sig på marknaden. Alternativ energi är en ny riktning för vårt land, så listan är ganska liten.

1. AEnergy är den största leverantören av kvalitetsvattenkraftverk, företaget tillhandahåller ett komplett utbud av tjänster från insamling och bearbetning av information till installation av ett vattenkraftverk.

2. INSET är ett företag från St. Petersburg. Hon är självständigt engagerad i tillverkning av vattenkraftverk, därför är hon personligen ansvarig för kvaliteten. Fördelarna med samarbete är att det går att beställa ett mikrovattenkraftverk för 5-10 kW.

3. Hydroponics är ett annat inhemskt företag som tillverkar vattenkraftverk på egen hand. En garanti för all produktion på 10 år. Den mest intressanta modellen är Shar-Bulak med en effekt på 5 kW.

4. NPO Inversion - en designbyrå specialiserad på utveckling av alternativa och standardenergikällor. Särskiljande egenskaper - närvaron av icke-standardiserade vattenkraftverk med en kapacitet på 7,5 och 12,5 kW.

5. Mikrovattenkraft är ett kinesiskt företag som säljer flera relativt billiga inhemska enheter.